(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả năng hấp phụ Cr(VI) và Cr(III) của vỏ trấu biến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN BÁ TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) Cr(III) CỦA VỎ TRẤU BIẾN TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2012 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN BÁ TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) Cr(III) CỦA VỎ TRẤU BIẾN TÍNH Chuyên ngành: Hố Phân tích Mã số : 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN XUÂN TRUNG HÀ NỘI – 2012 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .22 Hình 2.2 Đường biểu diễn hấp phụ động cột 24 Hình 3.1 Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính Cr 35 Hình 3.3 Bề mặt vỏ trấu trước biến tính .37 Hình 3.4 Bề mặt vỏ trấu sau biến tính 37 Hình 3.5a Phổ hồng ngoại vật liệu chưa biến tính 38 Hình 3.5b Phổ hồng ngoại vật liệu biến tính 39 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ vật liệu vào pH dung dịch .41 Hình 3.7 Ảnh hưởng thời gian tới trình hấp phụ vật liệu 43 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ vật liệu 45 Hình 3.9 Đường Langmuir Crom (VI) / VL2 .46 Hình 3.10 Đường Langmuir Cr(III)/ VL2 46 Hình 3.11 Dung lượng hấp phụ 47 Cr(VI), Cr(III) có mặt Cu2+ .47 Hình 3.12 Dung lượng hấp phụ 48 Cr(VI), Cr(III) có mặt Fe3+ 48 Hình 3.13 Dung lượng hấp phụ Cr(VI), Cr(III) có mặt ion Zn2+ 48 Hình 3.14 Dung lượng hấp phụ Cr(VI), Cr(III) có mặt Cu2+, Fe3+, Zn2+ 49 Hình 3.15 Đồ thị ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cr(VI)/VL2 Cr(III)/VL2 theo phương pháp động 50 Hình 3.16 Đồ thị phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào nồng độ axit chất axit 52 Hình 3.17 Đồ thị phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ nạp mẫu 53 Hình 3.18 Đồ thị phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ rửa giải 54 Hình 3.19 Đồ thị hấp phụ theo phân đoạn thể tích Cr(VI) Cr(III)/VL2 56 Hình 3.20 Đường cong rửa giải theo phân đoạn thể tích Cr(VI)/VL2 .57 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Chỉ tiêu Crôm nước thải công nghiệp (5945 - 1995) Bảng 1.2 Tiêu chuẩn chất lượng Crôm nước mặt (1942-1995)……………… Bảng 3.1 Các vạch phổ đặc trưng Cr 25 Bảng 3.2 Khảo sát vạch phổ .25 Bảng 3.3 Khảo sát khe đo máy .26 Bảng 3.4 Khảo sát cường độ dòng đèn .26 Bảng 3.5 Kết khảo sát chọn chiều cao burner .27 Bảng 3.6 Kết khảo sát lưu lượng khí Axetylen 28 Bảng 3.7 Tổng hợp điều kiện phù hợp để đo F-AAS Cr .28 Bảng 3.8 Khảo sát ảnh hưởng loại axit nồng độ chúng mẫu phân tích 29 Bảng 3.9 Khảo sát cho phép đo F-AAS Cr 30 Bảng 3.11 Khảo sát ảnh hưởng cation kim loại kiềm thổ 31 Bảng 3.13 Khảo sát ảnh hưởng kim loại nặng .32 Bảng 3.14 Khảo sát ảnh hưởng tổng cation .32 Bảng 3.15 Giới hạn nồng độ không bị ảnh hưởng cation kim loại khảo sát .33 Bảng 3.16 Các điều kiện phù hợp để phân tích Cr 33 Bảng 3.17 Kết khảo sát khoảng tuyến tính Cr .34 Bảng 3.18 Dãy đường chuẩn Cr 35 Bảng 3.19 Dung lượng hấp phụ vật liệu phụ thuộc vào pH dung dịch Cr(VI), Cr(III) .40 Bảng 3.20 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới trình hấp phụ vật liệu 43 Bảng 3.21 Ảnh hưởng nồng độ đầu Cr(VI) đến dung lượng hấp