i LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, em đã học hỏi và tích lũy đƣợc nhiều kinh nghiệm quý báu về mặt kiến thức cũng nhƣ những kinh nghiệm sống Đề hoàn thành đề tài nghiên[.]
LỜI CÁM ƠN Trong suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp, em học hỏi tích lũy đƣợc nhiều kinh nghiệm quý báu mặt kiến thức nhƣ kinh nghiệm sống Đề hoàn thành đề tài nghiên cứu này, nỗ lực thân, em nhận đƣợc nhiều hỗ trợ giúp đỡ tận tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Thầy Bùi Văn Năng (Giám đốc trung tâm) đồng ý làm giáo viên hƣớng dẫn Khóa luận Tốt nghiệp, định hƣớng cho em chọn đề tài thầy tạo điều kiện thuận lợi cho em phát huy tính tự giác nghiên cứu, theo sát em trình thực đề tài Cảm ơn Trung tâm phân tích mơi trƣờng giúp đỡ em q trình làm thí nghiệm Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Chu Thị Hồng Nhung i MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP viii ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chuối 1.1.1.Tên khoa học 1.1.2 Phân loại loài chuối Việt Nam 1.1.3 Đặc điểm hình thái chuối 1.1.4 Điều kiện gieo trồng chuối 1.1.5 Tình hình trồng chuối giới Việt Nam 10 1.1.6 Ý nghĩa thực tiễn chuối 11 1.2 Một số hƣớng nghiên cứu từ sản phẩm nông nghiệp 12 1.2.1 Hấp phụ ion kim loại nặng 12 1.2.2 Hấp phụ Xanhmetylen chất hữu 13 1.3 Giới thiệu than hoạt tính điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật 14 1.3.1 Định nghĩa than hoạt tính 15 1.3.2 Đặc trƣng tính chất vật lý, hóa học than hoạt tính 16 1.3.3 Khả hấp phụ than hoạt tính 17 1.3.4 Nguyên liệu chế tạo than hoạt tính 18 1.3.5 Phƣơng pháp sản xuất than hoạt tính 18 1.4 Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 20 1.4.1 Các khái niệm 20 1.4.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 22 ii Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU 25 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 25 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 25 2.3 Nội dung nghiên cứu 25 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa số liệu 26 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu nghiên cứu 26 2.4.3 Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ vỏ thân Chuối 27 2.4.4 Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM) 28 2.4.5 Phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại (IR) 29 2.4.6 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ hoạt tính từ Chuối 30 2.4.7 Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm 30 2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 Chƣơng THỰC NGHIỆM 34 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 34 3.1.1 Hóa chất 34 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 34 3.2 Thực nghiệm 35 3.2.1 Tổng hợp than hoạt tính từ Chuối 35 3.2.2 Xác định khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch than hoạt tính 38 3.2.3 Xác định khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow (Reactive yellow 160) dung dịch than hoạt tính 40 3.2.4 Xác định khả hỗn hợp hấp phụ Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow dung dịch than hoạt tính 41 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 42 4.1 Kết tổng hợp than hoạt tính từ Chuối 42 iii 4.1.1 Sản phẩm tổng hợp từ phƣơng pháp 1: Than hóa biến tính thành than hoạt tính 42 4.1.2 Sản phẩm tổng hợp từ phƣơng pháp 2: Tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl 3M 45 4.