Chế Tạo Vật Liệu Hấp Phụ Từ Lõi Ngô Để Xử Lý Ion Pb2+ Trong Các Nguồn Nước Bị Ô Nhiễm 4214563.Pdf

LỜI CAM ĐOAN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = =¶¶¶ = = = = KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ LÕI NGÔ ĐỂ XỬ LÍ ION Pb2+ TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC BỊ Ô NHIỄM Người th[.]

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = =¶¶¶ = = = = KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ LÕI NGƠ ĐỂ XỬ LÍ ION Pb2+ TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC BỊ Ơ NHIỄM Người thực Lớp Khóa Chun ngành Giáo viên hướng dẫn : : : : : VŨ THỊ THU HUỆ MTC 57 MÔI TRƯỜNG TS NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH HÀ NỘI - 2016 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MƠI TRƯỜNG = = = =¶¶¶ = = = = KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ LÕI NGÔ ĐỂ XỬ LÍ ION Pb2+ TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC BỊ Ơ NHIỄM Người thực Lớp Khóa Chuyên ngành Giáo viên hướng dẫn : : : : : VŨ THỊ THU HUỆ MTC 57 MÔI TRƯỜNG TS NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực với hỗ trợ từ Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực chưa công bố nghiên cứu trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tơi thu thập từ nguồn khác có ghi phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, đề tài cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu số tác giả, quan, tổ chức khác thể tài liệu tham khảo Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng kết nghiên cứu khóa luận Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Vũ Thị Thu Huệ i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập thực đề tài khoa Môi Trường – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam, nhận quan tâm, giúp đỡ thầy cơ, bạn bè gia đình Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám đốc, Ban chủ nhiệm khoa thầy giáo, cô giáo khoa Môi Trường tạo diều kiện giúp đỡ truyền đạt kiến thức chuyên nghành, tạo động lực cho suốt thời gian học tập, rèn luyện hồn thành khóa luận tốt nghiệp Đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình thực tập viết báo cáo khóa luận tốt nghiệp Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên, cán bộ mơn Hóa học giúp đỡ, chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu để tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối tơi xin cảm ơn tới gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ suốt thời gian học tập trình thực đề tài tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Vũ Thị Thu Huệ ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Sau bảng số liệu thành phần nguyên tố bảng thành phần chất có lõi ngơ với kích thước 1000 – 2000 micromet theo Phan Minh Quốc Bình (2015): Bảng 1.1 Thành phần nguyên tố lõi ngô Thành phần nguyên tố Tỷ lệ % khối lượng C .6 47,07 H .6 6,30 N .6 2,84 O .6 43,79 ( Nguồn Phan Minh Quốc Bình, 2015) .6 Bảng 1.2 Thành phần chất lõi ngô Thành phần chất Tỷ lệ % khối lượng Cellulose 39,13 Hemicellulose 33,52 Lignin .6 19,20 Khác iii 5,00 (Nguồn Phan Minh Quốc Bình, 2015) Từ hai bảng số liệu ta nhận thấy lõi ngơ có tỷ lệ chất Cellulose, hemicellulose, lignin cao tỷ lệ nguyên tố cacbon lớn tốt cho trình hấp phụ 1.2 Giới thiệu kim loại chì .6 1.2.1 Giới thiệu chì Chì kim loại màu xám có hệ thống bảng tuần hồn hóa học, viết tắt Pb (Latin: Plumbum) có số nguyên tử 82 Chì người khai thác, chiết suất sử dụng từ cách 6000 năm có khả ứng dụng cao có ảnh hưởng đến sức khỏe người 1.2.2 Tính chất vật lý .7 1.2.3 Tính chất hóa học 1.2.4 Ứng dụng chì 1.3 Tình hình nhiễm Pb2+ mơi trường nước Việt Nam ảnh hưởng đến sức khỏe người .10 1.3.1 Tình