Đánh giá hiệu quả hấp thụ methylene xanh bằng than hoạt tính điều chế từ bã cà phê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HẤP PHỤ METHYLENE XANH BẰNG THAN HOẠT TÍNH ĐIỀU CHẾ TỪ BÃ CÀ PHÊ MÃ SỐ: SV2021 - 110 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: LÊ TỐNG CÁT TƯỜNG SKC007637 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HẤP PHỤ METHYLENE XANH BẰNG THAN HOẠT TÍNH ĐIỀU CHẾ TỪ BÃ CÀ PHÊ SV2021 – 110 Thuộc nhóm ngành khoa học: Môi trường SV thực hiện: Lê Tống Cát Tường – 19150041 Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 19150CL0A – Khoa Đào tạo Chất lượng cao Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trường Người hướng dẫn: TS Nguyễn Mỹ Linh TP Hồ Chí Minh, 10/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Mục lục THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài: • Tổng quan phương pháp xử lí phẩm màu : • Tổng quan phương pháp hấp phụ : 13  Tổng quan phương pháp hấp phụ từ vật liệu điều chế từ phế phẩm nông nghiệp: • Tổng quan bã cà phê nghiên cứu hấp phụ: Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu : CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan ngành nước thải dệt nhuộm: 1.1.1 Sơ lược thuốc nhuộm: 1.1.2 Giới thiệu chung methylen xan 1.1.3 Ứng dụng: 1.1.4 Ảnh hưởng đến môi trường sinh t 1.2 Các phương pháp xử lí phẩm màu: 1.2.1 Phương pháp keo tụ 1.2.2 Phương pháp hấp phụ 1.2.3 Phương pháp oxy hóa 1.2.4 Phương pháp sinh học 1.2.5 Phương pháp màng lọc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Điều chế vật liệu: 2.1.1 Tiền xử lí 2.1.2 Điều chế 2.2 Đặc tính vật liệu: 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Khảo sát pH tối ưu 2.3.2 Khảo sát khối lượng than tối ưu 2.3.3 Nghiên cứu cân hấp phụ 2.3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 3.1 Đặc tính vật liệu 3.2 Ảnh hưởng pH: 3.3 Ảnh hưởng lượng chất hấp phụ: 3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ 3.5 Động học hấp phụ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Danh mục hình: Hình 1.1.2: Cơng thức cấu tạo methylene xanh 29 Hình 1.1.3: Dạng oxy hóa dạng khử methylen xanh 30 Hình 3.1: Bã cà phê trước sau đượ choạt hóa 36 Hình 3.2: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ than hoạt tính đièu chế từ bã cà phê lên methylen xanh 36 Hình 3.3: Kết khảo sát ảnh hưởng lượng chất hấp phụ methylen xanh 37 Hình 3.4: Mơ hình đẳng nhiệt Langmuir (a) mơ hình đẳng nhiệt Freundlich (b) hấp phụ methylen xanh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê 38 Hình 3.5: Mơ hình động học giả bậc mơ hình động học giả bậc cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê .40 Danh mục bảng: Bảng 3.4: Các thơng số mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich thể cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê 39 Bảng 3.5: Phân tích động học giả bậc động học giả bậc hai cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê 40 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Đánh giá hiệu hấp phụ methylene xanh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê - Chủ nhiệm đề tài: Lê Tống Cát Tường - Lớp: 19150CL0A - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Nguyễn