KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LÁ CHÈ ĐÃ QUA SỬ DỤNG ĐỂ GIỮ LẠI KIM LOẠI NẶNG TỪ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP Ô nhiễm kim loại nặng là một trong những mối quan tâm đáng kể ở Bangladesh Do hành vi phức tạp, kim loại n.
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LÁ CHÈ ĐÃ QUA SỬ DỤNG ĐỂ GIỮ LẠI KIM LOẠI NẶNG TỪ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP Ô nhiễm kim loại nặng mối quan tâm đáng kể Bangladesh Do hành vi phức tạp, kim loại nặng cần xử lý chuyên biệt; số đó, việc lưu giữ chất hấp phụ từ dung dịch nước chứng minh kỹ thuật hiệu chi phí Nghiên cứu điều tra tính hữu ích trà qua sử dụng để hấp phụ giữ ion Cu 2+ từ nước thải tổng hợp Hàng loạt thí nghiệm hàng loạt xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ liều lượng chất hấp phụ, thời gian khuấy trộn nồng độ ion kim loại ban đầu Tối đa 95,1% Cu 2+ giữ lại chè qua sử dụng thời gian khuấy đảo 120 phút Dữ liệu cân cho thấy khả tương thích với đường đẳng nhiệt Langmuir Dubinin-Radushkevich Khả lưu giữ cao chứng tỏ trà sử dụng vật liệu hấp phụ thay tuyệt vời Giới thiệu Thiệt hại môi trường kim loại nặng độc hại vấn đề tồn cầu, chúng khơng thể phân hủy sinh học (ví dụ:1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ) Nói chung, kim loại có mật độ lớn gm/cm gọi kim loại nặng (ví dụ:10 ,11 ) Các kim loại nặng nguy hiểm đặc biệt đáng ý asen, crom, đồng, thủy ngân, chì, niken Độc tính kim loại nặng gây rủi ro sức khỏe đáng kể cho người cộng đồng cạn nước khác (ví dụ:11 ,12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ,18 ,19 ,20 ) Ô nhiễm kim loại nặng khủng hoảng đầy thách thức Bangladesh Căng thẳng môi trường Bangladesh giáp sơng gia tăng nhanh chóng với tốc độ cơng nghiệp hóa nhanh chóng (ví dụ: 21 ,22 ,23 ,24 ) Thiếu ý thức môi trường người gây ô nhiễm người thi hành luật, hầu hết tất nhà máy không sử dụng thiết bị xử lý nước thải thải trực tiếp chất thải chưa qua xử lý vào vùng nước gần Hậu chất lượng nước sơng bị nhiễm (ví dụ:25 ,26 ,27 ,28 ) Từ điều tra khác xung quanh số khu công nghiệp quan trọng, bao gồm số sông, Buriganga, Korotoa cho thấy lượng kim loại cao có đất rau khu vực nước, trầm tích cá Trong số kim loại nặng nghiên cứu, chiếm ưu As, Cr, Fe, Ni, Cu, Cd, Pb, Mn Zn (ví dụ:6 ,20 ,22 ,24 ,29 ,30 ,31 ,32 ,33 ,34 ,35 ) Vì vậy, xem xét mối đe dọa, cần phải tăng mức độ phổ biến quy trình xử lý chất hấp phụ sẵn có địa phương để ngành cơng nghiệp ngành có trách nhiệm khác trực tiếp áp dụng quy trình Cuộc điều tra chế xử lý hiệu tiết kiệm chi phí diễn Loại bỏ hạn chế cơng nghệ có, nhà nghiên