phụ VL2 44 Bảng 3.22 Kết khảo sát ảnh hưởng ion Cu2+ đến dung lượng hấp phụ .47 Bảng 3.23 Kết khảo sát ảnh hưởng ion Fe 3+ đến dung lượng hấp phụ 48 Bảng 3.24 Kết khảo sát ảnh hưởng ion Zn2+ đến dung lượng hấp phụ 48 Bảng 3.25 Kết khảo sát ảnh hưởng ion Cu2+, Fe3+ Zn2+đến dung lượng hấp phụ VL2 .49 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng 3.26 Kết khảo sát pH theo phương pháp động 50 Bảng 3.27 Kết khảo sát ảnh hưởng axit rửa giải nồng độ đến khả rửa giải .51 Bảng 3.28 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu đến khả hấp phụ .52 Bảng 3.29 Kết khảo sát tốc độ rửa giải 54 Bảng 3.30 Hàm lượng Cr(VI) lại phân đoạn thể tích 55 Bảng 3.31 Hàm lượng Cr(III) lại phân đoạn thể tích 55 Bảng 3.32 Kết khảo sát khả rửa giải theo phân đoạn thể tích 57 Bảng 3.33 Ảnh hưởng ion kim loại kiềm kim loại kiềm thổ đến hiệu suất thu hồi .58 Bảng 3.34 Kết khảo sát ảnh hưởng Zn2+, Cu2+, Fe3+ đến hiệu suất thu hồi 59 Bảng 3.35 Thành phần mẫu giả 60 Bảng 3.36 Kết hấp phụ tách loại Crom dung dịch mẫu giả 60 Bảng 3.37 Kết nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu 61 Bảng 3.38 Kết thử nghiệm xử lý mẫu nước chứa Crom 62 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT AAS : Phép phân tích phổ hấp thụ nguyên tử EDTA : Etylendiamin tetraacetic axit EDTAD : Etylendiamin tetraacetic dianhidrit HCL : Đèn Catot rỗng (Holow cathode lamp) VL1 : Vỏ trấu khơng biến tính VL2 : Vỏ trấu biến tính với EDTAD TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN .2 1.1.Giới thiệu Crom 1.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm cấu tạo 1.1.2 Tính chất hố học Crom Error! Bookmark not defined 1.1.3 Các hợp chất quan trọng Crôm 1.1.4 Độc tính Crơm 1.1.5 Các tiêu chuẩn Việt Nam 1.2 Các phương pháp tách loại crom khỏi nước thải .7 1.2.1 Phương pháp tạo kết tủa 1.2.2 Phương pháp trao đổi ion 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 10 1.3 Một số vật liệu hấp phụ làm từ phụ phẩm nông nghiệp .13 1.3.1 Giới thiệu chung 13 1.3.2 Chitin Chitosan 13 1.3.3 Bã mía 14 1.3.4 Lõi ngô 14 1.3.5 Vỏ lạc 15 1.3.6 Vỏ trấu 15 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .18 2.1 Nội dung nghiên cứu 18 2.2 Dụng cụ hóa chất .18 2.2.1 Dụng cụ 18 2.2.2 Hóa chất 18 2.3 Chuẩn bị nguyên vật liệu 19 2.3.1 Chuẩn bị vỏ trấu 19 2.3.2 Làm vỏ trấu 19 2.3.3 Chuẩn bị EDTA 20 2.3.4 Chuẩn bị EDTAD từ EDTA 20 2.3.5 Biến tính vỏ trấu EDTAD 20 2.4 Khảo sát yếu tố pH, thời gian dung lượng hấp phụ 20 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 20 2.4.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 21 2.4.3 Xác định dung lượng hấp phụ theo phương trình Langmuir 21 2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng chất điện li ion kim loại khác 22 2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ theo phương pháp động 23 2.5.1.Khảo sát ảnh hưởng pH 23 2.5.2 Khảo sát điều kiện khác pha động 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2.5.3 Tính tốn 23 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Khảo sát điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử Cr 25 3.1.2 Khảo sát khe đo máy 25 3.1.3 Khảo sát cường độ dịng đèn catơt rỗng (HCL) 26 3.1.