BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DẦU NẶNG BẰNG
GRAPHIT TRÓC NỞ ĐƢỢC TỔNG HỢP BẰNG
KỸ THUẬT VI SÓNG

GVHD: TS. BÙI THỊ PHƢƠNG QUỲNH
SVTH : NGUYỄN THANH DUY
Lớp : 05DHHH3
MSSV : 2004140051

TP. Hồ Chí Minh, tháng 6/2018
i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành báo cáo luận văn tốt nghiệp này, trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn
chân thành và sâu sắc đến cô TS. Bùi Thị Phƣơng Quỳnh, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn
em trong quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn Cô vì những kiến thức đã truyền đạt cũng
nhƣ những bài học đã dạy.
Bên cạnh đó, em xin đƣợc thể hiện lòng biết ơn của mình đến các anh chị ở phòng
Thí Nghiệm Khoa Học Vật Liệu Ứng Dụng – Trƣờng Đại Học Nguyễn Tất Thành đã
giúp đỡ, tạo điều kiện cho em rất nhiều trong thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt
nghiệp.
Em xin gửi lời đến các thầy cô khoa Công Nghệ Hóa Học trƣờng Đại học Công
Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh, Trƣờng Đại Học Nguyễn Tất Thành đã tận
tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt các năm học qua. Với sự

tận tình chỉ bảo của Thầy Cô em đã đúc kết cho mình những kinh nghiệm và một nền
tảng kiến thức vô cùng quý giá để tự tin vững bƣớc trên con đƣờng tƣơng lai.
Và trên hết tất cả, em xin cảm ơn gia đình, anh em và bạn bè, những ngƣời luôn
bên cạnh động viên và cho em mọi điều tốt đẹp nhất, là chỗ dựa vững chắc về vật chất và
tinh thần suốt thời gian học.
Do thời gian luận văn thực hiện ngắn nên không thể tránh những thiếu sót trong
việc thực hiện đề tài. Mong quý thầy cô góp ý để bài luận văn của em có thể hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Duy

i


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Sinh viên : Nguyễn Thanh Duy

MSSV:2004140051

Nhận xét :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………….………………………
…
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Điểm đánh giá:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Ngày . ……….tháng ………….năm 2018
( ký tên, ghi rõ họ và tên)

ii


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Sinh viên : Nguyễn Thanh Duy

MSSV:2004140051


Nhận xét :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Điểm đánh giá:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Ngày . ……….tháng ………….năm 2018
( ký tên, ghi rõ họ và tên)

iii



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i
DANH SÁCH HÌNH ẢNH .......................................................................................vii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ...................................................................................... ix
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... x
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... xi
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN....................................................................................... 1
1.1. Tình hình ô nhiễm dầu trên Thế Giới và Việt Nam............................................ 1
1.1.1. Thực trạng ô nhiễm dầu trên Thế Giới ........................................................ 1
1.1.2. Thực trạng ô nhiễm dầu tại Việt Nam ......................................................... 1
1.1.3. Ảnh hƣởng của dầu tràn .............................................................................. 2
1.1.4. Các khắc phục xử lý nƣớc nhiễm dầu ......................................................... 4
1.2. Tổng quan về nguyên liệu .................................................................................. 5
1.2.1. Graphit vảy ................................................................................................. 5
1.2.2. Phân bố và trữ lƣợng ................................................................................... 7
1.2.3. Ứng dụng của graphit.................................................................................. 8
1.2.4. Tình hình khai thác, chế biến graphit ở Việt Nam ...................................... 9
1.3. Tổng hợp Graphit tróc nở (EG)........................................................................ 10
1.3.1. Các phƣơng pháp tổng hợp và các công trình nghiên cứu trên thế giới .... 10
1.3.2. Các công trình nghiên cứu vật liệu hấp thu dầu tại Việt Nam ................... 11
1.4. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu..................................................................... 12
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 12
1.4.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 13
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................... 14
2.1. Hóa chất và thiết bị .......................................................................................... 14
2.1.1. Hóa chất .................................................................................................... 14
2.1.2. Thiết bị...................................................................................................... 14
iv



2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ............................................................................... 14
2.2.1. Quy trình tổng hợp graphit tróc nở sử dụng kỹ thuật vi sóng .................... 14
2.2.2. Qui trình đánh giá sự tróc nở của graphit .................................................. 16
2.2.3. Quy trình khảo sát khả năng hấp thu dầu của vật liệu graphit tróc nở ....... 16
2.2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ NaCl đến khả năng hấp thu dầu của
graphit tróc nở..................................................................................................... 17
2.3. Các phƣơng pháp phân tích ............................................................................. 18
2.3.1. Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .......................................... 18
2.3.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .......................................................... 20
2.3.3. Phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) .................. 22
2.3.4. Phƣơng pháp phân tích bề mặt (BET) ....................................................... 23
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN............................................................... 24
3.1. Tổng hợp vật liệu graphit tróc nở (EG) ............................................................ 24
3.1.1. Ảnh hƣởng của tỉ lệ khối lƣợng Graphit/KMnO4/HClO4/(CH3CO)2O ...... 24
3.1.2. Ảnh hƣởng của công suất vi sóng ............................................................. 26
3.1.3. Ảnh hƣởng của thời gian vi sóng .............................................................. 26
3.2. Kết quả phân tích các tính chất đặc trƣng của vật liệu ..................................... 27
3.2.1. Phân tích SEM .......................................................................................... 28
3.2.2. Phân tích XRD .......................................................................................... 28
3.2.3. Phân tích BET ........................................................................................... 29
3.2.4. Phân tích FTIR .......................................................................................... 30
3.3. Khả năng hấp thu dầu của EG.......................................................................... 30
3.3.1 Khảo sát thời gian hấp thu bão hòa và độ hấp thu cực đại ......................... 30
3.3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến độ hấp thu của EG ............................. 31
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 35
PHỤ LỤC 1 .............................................................................................................. 38
v