Ngọc Thiên Đỗ Cao Cường - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Mỹ Linh Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu thực với mong muốn giảm lượng phế phẩm sau sử dụng từ cà phê thải ngồi mơi trường, đồng thời tận dụng phế phẩm để loại bỏ methylene xanh – chất có khả gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người đồng thời nhiễm mơi trường cao thường có mặt nước thải dệt nhuộm Tính sáng tạo: - Tận dụng nguồn phế phẩm bã cà phê, thay phải xả thải ngồi mơi trường ta tận dụng chúng để ứng dụng vào việc loại bỏ màu nhuộm cách hiệu với chi phí rẻ tiền Kết nghiên cứu: Kết nghiên cứu thu chứng minh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê cách hoạt hóa với NaOH có đặc tính bề mặt tốt chất hấp phụ hiệu để loại bỏ thuốc nhuộm khỏi dung dịch nước methyle xanh Sự hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê tn theo mơ tả mơ hình đẳng nhiệt Freundlich không đơn lớp biểu thị cho việc lượng bề mặt chất hấp phụ không đồng Các đặc điểm động học hấp phụ mô tả TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com đầy đủ mơ hình PSOK Vì vậy, bã cà phê có tiềm to lớn để tạo vật liệu hấp phụ xanh thay cho than hoạt tính đắc tiền để hấp phụ chất nhuộm chất gây ô nhiễm khác dung dịch nước Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Khơng có Cơng bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Khơng có Ngày 13 tháng 10 năm 2021 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Lê Tống Cát Tường Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Sinh viên nghiêm túc trình thực đề tài Chính vậy, số liệu báo cáo có giá trị tin cậy, dùng tham khảo cho nghiên cứu sau Ngày 13 tháng 10 năm 2021 Người hướng dẫn (kí, họ tên) Nguyễn Mỹ Linh TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài: Tổng quan phương pháp xử lí phẩm màu : Năm 2020, DongliLi cộng dùng β-Cyclodextrin chức SBA-15 thông qua liên kết amide chất hấp phụ để loại bỏ nhanh chóng methyl xanh Trong nghiên cứu đó: Để loại bỏ thuốc nhuộm hữu nước, ví dụ xanh metyl (MB) khỏi nước, silica trung tính SBA-15 xếp chức hóa với β-cyclodextrin (β-CD) thơng qua liên kết amide.Các đặc tính vật lý hóa học bề mặt bề mặt chất hấp phụ chức β-CD (viết tắt SBA15-A-CD) đặc trưng cách có hệ thống.Kết kênh SBA-15 biến đổi cách đồng với nhóm amin tiếp tục kết thúc β-CD thông qua liên kết amide, mà không làm hỏng cấu trúc trung gian có trật tự nó.Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc, pH, cường độ ion, nhiệt độ muối đến hiệu suất hấp phụ khám phá.SBA15-A-CD cho thấy khả hấp phụ tối đa MB lên đến 1791 mg ·g −1 kết hợp với khả tái chế tuyệt vời.Bên cạnh đó, hoạt động hấp phụ MB lên SBA15-A-CD khảo sát tính tốn DFT NMR hai chiều.Cụ thể, khả hấp phụ nâng cao MB bắt nguồn từ tương tác chủ khách điều chỉnh khoang β-CD nhóm thơm MB kết hợp với lực hút tĩnh điện nhóm amin nhóm sulfo hóa MB.Những phát mang lại hội tốt để cải thiện khả hấp phụ silica trung tính việc hấp phụ thuốc nhuộm anion nước thải Năm 2019, Chirag B Godiya cộng dùng amine natri alginate hydrogel chức hóa để loại bỏ metyl xanh nước cách hiệu nhanh chóng Trong nghiên cứu này: Trong đây, hydrogel tiềm dựa natri alginat (SA) tích