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa (Burner) 27 3.1.5 Khảo sát tốc độ khí 27 3.2 Tổng hợp điều kiện phù hợp để đo F-AAS xác định Cr 28 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F-AAS 29 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng loại axit 29 3.3.2 Khảo sát cho phép đo F-AAS Cr 29 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng cation 30 3.4 Đánh giá chung .33 3.4.1 Tổng hợp điều kiện phân tích Cr 33 3.4.2 Khoảng tuyến tính phép đo F-AAS Cr 34 3.4.3 Đường chuẩn Cr 35 3.5 Nghiên cứu khả hấp phụ Crom vật liệu 36 3.5.1 Xác định hình dạng nhóm chức vật liệu 36 3.5.2 Nghiên cứu khả hấp phụ vỏ trấu biến tính điều kiện tĩnh 39 3.5.3 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu điều kiện động 50 3.6 Thử nghiệm xử lý mẫu giả khảo sát khả tái sử dụng vật liệu 60 3.7 Thử nghiệm xử lý mẫu nước chứa Crom .61 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật sống người nâng cao, nhu cầu nước ngày nhiều, ô nhiễm môi trường nước xảy ngày nghiêm trọng Các nguồn gây ô nhiễm nước hoạt động người Một nguồn chất thải bị nhiễm nguồn nước từ khu công nghiệp ngành luyện kim, thuộc da, chế biến lâm, hải sản hay nông nghiệp từ việc sử dụng loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, đào thải động, thực vật Vì vấn đề nghiên cứu tìm kiếm cơng nghệ, phương pháp để ngăn chặn sử lý ô nhiễm mơi trường diễn mạnh mẽ tích cực, đặc biệt với chất gây độc hàm lượng nhỏ Crom nguyên tố giữ vai trò quan trọng sống Nồng độ thấp chất dinh dưỡng vi lượng người động vật, nồng độ cao đặc biệt Crom dạng Cromat tác nhân gây bệnh ung thư Trong tự nhiên Crom tồn chủ yếu dạng hợp chất có mức oxi hố Cr3+ Cr6+ Độc tính Cr(VI) nguy hiểm hàm lượng nhỏ.Theo tiêu chuẩn Việt Nam,hàm lượng cho phép Crom nước thải Cr(III) Cr(VI) : mg/l 0,1 mg/l Nếu hàm lượng Crom giới hạn địi hỏi phải có phương pháp phân tích có độ nhạy cao Đã có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng môi trường, phương pháp kết tủa, trao đổi ion Các phương pháp tốn gây bùn thải lớn Những năm gần đây, phương pháp sử dụng vật liệu hấp phụ ( VLHP) chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên hay phụ phẩm nông nghiệp bã mía, lỏi ngơ, chitin chitosan, vỏ trấu nghiên cứu sử dụng giới So với phương pháp hóa học kể phương pháp có ưu điểm nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, khơng đưa thêm vào mơi trường tác nhân độc hại Xuất phát từ lí trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả hấp phụ Crom (VI) Crom(III) vỏ trấu biến tính” TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu Crom 1.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm cấu tạo Crom nguyên tố thuộc chu kỳ 4, nhóm VIB Crom có khối lượng nguyên tử 51,996 đvC Crom có số thứ tự 24 bảng hệ thống tuần hồn ngun tố hố học Cấu hình electron Crom là: 1s22s22p63s23p63d54s1 Crom có số oxi hóa 0,+1,+2,+3,+4,+5 +6, số oxi hóa đặc trưng +3 đặc trưng +6 Một đặc điểm bật crom nguyên tố nhóm VIB khả tạo nên anion poliaxit Trong vỏ đất crom chiếm 6.10-3 % khối lượng[11], khoáng vật chủ yếu quặng sắt cromit [ FeCr2O4 hay FeO.Cr2O3; Fe(CrO2)2] quặng croisit hay chì cromat (PbCrO4) Ở Việt Nam có khống sản cromit Cổ Định ( Thanh Hóa) Trong