Nghiên cứu chế tạo vật liệu kết hợp nano từ tính Oxit sắt từ và Biogum trích ly từ hạt muồng hoàng yến và khảo sát khả năng cải thiện chất lượng nước thải công nghiệp của vật liệu Biogum cải tiến

Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 3(34)-2017 
 37 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU KẾT HỢP NANO TỪ TÍNH 
OXIT SẮT TỪ VÀ BIOGUM TRÍCH LY TỪ HẠT MUỒNG HOÀNG 
YẾN VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG 
NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP CỦA VẬT LIỆU BIOGUM CẢI TIẾN 
Nguyễn Võ Châu Ngân(1), Nguyễn Thanh Quang(2), Nguyễn Xuân Dũ(3), Đào Minh Trung(2) 
(1)Trường Đại học Cần Thơ, (2)Trường Đại học Thủ Dầu Một, (3)Trường Đại học Sài Gòn 
Ngày nhận bài 3/4/2017; Ngày gửi phản biện 24/4/2017; Chấp nhận đăng 30/6/2017 
Email: moitruongviet.trung@gmail.com 
Tóm tắt 
Nghiên cứu điều chế vật liệu kết hợp giữa oxit sắt từ và chất keo tụ sinh học Biogum 
được ly trích từ hạt muồng hoàng yến (biogum improvements). Vật liệu sau khi điều chế vừa 
có tính keo tụ, có khả năng cải thiện chất lượng nước thải và vừa có khả năng thu hồi sau khi 
sử dụng, có từ tính của nam châm (biogum cải tiến). Kết quả nghiên cứu cho thấy biogum cải 
tiến có khả năng cải thiện chất lượng nước thải công nghiệp xi mạ, đạt hiệu suất loại bỏ ion 
kim loại Ni2+ là 89,10%; Cu2+ 94,51%; Zn2+ là 94,92%. Kết quả này dùng để xác định hiệu 
suất cải thiện tối ưu cần đánh giá các thông số vận hành, pH tối ưu, liều lượng tối ưu trước 
khi áp dụng vận hành thử nghiệm trên mô hình pilot, từ đó đề xuất ứng dụng vào thực tế. 
Từ khóa: keo tụ sinh học, muồng Hoàng Yến, nước thải xi mạ, nước thải dệt nhuộm 
Abstract 
STUDYING ON PREPARATION OF MATERIALS COMBINED BY MAGNETIC 
NANO FERROMAGNETISM OXIDE AND BIOGUM EXTRACTED FROM CASSIA 
FISTULA SEEDS AND SURVEY INDUSTRIAL WASTEWATER IMPROVING 
ABILITY OF IMPROVED BIOGUM 
Study materials prepared combining iron oxide from biological and flocculants Biogum 
extracted from the seeds of Cassia fistula. The material after preparation is both 
agglutinative, capable of improving the quality of the wastewater and is capable of 
recovering after use, with the magnetism of the biotite (improved biogum). The study results 
showed improvements Biogum capable of improving the quality of industrial wastewater 
plating, and the yield remove metal ions Ni2+ is 89,10%; Cu2+ is 94,51%; Zn2+ 94,92%. In 
order to determine optimal performance, it is necessary to evaluate the optimum operating 
parameters, pH, and optimal dosage before applying the pilot operation is applied on the 
pilot model, from which it is proposed for practical application. 
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay, đã có một số nghiên cứu trong và ngoài nước về việc ứng dụng các loại 
chất có nguồn gốc tự nhiên trong đó có các gum sinh học trong xử lý nước thải để loại bỏ 
màu và COD ra khỏi nước thải một số ngành công nghiệp dệt nhuộm, xi mạ (Mangale 
Thân Văn Long... Nghiên cứu chế tạo vật liệu kết hợp nano từ tính oxit sắt... 
