Axit photphoric, với công thức hóa học H3PO4, là một axit polyprotic có đặc tính hóa học riêng biệt. Nó là chất lỏng không màu, không mùi và nhớt, hòa tan trong nước và có khả năng tạo thành nhiều loạt muối. Độ axit của axit photphoric phụ thuộc vào nồng độ của nó; Dung dịch loãng có tính axit yếu, còn dung dịch đậm đặc có tính axit mạnh hơn. Nó phản ứng mạnh mẽ với bazơ, kim loại và oxit, giải phóng nhiệt và tạo thành photphat tương ứng. Ngoài ra, axit photphoric có thể trải qua phản ứng este hóa với rượu và phản ứng khử nước với carbohydrate. Những đặc tính này góp phần vào việc sử dụng rộng rãi axit photphoric trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm phân bón, phụ gia thực phẩm và chất tẩy rửa.
Nghiên cứu axit photphoric mang lại giải pháp thân thiện với môi trường hơn trong xử lý nước rỉ rác bãi rác
Với sự phát triển của nền kinh tế và dân số đô thị ngày càng tăng, việc sản xuất chất thải rắn tiếp tục tăng. Phương pháp chôn lấp là công nghệ xử lý chất thải rắn được sử dụng phổ biến trong và ngoài nước. Tuy nhiên, trong quá trình chôn lấp sẽ tạo ra một lượng lớn nước rỉ rác. Nước rỉ rác đề cập đến nước thải có nồng độ cao được lọc ra trong quá trình chôn lấp do sự xói mòn của quá trình lên men và lượng mưa, cũng như sự ngâm nước mặt và nước ngầm. Nếu những nước rỉ rác này được thải trực tiếp mà không được xử lý thích hợp sẽ gây ra mối đe dọa cho môi trường sinh thái và sức khỏe con người. Do có một số chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác nên các phương pháp xử lý sinh học truyền thống không phù hợp để xử lý loại chất hữu cơ này. Vì vậy, các công nghệ hóa lý như trao đổi ion, lọc màng và phương pháp hấp phụ đã cho thấy những ưu điểm trong xử lý nước rỉ rác. Trong những năm gần đây, phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Hơn nữa, loại than hoạt tính được điều chế từ sinh khối chất thải nông nghiệp để xử lý nước thải này có lợi cho sự phát triển hóa học bền vững và bảo vệ môi trường. Để đạt được hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng than hoạt tính, điều quan trọng là phải hiểu cơ chế xử lý nước rỉ rác. Tuy nhiên, cơ chế xử lý nước rỉ rác bằng than hoạt tính vẫn chưa rõ ràng. Đặc biệt, tác động của cấu trúc than hoạt tính đến việc xử lý nước rỉ rác cần được nghiên cứu thêm.
Axit photphoric do BLOOM Tech sản xuất đã cung cấp sản phẩm hỗ trợ cho nghiên cứu này
Axit photphoric làm chất kích hoạt để điều chế than hoạt tính có ưu điểm là tác động tối thiểu đến môi trường và dễ dàng phục hồi. Trong tài liệu này, than sinh học hoạt tính được điều chế từ trấu bằng phương pháp hoạt hóa axit photphoric đã được sử dụng thành công để xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp. Quá trình xử lý trước bằng NaOH và HCl đã loại bỏ hoàn toàn silica và tro khỏi than sinh học, dẫn đến các vết nứt và lỗ rỗng mở ra. Hơn nữa, axit photphoric đóng vai trò là tác nhân kích hoạt có thể điều chế than hoạt tính với các nhóm phốt pho dồi dào trên bề mặt. Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phân tích hiệu suất của các mẫu carbon được xử lý khác nhau trong quá trình xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp, cho thấy vai trò có thể có của các loại phốt pho được hình thành trong than sinh học hoạt tính trong quá trình xử lý nước rỉ rác. Khả năng áp dụng mô hình động học và đường đẳng nhiệt hấp phụ để xử lý nước rỉ rác trên than sinh học hoạt tính bằng axit photphoric (than sinh học hoạt tính H3PO{1}}) cũng đã được thảo luận. Nó cung cấp những hiểu biết quan trọng để hiểu cơ chế xử lý nước thải hiệu quả và điều chế than sinh học hoạt tính hiệu suất cao sử dụng phế thải nông nghiệp. Ngoài ra, việc sử dụng dư lượng chất thải nông nghiệp để điều chế vật liệu carbon hiệu suất cao trong xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp tuân thủ khái niệm hóa học xanh bền vững.