hình nhiễm Pb2+ mơi trường nước Việt Nam 10 1.3.2 Ảnh hưởng nhiễm độc chì đến sức khỏe người 12 1.4 Phương pháp hấp phụ 13 1.4.1 Khái niệm hấp phụ .13 Mọi trình tập trung chất lên bề mặt phân cách pha gọi hấp phụ Bề mặt phân cách pha khí- lỏng, khí- rắn, lỏng- lỏng, lỏng- rắn Sự hấp phụ xảy lực tương tác phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ .13 1.4.2 Các phương pháp hấp phụ .14 1.4.2.1 Phương pháp hấp phụ vật lý 14 1.4.2.2 Phương pháp hấp phụ hóa học .15 1.4.2.3 Qúa trình động học hấp phụ pha lỏng rắn 17 1.4.2.4 Giải hấp cân hấp phụ 17 1.4.2.5 Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 18 1.4.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ .21 1.5 Các phương pháp chế tạo vật liệu có khả hấp phụ từ lõi ngô .22 1.5.1 Phương pháp phi biến tính .22 1.5.2 Phương pháp biến tính lõi ngơ 22 1.5.2.1 Phương pháp biến tính lõi ngô nhiệt độ .22 iv 1.5.2.2 Phương pháp biến tính lõi ngơ axit H2SO4 22 1.5.2.3 Phương pháp este hóa xenluloza axit citric .24 Theo Ngô Thị Quỳnh Anh (2011), tiến hành nghiên cứu biến tính xơ dừa ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng nước Quá trình hoạt hóa bao gồm bước ngâm vật liệu dung dịch axit citric sau sấy khơ, phân tử axit citric thấm sâu vào mao quản vật liệu Tiếp theo nung nhiệt độ khoảng 120oC Axit citric chuyển thành dạng anhydric, phản ứng ester hóa xảy anhydric axit nhóm hydroxyl xenluloza Tại vị trí phản ứng xuất hai nhóm chức axit có khả trao đổi ion Phương pháp ứng dụng tạo vật liệu hấp phụ có thành phần xenlulozo nhiều xơ dừa Tuy nhiên lõi ngơ có thành phần xenlulozo nhiều lên chế tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngô phương pháp .24 1.6 Các phương pháp xác định hàm lượng chì 24 1.6.1 Phương pháp phân tích trắc quang 24 1.6.1.1 Giới thiệu 24 Phân tích trắc quang tên gọi chung phương pháp phân tích quang học dựa tương tác chọn lọc chất cần xác định với lượng xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hồng ngoại 24 Phương pháp phân tích trắc quang phương pháp phân tích hóa lý sử dụng phổ biến Phương pháp giúp định lượng nhanh, xác chất cần xác định Hầu hết việc xác định nguyên tố (trừ khí trơ) bảng hệ thống tuần hoàn hợp chất vơ cơ, hữu định lượng phương pháp Phương pháp phân tích trắc quang phát triển mạnh đơn giản, đáng tin cậy sử dụng nhiều kiểm tra sản xuất hoá học, luyện kim nghiên cứu hố địa, hố sinh, mơi trường nhiều lĩnh vực khác .24 1.6.1.2 Cơ sở phương pháp phân tích trắc quang 25 Theo Lê Văn Cát (2002), Nguyên tắc chung phương pháp phân tích trắc quang muốn xác định cấu tử X đó, chuyển thành hợp chất có khả hấp thụ ánh sáng đo hấp thụ ánh sáng suy hàm lượng chất cần xác định X Cơ sở phương pháp định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer-Lambert-Beer Biểu thức định luật:A = lg(IO/I) = ε.L.C .25 Trong đó: 25 1.6.1.3 Các loại phương pháp phân tích trắc quang 26 1.6.1.4 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (ASS) .26 1.6.2 Phương pháp chuẩn độ 27 1.6.2.1 Các khái niệm .27 2.4.2.2 Quy trình biến tính lõi ngơ 31 2.4.3 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng thời gian nồng độ đến khả hấp phụ .31 2.4.4 Phương pháp chuẩn độ thay complexon xác định hàm lượng chì mẫu phân tích 32 3.1 Vật liệu hấp phụ 34 3.1.1 Sơ đồ chế tạovật liệu VLHP1, VLHP2, VLHP3 34 v 3.2.2 Kết chế tạo vật liệu hấp phụ 36 3.2.2.1.Vật liệu hấp phụ 36 3.1.2.2 Vật liệu hấp phụ 37 3.1.2.3 Vật liệu hấp phụ 37 3.1.2.4 Vật liệu hấp phụ 38 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ vật liệu 39 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ vật liệu ion Pb2+ 39 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chì ban