thể sống, chủ yếu thực vật có chứa khoảng 10-4% crom khối lượng, tong nước đại dương(mg/1 l nước biển) có 5.10-5 mg crom Trong nước tự nhiên Crom tồn dạng Cr(III) Cr(VI) - Cr(III) thường tồn dạng Cr(OH)2+, Cr(OH)2+ Cr(OH)4- - Cr(VI) thường tồn dạng CrO42- Cr2O72- Crom nguyên tố vi lượng không cần thiết cho trồng lại nguyên tố cần thiết cho động vật giới hạn định, hàm lượng vượt giới hạn định gây độc hại Crom tìm thấy RNA vài sinh vật với khối lượng nhỏ Sự vắng mặt Crom sinh vật dẫn tới suy giảm độ bền protein liên hợp Nhưng vượt giới hạn cho phép Crom lại gây độc với động vật [33] 1.1.2 Các hợp chất quan trọng Crôm 1.1.2.1 Hợp chất Cr(II) Crom(II) Oxit chất bột màu đen, Crom(II) hidroxit chất dạng kết tủa vàng, muối Crom(II) tan nước cho ion hidrat hóa [Cr(H2O)6]2+ có màu xanh lam Các muối Cr(II) chất khử mạnh, dễ bị oxi hố oxi khơng khí: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng 3.29 Kết khảo sát tốc độ rửa giải Mẫu số Tốc độ rửa giải (ml/phút) 0,25 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 Hiệu suất rửa giải (%) 98,3 98,0 93,1 82,3 73,4 62,3 50,6 32,7 Cr(VI)/VL2 100 90 80 H% 70 60 50 40 30 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Toc dô rua giai ( ml/phút) Hình 3.18 Đồ thị phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ rửa giải Nhận xét: Nhìn vào kết ta thấy trì tốc độ từ 0,25 – 0,5 ml/phút thích hợp Tuy nhiên tốc độ chậm tốn nhiều thời gian, chọn tốc độ rửa giải 0,5 ml/phút cho nghiên cứu sau 3.5.3.5 Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu Cho 1,00 gam VL2 vào cột hấp phụ định vị cột giá hấp phụ Cho 1,5 lít dung dịch Cr(VI) nồng độ 40ppm, Cr(III) nồng độ 10 ppm pH=1 chảy liên 54 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com tục qua cột với tốc độ 1ml/phút Sau phân đoạn thể tích 50ml, thu lấy dung dịch định lượng Cr(VI) Cr(III) có phép đo F-AAS Kết thí nghiệm thể qua bảng 3.30 ; 3.31 hình 3.19 Bảng 3.30 Hàm lƣợng Cr(VI) lại phân đoạn thể tích 50 Hàm lượng cịn lại (ppm) 0,00 Dung lượng hấp phụ (mg/g) 2,00 100 0,00 2,00 150 0,00 2,00 200 0,00 2,00 250 0,00 2,00 300 2,34 1,88 350 5,76 1,71 400 13,49 1,33 450 20,65 0,97 10 500 27,43 0,63 11 550 32,93 0,35 12 600 38,14 0,09 13 650 39,87 0,00 14 700 40,00 0,00 15 750 40,00 0,00 Stt Phân đoạn V(ml) Bảng 3.31 Hàm lƣợng Cr(III) cịn lại phân đoạn thể tích 50 Hàm lượng lại (ppm) 0,00 Dung lượng hấp phụ(mg/g) 0,50 100 0,00 0,50 150 1,32 0,43 200 2,14 0,39 250 2,88 0,36 300 3,65 0,32 Stt Phân đoạn V(ml) 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 350 4,74 0,26 400 6,13 0,19 450 6,95 0,15 10 500 7,79 0,11 11 550 9,33 0,03 12 600 9,65 0,02 13 650 9,95 0,00 14 700 10,00 0,00 Cr(VI)/VL2 Cr(III)/VL2 40 q ( m g / g) 30 20 10 0 100 200 300 400 500 600 700 800 V (ml) Hình 3.19 Đồ thị hấp phụ theo phân đoạn thể tích Cr(VI) Cr(III)/VL2 Như ta có dung lượng hấp phụ cực đại Cr(VI) 16,96 mg/g Cr(III) 3,27 mg/g 3.5.3.6 Khảo sát ảnh hưởng thể tích rửa giải Tiến hành rửa giải cột hấp phụ có chứa Cr(VI) bão hịa dung dịch HNO3 3M tốc độ 0,5ml/phút theo phân đoạn 5,0 ml, sau pha lỗng dung dịch HNO3 2% NH4Ac 2% để đo phổ F- AAS chúng Kết giải hấp Cr(VI) theo phân đoạn 5,0ml biểu diễn đồ thị hình 3.20 bảng 