Luo Yiping, a postdoctoral fellow at the Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences (co-supervisor: researcher Liu Xiaofeng), conducted research on the treatment of landfill leachate with activated carbon prepared from rice husk residue using phosphoric acid as an activator. By evaluating the color, pollutant removal rate, COD removal rate and NH4+-N removal rate of the leachate, the performance of carbon samples prepared by different treatment methods in leachate treatment was investigated. It was found that activated carbon prepared by phosphoric acid activation was more effective in treating landfill leachate than carbon samples prepared without phosphoric acid activation. When the mass ratio of phosphoric acid to carbon is greater than 2, the prepared activated carbon shows better performance in the leachate treatment process, namely chroma (100%), pollutants (>90%), COD (~80%) và NH4+-N (100%) có tỷ lệ loại bỏ cao hơn. Các nghiên cứu động học đã chỉ ra rằng quá trình xử lý nước rỉ rác bằng than hoạt tính được điều chế bằng cách kích hoạt axit photphoric phù hợp với mô hình động học bậc hai và mô hình hấp phụ Langmuir. Quá trình hấp phụ đầu tiên được kiểm soát bởi sự khuếch tán hạt bên ngoài và sau đó là khuếch tán hạt bên trong. Trong quá trình xử lý nước rỉ rác bằng than hoạt tính, các hợp chất hữu cơ chính được hấp phụ là các chất axit humic và vai trò của các loại phốt pho hình thành trong than hoạt tính được nhấn mạnh. Các loại phốt pho hình thành trong than hoạt tính có thể điều chỉnh và kiểm soát hiệu quả các đặc tính và cấu trúc của than hoạt tính, do đó cấu trúc vi mô hình thành trong than hoạt tính có lợi cho sự hấp phụ của các chất axit humic. Ngoài các đặc tính lỗ xốp của than hoạt tính, liên kết hydro và tương tác pp giữa các loại phốt pho được hình thành trong than hoạt tính và các loại axit humic được cho là những yếu tố quan trọng trong việc xử lý hiệu quả nước rỉ rác. Kết quả nghiên cứu trên làm rõ cơ chế điều chế than hoạt tính bằng hoạt hóa axit photphoric để xử lý hiệu quả nước rỉ rác bãi rác, hy vọng cung cấp manh mối để xử lý hiệu quả nước thải trong công nghiệp.
Nguyên vật liệu
Axit photphoric được cung cấp bởi Shaanxi BLOOM Tech Co., Ltd. Than sinh học được lấy từ Công ty TNHH Năng lượng sinh khối Trùng Khánh Jinhuan ở Trung Quốc, nơi nó được sản xuất sau khi chuyển trấu thành dầu sinh học ở nhiệt độ 400 độ trong lò phản ứng tầng sôi. NaOH (AR), HCl (36%–38%) và H3PO4 (85%) được mua từ Nhà máy Regent Chemical Thành Đô Kelong ở Trung Quốc mà không cần tinh chế thêm. Nước rỉ rác được lấy từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị ở Luodai, Thành Đô, tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc. Trước khi sử dụng, nó được lọc bằng màng natri.
Phần kết luận
Công trình này nghiên cứu hiệu suất của than sinh học hoạt hóa axit photphoric từ trấu để xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp nhằm đạt chất lượng đạt tiêu chuẩn xả thải. Sự hấp phụ các chất ô nhiễm tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir và mô hình động học bậc hai. Các loại phốt pho của than sinh học hoạt tính không chỉ có thể điều chỉnh và kiểm soát các đặc tính kết cấu của carbon mà còn tương tác với các nhóm chức năng của axit humic trong nước rỉ rác thông qua hydro.