đầu đến khả hấp phụ ion chì vật liệu 41 Tiến hành hấp phụ , cho 0,5 g vật liệu vào 50ml dung dịch nồng độ chì khác như: 53,82 mg/l, 103,5 mg/l, 151,1 mg/l , 198,72 mg/l, 248,40 mg/l, 296,10 mg/l, 486,80 mg/l Sau lắc với tốc độ 150 vòng/phút khoảng thời gian 60 phút Kết xác định hàm lượng chì sau hấp phụ nồng độ khác thể bảng sau: 41 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ ion chì ban đầu đến dung lượng hấp phụ vật liệu với ion chì 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 Kết luận 46 Kiến nghị 47 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VLHP : Vật liệu hấp phụ TTXVN : Thông xã Việt Nam WHO : Tổ chức Y tế Thế giới vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần nguyên tố lõi ngô Bảng 1.2 Thành phần chất lõi ngô Bảng 1.3 Một số đường hấp phụ đẳng nhiệt 18 Bảng 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ (VLHP) 38 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ ion chì ban đầu đến dung lượng hấp phụ vật liệu với ion chì .Error: Reference source not found Bảng 3.3 Dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu hấp phụ với ion chì Error: Reference source not found vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ vùng trồng ngô Việt Nam Error: Reference source not found Hình 1.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt langmuir 20 Hình 1.3 Sự phụ thuộc Ccb/q Ccb 20 Hình 3.1 Lõi ngơ sau sấy 35 Hình 3.2 vật liệu hấp phụ 1(VLHP1) 35 Hình 3.3 Vật liệu hấp phụ (VLHP2) .36 Hình 3.4 Vật liệu hấp phụ (VLHP3) .37 Hình 3.5 Vật liệu hấp phụ (VLHP4) .37 Hình 3.6 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ ion chi VLHP vào thời gian hấp phụ 39 Hình 3.7 Mối quan hệ thời gian hấp phụ ion chì nồng độ cân bằngcủa vật liệu hấp phụ .40 Hình 3.8 Đường đẳng nhiệt hấp phụ langmuir Pb2+ .42 Hình 3.9 Sự phụ thuộc Cf/q Ccf VLHP1 VLHP2 43 Hình 3.10 Sự phụ thuộc Cf/q Ccf VLHP3 VLHP4 43 viii năm có khả ứng dụng cao có ảnh hưởng đến sức khỏe người Chì có hóa trị phổ biến Chì kim loại mềm, nặng, độc hại tạo hình Chì có màu trắng xanh cắt bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với khơng khí Chì dùng xây dựng, ắc quy chì, đạn, phần nhiều hợp kim Chì có số ngun tố cao nguyên tố bền Trong tự nhiên chì tồn dạng hợp chất PbS ( galen), PbCO 3, PbSO4 lẫn quặng galen 1.2.2 Tính chất vật lý Chì có nhiệt độ nóng chảy 327,5oC (600,65oK; 621,5oF), nhiệt độ sôi 1740oC (2013,15o K; 3164,0o F) khối lượng riêng 11,36 g/cm3 Chì kim loại mềm, dễ dát mỏng, dễ kéo dài, có tính dẫn điện so với kim loại khác khối lượng riêng lớn kim loại khác Chì có màu trắng bạc sáng, bề mặt cắt cịn tươi xỉ nhanh khơng khí tạo màu tối Chì có tính chống ăn mịn cao, sử dụng để chứa chất ăn mịn (như axit sulfuric) Do tính dễ dát mỏng chống ăn mịn, sử dụng cơng trình xây dựng phủ bên ngồi khới lợp Chì kim loại làm cứng cách thêm vào lượng nhỏ antimony, lượng nhỏ kim loại khác canxi Chì dạng bột cháy cho lửa màu trắng xanh Giống nhiều kim loại, bột chì mịn có khả tự cháy khơng khí Khói độc phát chì cháy 1.2.3 Tính chất hóa học Chì kim loại bị ơxi hóa bề ngồi khơng khí tạo thành lớp chì ơxít mỏng, lớp ơxít bảo vệ chì khơng tiếp tục bị ơxi hóa 2Pb + O2 → 2PbO Các dạng ơxi hóa khác chì dễ dàng bị khử thành kim loại Ví dụ nung PbO với chất khử hữu glucose Một hỗn hợp ơxít sulfua chì nung tạo thành kim loại PbO + PbS → Pb + SO2 Chì kim loại khơng phản ứng với axit sulfuric clohydric Nó hịa tan axit nitric giải phóng khí nitơ ơxít tạo thành dung dịch chứa Pb(NO3)2 Pb + H+ + NO3- → Pb2++ NO3- + NO + H2O Khi có mặt oxi chì tác dụng với nước 2Pb + H2O + O2 → 2Pb(OH)2 Tính chất hóa học Pb2+ Pb2+ có khả tạo kết tủa với gốc sunfat , kể axit