cứu quan tâm đến việc xử lý hoàn toàn kim loại nặng độc hại chất hấp phụ rẻ tiền sẵn có Một số tác giả nghiên cứu Sự hấp thụ ion kim loại crom, chì, asen, niken, đồng, cadmium kẽm từ nước thải sử dụng chất thải nông nghiệp khác nhau: vỏ trấu, vỏ đậu phộng, chất thải trà, vỏ trái Một điều tra Bailey et al., 36 báo cáo khả hấp phụ cao chì, thủy ngân, crom cadmium tương ứng 1, 587 mg Pb/g lignin, 796 mg Pb/g chitosan, 1, 123 mg Hg/g chitosan, 1, 000 mg Hg/g CPEI cotton, 92 mg Cr 3+ /g chitosan, 76 mg Cr 3+ /g than bùn, 558 mg Cd/g chitosan 215 mg Cd/g rong biển Daifullah cộng sự.37 kiểm tra khả hấp phụ loại bỏ Fe, Mn, Zn, Cu, Cd Pb cách sử dụng chất hấp phụ làm từ vỏ trấu hiệu suất 100% Agarwal cộng sự.38 đánh giá hiệu hạt Tamarindus indica (TS), vỏ dừa nghiền (CS), vỏ hạnh nhân (AS), vỏ lạc (GS) vỏ hạt dẻ (WS) chất hấp phụ chi phí thấp Theo nghiên cứu, khả hấp phụ (q e ) crom hóa trị sáu tuân theo thứ tự: TS>WS>AS> GS>CS Amin et al.39 đề xuất hệ thống xử lý sử dụng trấu để giữ asen đạt hiệu suất 96% Gao et al.40 nghiên cứu xử lý Cr 4+ rơm rạ; dung lượng hấp phụ thu 3,15 mg Cr 4+ /g rơm rạ Rocha cộng sự.41 thí nghiệm loại bỏ ion Cu, Zn, Cd Hg rơm rạ Thứ tự giữ lại Cd>Cu>Zn>Hg Mitchhakaran cộng sự,42 tiến hành nghiên cứu hấp phụ Cr 4+ cách sử dụng bụi chè cà phê qua sử dụng, kết hấp thu 44,9 mg Cr 4+ /g bụi chè 39,0 mg Cr 4+ /g bụi cà phê quản lý43 cho thấy hiệu suất loại bỏ ion Cr 4+ vỏ dừa xơ dừa tương ứng 91,14% 84,89% Biiyiikgiingor cộng sự,44 thực nghiên cứu để xác định tiềm hạt, cà phê Thổ Nhĩ Kỳ, trà thải, cà phê cạn kiệt vỏ óc chó chất hấp thụ Al 3+ với độ hấp phụ 99,5, 99, 98, 96 96% Çay et al.45 nghiên cứu khả hấp phụ bã chè việc loại bỏ Cu 2+ Cd 2+ Khả báo cáo gam chất thải chè 8,64 ± 0,51 mg Cu 2+ 11,29 ± 0,48 mg Cd 2+ hệ thống đơn 6,65 ± 0,31 Cu 2+ 2,59 ± 0,28 mg Cd 2+ hệ thống nhị phân tương ứng Malkoc Nuhoglu46 thực nghiên cứu hấp phụ theo mẻ Ni 2+ chè thải cho kết 15,26 mg Ni 2+ /g chè thải Hơn nữa, Malkoc Nuhoglu47 thử nghiệm hiệu trà thải thử nghiệm hấp phụ cột cố định Khi tăng nồng độ Ni 2+ ban đầu từ 50 lên 200 mg/L khả hấp phụ tăng từ 7,31 lên 11,17 mg/g chè phế thải Một điều tra Murugesan et al.48 tiết lộ thảm nấm chè loại bỏ 100% As 3+ Fe 2+ 77% As 5+ Amarasinghe WilliamsHình 11 cho thấy lượng kim loại giữ lại tối đa 48 mg Cu 2+ /g chè phế phẩm 65 mg Pb 2+ /g chè phế thải Nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hiệu chất hấp phụ sẵn có địa phương để giữ lại kim loại nặng từ nước thải công nghiệp khả ứng dụng Bangladesh Lý đằng sau việc lựa chọn trà qua sử dụng làm chất hấp phụ chủ yếu chi phí thấp