PHỤ LỤC 2 ............................................................................................................... 40

vi


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Ảnh hƣởng của sự cố tràn dầu trên thế giới ....................................................... 1
Hình 1.2. Sự cố tràn dầu ở cảng Dung Quất – Việt............................................................ 2
Hình 1.3. Ảnh hƣởng của sự cố tràn dầu đến môi trƣờng sống .......................................... 3
Hình 1.4. Một số thiết bị vây và thu hồi dầu: (A) Rào cản bằng bọt nƣớc, (B) Đập đất với
cống xả nƣớc bên dƣới và (C) Tƣờng chắn bên trên .......................................................... 4
Hình 1.5. Các phƣơng pháp xử lý sự cố dầu tràn ............................................................... 5
Hình 1.6. Cấu trúc tinh thể graphit .................................................................................... 6
Hình 1.7. Graphit vảy ........................................................................................................ 7
Hình 1.8. Hình ảnh SEM của vật liệu EG sau khi tổng hợp ............................................. 11
Hình 2.1. Tổng hợp EG bằng phƣơng pháp hóa học ........................................................ 15
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu EG từ graphit vảy ....................................... 15
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng hấp thu của vật liệu ................................... 17
Hình 2.4. Quy trình khảo sát ảnh hƣởng cùa nồng độ NaCl dến độ hấp thu của EG ....... 18
Hình 2.5. Cấu tạo kính hiển vi điện tử quét (SEM).......................................................... 19
Hình 2.6. Kính hiển vi điện tử quét.................................................................................. 20
Hình 2.7. Hiện tƣợng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn ........................... 21
Hình 2.8. Máy phân tích XRD ......................................................................................... 22
Hình 2.9. Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi FTIR ...................................................... 23
Hình 2.10. Máy phân tích bề mặt (BET).......................................................................... 23
Hình 3.1. Biểu đồ ảnh hƣởng của tỉ lệ khối lƣợng (CH3CO)2O đến thể tích tróc nở VEG và
hệ số dãn nỡ Kv của vật liệu graphit ................................................................................ 24
Hình 3.2. Biểu đồ ảnh hƣởng của tỉ lệ khối lƣợng HClO4 đến thể tích tróc nở VEG và hệ số
dãn nở Kv của vật liệu graphit.......................................................................................... 25

Hình 3.3. Biểu đồ ảnh hƣởng của tỉ lệ khối lƣợng KMnO4 đến thể tích tróc nở VEG và hệ
số dãn nở Kv của vật liệu graphit ..................................................................................... 25
Hình 3.4. Biểu đồ ảnh hƣởng của công suất P đến thể tích tróc nở VEG và hệ số dãn nỡ Kv
của vật liệu graphit .......................................................................................................... 26
Hình 3.5. Biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian vi sóng t đến đến thể tích tróc nở VEG và hệ số
dãn nỡ Kv của vật liệu graphit.......................................................................................... 27
vii


Hình 3.6. Vật liệu EG: (A) Trƣớc khi tróc nở và (B) Sau khi tróc nở .............................. 28
Hình 3.7. Ảnh SEM của vật liệu EG ở các kích thƣớc khác nhau.................................... 28
Hình 3.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X của graphit trƣớc và sau khi tróc nở ............................ 29
Hình 3.9. Quang phổ hồng ngoại của graphit trƣớc và sau khi tróc nở ............................ 30
Hình 3.10. Thời gian hấp thu bão hòa và độ hấp thu cực đại của EG .............................. 31
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng dầu nổi đến độ hấp thu của EG ........................... 32
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl đến độ hấp thu của EG ......................... 32
Hình 3.13. Quá trình hấp thu dầu CO: (A) Dầu CO hòa với nƣớc, (B) EG đƣợc cho vào
để hấp thu dầu, (C) Lọc EG hấp thu dầu qua lƣới lọc, (D) Nƣớc sau khi lọc................... 33

viii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tính chất vật lý của graphit ............................................................................... 6
Bảng 1.2. Trữ lƣợng graphit trên thế giới .......................................................................... 7
Bảng 2.1. Tính chất vật lý của các loại dầu dùng trong các thí nghiệm ........................... 14
Bảng 3.1. Kết quả diện tích bề mặt và cấu trúc lỗ xốp của EG ........................................ 29

ix



DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu/Chữ
viết tắt
CO
EG
FO
GIC
MEG
SEM
XRD
DO
FTIR
BET

Chữ viết tắt đầy đủ/ tiếng
Anh

Ý nghĩa tƣơng ứng

Crude oil

Dầu thô

Exfoliated graphite

Graphit tróc nở

Fuel oil


Dầu nhiên liệu

Graphite intercalated compound Hỗn hợp graphit xen chèn
Magnetic expanded graphite

Graphit tróc nở mang từ tính

Scanning electron microscope

Kính hiển vi điện tử quét

X-ray diffraction

Phổ nhiễu xạ tia X

Diesel oil

Dầu Diesel

Fourier-transform infrared
spectroscopy
Brunauer, Emmett and Teller

Quang phổ hồng ngoại biến
đổi Fourier
Phân tích bề mặt

x



MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, các sự cố tràn dầu trên thế giới và Việt Nam xảy ra
ngày càng nhiều với quy mô lớn, gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, nhất là đối với
hệ sinh thái biển. Ô nhiễm dầu làm giảm khả năng hô hấp của động vật dƣới biển và khả
năng quang hợp của thực vật khiến cho sức chống đỡ, tính linh hoạt và khả năng khôi
phục của các hệ sinh thái bị suy giảm. Do đó, việc nghiên cứu tìm ra các biện pháp để xử
lý dầu tràn là cực kì cấp thiết. Theo kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc thì các biện
pháp xử lý đã đƣợc áp dụng nhƣ phƣơng pháp vật lý, hóa học, sinh học và hóa lý. Trong
đó, phổ biến nhất là dùng phao quây dầu, bơm hút dầu, hút váng, rải chất phân tán, đốt
hay sử dụng một số vật liệu hấp thu có nguồn gốc từ thiên nhiên nhƣ bã mía, xơ dừa, sợi
cacbon và cacbon hay cao su. Tuy nhiên, khả năng hấp thu của các loại vật liệu kể trên
không cao và dung lƣợng hấp thu thƣờng khá thấp, vì vậy việc nghiên cứu các vật liệu
hấp thu từ các nguồn nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên cho hiệu quả hấp thu cao, giá
thành thấp mang lại ý nghĩa rất quan trọng. Và vật liệu graphit tróc nở (Exfoliated graphit
- EG) đƣợc biết đến nhƣ là một loại vật liệu nhẹ, lỗ xốp và diện tích bề mặt riêng cao, có
khả năng hấp thu dầu cao, có thể nổi trên mặt nƣớc sau hấp thu. Ngoài ra, với quy trình
tổng hợp đơn giản, giá thành rẻ đƣợc tận dụng từ graphit dạng vảy có trong tự nhiên, nhờ
đó mà EG đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới trong xử lý dầu tràn trên biển
Luận văn này nghiên cứu khả năng xử lý dầu của vật liệu graphit tróc nở từ nguồn
graphit tự nhiên của Việt Nam. Vật liệu graphit tróc nở đƣợc tổng hợp bằng tác nhân xen
chèn hóa học (CH3CO)2O và tác nhân oxi hóa KMnO4, HClO4. Kỹ thuật vi sóng đƣợc sử
dụng để tạo ra graphit tróc nở do đây là phƣơng pháp mới và đƣợc đánh giá lá quá trình
tổng hợp đơn giản, nhanh chóng.

