KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC CỦA
THAN HOẠT TÍNH SẢN XUẤT TỪ TRẤU
Trần Anh Khoa (1)
Nguyễn Phan Khánh Thịnh
Phan Đình Tuấn

TÓM TẮT
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trấu có rất nhiều tại Đồng
bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là 2 vùng trồng lúa lớn nhất của Việt Nam.
Chúng thường được đem đốt hoặc đổ xuống sông suối trôi đi khắp nơi, chìm xuống đáy sông, rạch, gây ô
nhiễm nguồn nước. Do đó, đề tài này sản xuất than hoạt tính từ trấu với mục tiêu giảm lượng phát thải phế
phẩm này và ứng dụng trong quá trình xử lý nước. Quá trình than hóa được thực hiện ở điều kiện 450oC trong
90 phút và hoạt hóa bằng CO2 ở 800oC, thời gian 120 phút với lưu lượng dòng CO2 30l/h. Than trấu hoạt tính
được sử dụng xử lý nước nhằm cung cấp nước sạch phục vụ sinh hoạt của người dân. Nước sau khi được lọc
qua than trấu hoạt tính với chiều cao thích hợp có các chỉ tiêu đáp ứng QCVN về nước sinh hoạt như pH 6,9,
độ đục 1,6 NTU, TDS 170 mg/l và SS < 3 mg/l.
Từ khóa: Trấu, than hoạt tính, xử lý nước.

1. Mở đầu
Việt Nam là một trong năm nước trên thế giới
chịu tác động nhiều nhất của biến đổi khí hậu
(BĐKH). Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình
năm tăng khoảng 0,5oC trên phạm vi cả nước và
lượng mưa có xu hướng giảm ở miền Bắc và tăng
dần ở miền Nam [1]. Liên tiếp trong những năm gần
đây do ảnh hưởng của BĐKH, hiện tượng lũ lớn, lũ
quét đã xảy ra với tần suất, quy mô và cường độ ngày
càng gia tăng gây ngập lụt trên diện rộng, cách ly các

vùng dân cư, khiến cho công tác cứu nạn cứu hộ gặp
nhiều khó khăn. ĐBSCL gồm 13 tỉnh/thành phố với
tổng dân số vùng nông thôn 14 triệu dân. Trong đó
số dân được sử dụng nước hợp vệ sinh chỉ đạt 75,82
%, số dân sử dụng nước đạt tiêu chuẩn QCVN
02:2009/BYT chiếm tỷ lệ 36,52, thấp nhất là tỉnh
Cà Mau với tỉ lệ 0% [2]. Hiện nay, nhiều phương
pháp xử lý nước như vi lọc (MF), lọc nano (NF),
lọc thẩm thấu ngược (RO) được nghiên cứu nhằm
cung cấp nguồn nước sạch đạt tiêu chuẩn [3-6].
Trong khi đó, trấu là phụ phẩm của ngành sản
xuất lúa gạo, có rất nhiều tại ĐBSCL. Một phần trấu

được sử dụng để đốt, phần lớn hoặc đổ xuống sông
gây ô nhiễm nguồn nước. Nhiều nghiên cứu được
thực hiện tận dụng nguồn trấu này nhằm sản xuất
các vật liệu, phục vụ đời sống và góp phần xử lý môi
trường [7].
Công trình này trình bày các kết quả nghiên cứu
sản xuất than hoạt tính từ trấu làm vật liệu lọc trong
quá trình xử lý nước đạt QCVN về chất lượng nước
sinh hoạt, ứng dụng ở vùng ĐBSCL.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Nguyên liệu, hóa chất
Trấu được nhà máy sấy lúa Lộc Trời, An Giang
cung cấp. Mẫu sau khi lấy về được phân tích để xác
định thành phần vật chất, sau đó, được bảo quản để
sử dụng trong quá trình sản xuất than.
Khí N2 và CO2 tinh khiết được sử dụng trong quá
trình sản xuất và hoạt hóa than hoạt tính từ trấu.