hợp với polyetylenimin (PEI) chế tạo sử dụng để loại bỏ metyl xanh (MB) môi trường nước.Hydrogel SA/PEI chứng minh hiệu suất loại bỏ MB tuyệt vời, tức 99% MB loại bỏ khỏi nước vòng 30 phút cách sử dụng 0,5 g/L SA/PEI hydrogel nồng độ ban đầu 100 mg / L Hydrogel SA/PEI thể khả hấp phụ tối đa MB cao tới 400,0 mg/g với đường đẳng nhiệt hấp phụ động học tn theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir động học giả bậc hai, tương ứng.Quá TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com trình hấp phụ diễn thông qua che lấp chức hydrogel MB xác nhận phân tích quang phổ quang điện tử tia X (XPS).Sau bốn chu kỳ hấp phụ /giải hấp phụ liên tiếp,khả hấp phụ hydrogel SA/PEI lên đến 60% khả hấp phụ chu kỳ đầu tiên.Do đó, vật liệu thân thiện với chi phí thân thiện với mơi trường, SA/PEI hydrogel chất hấp phụ tiềm việc khử nhiễm MB nước thải Năm 2021, Peng Chen cộng nghiên cứu phân hủy đồng cảm quang metyl da cam xanh metylen nước cách chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy Trong nghiên cứu này: Trong cơng trình này, người ta đề xuất phương pháp để phân hủy đồng metyl da cam (MO) với xanh metylen (MB) làm chất cảm quang chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy MO bị phân huỷ hiệu khoảng nồng độ rộng, tốc độ phân huỷ thúc đẩy đáng kể tăng nồng độ MB Kết EPR, LC-MSMS, TOC sắc ký ion cho thấy chế phân hủy MO bao gồm hai phần: đường loại II qua trung gian O đường cảm quang loại I liên quan đến chuyển điện tử trực tiếp MB* MO Hơn nữa, hưởng lợi từ tự phân hủy MB, việc loại bỏ đồng MO MB nước thực cách kiểm soát nồng độ MB ban đầu hệ thống, tránh vấn đề gặp phải quang xúc tác không đồng tách rắn-lỏng.Do đó,phương pháp dễ dàng hiệu chi phí có tiềm lớn việc ứng dụng loại bỏ MO MB khỏi nước thải cung cấp chiến lược để xử lý nước bền vững Năm 2020, Muhamad Altaf Nazir cộng nghiên cứu phát triển bề mặt ZIF-67 hydroxit kép có nhiều lớp: Loại bỏ xanh metylen metyl da cam khỏi nước Trong nghiên cứu này: Nước thải cơng nghiệp có chứa chất nhiễm hữu vấn đề phổ biến tính chất hóa học nguy hại Chế tạo ma trận hỗn hợp lai cách tiếp cận điển hình mạnh mẽ để tạo chức mà vật liệu pha đại diện được.Trong nghiên cứu này, báo cáo phát triển chỗ khung zeolit imidazolate (ZIF-67) hydroxit kép nhiều lớp (LDH) để tạo thành vật liệu tổng hợp xốp để phát triển vật liệu loại bỏ xanh metylen (MB) metyl da cam (MO).Quang phổ điện tử quét cho thấy cấu trúc giống bánh sandwich composite trang trí đa diện ZIF-67 Đối với nghiên cứu so sánh, ZIF-67 CoAl-LDH TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com tổng hợp sử dụng để loại bỏ hấp phụ thuốc nhuộm MB MO Kết cho −1 thấy có khả hấp phụ tốt (q m, 57,24 mg g ) xanh metylen so với LDH −1 −1 (15,04 mg g ) ZIF-67 (57,14 mg g ) Hơn nữa, cho thấy khả hấp phụ −1 −1 tốt (qm 180,5 mg g ) metyl da cam LDH (32,27 mg g ) ZIF-67 −1 (75,58 mg g ) Ngoài ra,với thời gian tiếp xúc 100 phút 79,9% MB với thời gian tiếp xúc 90 phút, 72,3% MO hấp thụ ZIF-67 hỗn hợp Dữ liệu cân hấp phụ phù hợp tốt mơ hình Langmuir hệ số tương quan tương đối 2 cao mơ hình Langmuir (R =0,9953 ZIF-67 0,9889) MB (R = 0,9917 ZIF-67 0,9737) cho MO cho thấy hấp phụ lớp MB