sunfuaric với ion Cl- nồng độ không loãng: Pb2+ + 2SO42- → Pb(SO4)2 Pb2+ + 2Cl- → Pb(Cl)2 Pb2+ tạo phức với ion Cl-ở nồng độ đặc tạo ion [PbCl4]2- làm tan kết tủa(phản ứng tạo phức): Pb(Cl)2 + 2Cl- → [Pb(Cl)4 ]2Chì tác dụng với lượng vừa phải dung dịch kiềm mạnh tạo kết tủa đen Pb2+ + 2OH- → Pb(OH)2 1.2.4 Ứng dụng chì Chì kim loại người khai thác sử dụng nhiều sản xuất Do có đặc tính quan trọng thấy kim loại khác tính mềm dẻo, độ bền hóa học mơi trường axit cao Và chì cịn có khả tạo hợp kim với nhiều kim loại màu khác Khả chống ăn mòn chì tốt nên dùng rộng rãi gần độc quyền lĩnh vực chế tạo ắc quy ôtô, xe máy, chế tạo thiết bị điện phân, sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp điện phân chế tạo nước tẩy rửa công nghiệp ngành cơng nghiệp đóng tàu Về độ phổ dụng khía cạnh này, chiếm 50% ứng dụng đời sống Chì có khả chống mài mịn nên dùng ngành cơng nghiệp xây dựng, chế tạo loại thép có khả uốn cong không bị phá huỷ môi trường Trong công nghiệp kỹ thuật điện chì dùng làm vỏ cáp điện ( chiếm 15-20% tổng lượng chì) có khả chống ăn mịn tốt Chì kim loại có khả chống nổ hỗn hợp xăng dầu nên người ta trước thêm vào hợp chất chì vào xăng để chống nổ động hoạt động Nhưng nhiều nước, có Việt Nam cấm sử dụng xăng pha chì để bảo vệ môi trường Do kim loại mềm, dễ dát mỏng, dễ nóng chảy nên chì dùng nhiều công nghiệp hàn,công nghiệp chế tạo bán dẫn hàn thiếc, chế tạo vi mạch máy tính điện tử, hình tivi Chì kim loại có màu đẹp, lại dễ kết hợp với chất khác việc tạo màu nên sử dụng thành phần thiếu công nghiệp tạo màu Nó ứng dụng ngành chế tạo sơn, chế tạo vecni, làm đồ thủy tinh, làm gốm, tráng men Những màu gần đặc quyền chì sắc thái tạo đặc trưng màu vàng crôm, màu vàng naples, màu đỏ, màu da cam Trong lĩnh vực y dược học, chì ứng dụng chế tạo dược dạng chì axetat, làm tường chống phóng xạ chì chống tia phóng xạ lọt qua, làm tường ngăn tia phòng chụp Xquang Các hợp chất chì cịn dùng để chế thuốc làm săn da, giảm đau chống viêm Trong nghành lượng học nguyên tử kỹ thuật hạt nhân, người ta sử dụng chắn chì Thủy tinh chứa chì oxit ngăn ngừa xạ phóng xạ Chì ngăn cản tia rơngen, người ta pha thêm chì vào bao tay hay áo choàng bác sĩ điện quang bảo vệ thể khỏi ảnh hưởng xấu tia 1.3 Tình hình ô nhiễm Pb2+ môi trường nước Việt Nam ảnh hưởng đến sức khỏe người 1.3.1 Tình hình nhiễm Pb2+ mơi trường nước Việt Nam Chì (Pb) có nước thải sở sản xuất pin, acqui, luyện kim, hóa dầu Chì cịn đưa vào mơi trường nước từ nguồn khơng khí bị nhiễm khí thải giao thơng Và cố tràn bùn chì thải mơi trường đất, nước bên ngồi làm nhiễm nguồn nước Chì có khả tích lũy thể, gây độc thần kinh, gây chết bị nhiễm độc nặng Chì độc động vật thủy sinh Theo Đinh Ngọc Lợi (2011), hợp chất chì hữu độc gấp 10 – 100 lần so với chì vơ loại cá Trong năm gần vấn đề ô nhiễm kim loại nặng, chì mơi trường nước nghiêm trọng, cấc làng nghề tái chế chì thủ cơng Theo Quốc Lâm (2015), làng nghề tái chế chì Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên), theo kết giám sát môi trường, nguồn nước kênh rạch có hàm lượng chì cao giới hạn cho phép 1.000 lần Năm 2014, kết xét nghiệm sàng lọc 109 trẻ làng Đông Mai cho thấy, 97% nhiễm chì máu, có 33 trẻ phải tẩy độc chì khẩn cấp lượng chì máu cao gấp 6-7 lần cho phép Tháng 5/2015, ngành y tế khám sức khỏe miễn phí cho tồn người dân thơn Đơng Mai, có 335 trẻ; 317 trẻ làm xét nghiệm chì Kết xét nghiệm mức độ nhiễm độc chì người dân làng nghề Đơng Mai cho thấy, có 207 trẻ (chiếm 65,3%) bị nhiễm độc chì máu mức 10-44,9mcg/dl.Với hàm lượng nhiễm chì ảnh hưởng lớn tới trí tuệ trẻ Thực tế cho thấy, nhiễm chì mức cao số IQ trẻ thấp, tăng mcg/dl trẻ điểm số IQ 10 Theo kết