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch mẫu vật hấp phụ từ Chuối 50 4.3 Kết phân tích khả hấp phụ Ractived Yellow dung dịch mẫu than hoạt tính 54 4.4 Kết phân tích khả hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow 58 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng 59 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 60 5.1 Kết luận 60 5.2 Tồn 61 5.3 Khuyến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 64 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IR: Infrared SEM: Scanning Electron Microscope v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.3: Đặc điểm ngoại hình hai loại chuối M Acuminita M Balbisiana ………………………………………………………………………………… Bảng 3.1 : Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 34 Bảng 4.1 Khối lƣợng mẫu trƣớc sau than hóa 42 Bảng 4.2 Khối lƣợng mẫu trƣớc sau than hóa 46 Bảng 4.3 : Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng đo độ hấp thụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác 50 Bảng 4.4: Nồng độ Xanh Methylen sau xử lý than hoạt tính 51 Bảng 4.5: Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng đo độ hấp thụ quang phẩm màu Ractived Yellow mức nồng độ khác 55 Bảng 4.6: Nồng độ phẩm màu Ractived Yellow sau xử lý than hoạt tính 55 Bảng 4.7: Khả hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow sau xử lý than hoạt tính 58 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cây Chuối Hình 3.1: Bố trí thí nghiệm q trình hoạt hóa 37 Hình 4.1: Vật liệu trƣớc sau than hóa 42 Hình 4.2: Ảnh SEM mẫu M1 43 Hình 4.3: Phổ FTIR mẫu M1 44 Hình 4.4: Vật liệu trƣớc sau than hóa 45 Hình 4.5: Ảnh SEM mẫu M2 47 Hình 4.6: Phổ FTIR mẫu M2 49 Hình 4.7 : Đƣờng chuẩn dung dịch Xanh Metylen 50 Hình 4.8: Biểu đồ kết phân tích khả hấp phụ 52 Hình 4.9 : Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu nồng độ khác 52 Hình 4.10: Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M2 than thị trƣờng 54 Hình 4.11: Đƣờng chuẩn dung dịch phẩm màu Ractived Yellow 55 Hình 4.12: Dung lƣợng hấp phụ mẫu M1, M2 56 Hình 4.13: Biểu đồ thể hiệu suất xử lý mẫu M1, M2 với nồng độ 57 khác 57 Hình 4.14: Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow 58 vii TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƢỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận “Nghiên cứu điều kiện biến tính than hoạt tính từ Chuối ” Sinh viên thực hiện: Chu Thị Hồng Nhung Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S BÙI VĂN NĂNG Mục tiêu nghiên cứu: 4.1 Mục tiêu chung - Sử dụng sản phẩm phụ nông nghiệp để xử lý ô nhiễm môi trƣờng 4.2 Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ thân chuối để xử lý nhiễm môi trƣờng - Đánh giá khả hấp phụ chất màu hữu than hoạt tính Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: - Cây Chuối lấy khu vực Xóm 10, thơn Hạ Tập, xã thụy Bình, huyện Thái Bình, tỉnh Thái Bình - Dung dịch Xanh Metylen, dung dịch phẩm màu Ractived Yellow hỗn hợp dung dịch Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính đƣợc tổng hợp từ Chuối Phạm vi nghiên cứu: Thực phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Thời gian nghiên cứu: 25/12 đến 20/4/2018 Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Thực trạng trồng chuối Việt Nam - Nghiên cứu điều kiện biến tính từ thân Chuối để thành than hoạt tính viii + Nghiên cứu điều kiện than hóa biến tính thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl2 3M - Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ dung dịch hỗn hợp X (Xanh Metylen Phẩm màu Ractived Yellow) Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa tài liệu; - Phƣơng pháp lấy mẫu Chuối; - Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ vỏ thân Chuối; - Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM); - Phƣơng pháp phổ hồng ngoại; - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm; - Phƣơng