 38 
Sapanda, 2012; Yuan Shing Perng and Manh Ha Bui, 2015; Muhammad Asif Hanif, 
2008).Theo Đoàn Thị Thúy Ái, (2013), Nguyễn Văn Cường và Huỳnh Thị Kim Ngọc, 
(2014); Luciano Carlos et al. (2013) có thể ứng dụng vật liệu nano trong xử lý nước thải 
ngành công nghiệp dệt nhuộm và xi mạ. Kết quả nghiên cứu cho thấy gum sinh học và hạt 
nano từ tính có tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước. Mặt khác, bản chất keo tụ của các gum 
sinh học là hình thành các liên kết và tương tác hóa học với các chất ô nhiễm, do đó quá trình 
thu hồi gum sinh học khá tốn kém, cần sử dụng tác nhân để cắt đứt các liên kết hóa học và tái 
tạo tại gum dưới dạng tủa. Vì vậy việc thu hồi gum sinh học không khả thi và tốn kém. Trong 
khi đó việc thu hồi các hạt nano từ tính rất đơn giản, dưới tác dụng của lực các chất ô nhiễm 
trong lỗ trống của hạt nano sẽ bị đẩy ra ngoài và hạt nano được thu lấy bằng nam châm một 
cách dễ dàng. Tuy nhiên hiệu quả xử lý nước thải của các hạt nano bị hạn chế do thiếu các 
nhóm chức hoạt động trên bề mặt hạt nano, do đó việc gắn gum sinh học lên bề mặt hạt nano 
nhằm tạo ra vật liệu nano sinh học mớivừa tăng khả năng bắt giữ các chất ô nhiễm trong nước 
vừa giữ được đặc tính thu hồi và tái sử dụng của hạt nano từ tính. 
Bảng 1: Các chỉ số ô nhiễm kim loại nặng của nước thải xi mạ (Srisuwan et al., 2002) 
Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải chưa xử lý 
QCVN 40 – 2011/BTNMT 
A B 
pH - 3 – 11 6 – 9 5,5 – 9 
Niken (Ni) mg/l 5 – 85 0,2 0,5 
Crôm (Cr VI) mg/l 1 – 100 0,05 0,1 
Kẽm (Zn) mg/l 2 – 150 3 3 
Đồng (Cu) mg/l 15 – 200 2 2 
Kết quả nghiên cứu của Mukesh Parmar và Lokendra Singh Thakur (2013), công 
nghiệp mạ điện và gia công kim loại một mặt thải ra lượng lới kim loại nặng, trong đó có 
đồng (Cu), niken (Ni) và kẽm ion (Zn) và là một vấn nạn lớn gây ảnh hưởng đến sức khỏe 
con người và đời sống thủy sinh. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, kim loại đồng không 
thể phân hủy và gây ung thư cũng như bệnh Wilson. Bên cạnh tác hại của đồng, niken gây 
dị ứng da, dễ gây tổn thương cho hệ hô hấp, hệ thần kinh cũng như màng nhày tế bào. Kẽm 
gây rối loại tiêu hóa và dẫn đến tiêu chảy khi vào cơ thể qua đường thức ăn. 
2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 
 2.1. Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu Biogum cải tiến. Nước thải xi mạ giả định 
Ni2+=25 mg/L, Cu2+=25 mg/L, Zn2+=25 mg/L. Nước thải nhà máy xi mạ (có các thông sô ô 
nhiễm ban đầu, pH = 1,5; Niken = 3,61 mg/L; Cu2+= 51 mg/L; Zn = 103 mg/L) 
 2.2. Hóa chất nghiên cứu: Vật liệu sinh học (Biogum), được trích li từ hạt cây 
Muồng Hoàng Yến theo phương pháp hòa tan trong nước cất (Hanif, 2008). Một số hóa 
chất dùng điều chỉnh pH: H2SO4 1N, CuSO4.5H2O. NiSO4.6H2O, CuSO4.5H2O, 
ZnSO4.7H2O. Oxít sắt từ là hạt nano từ tính CoFe2O4 được tổng hợp bằng phương pháp vi 
nhũ kết hợp đồng kết tủa sử dụng sodium dodecyl sulfate (SDS) làm chất hoạt động bề mặt. 
 2.3. Thiết bị nghiên cứu: Thiết bị đo pH Mettler Toledo. Máy đo kim loại nặng AAS 
(atomic absorption spectrometer). Máy đo độ màu Hatch DR 5000.. Mô hình Jasrtest. 
 2.4. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp lấy mẫu và phân tích: Lấy mẫu - theo 
TCVN 5999:1995. Bảo quản mẫu - theo TCVN 4556:1988. Phân tích pH theo TCVN 
6492:1999. Phân tích kim loại nặng trên máy AAS (atomic ab