nghiên cứu Đinh Ngọc Lợi (2011), hàm lượng kim loại nặng chì nước bề mặt vào mùa mưa mùa khô huyện Kim Bảng- Hà Nam nằm khoảng từ 0,034 – 0,708mg/lít (mùa mưa) từ 0,0047 – 0,949 mg/lít (mùa khơ) So sánh với TCVN nguồn nước mặt nguồn nước điểm lấy mẫu có dấu hiệu nhiễm, hai điểm cầu Nhật Tựu sông Măng Giang vượt tiêu cho phép Ngun nhân gây nhiễm chì xác định nguồn nước thải sinh hoạt, công nghiệp Hà Nội đổ sông Nhuệ sông Măng Giang nước thải làng nghề sản xuất gốm, gỗ, acquy thủ công ven hai sông Vào ngày 5-1- 2016, khu khu vực khai thác, sơ chế quặng chì, kẽm Cơng ty TNHH CKC (ở Làng Cá, thị trấn Pác Miều, huyện Bảo Lâm, tỉnh Cao Bằng) xảy cố vỡ cống điểm đầu hệ thống thoát nước thải hồ chứa bùn thải Hơn 2.000m3 bùn, nước thải tràn môi trường Nước thải theo suối đổ sơng Gâm cịn bùn thải tràn khu vực có diện tích 1.000m đồng ruộng khơng có trồng Về nước thải đô thị, nước thải sở sản xuất nước thải sinh hoạt khu đô thị cho chảy vào kênh, rãnh nội đô gây ô nhiễm nước mặt nghiêm trọng Trong nước kênh rạch bẩn có nhiều kim loại nặng chì, thủy ngân, arsen, cadmium, chrome, kẽm, mangan v.v Các kim loại nặng thường tích luỹ thể động, thực vật thủy sinh ăn bị nhiễm độc kim loại nặng Ở Việt Nam, thủy vực nước mặt tiếp nhận nhiều nước thải từ nguồn khác có nhiều nguồn nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng.Theo thông điệp môi trường (2013), nghiên cứu khu vực Công ty Pin Văn Điển Công ty Orionel-Hanel miền bắc: Nước thải khu vực có chứa kim loại nặng đặc thù quy trình sản xuất, với hàm lượng vượt TCVN 5945/2005 nước mặt loại B (Pin Văn Điển Pb vượt 1,12 lần) Xác định hàm lượng kim loại nặng trầm tích 11 sơng, mương gần khu vực cơng ty thấy hàm lượng chì (Pb) cao gấp 13,88 - 20,5 lần; trầm tích sơng Tơ Lịch; lượng chì Pb cao gấp (3,3 10,25) lần trầm tích mương Hanel Đối với khu vực phía Nam, nồng độ kim loại nặng độc hại nước ô nhiễm kênh rạch vượt giá trị cho phép so với nước sông rạch không ô nhiễm tăng từ 16 đến 700 lần Ví dụ nước kênh rạch Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Cầu Bông, so với giá trị tiêu chuẩn có hàm lượng Pb gấp 700 lần Tại huyện Tân Trạch, Long An, hàm lượng Pb nước từ 0,7-2,7 mg/l Hiện nay, Việt Nam vấn đề ô nhiễm môi trường nước xảy nghiêm trọng làng nghề tái chế kim loại Đặc biệt Pb nước thải có nơi cao gấp 100 lần tiêu chuẩn cho phép Nguyên nhân gây nên ô nhiễm nước thải sở sản xuất công nghiệp tác nhân ô nhiễm phân tán sở công nghiệp nhỏ tiểu thủ công trực tiếp gián tiếp thải nước vào dịng chảy kênh rạch Ngồi sản xuất nơng nghiệp góp phần đáng kể gây nhiễm chì nước loại hóa chất bảo vệ thực vật đặc biệt phân photpho có chứa kim loại chì Pb 1.3.2 Ảnh hưởng nhiễm độc chì đến sức khỏe người Nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt Chì (Pb) có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe người Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng nguồn nước nhiễm lượng chì lớn thời gian dài khiến người bị nhiễm độc chí tử vong khơng cứu chữa kịp thời Về độc tính, muối chì độc độc tính phức tạp Khi vào thể, chì tích lũy mơ nhiều mỡ não, gan mô nhiều sừng da, lông, tóc, móng Theo PGS-TS Nguyễn Hữu Đức (2016), 12 chì có tác dụng gây hại lên hệ thống men bản, men hemosynthetase trình vận chuyển tổng hợp heme chất tạo hemoglobin (tức huyết sắc tố tạo màu đỏ hồng cầu có nhiệm vụ quan trọng hơ hấp) Nếu chì diện máu 0,3 ppm ngăn cản q trình ơxy hóa glucose tạo lượng trì sống, hàm lượng 0,8 ppm gây thiếu máu thiếu hụt hemoglobin theo chế vừa kể Theo Trung tâm Chống độc Bệnh viện Bạch Mai (2015) cho biết trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần người lớn Pb tích tụ xương, cản trở chuyển