pháp phân tích chất nghiên cứu; - Phƣơng pháp xử lý số liệu Những kết đạt đƣợc Từ trình nghiên cứu, khóa luận đạt đƣợc kết sau: - Đã tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Chuối hai phƣơng pháp khác phƣơng pháp than hóa, biến tính thành than hoạt tính phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M Chất lƣợng than đo đƣợc thông qua ảnh SEM phổ IR kết cho thấy tƣơng đối tốt - Kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp tổng hợp cho thấy, tổng hợp than hoạt tính từ Chuối phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M cho chất lƣợng sản phẩm than hoạt tính nhƣ hiệu hấp phụ cao so với phƣơng pháp than hóa biến tính thành than hoạt tính ix - Mẫu than hoạt tính M2 – Mẫu than đƣợc tẩm ZnCl2 3M cho hiệu suất hấp phụ cao mẫu than M1, hiệu suất đạt cao tƣơng đƣơng với hiệu suất mẫu than thị trƣờng tiêu hấp phụ màu Xanh Metylen, hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow, hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow - Mẫu than hoạt tính M2 có cấu trúc xốp lỗ rỗng phát triển so với mẫu than M1 Với lƣợng than xử lý 0,1g mẫu than M2 cho hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen đạt 99,91% Mẫu than M1 cho hiệu suất cao 91,26% thấp 29,3% Dựa vào kết phân tích mẫu than M1, M2 có hiệu suất hấp phụ tƣơng đƣơng với với mẫu than hoạt tính thị trƣờng - Từ việc tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Chuối, tạo sản phẩm vật liệu hấp phụ ứng dụng vào xử lý ô nhiễm mơi trƣờng Khuyến khích ngƣời dân khơng nên lãng phí bỏ Chuối, góp phần nâng cao hiệu xử lý mơi trƣờng - Cây chuối lồi đƣợc trồng phổ biến, sản phẩm phụ vỏ thân chuối có khả xử lý chất màu hữu cơ, kim loại nặng đạt hiệu suất hấp phụ tốt biến tính vật liệu Ứng dụng vỏ thân chuối vào công nghệ xử lý nƣớc thải từ nhiều nguồn khác Chƣa biến tính biến tính có khả hấp phụ chất nhiễm nƣớc Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Chu Thị Hồng Nhung x Lõi ngơ: nhóm nghiên cứu trƣờng đại học North Carolina (Hoa Kì) tiến hành nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý lõi ngô dung dịch NaOH H3PO4, để chế tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng Hiệu xử lý vật liệu hấp phụ tƣơng đối cao Dung lƣợng hấp phụ cực đại hai kim loại nặng Cu Cd lần lƣợt 0,39 mmol/g 0,62 mmol/g vật liệu 1.2.2 Hấp phụ Xanhmetylen chất hữu Kumar cộng (K.V Kumar, V Ramamurthi, S Sivanesan, 2005) nghiên cứu chế hấp phụ Xanh Metylen tro bay chứng minh tro bay đƣợc sử dụng nhƣ vật liệu hấp phụ để loại bỏ Xanh Metylen từ dung dịch nƣớc Vadilvelan cộng (V Vadivelan, K.V Kumar, 2005) nghiên cứu trạng thái cân bằng, động lực học hấp phụ, chế hấp phụ Xanh Metylen lên trấu thấy động học hấp phụ trình hấp phụ tuân theo phƣơng trình động học bậc Nhóm nghiên cứu Ghosh (D Ghosh, K.G Bhattacharyya, 2002) tiến hành chế tạo vật liệu hấp phụ từ cao lanh Nghiên cứu cho thấy cao lanh có hiệu việc loại bỏ Xanh Metylen nồng độ tƣơng đối thấp từ mơi trƣờng nƣớc Trong Senthikumaar cộng (S Senthilkumar, P R Varadarajan, K Porkodi, C.V Subbhuraam, 2005) tiến hành nghiên cứu hấp phụ Xanh Metylen lên sợi cacbon sợi đƣợc mơ tả tốt theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Gurses cộng (A Gurses, S Karaca C Dogar, R Bayrak, Acikyildiz, M Yalcin, 2004) nghiên cứu việc loại bỏ Xanh Metylen đất quan sát thấy khả hấp phụ Xanh Metylen đất sét giảm nhiệt độ tăng Sự hấp phụ đạt cân hấp phụ sau Battacharyya cộng (K.G Bhattacharyya, A Sharma, 2005) dựa lƣợng bã thải chè lớn phát sinh từ hộ gia đình Bangladesh nghiên cứu tiến hành đề xuất quy trình xử lí bã thải chè thành vật liệu hấp phụ Kết 