MO ZIF-67 hỗn hợp Hơn nữa, ZIF-67 hỗn hợp khơng cho thấy mát rõ ràng việc loại bỏ MB MO sau tái chế bốn lần Các kết tổng thể ZIF-67 điều chế hỗn hợp có hiệu việc loại bỏ chất ô nhiễm thuốc nhuộm có chứa metylen xanh metyl da cam dạng nước Năm 2019, Aqeel Ahmed Shah cộng dùng phương tiện tổng hợp nano ZnO pha tạp chất đồng để phân hủy hiệu metylen xanh metyl da cam Trong nghiên cứu này: Trong nghiên cứu này, nano oxit kẽm (ZnO) pha tạp với đồng phương pháp tăng trưởng hóa học nước nhiệt độ thấp sử dụng nồng độ khác đồng mg, 10 mg, 15 mg 20 mg dán nhãn tương ứng mẫu 1,2,3 4.Hình thái độ tinh khiết pha cấu trúc nano khảo sát kính hiển vi điện tử quét kỹ thuật nhiễu xạ tia X dạng bột.Việc xác định đặc tính quang học thực thông qua máy quang phổ UV–Vis Độ rộng vùng cấm ZnO pha tạp coper giảm bước sóng 250-600 nm cho thấy thời gian tái tổ hợp cặp electron lỗ trống hơn, hiệu suất suy giảm quang nâng cao.ZnO thể nano giống hình dạng sau pha tạp chất đồng.Hiệu suất phân hủy ảnh hai thuốc nhuộm mãn tính metyl da cam MO metylen xanh MB tìm thấy 57,5% 60% tương ứng cho thời gian 180 phút Nghiên cứu cho thấy tạp chất đồng ZnO điều chỉnh hoạt động quang xúc tác với tốc độ đáng kể Các chất xúc tác quang đề xuất có triển vọng sử dụng để xử lý nước thải ứng dụng môi trường khác TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 2.2 Đặc tính vật liệu: Cấu trúc lỗ rỗng bên vật liệu quan sát thơng qua ảnh chụp từ Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường viết tắt SEM) Các nhóm chức hóa học vật liệu xác định quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Khảo sát pH tối ưu Để đánh giá ảnh hưởng pH dung dịch đến khả hấp phụ than, loạt thí nghiệm thực cách lấy cốc chứa 250ml methylen xanh có nồng độ 50mg/l điều chỉnh giá trị pH từ đến 10 H 2SO4 NaOH, cho vào cốc 0.5g than Sau cho hỗn hợp khuấy máy jartest 100 vòng/phút 60 phút, sau 60 phút dừng khuấy Thí nghiệm lặp lại lần điều kiện lấy giá trị trung bình với sai số chuẩn Nồng độ ban đầu sau hấp phụ methylen xanh xác định máy quang phổ UV – vis bước sóng 665nm 2.3.2 Khảo sát khối lượng than tối ưu Để khảo sát khối lượng chất hấp phụ tối ưu, ta thực loạt thí nghiệm cách lấy cốc chứa 250ml methylen xanh có nồng độ 50mg/l chỉnh giá trị pH tối ưu tìm thí nghiệm trên, cho vào cốc khối lượng than 0.5g, 1g, 2g, 5g Sau cho hỗn hợp khuấy máy jartest 100 vòng/phút 60 phút, sau 60 phút dừng khuấy Thí nghiệm lặp lại lần điều kiện lấy giá trị trung bình với sai số chuẩn Nồng độ ban đầu sau hấp phụ methylen xanh xác định máy quang phổ UV – vis bước sóng 665nm 2.3.3 Nghiên cứu cân hấp phụ dạng mẻ Lượng chất bị hấp phụ vào than hoạt tính phụ thuộc vào chất chất bị hấp phụ với nồng độ đầu vào, cấu trúc bề mặt than hoạt tính, nhiệt độ độ pH nước Đối với hệ thống xử lí than hoạt tính, mối quan hệ lượng vật chất hấp phụ đơn vị khối lượng than hoạt tính nồng độ cân bằng, nhiệt độ pH không đổi gọi trình đẳng nhiệt Để xác định đẳng nhiệt hấp phụ, ta thực loạt thí nghiệm cách lấy cốc chứa 250ml methylen xanh có nồng độ 50mg/l, 80mg/l, 100mg/l, 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 125mg/l, 250 mg/l; chỉnh giá trị pH tối ưu cho lượng than tối tìm thí