Xanh methylene được sử dụng xác định độ hấp
phụ của than sau khi sản xuất.
Mẫu nước trong nghiên cứu này được lấy từ sông
Hậu, đoạn chảy qua Cần Thơ, vào cuối tháng 9/2016,

Trường Đại học TN&MT TP. Hồ Chí Minh

1

Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017

41


lúc ĐBSCL đã vào mùa nước nổi. Mẫu nước được
bảo quản lạnh 50C trong suốt quá trình thí nghiệm.
2.2. Sản xuất than hoạt tính từ trấu
Trấu được rửa sạch bằng nước, sấy khô ở 105oC
trong 10 giờ và được than hóa ở điều kiện nhiệt độ
450oC, lưu lượng khí trơ (N2) thổi qua 30 L/h trong
thời gian 90 phút. Với mục đích xử lý nước vùng
lũ thành nước sinh hoạt và ăn uống nên than trấu
được hoạt hóa bằng khí CO2 với lưu lượng 30 L/h ở
nhiệt độ 800oC trong 120 phút. Kết thúc quá trình
hoạt hóa, than trấu hoạt tính được làm nguội bằng
khí trơ (N2) đến nhiệt độ thường. Sau đó, than được
rửa sạch bằng nước cất và sấy ở 105oC trong 4h. Sản
phẩm cuối cùng được bảo quản trong bình hút ẩm
để sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo.
2.3. Khảo sát tính chất than hoạt tính

Diện tích bề mặt riêng là một đặc tính quan trọng
của than hoạt tính được xác định bằng phương pháp
BET (phương pháp Brunauer-Emmett- Teller). Bên
cạnh đó, khả năng hấp phụ của than hoạt tính từ
trấu cũng được xác định bằng phương pháp hấp phụ
dung dịch xanh methylene với thiết bị quang phổ
hấp thụ UV-VIS.
Than sau khi nghiền sử dụng trong quá trình
xử lý nước được xác định kích thước bằng phương
pháp phân tích DLS (Dimension Laser Scaner).
2.4. Khảo sát khả năng xử lý nước của than
trấu hoạt tính
Khả năng lọc nước của than hoạt tính được thực
hiện bằng cách cho nước đi qua cột lọc có lớp than
hoạt tính. Cột lọc có đường kính 60 mm, được nhồi
theo thứ tự từ dưới lên: lớp than có chiều dày thay
đổi, từ 0 - 100 mm, lớp cát thạch anh (f0.8-1 mm)
dày 100 mm, lớp đá min (f1-2 mm) dày 100 mm
và trên cùng là lớp đá thô (f2-3 mm) dày 100 mm.
Khối lượng than trong cột lọc được khảo sát trong
khoảng 5 – 30g, theo sự thay đổi chiều cao lớp than.
Áp suất trên bề mặt lớp vật liệu lọc được duy trì ổn
định, khoảng 2mH2O. Tốc độ lọc của nước qua lớp
vật liệu lọc đạt 1,2l/h. Mẫu nước trước và sau khi lọc
được phân tích để xác định các chỉ tiêu pH, độ đục,
hàm lượng chất rắn không tan (TDS) và hàm lượng
chất tan trong nước (SS).
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Khảo sát quá trình sản xuất và tính chất
than trấu hoạt tính


42

Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017

Trấu thu nhận từ Nhà máy sấy lúa Lộc Trời,
An Giang có thành phần chủ yếu C, N và O chiếm
68,28% khối lượng, được trình bày trên Bảng 1. Kết
quả này tương tự thành phần các nguồn trấu khác
đã được nghiên cứu [8].
Kích thước hạt than là một trong những yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình và hiệu quả lọc nước. Nếu
kích thước than quá nhỏ sẽ tạo nên trở lực lớn, nước
khó chảy qua. Do đó, một trong những yêu cầu
quan trọng của công nghệ hoạt hóa là không làm
vỡ, dẫn đến mịn hóa than. Trong nghiên cứu này,
than sau khi hoạt hóa được kiểm tra phân bố hạt
theo kích thước. Biểu đồ phân bố hạt than theo kích
thước được trình bày ở Hình 1.