13 thu đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại 85,16 mg/g cao so với khả hấp phụ số vật liệu đƣợc nghiên cứu gần Cân hấp phụ đạt đƣợc vòng cho nồng độ Xanh Metylen 20 – 50 mg/L Một số tác giả tiến hành nghiên cứu khả hấp phụ Xanh Metylen loại vật liệu hấp phụ khác nhƣ: sợi thủy tinh, đá bọt, bề mặt thép không gỉ, đá trân châu, vỏ tỏi,… Kết thu đƣợc cho thấy khả hấp phụ vật liệu hấp phụ Xanh Metylen cho hiệu suất cao Mủ chuối có khả xử lý triệt để nguồn nƣớc ô nhiễm sau lũ, kết nghiên cứu nhóm em học sinh trƣờng THPT Đặng Trần Côn, TP Huế Theo thơng tin từ Phịng quản lí chất lƣợng nƣớc tỉnh Thừa Thiên Huế, nguồn nƣớc ô nhiễm đƣợc em đƣa vào xử lý có nồng độ nhiễm cao, coliform > 24.000 vi khuẩn/ 100ml; N-NH4+ = 3,75 mg/L (tiêu chuẩn cho phép: g/mL); sắt = 16,52 mg/L (gấp 33,04 lần tiêu chuẩn cho phép); pH = 6,65 Sau xử lý với mủ chuối sứ số phụ gia khác (phèn chua, than củi), kết cho nguồn nƣớc đáp ứng tiêu chuẩn chất lƣợng nguồn nƣớc an toàn: NNH4+ = 3; pH = 6,0 – 8,5; sắt = 0,5; coliform = 50 [20] 1.3 Giới thiệu than hoạt tính điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật Sinh khối thực vật nhƣ cellulose chƣa biến tính có khả hấp phụ kim loại nặng thấp tính chất vật lý khơng ổn định Để khắc phục điểm hạn chế sinh khối thô, phƣơng pháp biến tính đƣợc áp dụng để nâng cao hiệu xử lý kim loại nặng chất hữu Một số nhóm đƣợc sử dụng nhiều đƣợc phân loại nhƣ sau: phƣơng pháp vật lý (xay nghiền, nhiệt); phƣơng pháp hóa học (biến tính kiềm, acid, tác nhân oxi hóa, dung mơi hữu cơ); phƣơng pháp sinh học; tổ hợp phƣơng pháp vật lý, hóa học (q trình tự thủy phân, oxi hóa ƣớt) Phƣơng pháp sinh học để phân hủy phần vật liệu lignocellulose cách sử dụng vi sinh vật phân hủy lignin hemicellulose cách sử dụng vi nấm vi khuẩn Ƣu điểm phƣơng pháp tiến hành dễ dàng tốn lƣợng Tuy nhiên, trình phân hủy sinh học diễn chậm cần áp 14 dụng thêm phƣơng pháp vật lý, hóa học khác nhƣ phƣơng pháp nghiền học Các phƣơng pháp vật lý nhƣ nghiền, chiếu xạ, nhiệt đƣợc áp dụng để biến đổi tính chất sinh khối thực vật Phƣơng pháp nghiền làm tăng diện tích bề mặt giảm độ tinh thể cellulose Phƣơng pháp chiếu xạ nhằm phá vỡ liên kết hidro cấu trúc tinh thể cellulose lƣợng xạ Tuy nhiên phƣơng pháp cần lƣợng lớn Các phƣơng pháp hóa học sử dụng chất hóa học để biến tính vật liệu Mục đích phƣơng pháp làm thủy phân hemicellulose, lignin đồng thời tăng hàm lƣợng cellulose sinh khối thực vật Phƣơng pháp biến tính kết hợp với phƣơng pháp vật lý hóa học thƣờng đƣợc áp dụng đƣợc coi phƣơng pháp tốt Hai phƣơng pháp biến tính sinh khối thực vật thành vật liệu thƣờng đƣợc áp dụng nghiên cứu phƣơng pháp chế tạo than hoạt tính phƣơng pháp biến tính bề mặt 1.3.1 Định nghĩa than hoạt tính Có nhiều định nghĩa than hoạt tính, nhiên nói chung than hoạt tính dạng cacbon đƣợc xử lý để mang lại cấu trúc xốp, có diện tích bề mặt lớn Theo Wikipedia Than hoạt tính (Activated Carbon) chất gồm chủ yếu nguyên tố cacbon dạng vô định hình (bột), phần có dạng tính thể vụn grafit Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi lớn nên đƣợc ứng dụng nhƣ chất lý tƣởng để lọc hút nhiều loại hóa chất [18] Than hoạt tính có thành phần chủ yếu cacbon, chiếm từ 85 đến 95% khối lƣợng Phần lại nguyên tố khác nhƣ hydro, nito, lƣu huỳnh, oxi,… có sẵn nguyên liệu ban đầu liên kết với cacbon q trình hoạt hóa, thơng thƣờng là: 88%C; 0,5%H; 1%S – 7% O Tuy nhiên, thay đổi thành phần phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu ban đầu cách điều chế Than hoạt tính chất khơng độc (kể ăn phải nó), sau sử dụng tái ính (làm giải hấp phụ) sử dụng trăm, chí hàng ngàn