nghiệm vào Sau cho hỗn hợp khuấy máy jartest 100 vòng/phút 60 phút nhiệt độ 25 độ C, sau 60 phút dừng khuấy Thí nghiệm lặp lại lần điều kiện lấy giá trị trung bình với sai số chuẩn Nồng độ ban đầu sau hấp phụ methylen xanh xác định máy quang phổ UV – vis bước sóng 665nm Khả hấp phụ cân q e (mg/g) tính tốn cách sử dụng phương trình sau: = Trong đó: Co: Nồng độ ban đầu methylen xanh (mg/l) Ce: Nồng độ sau hấp phụ methylen xanh (mg/l) V: thể tích dung dịch (l) m: khối lượng than dùng (g) 2.3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ Để nghiên cứu động học hấp phụ, ta thực loạt thí nghiệm cách lấy cốc chứa 250ml methylen xanh có nồng độ 50mg/l, 80mg/l, 100mg/l, 125mg/l, 250 mg/l; chỉnh giá trị pH tối ưu cho lượng than tối tìm thí nghiệm vào Sau cho hỗn hợp khuấy máy jartest 100 vòng/phút 180 phút, mốc thời gian phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút, 180 phút ta tiến hành lấy mẫu để xác định nồng độ methylen xanh sau hấp phụ Thí nghiệm lặp lại lần điều kiện lấy giá trị trung bình với sai số chuẩn Nồng độ ban đầu sau hấp phụ methylen xanh xác định máy quang phổ UV – vis bước sóng 665nm Khả hấp phụ thời điểm t qt (mg/g) tính tốn cách sử dụng phương trình sau: = Trong đó: Co: Nồng độ ban đầu methylen xanh (mg/l) Ct: Nồng độ sau hấp phụ methylen xanh (mg/l) V: thể tích dung dịch (l) m: khối lượng than dùng (g) 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 3.1 Đặc tính vật liệu Hoạt hóa Hình 3.1: Bã cà phê trước sau hoạt hóa 3.2 Ảnh hưởng pH: Đối với thí nghiệm khảo sát pH tối ưu, kết thể Hình cho thấy hiệu hấp phụ than hoạt tính điều chế từ bã cà phê tăng nhanh từ 25.2% đến 63.8% pH mức từ đến sau hiệu suất xử lí bắt đầu giảm dần Điều cho điều chỉnh điện tích bề mặt than hoạt tính mức độ ion hóa methylen xanh dung dịch nước Từ kết đó, nghiên cứu xin kết luận hiệu suất hấp phụ methylen xanh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê đạt tối ưu pH nằm khoảng Hiệu suất (%) pH 7–8 30 25.2 20 10 11 pH Hình 3.2: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ than hoạt tính đièu chế từ bã cà phê lên methylen xanh 36 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 3.3 Ảnh hưởng lượng chất hấp phụ: Kết thí nghiệm khảo sát liều lượng chất hấp phụ cách thay đổi lượng chất hấp phụ giá trị từ 0.5g, 1g, 2g, 5g thể Hình cho thấy rằng, với khối lượng chất hấp phụ 2g hiệu suất xử lí methylen xanh đạt 98%, điều gia tăng diện tích bề mặt chất hấp phụ xuất nhiều vị trí hấp phụ với liều lượng chất hấp phụ ngày tăng Hiệu suất xử lý (%) 120 110 98.66 100 88.4 90 80 70.4 70 60 Khối lượng than (g) Hình 3.3: Kết khảo sát ảnh hưởng lượng chất hấp phụ methylen xanh 3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ dùng để nghiên cứu, cung cấp thông tin giải thích tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ Hơn nữa, giá trị số đẳng nhiệt cần thiết để dự đốn khả hấp phụ tối đa mơ tả lực tính chất bề mặt chất hấp phụ Trong nghiên cứu này, đường đẳng nhiệt Langmuir Freundlich sử dụng để phân tích liệu cân thực nghiệm Mơ hình Langmuir (Langmuir 1917) đại diện phương trình (3) với giả thiết xảy tượng hấp phụ đơn lớp vị trí hấp phụ giống tương đương mặt lượng