Bài viết Khảo sát khả năng hấp phụ Zn(II) từ dung dịch nước bằng than mắc ca được hoạt hóa bằng K2CO3 sử dụng than mắc ca được hoạt hóa bằng K2CO3 ứng dụng xử lý kẽm trong nước cho thấy tại giá trị tối ưu pH = 4, liều lượng thích hợp 0,2 g/l và thời gian tối ưu 80 phút, than macca được hoạt hóa cho khả năng hấp phụ tốt nhất, đạt 21,89mg/g Zn(II). Qua đó cho thấy tiềm năng ứng dụng vật liệu sinh học than mắc ca vào xử lý nước thải công nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ZN(II) TỪ DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG THAN MẮC CA ĐƯỢC HOẠT HÓA BẰNG K2CO3 Võ Đức Thưởng1,Đào Minh Trung1, Đặng Minh Vương2, Lê Hoàng Nghiêm2 Lớp CH20MT02, Trường Đại học Thủ Dầu Một Email: voducthuong1992@gmail.com Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Thành Phố Hồ Chí Minh TĨM TẮT Trong năm qua bên cạnh thành tựu đạt kinh tế, xã hội phải kể đến đóng góp lớn ngành công nghiệp Bên cạnh mang lại phát triển kinh tế, ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường đặt biệt ngành công nghiệp sản xuất xi mạ Nước thải ngành chứa nồng độ ô nhiễm mức cao so với quy chuẩn xả thải cho phép Do đó, nhà máy, sở sản xuất chưa có hệ thống xử lý không hiệu xử lý, nước thải sau khỏi hệ thống xử lý vào nguồn tiếp nhận gây nguy hại cho nguồn tiếp nhận Với thành phần nồng độ ô nhiễm kim loại nặng vượt chuẩn vào nguồn tiếp nhận gây ức chế chết vi sinh vật nước động vật đáy, từ làm giảm đa dạng hệ sinh thái nước Do sử dụng than sinh học mắc ca ứng dung để xử lý ion kẽm nước tiến hành nghiên cứu Kết nghiên cứu sử dụng than mắc ca hoạt hoá K2CO3 ứng dụng xử lý kẽm nước cho thấy giá trị tối ưu pH = 4, liều lượng thích hợp 0,2 g/l thời gian tối ưu 80 phút, than macca hoạt hoá cho khả hấp phụ tốt nhất, đạt 21,89mg/g Zn(II) Qua cho thấy tiềm ứng dụng vật liệu sinh học than mắc ca vào xử lý nước thải công nghiệp Từ khóa: Vỏ hạt mắc ca; kim loại kẽm; hấp phụ; hoạt hố; than hoạt tính ĐẶT VẤN ĐỀ Ơ nhiễm mơi trường, suy thối tài ngun biến đổi khí hậu thách thức lớn nhất nhân loại kỷ XXI Các mối nguy hại làm thay đổi toàn diện, sâu sắc hệ sinh thái tự nhiên, đời sống kinh tế - xã hội, đe dọa nghiêm trọng đến môi trường, lượng, lương thực phạm vi toàn cầu Đặc biệt, tình trạng nhiễm mơi trường nước đất mối nguy báo động Các chất ô nhiễm sinh nhiều nguồn Con người dùng nước để sinh hoạt ăn uống, khu vực công nghiệp ngày dựng lên nhiều nơi lượng nước thải ngày lớn Trong nước thải có chứa loạt chất nhiễm dạng hữu cơ, vô cơ, vi sinh…các kim loại nặng: Cr (IV), Cr 3+, Mn2+, Hg2+, Pb2+, Zn2+… thành phần có hại cho thể động thực vật môi trường [1] Một số thực vật thủy sinh tảo, bèo, có đặc tính hấp thụ mạnh kim loại nặng sử dụng nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng nước mùn yếu tố mang kim loại nặng nước Một số thực vật thủy sinh tảo, bèo, có đặc tính hấp thụ mạnh kim loại nặng sử dụng nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng nước [2] 334 Qua đó, khảo sát khả hấp phụ Zn(II) từ dung dịch nước than mắc ca hoạt hóa K2CO3 đề xuất nghiên cứu NỘI DUNG 2.1 Vật liệu sử dụng nghiên cứu Vỏ mắc ca lấy thơn 7, xóm 2, xã An Lộc, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng, Việt Nam Được tách vỏ thủ cơng phịng thí nghiệm thuộc Trung tâm Nghiên cứu – Thực nghiệm trường Đại học Thủ Dầu, Bình Dương Than vỏ mắc ca sau điều chế hoạt hoá K2CO3, hoá chất NaOH 1N, HCL 1N sử dụng để điều