xi


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình ô nhiễm dầu trên Thế Giới và Việt Nam
1.1.1. Thực trạng ô nhiễm dầu trên Thế Giới
Tràn dầu là sự giải phóng hydrocarbon có trong dầu mỏ tồn tại ở dạng lỏng
vào môi trƣờng do các hoạt động của con ngƣời, những chất này đặc biệt đe dọa
đến môi trƣờng sống của các sinh vật biển, ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và
gây ra ô nhiễm môi trƣờng. Thuật ngữ này thƣờng đề cập đến sự cố tràn dầu trong
môi trƣờng biển hoặc vùng biển ven bờ và cũng có thể xảy ra trên đất liền. Sự cố
tràn dầu thƣờng xảy ra do sự va chạm giữa các tàu vận chuyển dầu thô trên biển, sự
rò rĩ của các ống dẫn dầu từ các giàn khoan ngoài khơi hay các kho chứa xăng, dầu
trong đất liền. Kết quả từ các sự cố tràn dầu có thể gây ra các tác hại cho môi
trƣờng, ảnh hƣởng đến sự phát triển kinh tế và đời sống xã hội.

Hình 1.1. Ảnh hƣởng của sự cố tràn dầu trên thế giới
Một số vụ tai nạn tràn dầu xảy ra trên thế giới nhƣ vào: năm 1991, Tàu ABT
Summer để tràn 260.000 tấn dầu [1]. Cũng trong năm đó, tàu Haven của Ý đã để
tràn 144.000 tấn dầu [1]. Năm 1993, tàu Braer của Vƣơng quốc Anh để tràn 85.000
tấn dầu [1]. Năm 2002, tàu Prestige để tràn 63.000 tấn dầu ra biển [2]. Giàn khoan
dầu Deepwater Horizon, ngoài khơi vịnh Mexico bất ngờ phát nổ gây ra vụ tràn
dầu tồi tệ nhất trong lịch sử vào năm 2010, lƣợng dầu tràn ra vịnh Mexico là 4,9
triệu thùng với lƣợng dầu bao phủ khoảng 180.000 km2 mặt biển [3]. Gần đây nhất,
tàu chở dầu Sanchi của Iran để tràn 138.000 tấn dầu ra vùng biển ngoài khơi thành
phố Thƣợng Hải (Trung quốc) [4].
1.1.2. Thực trạng ô nhiễm dầu tại Việt Nam
Việt Nam là đƣợc biết đến là một quốc gia có diện tích đƣờng bờ biển
khoảng một triệu km2, nơi giao thƣơng và vận chuyển hàng hóa bằng đƣờng hàng
hải lớn trên thế giới, chuyên chở dầu từ Trung Đông về các nƣớc khu vực Đông
Nam Á. Ngoài ra, Việt Nam còn là một trong những quốc gia có trữ lƣợng dầu mỏ
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh


1


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

lớn mà đa phần là các mỏ dầu đƣợc khai thác ngoài biển. Đây thật sự là mối đe dọa
thƣờng trực cho môi trƣờng và hệ sinh thái biển từ các sự cố tràn dầu. Theo số liệu
thống kê, từ năm 1989 đến nay cả nƣớc có hơn 100 vụ tràn dầu do tai nạn hàng hải,
đổ ra biển từ vài chục đến hàng trăm tấn dầu [5].
Điển hình nhƣ sự cố tràn dầu tàu Formosa One xảy ra năm 2001 tại vịnh
Gành Rái (tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu), do không tuân thủ đúng chỉ dẫn của Cảng vụ
Vũng Tàu, tàu Formosa One đã đâm vào tàu Petrolimex- 01, làm tràn đổ khoảng
900 m3 (tƣơng đƣơng 750 tấn) dầu DO. Năm 2003, sự cố tràn dầu tàu Hồng Anh,
do sóng lớn làm đắm tàu Hồng Anh trong khu vực vịnh Gành Rái, làm tràn khoảng
600 tấn dầu FO, ảnh hƣởng trực tiếp đến khu vực rừng phòng hộ Cần Giờ và các
khu vực nuôi trồng thủy sản. Năm 2005, tàu Kasco Monrovia tại Cát Lái–TP. Hồ
Chí Minh làm tràn 518 tấn dầu DO ra biển. Năm 2008, tàu Ðức Trí chở 1.700 tấn
dầu FO đã bị chìm tại vùng biển La Gi (Bình Thuận) trong khi vào khu vực Mũi Né
(Phan Thiết) để tránh gió. Và gần nhất, ngày 16/11/2012 tại cảng Dung Quất đã
xảy ra sự cố tràn dầu từ tàu Racer Express làm tràn ra biển khoảng 1.000 lít dầu FO
và loang ra diện tích mặt nƣớc biển khoảng 300 – 350 m2 [5].

Hình 1.2. Sự cố tràn dầu ở cảng Dung Quất – Việt
1.1.3. Ảnh hƣởng của dầu tràn
1.1.3.1. Ảnh hƣởng lên môi trƣờng nƣớc
Dầu mỏ gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến đời sống của các sinh vật biển
cũng nhƣ hệ sinh thái. Đặc biệt là hệ sinh thái bãi triều, cửa sông, thực vật ngập

mặn, các rạn san hô ngầm, biển sâu và sinh vật dƣới đáy đại dƣơng. Hàm lƣợng
dầu trong nƣớc tăng cao, các màng dầu làm giảm khả năng trao đổi ôxy giữa không
khí và nƣớc, làm giảm oxy trong nƣớc, khiến cho việc điều hòa oxy trong hệ sinh
thái bị đảo lộn và làm thay đổi đặc tính lý hóa của môi trƣờng nƣớc, tăng độ nhớt
gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho môi trƣờng [6].
1.1.3.2. Đối với sinh vật
Dầu tạo lớp váng mỏng phủ đều trên mặt nƣớc, ngăn cách nƣớc và khí
quyển, do đó ngăn cản sự trao đổi ôxy giữa biển và khí quyển, sự trao đổi nhiệt
cũng nhƣ tạo ra lớp cặn làm ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sinh vật thủy sinh. Đối
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