lần [10] 15 1.3.2 Đặc trưng tính chất vật lý, hóa học than hoạt tính 1.3.2.1 Đặc trưng tính chất vật lý a,Kích thước hạt bề mặt riêng than hoạt tính Các phƣơng pháp sản xuất than hoạt tính khác tạo loại than có tính chất, hình dạng, kích thƣớc khác Ví dụ: than máng có đƣờng kính hạt trung bình 100 – 300Ao Lò lỏng 180 – 600Ao Lị khí 400 – 800Ao Phƣơng pháp nhiệt phân, đƣờng kính hạt trung bình lớn 1400 – 4000Ao Than hoạt tính thƣờng có diện tích bề mặt nằm khoảng 800 đến 1500 m2/g thể tích lỗ xốp từ 0,2 đến 0,6 cm3/g Phƣơng pháp để xác định kích thƣớc, diện tích bề mặt riêng hạt than phƣơng pháp kính hiển vi điện tử hấp phụ lên bề mặt [16] b,Cấu trúc vật lý than hoạt tính Cấu trúc than hoạt tính đƣợc đánh giá mức độ phát triển cấu trúc bậc Mức độ phát triển cấu trúc chuỗi phụ thuộc vào phƣơng pháp sản xuất phụ thuộc vào nguyên liệu đầu đƣa vào sản xuất than Cấu trúc bậc triển mạnh than sản xuất phƣơng pháp lị Liên kết hóa học C – C đảm bảo cho cấu trúc có độ bền cao Số lƣợng hạt than sơ khai có cấu trúc dao động từ vài hạt than có cấu trúc thấp đến 600 hạt than có cấu trúc cao Cấu trúc than hoạt tính xác định trực tiếp kính hiển vi điện tử c,Khối lượng riêng Khối lƣợng riêng than hoạt tính đại lƣợng phụ thuộc vào phƣơng pháp xác định Khi xác định khối lƣợng riêng than hoạt tính Heli lỏng nhận đƣợc giá trị từ 1900 – 2000 kg/m3 Khối lƣợng riêng than hoạt tính đƣợc tính tốn theo số mạng tinh thể nhận giá trị từ 2180 – 2160 kg/m3 16 Than hoạt tính dạng bột hạt nằm sát bên góc cạnh, cung khơng khí khối lƣợng riêng nhỏ nhiều dao động từ 80 – 300 kg/m3 phụ thuộc vào mức độ phát triển cấu trúc than Than có cấu trúc lớn khoảng trống cấu trúc nhiều giá trị khối lƣợng riêng nhỏ 1.3.2.2 Đặc trưng mặt hóa học Trong tinh thể khối hạt than hoạt tính nguyên tử cacbon nằm mặt (nguyên tử cacbon cạnh mép) có mức độ hoạt động hóa học lớn trung tâm q trình oxy hóa tạo cho bề mặt than hàng loạt nhóm hoạt động hóa học khác nhƣ nhóm hydroxyl, cacbonyl, xeton… Ngồi cacbon thành phần hóa học than hoạt tính cịn có hydro, lƣu huỳnh, oxy khống chất khác Các nguyên tử đƣợc đƣa vào than hoạt tính với nguyên liệu đầu trình oxy hóa Sự cố mặt hợp chất chứa oxy bề mặt than hoạt tính đƣợc chứng minh phản ứng axit huyền phù nƣớc than hoạt tính Sự có mặt chất khống than hoạt tính cho phản ứng kiềm yếu Sự có mặt nhóm phân cực bề mặt than hoạt tính yếu tố quan trọng định khả tác dụng hoá học, lý học than hoạt tính với nhóm phân cực, lien kết đơi có mạch đại phân tử 1.3.3 Khả hấp phụ than hoạt tính Hấp phụ q trình mà chất rắn đƣợc sử dụng để loại bỏ chất hịa tan khỏi nƣớc Mơ tả hấp phụ Các phân tử từ khí chất lỏng đƣợc găn cách vật lý để bám vào bề mặt chất rắn, trƣờng hợp bề mặt than hoạt tính Q trình hấp phụ diễn ba bƣớc sau: Vĩ mô vận chuyển: Sự chuyển động vật liệu hữu thông qua hệ thống vĩ mơ, lỗ chân lơng than hoạt tính (vĩ mô, lỗ chân lông >50 nm); 17 Vi vận chuyển: Sự chuyển động vật liệu hữu thông qua hệ thống trung – lỗ chân lông vi lỗ chân lơng than hoạt tính (vi lỗ chân lông q = qmax.b.Ccb mơ tả vùng hấp phụ bão hịa Để xác định số phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir sử dụng phƣơng pháp đồ thị cách chuyển phƣơng trình thành phƣơng trình đƣờng thẳng có dạng: 24 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung : - Sử dụng sản phẩm phụ nông nghiệp để xử lý ô nhiễm môi trƣờng Mục tiêu cụ thể: Tải FULL (75 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ - Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ thân chuối để xử lý ô nhiễm môi trƣờng - Đánh giá khả hấp phụ chất màu hữu than hoạt tính 