3.32 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng 3.32 Kết khảo sát khả rửa giải theo phân đoạn thể tích Phân đoạn thể Stt H% tích(ml) 0 12,74 10 35,44 15 65,63 20 84,14 25 97,90 30 98,29 35 100 Cr(VI)/VL2 100 80 H% 60 40 20 -5 10 15 20 25 30 35 40 V(ml) Hình 3.20 Đường cong rửa giải theo phân đoạn thể tích Cr(VI)/VL2 Như qua bảng 3.32 hình 3.20 ta kết luận thể tích HNO3 3M rửa giải tốt 25ml lúc hiệu suất đạt 97,9%.Từ ta chọn thể tích dùng cho nghiên cứu sau 57 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.5.3.7 Khảo sát ảnh hưởng số ion cản trở đến khả hấp phụ Cr(VI) vỏ trấu biến tính Trong thực tế ngồi ion cần khảo sát gặp số ion kim loại khác có mặt thành phần mẫu ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cr2O72- lên vật liệu Để cụ thể tiến hành khảo sát ảnh hưởng số ion như: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Al3+, Fe3+ Dưới kết thu được: Cho dung dịch chất phân tích có thêm cation chảy qua cột hấp phụ với tốc độ 1ml/phút Sau ta tiến hành rửa giải 25 ml HNO3 3M với tốc độ 0,5ml/phút , dung dịch rửa giải đưa điều kiện chuẩn Sau đem xác định Crom phép đo phổ hấp phụ nguyên tử F-AAS * Ảnh hưởng ion kim loại kiềm kiềm thổ: Bảng 3.33 Ảnh hƣởng ion kim loại kiềm kim loại kiềm thổ đến hiệu suất thu hồi Các ion kim loại Na+ K+ Mg2+ Ba2+ Ca2+ Tỉ lệ nồng độM+/Cr(VI)(ppm) Hiệu suất thu hồi(%) 10 100 1000 10 100 1000 10 100 1000 10 100 1000 10 100 1000 97,3 97,2 97,1 97,4 97,6 97,3 96,8 96,5 96,1 97,5 97,4 97,3 97,2 97,1 96,5 Kết bảng 3.35 cho thấy: Kim loại kiềm kim loại kiềm thổ với nồng độ khảo sát không ảnh hưởng đến khả hấp phụ Crom 58 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com * Ảnh hưởng ion kim loại nặng Bảng 3.34 Kết khảo sát ảnh hƣởng Zn2+, Cu2+, Fe3+ đến hiệu suất rửa giải Các ion kim loại Zn2+ Cu2+ Fe3+ Tỉ lệ nồng độMn+/Cr(VI)(ppm) Hiệu suất thu hồi(%) 98,4 96,4 96,5 10 95,1 100 94,7 1000 91,2 98,2 97,1 96,4 10 96,2 100 95,7 1000 91,4 98,3 96,8 96,3 10 96,2 100 95,8 500 93,1 1000 83,4 Từ kết thực nghiệm ta thấy với nồng độ lớn ion Zn2+, Cu2+, Fe3+ gây ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi Với Zn2+, Cu2+ ảnh hưởng đáng kể nồng độ ion nồng độ Cr(VI) 1000 lần, Với ion Fe3+ ảnh hưởng nồng độ nồng độ Cr(VI) 500 lần 59 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.6 Thử nghiệm xử lý mẫu giả khảo sát khả tái sử dụng vật liệu Để đánh giá khả hấp phụ Cr(VI) Cr(III) lên VL2, tiến hành thử nghiệm xử lý mẫu giả Các mẫu giả có thành phần tương tự mẫu thật tích 1,0 lít, pH = 1, hàm lượng ion ghi bảng 3.35 Đem oxi hóa Cr3+ lên Cr2O72- amonpersunphat có mặt Ag+ làm xúc tác, cho chảy qua cột chứa vật liệu hấp phụ Cuối rửa giải 25ml dung dịch HNO3 3M Xác định Crom phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS (Thí nghiệm làm lặp lại lần) Kết thu ghi bảng 3.36 Bảng 3.35 Thành phần mẫu giả Các ion kim loại Nồng độ(  g/l) Các ion kim loại Nồng độ(  g/l) Mg2+ 1000 Mn2+ 2000 Ca2+ 3000 Co2+ 800 Zn2+ 100 Ni2+ 5000 Cu2+ 30 Fe3+ 3500 Al3+ 3000 Cd2+ 40 Pb2+ 10 Bảng 3.36 Kết hấp phụ tách loại Crom dung dịch mẫu giả Thành phần chất Lượng ban đầu (  g/l) Cr(VI) 90 Tổng lượng Ban đầu (  g/l) 100 Cr(III) 10 Lượng Crôm hấp phụ (  g/l) 