hóa canxi cách trực tiếp hay gián tiếp thơng qua kìm hãm chuyển hóa vitamin D Khi vào thể, chì tích tụ mơ mềm, xương (khi vào xương khó thải loại, muốn thải loại phải 30 - 40 năm) Chì gây độc quan thần kinh trung ương lẫn thần kinh ngoại biên, chì tập trung chất xám não tủy sống Chì kìm hãm phản ứng ơxy hóa gluco để tạo lượng cho thể Chì gây thiếu máu: ức chế tổng hợp hồng cầu, rút ngắn tuổi thọ hồng cầu, làm hồng cầu dễ vỡ; giảm lượng hồng cầu Trên thận: chì gây tổn thương thận, giảm thải trừ acid uric qua nước tiểu làm tăng acid uric máu gây bệnh gout Theo báo Trí Thức Trẻ (2016), phụ nữ có thai thường xuyên tiếp xúc với chì khả sẩy thai thai nhi chết sau sinh lớn Với trẻ em, hệ thần kinh phát triển nhạy cảm bị nhiễm chì dù nồng độ thấp làm giảm số thơng minh trẻ Ngồi ra, ngộ độc chì cịn gây biến chứng nguy hiểm chứng viêm não hay gặp trẻ em 1.4 Phương pháp hấp phụ 1.4.1 Khái niệm hấp phụ Mọi trình tập trung chất lên bề mặt phân cách pha gọi hấp phụ Bề mặt phân cách pha khí- lỏng, khí- rắn, lỏng- lỏng, lỏng- 13 rắn Sự hấp phụ xảy lực tương tác phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ Ví dụ hấp phụ Oxy lên kim loại tạo Oxyt kim loại Trong trình nhuộm, sợi thực vật hấp phụ chất màu (hấp phụ cation) từ môi trường dung dịch thuốc nhuộm Chất hấp phụ chất mà phần tử lớp bề mặt có khả hút phần tử pha khác nằm tiếp xúc với Chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn khả hấp phụ mạnh Bề mặt riêng diện tích bề mặt đơn phân tử tính 1g chất hấp phụ Chất bị hấp phụ chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung bề mặt chất hấp phụ 1.4.2 Các phương pháp hấp phụ Dựa vào chất lực hấp phụ, người ta chia thành hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý gây lực vật lý ( lực tương tác phân tử), hấp phụ hóa học gây lực hóa học( lực liên kết hóa học) Trong thực tế phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học mang tính chất tương đối, thường q trình hấp phụ diễn đồng thời hai trình 1.4.2.1 Phương pháp hấp phụ vật lý Hấp phụ vật lý: Là tương tác yếu thuận nghịch nhờ lực hút tĩnh điện ion kim loại tâm hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Các mối liên kết yếu thuận lợi cho trình nhả hấp phụ thu hồi kim loại quý Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với tiểu phân (nguyên tử, phân tử, ion ) bề mặt phân chia pha lực liên kết Van Der Walls yếu Đó tổng hợp nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng lực định hướng Lực liên kết yếu nên dễ bị phá vỡ 14 Trong hấp phụ vật lý, phân tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hố học (khơng hình thành liên kết hố học) mà chất bị hấp phụ bị ngưng tụ bề mặt phân chia pha bị giữ lại bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ lý học tạo thành nhiều lớp (đa lớp) Hấp phụ lý học khơng có chọn lọc, tất bề mặt chất rắn có tính chất hấp phụ lý học Trong hấp phụ vật lý thường có thuộc tính nghịch, dễ để nhả hấp phụ Hấp phụ lý học khơng hình thành mối nối Sự tương tác phân tử bị hấp phụ với electron chất rắn yếu Giữa chất rắn phân tử bị hấp phụ coi hệ thống, hợp chất thống Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ thường không lớn, gần nhiệt hóa lỏng hay bay chất bị hấp phụ điều kiện hấp phụ thường nhỏ 20 kJ/mol 1.4.2.2 Phương pháp hấp phụ hóa học Hấp phụ hóa học: Là q trình xảy phản ứng tạo liên kết hóa học ion kim loại nặng nhóm chức tâm hấp phụ, thường ion kim loại nặng phản ứng tạo phức nhóm chức chất hấp phụ Mối liên kết thường bền khó bị phá vỡ Hấp phụ hoá học xảy phân tử chất hấp phụ phản ứng tạo hợp chất hoá học với phân tử chất bị hấp phụ Lực hấp phụ hố học lực liên kết hố học thơng thường (liên kết ion, liên