▲Hình 1. Đồ thị phân bố kích thước than sau khi hoạt hóa

▲Hình 2. Hình SEM bề mặt than trấu hoạt tính


KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

Bảng 1. Thành phần trấu sử dụng trong thí nghiệm


Nguồn trấu

Cacbon
38,92
37,13

An Giang
Tiền Giang [7]
[8]

Thành phần (%)
Hydro
Nitơ
Lưu huỳnh
4,9
2,24
2,73
4,12
0,36
-Thành phần C, N, O khoảng 69,39

Oxy
27,12
31,6

Độ ẩm
11,5
9,0
11,0


Tro
12
---

Bảng 2. So sánh diện tích bề mặt riêng cúa than trấu hoạt tính với các tác nhân hoạt hóa khác nhau
Tác nhân hoạt hóa

Diện tích bề mặt riêng (m2/g)

Nguồn tham khảo

Cacbon dioxit (CO2)

810,023

Nghiên cứu này

Hơi nước

276,68

[7]

Bảng 3. Các thông số của nước trước và sau khi lọc qua lớp than trấu hoạt tính
Thông số

Đơn vị

pH


Khối lượng than (g)

QCVN 01:2009/BYT [9]

Trước khi lọc

5

10

15

20

25

30

6.9

6.9

6.9

6.9

6.9

6.9


6.9

6,5 – 8,0

Độ đục

NTU

22,5

4,5

2,7

2,7

1,6

0,4

0,2

2

TDS

mg/l

860


560

380

280

170

90

85

1000

SS

mg/l

22

9

8

6

<3

<3


<3

--

Than sau khi hoạt hóa được xác định diện tích
bề mặt riêng bằng phương pháp phân tích BET.
Diện tích bề mặt riêng của than trấu hoạt hóa bằng
các tác nhân khác nhau được thể hiện ở Bảng 2.
Kết quả này cho thấy sự ưu việt của tác nhân
CO2 khi hoạt hóa than trấu. Do đó, phương pháp
này được lựa chọn để hoạt hóa than, sử dụng cho
các nghiên cứu tiếp theo.
3.2. Khảo sát khả năng xử lý nước của than
trấu hoạt tính.
Mẫu nước trước và sau khi đi qua lớp than hoạt
tính được xác định các thông số độ đục, pH, TDS
và SS. Kết quả thí nghiệm được trình bày ở Bảng 3.
PH, độ đục, TDS và SS là một trong những
thông số quan trọng đánh giá tính chất của nước
sinh hoạt và ăn uống. Kết quả Bảng 3 cho thấy, pH
của nước trước và sau xử lý bẳng than hoạt tính có
giá trị thay đổi không nhiều, trung bình khoảng
6,9. Bên cạnh đó, các thông số độ đục, TDS và SS
giảm dần khi tăng dần khối lượng than trong cột
lọc. Trong đó, độ đục, TDS và SS giảm nhanh khi
lọc với lượng than 20g, tương đương chiều cao lớp
than trong cột thử nghiệm 67mm (độ đục giảm từ

22,5 đến 1,6 NTU; TDS giảm từ 860 mg/l đến 170
mg/l; SS giảm từ 22 mg/l đến < 3 mg/l) và giảm