2


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

với một số loài nhƣ chim săn cá và các loài động vật có vú khác, dầu thâm nhập
vào cấu trúc của bộ lông, làm giảm khả năng cách điện, và làm cho chúng dễ bị tổn
thƣơng hơn do biến động nhiệt độ cơ thể và hạ thân nhiệt, ít nổi hơn trong nƣớc.
Cùng với khả năng tìm kiếm thức ăn giảm dần, điều này có thể dẫn đến mất nƣớc
và mất cân bằng trao đổi chất. Việc uống dầu gây mất nƣớc và làm suy yếu quá
trình tiêu hóa. Động vật có thể bị nhiễm độc và chết vì dầu đi vào phổi hoặc gan.
Bởi dầu chứa nhiều thành phần khác nhau, làm biến đổi, phá hủy cấu trúc tế bào
sinh vật, có thể phá hủy cả một quần thể sinh vật [6]. Nhƣ một vụ tràn dầu nhỏ vào
thời điểm sinh sản và phát triển của một quần thể sinh vật gây thiệt hại nhiều hơn
so với sự cố tràn dầu lớn hơn tại một thời điểm khác trong năm hoặc thậm chí cùng
một môi trƣờng. Điều đáng báo động hơn nữa là dầu lan trên biển và dạt vào bờ
trong thời gian dài không đƣợc thu gom sẽ làm suy giảm lƣợng cá thể sinh vật, gây

thiệt hại lớn cho ngành khai thác và nuôi trồng thủy, hải sản. Hủy hoại vi sinh vật
làm cá chết hàng loạt do thiếu ôxy hòa tan và nhiễm các độc tố có trong dầu [6].
1.1.3.3. Đối với kinh tế, xã hội và con ngƣời
Dầu bám vào đất, kè đá, các bờ đảo làm mất mỹ quan, gây mùi khó chịu đẫn
đến doanh thu của ngành du lịch cũng bị thiệt hại nặng nề. Nạn tràn dầu còn làm
ảnh hƣởng đến hoạt động của các cảng cá, cơ sở đóng mới và sửa chữa tàu biển.
Do dầu trôi nổi làm hỏng máy móc, thiết bị khai thác tài nguyên và vận chuyển
đƣờng thủy.

Hình 1.3. Ảnh hƣởng của sự cố tràn dầu đến môi trƣờng sống
Ngoài ra, sự cố tràn dầu cũng có thể gây hại cho chất lƣợng không khí. Các
loại hóa chất trong dầu thô chủ yếu là các hydrocacbon có chứa các hóa chất độc
hại nhƣ benzen, toluene, hydrocacbon thơm và hydrocacbon thơm đa vòng oxy hóa
[7]. Những hóa chất này có thể gây ra những ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe khi hít
vào cơ thể ngƣời gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn đề về da. Không những thế
chúng còn gây ra một số bệnh nhƣ ung thƣ, bệnh phổi, gián đoạn hormon [6].

TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

3


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

1.1.4. Các khắc phục xử lý nƣớc nhiễm dầu
Ngăn ngừa và khắc phục từ sự cố tràn dầu là công việc hết sức cần thiết,
nhƣng phức tạp và khó khăn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại dầu tràn,
điều kiện thời tiết, nhiệt độ của nƣớc (ảnh hƣởng đến bốc hơi và phân hủy sinh

học) và vùng biển liên quan [8]. Việc dọn dẹp dầu tràn cũng rất tốn kém. Hiện nay,
trên thế giới đã áp dụng một số phƣơng pháp xử lý dầu tràn sau:
- Phƣơng pháp sinh học: sử dụng vi sinh vật hoặc các tác nhân sinh học để
loại bỏ hoặc phân hủy dầu.
- Phƣơng pháp vật lý: thu hồi dầu trên mặt nƣớc bằng thiết bị hút dầu
(skimmers).
- Phƣơng pháp hóa học và hóa lý: phân tán dầu trên biển bằng các chất hóa
học (chất phân tán, chất hoạt động bề mặt, các chất keo tụ). Sử dụng các hóa chất
làm kết tủa hoặc trung hòa dầu tràn, thƣờng thực hiện bằng các phƣơng tiện nhƣ
trực thăng và trên phạm vi rộng lớn hay sử dụng các vật liệu hấp thu.
- Phƣơng pháp đốt tại chỗ: sử dụng bom để đốt dầu tràn trên biển.
- Phƣơng pháp cơ học: thu hồi dầu trên mặt nƣớc bằng các phao quây nổi
(boom), dùng các loại phao quây khoanh vùng không để dầu tràn ra xa, hút và tái
chế, thu hồi dầu trên bờ bằng các thiết bị xúc bốc vật liệu bị nhiễm dầu.

Hình 1.4. Một số thiết bị vây và thu hồi dầu: (A) Rào cản bằng bọt nƣớc, (B)
Đập đất với cống xả nƣớc bên dƣới và (C) Tƣờng chắn bên trên
Cũng nhƣ nhiều nƣớc trên thế giới, tại Việt Nam về lý thuyết có thể áp
dụng các tất cả các phƣơng pháp trên để khắc phục sự cố tràn dầu. Tuy nhiên, thực
tế tại nƣớc ta, biện pháp chủ yếu sử dụng để xử lý, ứng phó với các sự cố môi
trƣờng do tràn dầu vẫn là các biện pháp cơ học.
Hiện nay, nguồn nhân lực chuyên trách ứng phó với sự cố tràn dầu của Tập
đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam khoảng 100 ngƣời, 8.000 m phao quây, thiết bị thu
hồi dầu khoảng 15 bộ các loại. Với nguồn hiện hữu, trong điều kiện thời tiết thuận
lợi, Tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam đủ khả năng ứng phó hiệu quả sự cố tràn
dầu trên biển ở cấp II (dƣới 2000 tấn) và đang vƣơn tới cấp III (trên 2000 tấn). Nếu
sự cố lớn xảy ra, Tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam sẽ đƣợc sự hỗ trợ của một
trung tâm ứng phó sự cố tràn dầu của Singapore.
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh


4


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

Qua sự cố tràn dầu tại cảng Dung Quất ngày 16/11/2012, các công đoạn thu
gom, xử lý môi trƣờng nƣớc bị nhiễm dầu nhƣ sau: dùng phao quây để khoanh
vùng không cho dầu lan rộng ra biển, sử dụng máy hút chuyên nghiệp để thu gom
dầu tràn với các khu vực có hàm lƣợng dầu cao, dùng thuyền và các dụng cụ thủ
công để vớt dầu, sử dụng rơm, rạ thả xuống biển để dầu FO bám dính vào, sau đó
vớt dọn rơm, rạ đƣa lên bờ với khu vực có hàm lƣợng dầu loang thấp [9].