kết cộng hố trị, liên kết phối trí ) Lực liên kết mạnh nên khó bị phá vỡ Trong trình tạo thành mối nối có di chuyển điện tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ, tức có tác dụng điện tử phần tử hấp phụ bề mặt chất rắn Hấp phụ hóa học khơng có tính thuận nghịch Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, từ 40 ÷ 800 kJ/mol, nhiều gần nhiệt phản ứng hóa học Vì tạo thành mối nối hấp phụ bền muốn đẩy chất bị hấp phụ khỏi bề mặt xúc tác rắn cần nhiệt độ cao Hấp phụ hóa học xảy ít, khơng lớp bề mặt xúc tác (đơn 15 lớp) Hấp phụ hóa học có tính chất chọn lọc cao, phụ thuộc vào tính chất bề mặt chất rắn tính chất chất bị hấp phụ 16 1.4.2.3 Qúa trình động học hấp phụ pha lỏng rắn Có giai đoạn trình hấp phụ pha lỏng pha rắn sau: Giai đoạn 1- Khuếch tán dung dịch: chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ Giai đoạn – Khuếch tán màng: phần tử chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ chứa hệ mao quản Giai đoạn – Khuếch tán mao quản: chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên hệ mao quản chất hấp phụ Giai đoạn – Hấp phụ thực sự: phần tử chất bị hấp phụ gắn vào bề mặt chất hấp phụ Trong giai đoạn giai đoạn đầu ( giai đoạn khuếch tán) diễn tương đối chậm định trình động học hấp phụ Nhiệt sinh tương tác phân tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ trình hấp phụ, gọi nhiệt hấp phụ Nhiệt độ hấp phụ vật lý thường nhỏ nhiệt độ hấp phụ hóa học lớn nhiều phản ứng hóa học tỏa nhiều nhiệt Qúa trình hấp phụ có tính chọn lọc, chất có tính chất tương tự dễ hấp phụ vào Những phần có tính phân cực gần giống hướng vào Q trình hấp phụ hóa học với ion, ion có thành phần bề mặt hấp phụ hấp phụ trước sau đến ion tương tự có khả hồn thiện cấu tạo mạng lưới tinh thể bề mặt 1.4.2.4 Giải hấp cân hấp phụ Theo Phan Xuân Vận, Nguyễn Tiến Quý (2006), ngược lại với trình hấp phụ, trình chất hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp phụ gọi giải hấp Khi tốc độ hấp phụ với tốc độ giải hấp trình hấp phụ trạng thái cân 17 Sự hấp phụ lý học ln kèm theo q trình ngược lại phản hấp phụ Do hấp phụ lý học trình thuận nghịch Sau thời gian xác định, tốc độ hấp phụ tốc độ phản hấp phụ, ta có cân hấp phụ (cân động) Với nồng độ chất bị hấp phụ mơi trường ta có trạng thái cân khác 1.4.2.5 Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Khi trình hấp phụ đạt trạng thái cân lượng chất bị hấp phụ hàm nhiệt độ, áp suất nồng độ chất bị hấp phụ: Q = f(T, P C) Bảng 1.3 Một số đường hấp phụ đẳng nhiệt Đường đẳng nhiệt hấp phụ Phương trình Langmuir Henry Bản chất hấp phụ Chú ý áp dụng Vật lý hóa Phù hợp với thực nghiệm học nồng độ chất bị hấp phụ lớn nhỏ Vật lý hóa Áp dụng với chất khí tan không phản ứng với dung học = v = k.p mơi, ví dụ: với trường hợp khí O2 tan nước, không với trường hợp HCl tan nước xảy phân ly HCl Freundlich Shlygin – Frumkin – Temkin BET (Brunauer – Emmett – Teller) v = k.p1/n, n > = = Vật lý hóa Áp dụng nồng độ chất học bị hấp phụ có giá trị trung bình Ap dụng cho chat hoac chất tan hấp phu bề mặt răn Hóa học lnCo.p + Vật lý hóc Được áp dụng để xác định học bề mặt riêng chất xúc tác chất hấp phụ rắn 18 Khi nhiệt độ không đổi (T = const) đường biểu diễn phụ thuộc lượng chất bị hấp phụ vào áp suất nồng độ (q= fT(P C) ) gọi đường đẳng nhiệt hấp phụ Có nhiều cách khác để nhà khoa học xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Mỗi nhà khoa học xây dưng sở lý thuyết, tìm hiểu kinh nghiệm nghiên cứu thân Nhưng chất hấp phụ hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Trong phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ta có: + ν thể tích chất bị hấp phụ, + νm thể tích hấp phụ cực đại, + p