• Tìm kiếm
Hotline

Đánh giá khả năng xử lý chất kháng sinh Tetracyline trong nước bằng than hoạt tính điều chế từ bã cà phê

Phạm Trung Thế, Huỳnh Thị Ngọc Hân, Vũ Ngọc Toán, Nguyễn Huỳnh Minh Duy, Hồ Thị Thanh Vân

  1. 1Viện Khoa học liên ngành, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
  2. 2Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
  3. 3Viện Công nghệ mới, Hà Nội
  4. 4Viện Nghiên cứu ứng dụng và Chuyển giao Công nghệ xanh

Tóm tắt

Tetracycline (TC) là một loại kháng sinh phổ rộng thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi. Sau khi xâm nhập vào các nguồn nước, nó sẽ gây ra mối đe dọa lớn đối với môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu này trình bày phương pháp điều chế than hoạt tính (AC) từ bã cà phê bằng phương pháp carbon hóa thủy nhiệt (HTC) và đánh giá khả năng hấp phụ kháng sinh TC. Kết quả phân tích đặc tính vật liệu cho thấy quá trình hoạt hóa với KOH đã cải thiện đáng kể cấu trúc của than. Cụ thể, diện tích bề mặt riêng của vật liệu đã tăng từ 23.06 m2/g (đối với HC) lên 976.34 m2/g (đối với AC). Các thí nghiệm hấp phụ theo mẻ đã chứng minh hiệu quả loại bỏ TC của AC. Quá trình hấp phụ đạt hiệu quả cao nhất trong môi trường axit với pH tối ưu là 3, hiệu suất loại bỏ TC đạt gần 92% với liều lượng AC 1.5 g/L. Nghiên cứu đã chứng tỏ, bã cà phê là một nguyên liệu tiền năng, chi phí thấp để sản xuất than hoạt tính hiệu suất cao, mang lại một giải pháp bền vững cho vấn đề xử lý ô nhiễm kháng sinh trong môi trường nước.