Trong đó: qe: dung lượng hấp phụ trạng thái cân (mg/g) Ce: Nồng độ cân methylen xanh (mg/l) qm: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) 37 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com KL: số hấp phụ Langmuir (L/mg) Ngược lại, mơ hình Freundlich (Freundlich 1906) thiết lập cho hệ thống lượng bề mặt không đồng với hấp phụ không đơn lớp đưa phương trình: =+ × Trong đó: qe: dung lượng hấp phụ trạng thái cân (mg/g) Ccb: Nồng độ cân methylen xanh (mg/l) n: mức độ thuận lợi trình hấp phụ KF: khả hấp phụ chất hấp phụ ( ×( )) qm KL xác định từ đồ thị tuyến tính KF n xác định từ đồ thị tuyến tính log(q e) so với log(Ce) với hệ số góc 1 (Hình 5b) Các thơng số hấp phụ mơ hình cho Bảng Kết thể Bảng cho thấy rằng, hệ số tương quan R đường đẳng nhiệt Freundlich (0.9147) cao hệ số tương quan R đường đẳng nhiệt Langmuir (0.7812), điều chứng tỏ hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê hấp phụ đơn lớp Từ kết luận rằng, mơ hình Freundlich sử dụng để mô tả cân hấp phụ, biểu thị cho việc Ce/qe (g/L) lượng bề mặt chất hấp phụ không đồng 0.8 (b) 1.2 1.4 Log Ce Hình 3.4: Mơ hình đẳng nhiệt Langmuir (a) mơ hình đẳng nhiệt Freundlich (b) hấp phụ methylen xanh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê 38 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Bảng 3.4: Các thông số mô hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich thể cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê Mơ hình Thơng số qm (m Giá trị 27.93 3.5 Động học hấp phụ Để nghiên cứu chế động học hấp phụ chất bị hấp phụ lên chất hấp phụ điều kiện thí nghiệm khác nhau, người ta thường sử dụng phương trình động học khác Nghiên cứu lựa chọn hai mơ hình động học mơ hình động học giả bậc (PFOK) mơ hình động học giả bậc hai (PSOK) để xem xét mối quan hệ dung lượng chất bị hấp phụ thời gian diễn hấp phụ Các phương trình mơ tả sau: Phương trình giả bậc tuyến tính Lagergren (1898) đưa để xác định số tốc độ hấp phụ là: ln( − ) =− Trong đó: qe: dung lượng hấp phụ trạng thái cân (mg/g) qt: dung lượng hấp phụ thời điểm t (phút) (mg/g) K1: số cân tốc độ hấp phụ PFOK ( ℎú ) Các giá trị q e K1 xác định từ giao điểm độ dốc đường biểu diễn mối quan hệ tuyến tính thời gian t nồng độ methylen xanh ban đầu khác (Hình 6a) Kết đưa Bảng ( − ) Phương trình giả bậc hai Ho McKay (1998) đưa dựa hấp phụ cân là: Trong đó: K2: số cân tốc độ hấp phụ PSOK ( 39 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com (Hình 6b) biểu diễn mối quan hệ K2 từ giao điểm hệ số góc Các giá trị động học thơng số hấp phụ cho Bảng 0 -1 -qt) -2 ln(qe -3 -4 -5 50 -6 Hình 3.5: Mơ hình động học giả bậc mơ hình động học giả bậc cho hấp phụ methylen xanh lên than Bảng 3.5: Phân tích động học giả bậc động học giả bậc hai cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê Nồng độ đầu vào (mg/L) 50 80 100 125 250 40 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Dựa vào bảng 2, ta quan sát tính phù hợp mơ hình chứng minh hệ số tương quan (R ) phương trình khác biệt (Δq e) qe tính tốn từ mơ hình (qe, cal) thu từ thực nghiệm (qe, exp) Từ Bảng 2, giá trị R mơ hình PFOK 0,9 ≈ giá trị Δqe cao, cho thấy qe, cal qe, exp không gần