Hình 1.5. Các phƣơng pháp xử lý sự cố dầu tràn
Trong các phƣơng pháp xử lý dầu tràn nêu trên, phƣơng pháp sinh học là
phƣơng pháp xử lý dầu tràn có hiệu quả và an toàn cho môi trƣờng nhất hiện nay,
đƣợc sử dụng kế tiếp ngay sau khi các biện pháp ứng cứu nhanh từ phƣơng pháp cơ
học (sử dụng phƣơng tiện vây và thu hồi dầu) để đảm bảo diện tích tràn dầu là nhỏ
nhất. Nhƣng việc xử lý bằng phƣơng pháp sinh học thì rất tốn chi phí nên các vật
liệu hấp phụ có hiệu quả xử lý dầu cao mà chi phí thấp đã đƣợc các nhà nghiên cứu
trong nƣớc cũng nhƣ trên thế giới đặc biệt quan tâm [9].
1.2. Tổng quan về nguyên liệu
1.2.1. Graphit vảy
Graphit hay còn gọi là than chì, một trong ba dạng thù hình của cacbon, tồn
tại trong các khoáng chất tự nhiên (kim cƣơng, thạch anh, calcit, mica, thiên thạch
chứa sắt và tuamalin). Không giống nhƣ kim cƣơng, graphit là một chất dẫn điện
và có thể sử dụng, ví dụ nhƣ là vật liệu để làm các điện cực của đèn hồ quang.
Trong mạng tinh thể, một nguyên tử carbon (C) liên kết với 4 nguyên tử C phụ cận.
Cự li với 3 nguyên tử C khác bằng nhau, bằng 1,42 Ao, với nguyên tử thứ 4 bằng


TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

5


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

3,35Ao. Vì vậy tạo thành từng lớp, thành tấm mỏng, tập hợp vảy, dạng đất. Graphit
có màu xám sẫm đen nhƣ sắt.

Hình 1.6. Cấu trúc tinh thể graphit
Graphit có một số đặc điểm hóa lý nhƣ: ánh kim, mỡ, độ cứng, khối lƣợng
riêng 2,26 g/cm3, trơn, độ ma sát thấp, các lớp mỏng graphit là dẻo nhƣng không
đàn hồi, cƣờng độ kháng nén ở trạng thái rắn, mềm mại, linh hoạt ở dạng vảy, sợi
hoặc tấm băng mỏng. Khoáng chất này có thể để lại dấu vết màu đen trên tay và
giấy, nhiệt độ nóng chảy rất cao (3.800÷3.900oC), ở nhiệt độ cao 1000÷2000oC có
sức bền cơ học cao hơn ở nhiệt độ thƣờng, ổn định ở nhiệt độ cao (lên đến khoảng
2.500oC mà không bị oxy hóa), độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao. Hệ số giãn nở nhiệt
thấp, rất khó cháy, ngay trong oxi nguyên chất, graphit cũng chỉ cháy ở nhiệt độ
trên 700oC, khả năng phản ứng hoá học kém (Bảng 1.2).
Bảng 1.1. Tính chất vật lý của graphit
TT
1
2
3
4
5

6
7
8

Nội dung
Tính chất
Công thức hóa học
C
Màu
Xám thép tới đen
Dạng thƣờng tinh thể
Trụ sáu mặt, khối đặc sít
Hệ tinh thể
Sáu phƣơng
Ánh
kim loại, đất
Tỉ trọng
2,09–2,23 g/cm³
Đa sắc
Không
Hòa tan trong
Ni nóng chảy
Graphit đƣợc phân loại theo kích thƣớc của tinh thể nhƣ graphit dạng vảy

TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

6


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM


Khoa Công Nghệ Hóa Học

(kích thƣớc > 0,1mm), graphit tinh thể đặc sít (kích thƣớc < 0,1 mm), graphit tinh
thể ẩn tinh (kích thƣớc < 0,01 mm). Trong các dạng graphit trên, dạng vảy có tính
nổi cao nhất và dễ tuyển nổi. Graphit dạng vảy đƣợc cấu tạo từ các tinh thể riêng
biệt đôi khi từ các kết hạch, có góc cạnh, tròn hoặc mép cạnh xù xì, phân bố quặng
không theo quy luật nhất định, thƣờng lộn xộn. Kích thƣớc vảy graphit dao động từ
0,1 - 5 mm đƣợc xếp vào loại vảy lớn do đó thƣờng mỏng và giòn. Graphit vảy
thƣờng tìm thấy tập trung phổ biến thành từng lớp hoặc hốc túi trong đá phiến, đá
phiến ma và đá hoa cƣơng [10].

Hình 1.7. Graphit vảy
1.2.2. Phân bố và trữ lƣợng
Theo dữ liệu của cơ quan khảo sát khoáng sản Brazil năm 2013, trữ lƣợng
quặng graphit trên toàn thế giới khoảng 130 triệu tấn, trong đó Brazil chiếm hơn
44,5% tổng trữ lƣợng, Trung Quốc đứng thứ hai với 42% tổng trữ lƣợng. Gần đây,
nhiều nguồn quặng graphit lớn đƣợc tìm thấy ở Hàn Quốc, Triều Tiên, Úc. Tuy
nhiên, cho đến nay vẫn chƣa có số liệu thống kê tin cậy đƣợc công bố. Graphit tự
nhiên đã đƣợc khai thác từ lâu. Cùng với sự hiện đại hóa không ngừng, nhu cầu về
graphit tự nhiên cũng tăng lên qua các năm. Một số quốc gia có nguồn tài nguyên
graphit đáng kể đƣợc trình bày trong Bảng 1.3 [10].
Bảng 1.2. Trữ lƣợng graphit trên thế giới
Quốc gia
Brazil
Trung Quốc
Ấn Độ
Mexico
Madagascar
Khác