97,62 Lượng Crom lại (  g/l) 2,38 Hiệu suất hấp phụ (%) 97,62 98,15 1,85 98,15 96,85 3,15 96,85 97,38 2,62 97.38 98,75 1,25 98,75 60 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhận xét: Từ kết bảng 3.36 kết luận việc sử dụng vỏ trấu biến tính làm vật liệu hấp phụ crom nước thải đạt hiệu suất hấp phụ cao, có khả ứng dụng vật liệu để tách crom khỏi nguồn nước thải * Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu Chuẩn bị cột hấp phụ chứa 1,00g VL2 Cho 1,0 lít dung dịch mẫu giả có thành phần tương tự mẫu thật oxi hóa Cr3+ lên Cr2O72- trên, cho chảy qua cột hấp phụ với tốc độ ml/phút Rửa cột nước cất, sau rửa giải 25 ml HNO3 3M Sau rửa giải hoàn tồn sử dụng lần với điều kiện qui trình lần đầu Tiến hành khảo sát khả tái sử dụng vật liệu kết thu ghi bảng 3.37 Bảng 3.37 Kết nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu Số lần sử dụng vật liệu Hiệu suất hấp phụ (%) 98,17 91,78 82,17 67,54 43,64 Từ kết bảng 3.37, thấy vật liệu có khả tái sử dụng cho lần sau, nhiên hiệu suất hấp phụ giảm dần Vì cần nghiên cứu biện pháp xử lý thích hợp để tái sử dụng vật liệu xử lý nguồn nước thải chứa Crom 3.7 Thử nghiệm xử lý mẫu nƣớc chứa Crom * Lấy mẫu: Nước thải bề mặt công ty Yamaha Motor – Đông Anh – Hà Nội (Tiến hành lấy mẫu theo TCVN) * Xử lý mẫu: Mẫu nước axit hóa HNO3 65% (Mecrk) cho pH =1 Sau để lắng, lọc bỏ phần lơ lửng, thu lấy phần nước (1,0lít) Đem oxi hóa hồn tồn Cr3+ lên Cr2O72- amonpersunphat mơi trường axit có mặt Ag+ làm xúc tác, cho chạy qua cột hấp phụ chứa 1,00gam VL2 điều kiện Để có kết xác hàm lượng Crom trước sau xử lý Chúng tơi gửi mẫu phân tích phương pháp ICP-MS, xác định tổng lượng crom phịng phân tích mơi trường- Viện cơng nghệ mơi trường – Viện khoa học công nghệ Việt Nam Kết thu ghi bảng 3.38 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng 3.38 Kết thử nghiệm xử lý mẫu nƣớc chứa Crom Tên mẫu nước Ký hiệu Lượng Crôm trước hấp phụ (  g/l) Lượng Crơm hấp phụ (  g/l) Lượng Crơm cịn lại sau hấp phụ (  g/l) 1,53 Lượng Crom loại bỏ (%) YM1 79,68 78,15 98,08 Yamaha Motor- Đông YM2 80,75 79,01 1,74 97,85 82,42 80,50 1,92 97,67 Nước thải Công ty Anh- Hà Nội YM3 Từ kết nghiên cứu xử lý số mẫu nước chứa Crom cho thấy, hiệu suất tách loại Crom vỏ trấu cao (trên 90%) Từ ta kết luận triển vọng ứng dụng vật liệu vỏ trấu biến tính tách loại Crom khỏi nguồn nước thải 62 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com KẾT LUẬN Sau q trình nghiên cứu hồn thành luận văn thạc sĩ với nội dung đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả hấp phụ Cr(VI) Cr(III) vỏ trấu biến tính” Chúng thực số công việc sau: Đã nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện xác định Crom phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa Các điều kiện tối ưu xác định Crom sau: - Bước sóng tối ưu 357,9 nm, khe đo 0,2 nm, cường độ dòng đèn 14 mA, chiều cao burner mm, tốc độ dòng khí 2,8 l/phút - Nồng độ axit mẫu đo: HNO3 2% - Nồng độ chất : NH4OOCCH3 2% -Chứng minh ảnh hưởng không đáng kể số ion đến phép đo crom - Xây dựng đường chuẩn xác định Crom Đã khảo sát khả hấp phụ Cr vật liệu điều kiện tĩnh vỏ trấu biến tính: - Giá trị pH = tối ưu cho hấp phụ Cr(III) Cr(VI) lên vật