tính sẵn có chúng Ở Bangladesh, đồng nhận ý tỷ lệ nhiễm tác động ngày tăng Vì vậy, nghiên cứu nhằm loại bỏ nồng độ dư thừa ion Cu 2+ khỏi dung dịch nước theo cách hiệu chi phí mà khơng tốn nhiều cơng sức thời gian Cơng trình mong đợi giải pháp quản lý chè qua sử dụng cách đảm bảo ứng dụng giá trị gia tăng chúng Vật liệu Phương pháp 2.1 chất hấp phụ Lá trà qua sử dụng (được chọn làm chất hấp phụ) thu thập từ khu ẩm thực (tên địa phương 'tong') nằm khuôn viên SUST Sylhet, Bangladesh Màu bổ sung, bụi bẩn nội dung khác bị xóa Sau rửa nước cất, sấy khô 60°C 24 Lá nghiền máy nghiền để tăng diện tích bề mặt Để bảo quản, giữ hộp kín nhiệt độ phịng Sau đó, bảo quản sẵn sàng để sử dụng làm chất hấp phụ Các đặc tính độ ẩm, chất dễ bay hơi, hàm lượng tro kích thước hạt chè qua sử dụng xác định 2.2 chất hấp phụ Đối với dung dịch chuẩn Cu 2+ , 3,93 g CuSO 5H O thêm vào 100 mL nước cất bình chứa nâng thể tích lên 1.000 mL Nồng độ ban đầu dung dịch chuẩn Cu 2+ 1.000 mg/L Dung dịch làm việc chuẩn bị cách thêm nước vào dung dịch đậm đặc 2.3 hấp phụ Một loạt thí nghiệm ( Bảng ) thực để hấp phụ kim loại nặng trà qua sử dụng Trong cốc thủy tinh, lượng trà sử dụng biết thêm vào 100 ml nước thải tổng hợp (dung dịch có nồng độ ion kim loại biết, cụ thể Cu2+); sau đó, hỗn hợp khuấy máy khuấy từ Lượng mẫu cần thiết lấy từ cốc theo khoảng thời gian xác định trước Sau đó, mẫu lọc nồng độ kim loại nặng liên quan lại huyền phù đo máy đo quang phổ UV Tất thử nghiệm tiến hành nhiệt độ phịng • Bảng Thiết kế thừa số đầy đủ Thử nghiệm hàng loạt ion Cu 2+ 2.4 Phân tích Các mẫu phân tích máy quang phổ UV, sau xác định hiệu suất lưu giữ ion kim loại Phương trình sau sử dụng để tính tốn (1) Trong Re đề cập đến hiệu lưu giữ, C i C f đại diện cho nồng độ ion kim loại ban đầu cuối (mg/L) Lượng kim loại nặng hấp phụ trà qua sử dụng tính phương trình tiếng sau (2) Trong q m dung lượng hấp phụ (mg/g) w đại diện cho trọng lượng chất hấp phụ (g) v thể tích nước thải tổng hợp (L) 2.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Mơ hình đẳng nhiệt xác định chất hấp phụ 49 Vì vậy, để hiểu rõ thiết kế phân tích q trình hấp phụ, cần có mơ hình đường đẳng nhiệt liên quan phù hợp với liệu cân Nghiên cứu sử dụng mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Dubinin-Radushkevich để phân tích chế hấp phụ Kết thảo luận Các tính chất vật lý trà sử dụng nghiên cứu chất hấp phụ chuẩn bị xử lý cách thích hợp Độ ẩm trà 1,67% Nó chứng tỏ chất hấp phụ với độ ẩm thấp dự kiến trương nở nhiều hơn, đẩy nhanh trình mở rộng kích thước lỗ rỗng để hấp thụ chất hấp phụ Lượng chất bay 94,8%; điều