Tổng

TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

Trữ lƣợng graphit (ngàn tấn)
2013
%
58.000
55.000
11.000
3.100
940
1.960
130.000

44,5
42
8,5
2,5
1
1,5
100

7


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học


Hiện nay, nhu cầu graphit tự nhiên của thế giới hàng năm vào khoảng 1,1
triệu tấn. Trong đó, đến 960.000 tấn nằm trong năng lực sản xuất của Trung Quốc.
Năm 2012, khoảng 70% sản lƣợng graphit của thế giới đƣợc sản xuất tại Trung
Quốc. Đồng thời với nguồn tài nguyên graphit dồi dào sẵn có cùng nguồn nhân lực
giá rẻ, nƣớc này hoàn toàn có thể huy động sản xuất đủ đáp ứng nhu cầu graphit
của thị trƣờng thế giới trong tƣơng lai.
1.2.3. Ứng dụng của graphit
a. Vật liệu chịu lửa
Graphit có nhiệt độ nóng chảy rất cao cùng khả năng chống thấm kim loại,
chống ăn mòn tốt. Trong một số loại gạch chịu lửa (MgO – C) yêu cầu về khả năng
chống ăn mòn, chống thấm tốt luôn có thành phần graphit, hàm lƣợng graphit càng
cao thì tính chất của gạch càng tốt nhƣng giá thành gạch cũng tăng lên tƣơng ứng.
Nồi nấu kim loại đƣợc chế tạo từ hỗn hợp đất sét và graphit (chứa 85% C dạng vảy
lớn) hoặc SiC và graphit (chứa 80% C dạng vảy nhỏ). Nồi nấu kim loại sử dụng
graphit vảy lớn, trong khi gạch Mg – C cần graphit vảy không quá lớn.
b. Pin
Graphit tự nhiên và tổng hợp đƣợc sử dụng để sản xuất anôt của tất cả các
công nghệ pin điển hình bao gồm pin sơ cấp (pin sử dụng 1 lần), pin thứ cấp (pin
có thể sạc lại), pin công nghiệp.
c. Chất dẫn diện
Graphit là chất dẫn điện khá tốt, nhƣng đặc tính nổi trội làm cho graphit
không thể thay thế bằng các vật dẫn khác là ở khả năng chịu nhiệt độ cao cũng nhƣ
chống ăn mòn hóa chất của nó. Graphit có thể làm điện cực cho các bể điện phân,
cho các lò hồ quang hoặc làm chổi than tiếp điện trong các động cơ điện.
d. Cơ khí
Một trong những đặc điểm độc đáo của graphit là tính chất bôi trơn. Bột
graphit trơn và đặc biệt có tính ổn định dƣới điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Nhờ
đó, graphit đƣợc sử dụng nhƣ chất bôi trơn khô trong máy móc hạng nặng để giảm
va chạm giữa các bộ phận hay những nơi có nhiệt độ cao bất thƣờng. Graphit có
thể phối trộn thêm chất khác để tăng cơ tính, sử dụng trong nhiều chi tiết yêu cầu

ma sát nhỏ và chịu nhiệt nhƣ vòng bi trƣợt, xéc măng, ổ trục dẫn và vòng đệm nối
hơi, khắc dấu, máy bơm chân không.
e. Công nghiệp hàng không vũ trụ
Do sự ổn định nhiệt đặc biệt cao cùng tỷ trọng nhẹ, graphit và các sản phẩm
của nó đã tìm đƣợc nhiều chỗ đứng trong ứng dụng hiện tại và tƣơng lai của ngành
công nghiệp hàng không vũ trụ. Một số ứng dụng của graphit trong ngành công
nghiệp hàng không vũ trụ bao gồm các hộp động cơ, ống nổ, đầu tên lửa, mũi tên
lửa, chất cách nhiệt.
f. Công nghiệp hạt nhân
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

8


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

Ứng dụng của graphit trong công nghiệp hạt nhân bao gồm là vật liệu xây
lót của nhà máy hạt nhân, bộ điều hòa và phản xạ nhiệt, cột nhiệt và vật liệu dừng
lò thứ cấp. Trong tƣơng lai, các lò phản ứng hạt nhân sẽ có nhiệt độ làm việc tới
1000oC, do đó yêu cầu vật liệu có tính chất ổn định nhiệt và tỷ lệ hấp thụ nơtron
cao. Hiện nay, các công trình tập trung nghiên cứu sản xuất các sản phẩm từ
graphit để đáp ứng mục đích này.
1.2.4. Tình hình khai thác, chế biến graphit ở Việt Nam
Tổng trữ lƣợng và tài nguyên dự báo quặng graphit Việt Nam khoảng 29
triệu tấn. So với thế giới thì nƣớc ta không phải quá dồi dào về loại khoáng sản
này.
Theo kết quả thăm dò, nguồn quặng graphit nƣớc ta tập trung chủ yếu tại vùng Tây
Bắc với trữ lƣợng và tài nguyên dự báo khoảng 26 triệu tấn, còn lại là khu vực

Trung Bộ khoảng 3 triệu tấn. Các mỏ graphit tại nƣớc ta chủ yếu nằm trong đới đứt
gãy Sông Hồng kéo dài từ Yên Bái đến Lào Cai.
Hiện nay, graphit mới đƣợc khai thác, chế biến ở hai mỏ Cổ Phúc - Yên Bái
và Hƣng Nhƣợng - Quảng Ngãi. Công nghệ khai thác lộ thiên, cơ giới hóa bằng ôtô
- máy xúc kết hợp thủ công chọn lựa trong khai thác để bóc đất đá vách và đá kẹt.
Quặng graphit đƣợc làm giàu chủ yếu bằng phƣơng pháp tuyển nổi. Các sản phẩm
graphit sau tuyển nổi có thể đạt 80 ÷ 85% C đƣợc dùng cho các ngành công nghiệp
khác nhau. Theo Tổng hội Địa chất Việt Nam, graphit đƣợc ứng dụng cho: sản xuất
vật liệu chịu lửa (24%), đúc (8%), chế tạo phanh (7%), bôi trơn (3%) và các ngành
công nghiệp khác (58%) [10].
Theo “Phê duyệt quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử
dụng nhóm khoáng chất công nghiệp (serpentin, barit, fluorit, bentonit, diatomit và
talc) đến năm 2015, có xét đến năm 2025”, dự báo đến năm 2025, nhu cầu sử dụng
graphit khoảng 25.000 ÷ 35.000 tấn/năm. Các sản phẩm dự kiến sản xuất gồm 2
loại: graphit vô định hình 80 ÷ 85% C và graphit dạng vảy 94 ÷ 97% C, phục vụ
cho các ngành luyện kim, sản xuất gạch chịu lửa, điện cực, bút chì.
Để đáp ứng nhu cầu nêu trên, Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch đầu tƣ khai
thác, chế biến graphit tại một số khu vực chính nhƣ sau:
- Vùng Yên Bái: đến 2015, nâng cấp nhà máy tuyển Cổ Phúc lên 5.000 ÷
10.000 tấn/năm; giai đoạn 2016 ÷ 2025 lên 15.000 ÷ 20.000 tấn/năm, với sản phẩm
≥ 90% C.
- Vùng Lào Cai: khai thác mỏ graphit Nậm Thi và xây dựng nhà máy tuyển
với công suất 5.000 ÷ 10.000 tấn/năm cho ra sản phẩm có hàm lƣợng C > 80%.
- Vùng Bắc Trung Bộ: đầu tƣ khai thác và tuyển mỏ Hƣng Nhƣợng công
suất 10.000 ÷ 13.000 tấn/năm, sản phẩm có hàm lƣợng C ≥ 80% [10].

TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

9



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

1.3. Tổng hợp Graphit tróc nở (EG)
1.3.1. Các phƣơng pháp tổng hợp và các công trình nghiên cứu trên thế giới
Graphit tróc nở (EG) có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp và hiện nay
đang tập trung nghiên cứu để ứng dụng trong lĩnh vực môi trƣờng nhƣ làm chất hấp
thu và thu hồi dầu, hấp phụ chất màu độc hại, kim loại nặng. Chế tạo vật liệu EG
thƣờng đƣợc thực hiện bằng cách gia nhiệt nhanh hợp chất xen chèn đƣợc tiến hành
bằng các hệ thống gia nhiệt khác nhau gồm có plasma, chiếu xạ laser, gia nhiệt
truyền thống và kỹ thuật vi sóng. EG là vật liệu thân thiện môi trƣờng có khối
lƣợng riêng nhỏ và độ xốp cao. Do có cấu trúc xốp nên nó có khả năng hoạt động
nhƣ một chất hấp thu tốt để ứng dụng trong xử lý màu và dầu tràn.
Phƣơng pháp chế tạo EG thƣờng qua bƣớc tạo các hỗn hợp xen chèn nhƣ
H2SO4 và HNO3 và cho phân hủy đột ngột các hợp chất này ở nhiệt độ cao [10]. Ở
phƣơng pháp này, quá trình tổng hợp vật liệu phải sử dụng một lƣợng lớn các axit
đặc, tạo ra một số khí độc SO2, NO2, NO thoát ra môi trƣờng trong quá trình phân
hủy chúng.
Hợp chất xen chèn HClO4-Graphit cũng đang ngày càng đƣợc quan tâm
nghiên cứu do thời gian phản ứng nhanh và nhiệt độ tróc nở thấp. Năm 2009, Wei
X. H và các cộng sự đã nghiên cứu chế tạo hợp chất xen chèn trên trong hệ thống
HClO4-HNO3. Với phƣơng pháp này, thời gian xen chèn của HClO4 vào trong
graphit thƣờng chỉ ít hơn 30 phút, thể tích dãn nở là 360 cm3/g, nhiệt độ tróc nở là
2000C [11].
Một số phƣơng pháp hóa học khác cũng đƣợc sử dụng để tổng hợp EG bằng
cách sử dụng các tác nhân oxi hóa mạnh khác nhƣ KMnO4, K2Cr2O7. Tuy nhiên
những tác nhân này không dễ dàng loại bỏ trong nƣớc rửa, bởi vậy chúng có thể tạo
ra cặn còn lại trong EG và điều này có thể bất lợi trong các ứng dụng sau này.

Ngoài các phƣơng pháp trên, năm 2008, Tong Wei và các cộng sự cũng đã
công bố ứng dụng của vi sóng trong chế tạo EG, kết quả cho thấy vật liệu graphit
tróc nở đã đƣợc chế tạo nhanh và hiệu quả bằng cách vi sóng trong thời gian ngắn
(khoảng 4 phút trong đó 3 phút khuấy trộn và chỉ có 1 phút vi sóng), thể tích trƣơng
nở của graphit tróc nở đạt đƣợc cực đại 312 cm3/g và thể tích hấp thu của graphit
tróc nở này là 56g dầu máy và 32g dầu kerosen trên 1g graphit tróc nở [12].
Phƣơng pháp vi sóng tiếp tục đƣợc Xiu Juan Yu và các cộng sự sử dụng vào năm
2009, EG đƣợc tổng hợp từ GIC với tác nhân xen chèn H2SO4 và tác nhân oxi hóa
KMnO4, thể tích tróc nở của EG có thể đạt 276 cm3/g và hàm lƣợng lƣu huỳnh
giảm xuống 0,12%, khả năng hấp thu tối đa cho dầu động cơ là 17,9 g [13].
Phƣơng pháp sử dụng vi sóng cho thấy đƣợc quy trỉnh đơn giản và nhanh hơn so
với phƣơng pháp sốc nhiệt đột ngột phức tạp, thời gian lâu và hiệu quả thấp.
Năm 2014, EG trong nghiên cứu của Asghar đã đƣợc tổng hợp từ GICs với
tác nhân xen chèn H2SO4 và tác nhân oxi hóa H2O2 và HNO3 bằng phƣơng pháp
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

10


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

xen chèn điện hóa và sốc nhiệt ở 850oC. Kết quả cho diện tích bề mặt của EG
tƣơng ứng 33 m2/g và kích thƣớc hạt 184 µm [15]. Trong khi đó theo nghiên cứu
của Zhao, EG có thể tích tróc nở 760 ml/g khi đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp vi
sóng với tác nhân oxi hóa KMnO4 và HClO4 [16].

Hình 1.8. Hình ảnh SEM của vật liệu EG sau khi tổng hợp
1.3.2. Các công trình nghiên cứu vật liệu hấp phụ dầu tại Việt Nam