áp suất chất bị hấp phụ pha khí + po áp suất bão hoà chất bị hấp phụ trạng thái lỏng tinh khiết nhiệt độ + Các kí hiệu a, b, k, n số  Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xây dựng dựa giả thuyết: Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt trung tâm xác định Tải FULL (61 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Mỗi trung tâm hấp phụ tiểu phân Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất, nghĩa lượng hấp phụ tiểu phân không phụ thuộc vào có mặt tiểu phân hấp phụ trung tâm bên cạnh Phương trình đẳng nhiệt Langmuir nêu bảng xây dựng cho hệ hấp phụ rắn- khí Ta có phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir áp dụng với hệ lỏng rắn biểu diễn sau: =θ= 19 Trong : q, qmax: dung lượng hấp phụ cân dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) θ : độ che phủ K : số lăng muir ( phụ thuộc vào tương tác chất hấp phụ với chất bị hấp phụ nhiệt độ) Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ đạt cân (mg/l) Khi nồng độ chất hấp phụ nhỏ (K.C> 1) q = qmax Lúc dung lượng hấp phụ đạt giá trị max không đổi tăng nồng độ chất bị hấp phụ Để xác định số langmuir, từ phương trình ta có phương trình: = + Tải FULL (61 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Từ số liệu thực nghiệm ta vẽ đồ thị phụ thuộc Ccb/q Ccb dựa vào phương trình 20 Hình 1.2 Đường hấp phụ đẳng Hình 1.3 Sự phụ thuộc Ccb/q Ccb nhiệt langmuir Từ số liệu thực tế ta có C cb q ta vẽ đồ thị phụ thuộc Ccb/q Ccb, từ đồ thi ta tính qmax : tgα = 1/ qmax Từ thay số liệu có tính tốn vào phương trình langmuir ta tìm số langmuir (K) 1.4.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ Nồng độ: Khi nồng độ chất bị hấp phụ dung dịch thấp phân tử chất bị hấp phụ có động cao, di chuyển nhanh tiếp xúc tương tác với chất hấp phụ trình hấp phụ xảy nhanh Khi nồng độ chất bị hấp phụ dung dịch cao phần tử va chạm vào làm cản trở di chuyển, tiếp xúc tương tác với chất hấp phụ từ hiệu suất q trình hấp phụ giảm Theo Lê Văn Cát (2002), thời gian yếu tố quan trọng định tới hiệu suất phản ứng Nếu thời gian ngắn hiệu suất thấp trình hấp phụ chưa đạt trạng thái cân Và thời gian kéo dài vượt thời gian tối ưu (tại trạng thái cân bằng) hiệu suất không tăng thêm Tại thời gian mà trình hấp phụ đạt trạng thái cân cho hiệu suất hấp phụ tối ưu Theo Nguyễn Thị Thanh (2015), thay đổi pH mơi trường ảnh hưởng đến chất chất bị hấp phụ, nhóm chức bề mặt, oxy hố khử dạng tồn chất đó, đặc biệt với chất có tính lưỡng tính, axit yếu, bazo yếu Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến linh động phân tử Trong hấp phụ hóa học nhiệt độ thấp ,quá trình hấp phụ diễn chậm, nhiệt độ tăng trình hấp phụ tăng dần Đối với hấp phụ vật lí, q trình hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ mà phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán Bản chất chất hấp phụ bị hấp phụ: Với chất hấp phụ bề mặt hấp phụ đặc trưng đại lượng bề mặt riêng (m 2/g), bề mặt riêng chất 21 4214563 ... chuối lõi ngơ vật liệu có nhiều tiềm xử lý ô nhiễm kim loại nặng nước Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn em tiến hành nghiên cứu đề tài ? ?Chế tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngơ để xử lí ion Pb2+ nguồn nước. ..HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = =¶¶¶ = = = = KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ LÕI NGƠ ĐỂ XỬ LÍ ION Pb2+ TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC BỊ Ơ NHIỄM Người thực... hấp phụ 1.4.2 Các phương pháp hấp phụ Dựa vào chất lực hấp phụ, người ta chia thành hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý gây lực vật lý ( lực tương tác phân tử), cịn hấp phụ hóa học gây