Từ khóa

Bã cà phê carbon hóa thủy nhiệt tetracycline than hoạt tính

Tài liệu tham khảo

  1. Yue, Yan, Congcong Shen, and Yuan Ge, "Biochar accelerates the removal of tetracyclines and their intermediates by altering soil properties," Journal of Hazardous Materials, vol. 380, p. 120821, 2019.
  2. Ao, Xiuwei, et al, "Degradation of tetracycline by medium pressure UV-activated peroxymonosulfate process: influencing factors, degradation pathways, and toxicity evaluation," Chemical Engineering Journal, vol. 361, pp. 1053-1062., 2019.
  3. Hayati, Bagher, and Niyaz Mohammad Mahmoodi, "Modification of activated carbon by the alkaline treatment to remove the dyes from wastewater: mechanism, isotherm and kinetic," Desalination and water treatment, vol. 47.1, pp. 322-333, 2012.
  4. Mahmoodi, Niyaz Mohammad, Bagher Hayati, and Mokhtar Arami, "Textile dye removal from single and ternary systems using date stones: kinetic, isotherm, and thermodynamic studies," Journal of Chemical & Engineering Data, vol. 55.11, pp. 4638-4649, 2010.
  5. Gómez-Pacheco CV, Sánchez-Polo M, Rivera-Utrilla J, López-Peñalver J (2011) , "Tetracycline removal from waters by integrated technologies based on ozonation and biodegradation," Chem Eng J, vol. 178, pp. 115-121.
  6. Kanmaz N, Buğdaycı M, Demirçivi P (2023), "Investigation on structural and adsorptive features of BaO modified zeolite powders prepared by ball milling technique: removal of tetracycline and various organic contaminants," Microporous Mesoporous Mater, vol. 354, p. 112566.
  7. Zeng J, Xie W, Guo Y, Zhao T, Zhou H, Wang Q, Li H, Guo Z, Xu BB, Gu H (2024), "Magnetic field facilitated electrocatalytic degradation of tetracycline in wastewater by magnetic porous carbonized phthalonitrile resin," Appl Catal B, vol. 340, p. 123225.
  8. Sağlam S, Türk FN, Arslanoğlu H (2024), "Synthesis of magnetic activated carbon from industrial waste: characterization, tetracycline removal and interpretation of its mechanism," Biomass Convers Biorefinery, vol. 1, pp. 1-15.
  9. Arslanoğlu H (2019), "Direct and facile synthesis of highly porous low cost carbon from potassium-rich wine stone and their application for high-performance removal," J Hazard Mater, vol. 374, p. 238–247.
  10. Yang X, Wang B, Cheng F (2024), "Adsorption performance on tetracycline by novel magnetic adsorbent derived from hydrochar of low-rank coal and sewage sludge," Sep Purif Technol, vol. 330, p. 125482.
  11. Kubra KT, Hasan MM, Hasan MN, Salman MS, Khaleque MA, Sheikh MC, Rehan AI, Rasee AI, Waliullah RM, Awual ME, Hossain MS, Alsukaibi AKD, Alshammari HM, Awual MR (2023), "The heavy lanthanide of thulium(III) separation and recovery using specific ligand-based facial composite adsorbent," Colloids Surf A: Physicochem Eng Aspects, vol. 667, p. 131415.
  12. Chandra S, Bhattacharya J (2019), "Influence of temperature and duration of pyrolysis on the property heterogeneity of rice straw biochar and optimization of pyrolysis conditions for its application in soils," J Clean Prod, vol. 215, p. 1123–1139.
  13. Dai J, Meng X, Zhang Y, Huang Y (2020a), "Effects of modification and magnetization of rice straw derived biochar on adsorption of tetracycline from water," Biores Technol, vol. 311, p. 123455.
  14. Cai Y, Liu L, Tian H, Yang Z, Luo X (2019), "Adsorption and desorption performance and mechanism of tetracycline hydrochloride by activated carbon-based adsorbents derived from sugar cane bagasse activated with ZnCl2," Molecules, vol. 24(24), p. 4534.
  15. Yu H, Gu L, Chen L, Wen H, Zhang D, Tao H (2020), "Activation of grapefruit derived biochar by its peel extracts and its performance for tetracycline removal," Biores Technol, vol. 316, p. 123971.
  16. Li B, Zhang Y, Xu J, Xie Z, Tang J, Li X, Fan S (2021), "Simultaneous carbonization, activation, and magnetization for producing tea waste biochar and its application in tetracycline removal from the aquatic environment," J Environ Chem Eng, vol. 9(4), p. 105324.
  17. Onat B, Türk FN, Arslanoğlu H (2023), "Synthesis of high porous carbon from grape marc-vinasse mixture: investigation on tetracycline and ciprofloxacin removal performance and adsorption mechanisms," Biomass Convers Biorefinery, vol. 1, pp. 1-13.
  18. V. M. Ortiz-Martínez, L. Gómez-Coma, A. Ortiz, and I. Ortiz (2020), "Overview on the use of surfactants for the preparation of porous carbon materials by the sol-gel method: applications in energy systems," Reviews in Chemical Engineering, vol. 36 no.7, pp. 771-787.
  19. J. Chen, L. Zhang, G. Yang, Q. Wang, R. Li, and L. A. Lucia, (2017), "Preparation and characterization of activated carbon from hydrochar by phosphoric acid activation and its adsorption performance in prehydrolysis liquor," BioResources, vol. 12, pp. 5928-5941.
  20. T. S. Hui and M. A. A. Zaini, (2015), "Potassium hydroxide activation of activated carbon: a commentary," Carbon letters, vol. 16, pp. 275-280.
  21. E.P. Barrett, L.G. Joyner, P.P. Halenda (1951), "The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms," J. Am. Chem. Soc, vol. 73, pp. 373-380.
  22. A. Kumar, C. J. Verma, M. K. Singh, and R. Prakash (2022), "Porous carbon from conducting polymers for electrochemical applications," Conjugated Polymers for Next-Generation Applications: Elsevier, pp. 147-180.
  23. S. Lv, C. Li, J. Mi, and H. Meng (2020), "A functional activated carbon for efficient adsorption of phenol derived from pyrolysis of rice husk, KOH-activation and EDTA-4Na-modification," Applied surface science, vol. 510, p. 145425.
  24. M. P. Chavhan, V. Slovák, H. Siddiqi, and M. Mucha (2024), "Pyrolysis of household coffee vis-à-vistea waste: A detailed insight into physicochemical properties, kinetics, and thermodynamics study," Chemical Engineering Journal Advances, vol. 17, p. 100587.
  25. Aouay, Feryelle, et al (2024), "Activated carbon prepared from waste coffee grounds: Characterization and adsorption properties of dyes," Materials, vol. 17.13, p. 3078.
  26. N. Czerwinska, C. Giosuè, I. Matos, S. Sabbatini, M. L. Ruello, and M. Bernardo (2024), "Development of activated carbons derived from wastes: coffee grounds and olive stones as potential porous materials for air depollution," Science of The Total Environment, vol. 914, p. 169898.
  27. Wu, S.; Hu, Y.H (2021), "A comprehensive review on catalysts for electrocatalytic and photoelectrocatalytic degradation of antibiotics," Chem. Eng. J, vol. 409, p. 127739.
  28. Ae WW, Wang H-J, Chong AE, Jiang Q, Wei W, Wang H-J, Jiang ÁC-Q (2008) , "Study of the inactivation of copper, zinc superoxide dismutase by tetracycline analogues," Med Chem Res, vol. 17, pp. 475-486.
  29. Hasan MN, Salman MS, Hasan MM, Kubra KT, Sheikh MC, Rehan AI, Rasee AI, Awual ME, Waliullah RM, Hossain MS, Islam A, Khandaker S, Alsukaibi AKD, Alshammari HM, Awual MR (2023), "Assessing sustainable lutetium(III) ions adsorption and recovery using novel composite hybrid nanomaterials," J Mol Struct, vol. 1276, p. 134795.
  30. Ae WW, Wang H-J, Chong AE, Jiang Q, Wei W, Wang H-J, Jiang ÁC-Q (2008), "Study of the inactivation of copper, zinc superoxide dismutase by tetracycline analogues," Med Chem Res, vol. 17, pp. 475-486.
  31. Zhang J., Tian B., Wang L., Xing M., Lei J. (2018), "Photocatalysis: fundamentals, materials and applications," Springer.
  32. Mohubedu RP, Diagboya PNE, Abasi CY, Dikio ED, Mtunzi F (2019), "Magnetic valorization of biomass and biochar of a typical plant nuisance for toxic metals contaminated water treatment," J Clean Prod, vol. 209, pp. 1016-1024.
  33. Zhang L, Xin Z, Fei X, Luo H, Li H, Lu B, Li Z, Wei G (2019), "Study on adsorption of tetracycline by red mud-based ceramsite," J Water Supply Res Technol AQUA, vol. 68(1), pp. 39-50.
  34. Suwunwong T, Patho P, Choto P, Phoungthong K (2020), "Enhancement the rhodamine 6G adsorption property on Fe3O4-composited biochar derived from rice husk," Mater Res Express, vol. 7(2), p. 02551.

Tài trợ / Acknowledgment

Đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường (nay là Bộ NN&MT) mã số TNMT.885.07; Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, TP.HCM, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM đã hỗ trợ.

Các bài viết khác trong số này

Đặt mua Tạp chí Môi trường

Đăng ký ngay