Dầu khí có vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế toàn cầu, cũng nhƣ đối
với từng quốc gia. Khai thác dầu khí của Việt Nam ngày càng phát triển mạnh,
luôn là ngành mũi nhọn, cung cấp nguồn nguyên liệu quan trọng nhất cho xã hội
hiện đại, đặc biệt là để sản xuất điện và nhiên liệu cho các phƣơng tiện giao thông
vận tải. Ngành dầu khí còn cung cấp đầu vào cho các ngành công nghiệp khác nhƣ:
công nghiệp hóa chất, phân bón và nhiều ngành khác - trở thành ngành năng lƣợng
quan trọng, cần thiết đối với đời sống xã hội. Vì vậy, việc đảm bảo và phƣơng án
luôn sẵn sàng xử lý sự cố liên quan đến dầu, trong đó bao gồm những phƣơng pháp
và những loại vật liệu xử lý dầu tràn có tính năng ƣu việt, đạt hiệu quả cao là điều
vô cùng quan trọng và cần thiết. Theo nhƣ những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
về xử lý và thu hồi dầu tràn thì biện pháp sử dụng các chất hấp phụ có tính khả thi
cao trong việc xử lý ô nhiễm dầu, cụ thể nhƣ sau:
Năm 2010, nhóm nghiên cứu của Thạc sĩ Phạm Thị Dƣơng và các cộng sự
Trƣờng Đại Học Hàng Hải, đã nghiên cứu và chế tạo thành công vật liệu hấp thu
dầu trong nƣớc thải bằng các vật liệu tự nhiên nhƣ bèo tây, sơ dừa, rơm và lõi ngô.
Qua quá trình nghiên cứu, vật liệu hấp thu cho kết quả tốt nhất là thân bèo. Tuy
nhiên, khả năng hấp thu dầu của vật liệu này vẫn còn khá thấp: 1g vật liệu (chế tạo
từ thân bèo) có khả năng hấp thu 0,29g dầu DO [17].
Năm 2014, Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thƣơng và các cộng sự Trƣờng Đại học
Nguyễn Tất Thành đã nghiên cứu về tổng hợp EG bằng phƣơng pháp xen chèn
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

11


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

H2SO4 và H2O2 kết hợp với quá trình sốc nhiệt ở 1100oC trong 60s. Kết quả cho

thấy thời gian hấp thu cũng nhƣ thể tích hấp thu của EG phụ thuộc rất nhiều vào
loại dầu sử dụng và khả năng hấp thu của EG đối với DO là cao nhất, đạt 43,2g
DO/1g EG, khả năng hấp thu đối với CO và FO đạt lần lƣợt là 30,5 và 28,7g dầu/g
EG [18].
Thạc sĩ Phạm Thị Ngọc Lan của Trƣờng Đại Học Thủy Lợi cũng đã nghiên
cứu về bã mía, thân ngô, vỏ lạc và bèo tây tự nhiên vào năm 2016. Kết quả nghiên
cứu cho thấy, trong thời gian từ 10 – 60 phút, độ hấp thu của bèo tây trong môi
trƣờng nhiễm dầu DO (0,05S) đạt từ 7,09 – 7,55g trên 1g vật liệu. Ngâm bèo tây
trong dầu vật liệu không bị chìm trong ba tháng và không có dấu hiệu xuất hiện
nấm mốc. Nhận thấy, vật liệu tự nhiên sau khi hấp phụ nếu nhƣ không sử dụng lại
làm vật liệu hấp thu có thể tận dụng làm nguyên liệu đốt thay cho việc sử dụng dầu
DO hoặc dầu FO làm mồi cho các lò đốt có hệ thống xử lý khí hiện nay [19].
Gần đây nhất, Tiến sĩ Nguyễn Đình Lâm và Thạc sĩ Phan Thị Thúy Hằng đã
nghiên cứu phƣơng pháp đƣợc xem là thân thiện với môi trƣờng vào năm 2017,
không tạo ra khí dạng NOx và sản phẩm tạo ra là graphene oxit (GO) [20].
Trong các phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp tổng hợp vật liệu EG với tác
nhân xen chèn bằng hệ H2SO4/H2O2, H2SO4/KMnO4 và HClO4/HNO3 thì đơn giản
dễ thực hiện và về thiết bị hóa chất. Tại Việt Nam, HClO4/HNO3 rất ít đƣợc sử
dụng vì phải xử lý khí độc thải loại NO2 và NO. Phƣơng pháp sử dụng H2SO4/KMnO4 cho hiệu quả không cao. Ở phƣơng pháp tổng hợp sử dụng H2SO4 và
H2O2 đƣợc đánh giá cao do chi phí rẻ và H2O2 có tính chất êm dịu và thân thiện môi
trƣờng nhƣng vẫn cho hiệu quả thấp. Ngoài các phƣơng pháp trên, phƣơng pháp
tổng hợp sử dụng KMnO4/HClO4 và (CH3CO)2O gần đây đang đƣợc nghiên cứu
nhiều hơn do chi phí thấp, sản xuất đơn giản, xử lý dễ dàng và ít tốn năng lƣợng. Vì
vậy, đề tài sẽ nghiên cứu tổng hợp vật liệu EG từ nguồn nguyên liệu graphit Việt
Nam bằng kỹ thuật vi sóng nhằm ứng dụng trong việc xử lý dầu nặng tại Việt Nam.
Trong phƣơng pháp này, quá trình tổng hợp các hợp chất xen chèn với các tác nhân
KMnO4, HClO4 và (CH3CO)2O đƣợc tiến hành trƣớc, sau đó đƣợc đƣa vào lò vi
sóng để gia nhiệt ở công suất cao để tạo thành EG. Vật liệu EG tổng hợp đƣợc tiến
hành đánh giá khả năng hấp thu dầu DO và CO trong quy mô phòng thí nghiệm. Đề
tài hy vọng tiếp tục hƣớng đến những nghiên cứu mới trong tổng hợp vật liệu hấp

phụ và sẽ mang đến những phát triển lớn để ứng dụng trong các lĩnh vực công nghệ
xử lý môi trƣờng.
1.4. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục đích của nghiên cứu này là tổng hợp vật liệu graphit tróc nở từ nguồn
graphit dạng vảy có sẵn ở Việt Nam, sử dụng phƣơng pháp xen chèn hóa học và vi
sóng, đồng thời đánh giá khả năng hấp phụ dầu DO và CO của vật liệu đƣợc tổng
TS. Bùi Thị Phương Quỳnh

12


Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Khoa Công Nghệ Hóa Học

hợp. Đây là một hƣớng nghiên cứu tiềm năng góp phần nâng cao giá trị của sản
phẩm graphit, tăng tính hiệu quả và chủ động trong công tác ứng phó các sự cố tràn
dầu trên sông, biển.
1.4.2. Nội dung nghiên cứu
Để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu, chúng tôi thực hiện các nội dung nghiên
cứu nhƣ sau:
- Tổng hợp graphit tróc nở bằng kỹ thuật vi sóng (microwave), khảo sát ảnh
hƣởng của các điều kiện tổng hợp lên độ tróc nở của vật liệu.
- Khảo sát các tính chất đặc trƣng của vật liệu tổng hợp đƣợc bằng phƣơng
pháp SEM, XRD, FTIR và BET.
- Nghiên cứu về khả năng hấp phụ dầu DO và CO của vật liệu graphit tróc
nở đƣợc.

TS. Bùi Thị Phương Quỳnh


13