diện tỷ lệ hợp chất hữu dễ bay cao hầu hết sản phẩm nông nghiệp Hàm lượng chất dễ bay cao báo cáo đặc tính thuận lợi chịu trách nhiệm cho phát triển cấu trúc vi xốp Tro thước đo tạp chất vô cacbon Lá trà cho thấy hàm lượng tro 1,8%, cho thấy chất lượng tốt chất hấp phụ Độ pH trà sử dụng thuận lợi độ pH cao thấp ảnh hưởng đến trình hấp phụ chí ảnh hưởng đến độ pH nước sau xử lý Kích thước hạt chè qua sử dụng xác định phương pháp phân tích sàng (Hình ) Kích thước hạt trung bình nằm khoảng 0,15 mm đến 0,3 mm • • Hình Đường cong phân bố kích thước hạt (Lá trà) Thử nghiệm hàng loạt thực với 100 ml dung dịch có nồng độ Cu 2+ mong muốn (10, 15, 20, 25 mg/L) pH 5,4 với liều lượng chất hấp phụ khác (0,25, 0,5, 1,0 g) thời gian khuấy khác (30, 60 , 90, 120 phút) Trong Bảng , bốn kiện cho thấy kết bốn nồng độ ban đầu khác 10, 15, 20 25 mg/L Trong tất phép thử lượng Cu 2+ bị hấp phụ đơn vị trọng lượng chè trạng thái cân (q m ) giảm số lượng chè tăng Bởi liều lượng cao hơn, hệ thống đạt trạng thái cân nồng độ thấp • Bảng Độ hấp phụ Cu 2+ Ở pH 5.4 Và Liều Lượng Chất Hấp Phụ Khác Nhau Các thông số ảnh hưởng thời gian khuấy trộn nồng độ ban đầu liều lượng chất hấp phụ kiểm tra để xác định điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ Các thử nghiệm hấp phụ hàm thời gian khuấy Cu 2+ cho thấy trạng thái cân thiết lập thời gian khuấy 90 phút tất nồng độ ban đầu với tất liều lượng chất hấp phụ Ở 30 phút kích động đầu tiên, tỷ lệ giữ chân tìm thấy thử nghiệm cao hơn, điều cho thấy nhiều vị trí trống sẵn có vào đầu thời gian so với thời gian Sau 90 phút, tốc độ lưu giữ gần giống tất nồng độ Cu 2+ ban đầu có liên quan , thời gian khuấy 90 phút thời gian khuấy tối ưu cho thử nghiệm hấp phụ Cu 2+ ( Hình 2) Một xu hướng ghi nhận nồng độ ban đầu tăng lên, hấp phụ giảm xuống Do nồng độ cao hơn, nhiều ion không bị hấp phụ để lại cho liều lượng chất hấp phụ so với nồng độ thấp Ở nồng độ thấp hơn, số lượng lỗ rỗng có sẵn cao gây tương tác cao chất hấp phụ chất bị hấp phụ ( Hình ) • • Hình Ảnh hưởng thời gian khuấy trộn nồng độ ban đầu đến khả hấp phụ Cu 2+ lên trà sử dụng: 1,0 g chất hấp phụ pha với 100 ml dung dịch pH 5,4 nhiệt độ phòng Lượng chất hấp phụ yếu tố sống cịn q trình hấp phụ Nghiên cứu liều lượng chất hấp phụ cho thấy lượng chất hấp phụ tăng lên làm tăng tỷ lệ giữ lại Cu 2+ Nó ghi nhận vào số lượng diện tích bề mặt tăng lên số lượng chè tăng lên Hiệu suất lưu giữ tối đa 95,1% thu 1g trà/100ml nồng độ ban đầu 10 mg/L ( Hình ) • • Hình Ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ đến khả hấp phụ Cu 2+ lên chè qua sử dụng: thời gian khuấy