chỉnh pH q trình nghiên cứu Hố chất KBr sử dụng để đo phổ FT-IR Các thiết bị dùng cho thí nghiệm bao gồm: Máy quang phổ hấp thụ phân tử/V-630, Jasco - Nhật; Cân phân tích/PA214C, Ohaus - Mỹ; Cân phân tích/PA214C, Ohaus - Mỹ; Máy khuấy từ có gia nhiệt/C-MAG HS4, IKA - Đức; Tủ sấy 250oC/Ecocell L111, MMM - Đức; Máy đo pH/Mettler Tolode; Máy FT-IR 4600; Máy đo phổ hấp thu nguyên tử (Atomic Absorbtion Spectrometric - AAS); … Và số dụng cụ thí nghiệm bao gồm: cuvet, bình định mức loại, bình tam giác 100ml 250ml, bóp cao su, chai thủy tinh, phễu thủy tinh, giấy lọc, ống nghiệm, bình hút ẩm, cốc thủy tinh loại, đũa thủy tinh, ống đong loại, pipet loại, chai thủy tinh tối màu, 2.2 Phương pháp Phương pháp điều chế vật liệu sinh học Than hóa: Vỏ Mắc – ca theo kích thước quy định làm phần nhân Mắc-ca dính vỏ tráng lại nước RO, sấy nhiệt độ 1100C thời gian 48 lấy Trải vỏ Mắc-ca đầy khay nung (2 khay/ lần nung), đặt khay vào lò nung, thời gian gia nhiệt 20 phút, nhiệt độ 350oC, thời gian nung 60 phút Để nguội tự nhiên 45 phút [3] Q trình hoạt hóa: Cân 40g than cốc Mắc-ca (10g/1 Erlen 250ml), Erlen cho 100ml dung dịch K2CO3 (tỷ lên than: K2CO3: nước cất = 1:1:10ml) Đặt Erlen lên máy lắc, 150 vòng / phút 24h Sau 24h, lược bỏ phần dung dịch, phần rắn lại sấy khô 24h, nhiệt độ sấy 110oC Than khô, trải than lên khay nung (40g/1 khay, nung lần khay), thời gian gia nhiệt 20 phút, nhiệt độ nung 650oC, thời gian nung 60 phút Để nguội tự nhiên 1.5 – Than nung đem rửa nước RO pH = ( kiểm tra pH giấy quỳ) sấy khô nhiệt độ 110oC [3] Khi thu than hoạt tính đem đo tiêu đặc trưng than hoạt tính FTIR, SEM, kết kế thừa từ nghiên cứu trước Phương pháp khảo sát pH Pha dung dịch Zn(II) theo nồng độ chọn (nồng độ 25ppm, thể tích 50ml, liều lượng cố định 0,3g/L, thời gian cố định 60 phút), khuấy tan cá từ, chuẩn bị dư 100ml dung dịch Zn(II) làm mẫu trắng (không điều chỉnh pH) (luôn chuẩn bị mẫu trắng nghiệm thức) Khảo sát pH (chọn 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0) [4] Mỗi pH chuẩn bị Erlen 100ml chứa lượng than cố định Điều chỉnh pH dung dịch mà nhóm chọn dựa theo báo nghiên cứu [4] Mỗi Erlen cho vào 50ml dung dịch Zn(II) (có thể thay đổi tùy thuộc báo) 335 điều chỉnh pH đặt lên máy lắc sau (150 vịng/phút), canh 60 phút, lọc giấy lọc phân tích máy AAS Phương pháp khảo sát liều lượng Khảo sát liều lượng 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,10 g/50ml (tức 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 g/L) [5] pH điều chỉnh theo pH tối ưu khảo sát (pH = 4,5), thời gian xử lý 60 phút Mỗi Erlen cho vào 50ml dung dịch Zn(II) điều chỉnh pH đặt lên máy lắc sau (150 vịng/phút), canh 60 phút, lọc giấy lọc phân tích máy AAS Phương pháp khảo sát thời gian Khảo sát thời gian (chọn phút; 20 phút; 40 phút; 60 phút; 80 phút: 100 phút; 120 phút) [6] pH điều chỉnh theo pH tối ưu khảo sát, liều lượng tối ưu xác định Mỗi Erlen cho vào 50ml dung dịch Zn(II) điều chỉnh pH đặt lên máy lắc sau (150 vịng/phút), canh thời gian lấy ra, lọc giấy lọc phân tích máy AAS Than sau xử lý lọc giữ lại, sấy khô nhiệt độ 1100C gửi mẫu phân tích FT-IR, SEM 2.3 Kết thảo luận 2.3.1 Kết xác định pH thích hợp q trình hấp phụ Zn(II) dung dịch Hình Biểu đồ kết xác định pH tối ưu cho trình hấp phụ Zn(II) dung dịch từ vật liệu điều chế Kết nghiên cứu cho thấy khả hấp phụ Zn(II) dịch vật liệu điều chế theo (Hình 1), xác định đượng khoảng pH (3,5 – 5,0) thích hợp cho q trình hấp phụ, đạt dung lượng hấp phụ từ 19,08 – 21,09 (mg/g) Và khả hấp phụ Zn(II) dịch cao nhất pH = với dung lượng hấp phụ Zn(II) đạt 21,09 (mg/g) Qua đó, cho ta kết pH = pH tối ưu cho khả hấp phụ Zn(II) dịch vật liệu điều chế 2.3.2 Kết xác định liều lượng thích hợp q trình hấp phụ Zn(II) dung dịch 336 Hình2 Biểu đồ kết xác định liều lượng tối ưu cho trình hấp phụ Zn(II) dung dịch từ vật liệu điều chế Kết nghiên cứu Hình cho thấy giá trị pH = 4, với liều lượng hấp phụ 0,2 – 2,0 (g/l) đạt dung lượng hấp phụ cao từ 20,07 – 21,35 (mg/g) Tại liều lượng hấp phụ 0,2 g/l cho dung lượng hấp phụ thấp nhất, đạt 8,16 mg/g chất hấp phụ Zn(II) Và liều lượng hấp phụ 1,4g/l đạt kết dung lượng hấp phụ chất hấp phụ Zn(II) cao nhất, đạt 21,35mg/g Từ xác định liều lượng tối ưu cho trình hấp phụ Zn(II) 1,4g/l 2.3.3 Kết xác định thời gian thích hợp q trình hấp phụ Zn(II) dung dịch Hình Biểu đồ kết xác định thời cho trình hấp phụ Zn(II) dung dịch từ vật liệu điều chế 337 Kết nghiên cứu (Hình 3) cho thấy giá trị pH = 4, với 1,4 g/l liều lượng hấp phụ Tiến hành khảo sát khả hấp phụ Zn(II) từ 20 – 120 phút cho thấy Dung lượng hấp phụ Zn(II) dung dịch tỷ lệ với thời gian hấp phụ Tuy nhiên khoảng thời gian 100 – 120 phút dung lượng hấp phụ có xu hướng giảm dần 21,91 – 21,69 (mg/g) Dung lượng hấp phụ đạt 21.89mg/g Zn(II) 80 phút, giá trị cao nhất khoảng thời gian tiến hành khảo sát Kết nghiên cứu cho thấy, với thời gian 80 phút, thời gian tối ưu cho trình hấp phụ Zn(II) dung dịch KẾT LUẬN Kết Khảo sát khả hấp phụ Zn(II) từ dung dịch nước than mắc ca hoạt hóa K2CO3 cho thấy vỏ hạt mắc ca sau hoạt hố có khả hấp phụ ion kim loại kẽm dung dịch nước Kết thí nghiệm xác định giá trị tối ưu pH = 4, liều lượng thích hợp 0,2 g/l thời gian tối ưu 80 phút, than mắc ca hoạt hoá cho khả hấp phụ tốt nhất, đạt 21,89mg/g Zn(II) Qua cho thấy tiềm ứng dụng vật liệu sinh học than mắc ca vào xử lý nước thải công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê, V.K., Môi trường ô nhiễm 1995: Nhà xuất Giáo Dục Ngô, X.H., Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng nước 2016 Anh, D.N.H., P.M Ly, and D.M.J.T.c.K.h Trung, Studying the preparation of activated carbon from macadamia nut shells by chemical activation with NaOH in methylene blue treatment application 2018 15 (3): p 89 Imamoglu, M and O.J.D Tekir, Removal of copper (II) and lead (II) ions from aqueous solutions by adsorption on activated carbon from a new precursor hazelnut husks 2008 228 (1-3): p 108-113 Malik, R., D Ramteke, and S.J.W.m Wate, Adsorption of malachite green on groundnut shell waste based powdered activated carbon 2007 27(9): p 1129-1138 Douglas, S.J.S.L., SiriratPonin, SujitraPolchai, AcharapornKaewchana and BudsarinOsataworanun, uwassa Pongampha Suwassa Pongamphai 2006 338 ... hấp phụ Zn(II) dung dịch KẾT LUẬN Kết Khảo sát khả hấp phụ Zn(II) từ dung dịch nước than mắc ca hoạt hóa K2CO3 cho thấy vỏ hạt mắc ca sau hoạt hố có khả hấp phụ ion kim loại kẽm dung dịch nước. ..Qua đó, khảo sát khả hấp phụ Zn(II) từ dung dịch nước than mắc ca hoạt hóa K2CO3 đề xuất nghiên cứu NỘI DUNG 2.1 Vật liệu sử dụng nghiên cứu Vỏ mắc ca lấy thơn 7, xóm 2, xã... lượng hấp phụ Tiến hành khảo sát khả hấp phụ Zn(II) từ 20 – 120 phút cho thấy Dung lượng hấp phụ Zn(II) dung dịch tỷ lệ với thời gian hấp phụ Tuy nhiên khoảng thời gian 100 – 120 phút dung lượng