liệu - Thời gian đạt cân với Cr(VI) : Cr(III) là: - Đã khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu tìm dung lượng hấp phụ cực đại Cr(VI): 14,29 (mg/g) Cr(III): 2,78 (mg/g) - Khảo sát ảnh hưởng ion kim loại đến khả hấp phụ vật liệu Đã khảo sát khả hấp phụ Cr vật liệu điều kiện động vỏ trấu biến tính: - Tốc độ hấp phụ ml/ phút, tốc độ rửa giải 0,5ml / phút - Thể tích dung dịch rửa giải 25 ml HNO3 3M - Khảo sát ảnh hưởng số ion cản trở đến khả hấp phụ - Dung lượng hấp phụ cực đại Cr(VI) 16,96(mg/g),Cr(III) 3,27 (mg/g) 63 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Áp dụng thử nghiệm xử lý vài mẫu nước thải chứa Crom Với kết đạt luận văn này, hy vọng đề tài hữu ích cho việc áp dụng xử lý mẫu nước thải chứa Crom từ nhà máy vỏ trấu biến tính Qua nghiên cứu chúng tơi kết luận sử dụng vật liệu vỏ trấu biến tính để hấp phụ xử lý tách Crom khỏi nguồn nước bị ô nhiễm 64 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Bá Can (1962), Phịng bệnh hóa chất, NXB Y học Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ Quốc gia, NXB Thống kê – Hà Nội D.F Shriver, P.W Atkins, C.H Langford, Người dịch: Bùi Duy Cam, Vũ Đăng Độ, Lê Chí Kiên, Hồng Nhâm, Lê Như Thanh, Dỗn Anh Tú (2002), Hóa học vơ cơ, ĐH KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thùy Dương (2008), Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dị xử lý mơi trường Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học sư phạm - ĐH Thái Nguyên Phùng Tiến Đạt, Nguyễn Văn Hải, Nguyễn Văn Nội(2004), Cơ sở hóa học mơi trường, NXB sư phạm Hà Nội Đặng Ngọc Định(2006), Nghiên cứu tách xác định lượng vết Cr(III) Cr(VI) phương pháp chiết pha rắn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xn Trung (1999), Các phương pháp phân tích cơng cụ, ĐH KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008), Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính, Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 11 Số 08 Tr – 11 Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo dục 10 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Hồng Nhâm (2000), Hóa học vơ cơ, tập 3, NXB-GD 12.Nguyễn Văn Nội(2005), "Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu ứng dụng để tách loại chì từ dung dịch nước",Tạp chí phân tích Hóa Lý sinh, tập 10, số đặc biệt- 2005 65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 13.Lê Mậu Quyền(2001), Cơ sở lí thuyết hóa học, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 14 Phùng thị Kim Thanh(2011), Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng (Cr3+,Ni2+,Cu2+,Zn2+) bã mía sau biến tính thử nghiệm xử lý môi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội 15 Lê Hữu Thiềng, Phạm Thị Sang (2010), ”Nghiên cứu khả hấp phụ Pb2+ dung dịch nước bã mía qua xử lý axit xitric”, Tạp chí Hóa học,T.48(4C), Tr.415-419 16 Nguyễn Thị Thu (2002), Hóa keo, NXB Đại học sư phạm Hà Nội 17.” Tiêu chuẩn Việt Nam chất lượng nước thải công nghiệp TCVN 59451995B, TCVN 1942-1995” 18 Lê Thị Tình (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ Cr vỏ trấu ứng dụng xử lý tách Cr khỏi nguồn nước thải Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN – ĐHQG Hà Nội 19 Vũ Thị Nha