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu - Cây Chuối, loài thực vật có nhiều vùng nhiệt đới - Dung dịch Xanh Metylen, dung dịch phẩm màu Ractived Yellow hỗn hợp dung dịch Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính đƣợc tổng hợp từ Chuối 2.3 Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Thực trạng trồng chuối Việt Nam - Nghiên cứu điều kiện biến tính từ thân Chuối để thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện than hóa biến tính thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl2 3M - Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ dung dịch hỗn hợp X (Xanh Metylen Ractived Yellow) 25 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp kế thừa số liệu Phƣơng pháp kế thừa tài liệu giúp cung cấp thông tin ban đầu vấn đề nghiên cứu Dựa sở kế thừa có chọn lọc nguồn tài liệu dạng văn bản, thông tin trực tiếp mang tính khách quan, chuyên đề khoa học, luận án có liên quan đến vấn đề nghiên cứu Những tài liệu đƣợc kế thừa phục vụ cho trình làm khóa luận bao gồm: + Tài liệu liên quan Chuối Tải FULL (75 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ + Tài liệu liên quan than hoạt tính điều chế than hoạt tính + Tài liệu liên quan đến ô nhiễm môi trƣờng nƣớc + Các tài liệu mạng internet, sách báo, tạp trí có liên quan đến Chuối, than hoạt tính, điều chế than hoạt tính từ vật liệu khác 2.4.2 Phương pháp lấy mẫu nghiên cứu Cây Chuối đƣợc lấy khu vực Xóm 10, thơn Hạ Tập, xã Thụy Bình, huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình Là khu vực có vùng đất phù sa thuận lợi cho Chuối sinh sơi phát Chuối đƣợc chọn mang tính đại diện cho khu vực lấy mẫu Lựa chọn Chuối sau thu hoạch có độ tuổi từ đến năm, đƣờng kính thân khoảng 15 – 20 cm Hình ảnh Chuối địa điểm lấy mẫu: 26 2.4.3 Phương pháp tổng hợp than hoạt tính từ vỏ thân Chuối Khóa luận tiến hành phƣơng pháp để tổng hợp than hoạt tính từ Chuối: - Phƣơng pháp 1: Q trình than hóa biến tính thành than hoạt tính - Phƣơng pháp 2: Quá trình than hóa hoạt hóa diễn đồng thời với chất hoạt hóa ZnCl2 3M a, Phƣơng pháp 1: Than hóa biến tính thành than hoạt tính Q trình than hóa: Ngun liệu Than hóa nhiệt độ 5000C Sấy khơ Sản phẩm than hóa Ngun liệu mẫu sau thu thập đƣợc sấy khô bắt đầu q trình than hóa Thơng thƣờng q trình than hóa đƣợc thực nhiệt độ cao 400 – 5000C, mơi trƣờng kị khí, vật liệu giàu cacbon bị đề-hydrat hóa tạo than có diện tích bề mặt riêng phát triển Để tạo mơi trƣờng trơ giai đoạn than hóa, thơng thƣờng sử dụng khí nitơ Thiết bị dùng để than hóa đƣợc thổi liên tục dịng khí nitơ vào bình Q trình biến tính than: Sản phẩm than hóa Sản phẩm đƣợc nghiền nhỏ Oxi hóa = HNO3 Rửa mẫu nƣớc Sấy thu sản phẩm Đặc điểm quan trọng thú vị than bề mặt biến tính thích hợp để thay đổi đặc điểm hấp phụ tăng khả hấp phụ làm cho than trở nên thích hợp ứng dụng đặc biệt Sản phẩm sau q trình than hóa đƣợc nghiền nhỏ Sau đó, mẫu than đƣợc biến tính HNO3 đậm đặc hệ thống chƣng cất nhiệt độ 1000C Mẫu than sau biến tính, để trung hịa lƣợng axit có than đƣợc đem rửa nƣớc cất đến pH = 7, sau sấy khơ thu đƣợc mẫu than biến tính 27 9587777 ... điều kiện biến tính từ thân Chuối để thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện than hóa biến tính thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl2... trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Thực trạng trồng chuối Việt Nam - Nghiên cứu điều kiện biến tính từ thân Chuối để thành than hoạt tính viii + Nghiên cứu điều kiện than hóa biến. .. biến tính thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl2 3M - Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen than hoạt tính