nhau, nên PFOK khổng phù hợp để mô tả hấp phụ nghiên cứu Ngược lại mơ hình PSOK, giá trị R tất trường hợp 0,999 1, giá trị Δqe lại nhỏ Do đó, mơ hình PSOK khả thi để mơ tả q trình hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê, điều cho thấy hấp phụ hóa học bước giới hạn tốc độ trình hấp phụ 41 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu chứng minh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê cách hoạt hóa với NaOH có đặc tính bề mặt tốt chất hấp phụ hiệu để loại bỏ thuốc nhuộm khỏi dung dịch nước methyle xanh Sự hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê tuân theo mô tả mơ hình đẳng nhiệt Freundlich khơng đơn lớp biểu thị cho việc lượng bề mặt chất hấp phụ không đồng Các đặc điểm động học hấp phụ mô tả đầy đủ mơ hình PSOK Vì vậy, bã cà phê có tiềm to lớn để tạo vật liệu hấp phụ xanh thay cho than hoạt tính đắc tiền để hấp phụ chất nhuộm chất gây ô nhiễm khác dung dịch nước Nghiên cứu cần thiết kế hợp lý để ứng dụng thực tế Hơn nữa, nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ chưa khảo sát, cần bổ sung nghiên cứu khác để thu q trình hấp phụ tốt Cần nghiên cứu thêm nhiệt động học trình hấp phụ 42 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công ty CPXD công nghệ môi trường (2020), Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm ,Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm (moitruonghopnhat.com) , 15/09/2021 [2] Foo, K.Y., Hameed, B.H., 2011 Preparation of activated carbon from date stones by microwave induced chemical activation: application for methylene blue adsorption Chem Eng J 170, 338–341 [3] Foo, K.Y., Hameed, B.H., 2012 Coconut husk derived activated carbon via microwave induced activation: effects of activation agents, preparation parameters and adsorption performance Chem Eng J 184, 57–65 [4] Hien, T.T nnk, 2020 Adsorption isotherms and kinetic modeling of methylene blue dye onto a carbonaceous hydrochar adsorbent derived from coffee husk waste Sci of Total Env 725, 138325 [5] Ma Thị Vân Hà, 2015, NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH VÀ METYL DA CAM CỦA CÁC VẬT LIỆU ĐÁ ONG BIẾN TÍNH, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Sư phạm, Thái Nguyên [6] Rattanapan, S., Srikram, J., Kongsune, P., 2017 Adsorption of Methyl Orange on Coffee grounds Activated Carbon Ene Pro 138, 949-954 [7] Zhou, Y., Fu, S., Zhang, L., Zhan, H., Levit, M.V., 2014 Use of carboxylated cellulose nanofibrils-filled magnetic chitosan hydrogel beads as adsorbents for Pb(II) Carbohydr Polym 101, 75–82 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... (b) hấp phụ methylen xanh than hoạt tính điều chế từ bã cà phê 38 Hình 3.5: Mơ hình động học giả bậc mơ hình động học giả bậc cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê. .. cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê 39 Bảng 3.5: Phân tích động học giả bậc động học giả bậc hai cho hấp phụ methylen xanh lên than hoạt tính điều chế từ bã cà phê. .. khơ thống mát tủ dụng cụ Lúc này, bã cà phê sẵn sàng mang điều chế thành than hoạt tính 2.1.2 Điều chế Để điều chế than hoạt tính từ bã cà phê, việc cần làm hoạt hóa bề mặt vật liệu trước sau