trộn 120 phút thu 100 ml dung dịch pH 5.4 nhiệt độ phịng Duy trì thơng số tối ưu tất thí nghiệm nồng độ lại ion đồng dung dịch nằm giới hạn cho phép theo Quy tắc bảo tồn mơi trường, 1997' Bangladesh50 ( Bảng ) • Bảng Giới hạn cho phép ảnh hưởng sức khỏe kim loại nặng độc hại khác Nghiên cứu kiểm tra số mơ hình đẳng nhiệt để xác định chất tương tác chất hấp phụ chất hấp phụ Trong số đó, liệu cân phép thử hấp phụ Cu 2+ phù hợp với đường đẳng nhiệt Langmuir mơ hình Dubinin-Radushkevich ( Hình Hình ) Đường đẳng nhiệt Langmuir đạt phù hợp với số liệu cân hấp phụ Cu 2+ có giá trị hệ số xác định cao R ( Bảng ) Giá trị R L ( Bảng ), thông số đường đẳng nhiệt Langmuir biểu thị hấp phụ nồng độ ban đầu Cu 2+thuận lợi Từ tham số đẳng nhiệt Dubinin-Radushkevich tính lượng tự biểu kiến Cu 2+ 2, 236 kJ/mol Năng lượng cao cho thấy nó, q trình trao đổi ion hóa học tham gia vào chế hấp phụ • • Hình Đường đẳng nhiệt hấp phụ Cu 2+ trà qua sử dụng lắp vào đường đẳng nhiệt Langmuir • • Hình Đường đẳng nhiệt hấp phụ Cu 2+ chè qua sử dụng lắp theo đường đẳng nhiệt Dubinin-Radushkevich • Bảng Các thông số đường đẳng nhiệt cho hấp phụ Cu 2+ nhiệt độ 27°C • Bảng Giá trị R L Cho biết chất hấp phụ ion Cu2+ Kết luận Hệ thống xử lý đề xuất chứng minh trà qua sử dụng sử dụng chất hấp phụ thay tuyệt vời để giữ lại kim loại nặng Xuyên suốt báo này, việc giữ lại Cu 2+ đặc biệt từ nước thải công nghiệp nhấn mạnh Liều lượng chất hấp phụ, thời gian khuấy trộn nồng độ ban đầu ion kim loại điều kiện vận hành ảnh hưởng đến mức độ lưu giữ Các nghiên cứu đẳng nhiệt xác nhận trình hấp phụ Khả giữ ion Cu 2+ tuyệt vời đạt mà không cần xử lý sơ trà qua sử dụng Lá chè qua sử dụng hấp phụ dẫn đến khả giữ lại tối đa 95,1% ion Cu 2+ vòng 120 phút sau thời gian khuấy pH 5,4 Và liều lượng chất hấp phụ 1g chứng minh đủ Tuy nhiên, q trình thực với chi phí thấp nên hệ thống xử lý phù hợp để áp dụng cho lĩnh vực cơng nghiệp Nó phù hợp phương pháp tự chế tính đơn giản vận hành xử lý ... thống xử lý đề xuất chứng minh trà qua sử dụng sử dụng chất hấp phụ thay tuyệt vời để giữ lại kim loại nặng Xuyên suốt báo này, việc giữ lại Cu 2+ đặc biệt từ nước thải công nghiệp nhấn mạnh Liều... lượng kim loại giữ lại tối đa 48 mg Cu 2+ /g chè phế phẩm 65 mg Pb 2+ /g chè phế thải Nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hiệu chất hấp phụ sẵn có địa phương để giữ lại kim loại nặng từ nước thải công. .. giữ ion kim loại Phương trình sau sử dụng để tính tốn (1) Trong Re đề cập đến hiệu lưu giữ, C i C f đại diện cho nồng độ ion kim loại ban đầu cuối (mg/L) Lượng kim loại nặng hấp phụ trà qua sử