Trang (2009), Tách, làm giàu, xác định lượng vết Cr(III) Cr(VI) nước kỹ thuật chiết pha rắn phương pháp quang phổ, Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội 20 Nguyễn Xuân Trung, Phạm Hồng Quân, Vũ Thị Trang (2007) “Nghiên cứu khả hấp phụ Cr(III) Cr(VI) vật liệu chitosan biến tính”, tạp chí phân tích hoá lý sinh học T2 số tr 63-67 21 Nguyễn Bá Trinh (1994), Công nghệ xử lý nước thải, trung tâm KHTN CNQG, Trung tâm thông tin liệu 22 ”Từ điển hóa học Anh-Việt, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội- 2008” Tiếng Anh: 23 Aggar wal, Goyal M and Bansal RC (1997), “Adsorption of Chromium by activated carbon from aqueous solution”, Carbon 37: 1989 66 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 24 Angeline M.Stoyanova (2004), “Determination of Cr(VI) by a catalytic Spectrometric Method in the presence of p-Aminobenzoic acid”, Turk J Biochem, 29, p.367-375 25 A.V.Padarauskas and L.G Kazlausliene (1993), “ Ion-pair chromatographic determination of chromium(VI)”, Vol.40, Talanta, p.693-699 26 C.Annette Johnson (1990), “ Rapid ion-exchange technique for the separation and preconcentration of chromium(VI) and chromium(III) in fresh waters”, Anal Chim Acta, Vol.238, p.273-278 27 E.Clave J Francois L Billo n., B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820-826 28 Hassanss, EL-Shahawi MS, Oth man AM, Mossad MA (2005), “ A- potentiometric rhodamine-B based membrrane sensor for the selective determination of chromium ions in wastewater”, Anal.Sci, 21(6); 673-8 29.Manjeet Bansal, Umesh Garg, Diwan Siggh, V.K.Garg(2009), ” Removal of Cr(VI) from aqueous solution using Preconsumer processing agricultural Waste: A Case study of rice husk”,journal of Hazardous Materials 162(2009) 312-320 30 M Patel, A Kasera (1987), “Effect of thermal and chemical treatment on carbon and sibica contens in rice husk”, J Mater Sci 22, p 2257- 2464 31 M.terese Siles Cordero, Elisa I.Vereda, Amporo Gercía de Torres and José M.Cano Pavón (2004), “ Development of a new system for the speciation of chromium in natural waters and human urine samples by combining ion exchange and ETA-AAS”, Journal of Analytical Atomic spectrometry, 19(3), p 398-403 32 Osvaldo Karnitz Jr.,Leancho Vinicius Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric(2007), ”Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, bioresource Technology 99,pp 1291 -1297 67 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 33 Pourreza N., Rastegadeh S., (2001), “Catalytic Spectrophotometric determination of Bromide based on the diphenylcacbazide-Chromium(VI)-Iodate reaction”, Journal of Analytical Chemistry, 56(8), 727-725 68 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN BÁ TUẤN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) Cr(III) CỦA VỎ TRẤU... thêm vào môi trường tác nhân độc hại Xuất phát từ lí trên, chúng tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả hấp phụ Crom (VI) Crom(III) vỏ trấu biến tính? ??... chất hấp phụ (g) V: Thể tích dung dịch chứa ion bị hấp phụ (l) q: Là dung lượng hấp phụ( mg/g) Giá trị q lớn khả hấp phụ ion kim loại vỏ trấu biến tính lớn VL1 : Vỏ trấu khơng biến tính VL2 : Vỏ trấu