chậm khi tăng khối lượng than từ 20 g đến 30 g
(ứng với chiều cao lớp than 100 mm). Bên cạnh
đó, các chỉ tiêu của nước sau khi được xử lý bằng
than hoạt tính với khối lượng 20 g đáp ứng được
QCVN về chất lượng nước ăn uống. Do đó, nước
sau khi được xử lý bằng than hoạt tính có thể
được sử dụng trong sinh hoạt và ăn uống.
4. Kết luận
Có thể sản xuất than trấu hoạt tính một cách
hiệu quả bằng cách than hóa trấu ở 450oC trong
90 phút trong điều kiện không có oxy, sau đó
hoạt hóa bằng CO2 ở 800oC trong 120 phút với
lưu lượng CO2 là 30l/h. Than trấu hoạt tính có
kích thước trung bình 680μm, diện tích bề mặt
riêng 810 m2/g và độ hấp phụ xanh methylene
141,2 mg/g. Một số chỉ tiêu của nước sau khi lọc
qua lớp than trấu hoạt tính như pH, độ đục, TDS
và SS đáp ứng QCVN về nước sinh hoạt. Than
trấu hoạt tính này thỏa mãn các điều kiện để có
thể đưa vào sử dụng trong quá trình xử lý nước
sinh hoạt nhằm sản xuất nước sạch■

Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017

43


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phan Văn Tân, N.Đ.T., Biến đổi khí hậu ở Việt Nam: Một
số kết quả nghiên cứu, thách thức và cơ hội trong hội nhập

Quốc tế. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Các khoa học Trái
đất và môi trường, 2013. Tập 29, Số 2: p. 42 - 45.
2. Hà, Đ.T., Đánh giá hiện trạng cấp nước nông thôn vùng
ĐBSCL và đề xuất giải pháp phát triển. Khoa học Kỹ thuật
Thủy lợi và Môi trường, 12/2013.
3. Khu Le Van, T.T.L.T., Activated carbon derived from
rice husk by NaOH activation and its application in
supercapacitor. Progress in Natural Science: Materials
International, 2014. 24: p. 191-198.
4. Vũ Quốc Trung, L.T.N., Sổ tay bảo quản lương thực. NXB
KH-KT, Hà Nội, 1999: p. 310.
5. QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
chất lượng nước ăn uống.

6.Foley, G., A review of factors affecting filter cake
properties in dead-end microfiltration of microbial
suspensions. Journal of Membrane Science, 2006. 274: p.
38-46.
7. M. F. A. Goosen, S.S.S., H. Al-Hinai, S. Al-Obeidani, R.
Al-Belushi and D. Jackson, Fouling of Reverse Osmosis
and Ultrafiltration Membranes: A CriticalR e v i e w .
Separation Science and Technology, 2004. 39: p. 22612298.
8. N. Hilala, H.A.-Z., N.A. Darwish, A.W. Mohammad,
M. Abu Arabi, A comprehensive review of nanofiltration
membranes: Treatment, pretreatment, modelling, and
atomic force microscopy. Desalination, 2004. 170: p. 281308.
9. Lilian Malaeb, G.M.A., Reverse osmosis technology for
water treatment: State of the art review. Desalination,
2011. 267: p. 1-8.


STUDY ON SYNTHESIS OF ACTIVATED CARBON FROM RICE HUSK
IN WATER TREATMENT
Trần Anh Khoa, Nguyễn Phan Khánh Thịnh, Phan Đình Tuấn
HCMC University of Natural Resources and Environment
ABSTRACT
Rice husk is an outer shell of the grain that is separated during milling. There is a large amount of rice husk
in the Mekong Delta and the Red River Delta, two largest rice-growing areas in Viet Nam. The rice husk was
usually burned or dumped into the river. This pollutes the water sources. Therefore, this research studies to
produce activated carbon from rice husk with the aim to reduce waste volumes and to use the products for the
water treatment process. The carbonization process was carried out at 450oC for 90 minutes and activated by
CO2 at 800oC during 120 minutes with the flow of CO2 at 30L/h. The activated carbon husk is used for water
treatment to supply clean water for domestic purposes. The water treated with appropriate activated carbon
20g will meet the national standards (QCVN 02:2009/BYT) for drinking water such as pH 6.9; 1.6 NTU
turbidity; TDS (Total Dissolved Solids) of 170 mg/L and SS (Suspended Solid) < 3 mg/L.
Keywords: Rice husk, activated carbon, water treatment.

44

Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017