Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC 2018 2019 NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZEOLITE THƯƠNG MẠI ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC AO NUÔI CÁ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZEOLITE THƯƠNG MẠI ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC AO NUÔI CÁ MÃ SỐ: SPD2018.02.46 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thành Lộc Lớp: ĐHSHOA15A Người tham gia thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Nga, ĐHSHOA15A Đỗ Thị Thanh Tú, ĐHSHOA16A Người hướng dẫn: TS Bùi Văn Thắng Đồng Tháp, 6/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZEOLITE THƯƠNG MẠI ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC AO NUÔI CÁ MÃ SỐ: SPD2018.02.46 Giảng viên hướng dẫn TS Bùi Văn Thắng Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Thành Lộc Xác nhận Chủ tịch hội đồng Đồng Tháp, 6/2019 Luan van MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KH&CN CẤP CƠ SỞ viii PHẦN MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ ZEOLITE 1.1 Giới thiệu zeolite 1.2 Phương pháp biến tính zeolite 1.3 Amoni phương pháp xử lý 1.4 Hấp phụ 1.4.1 Nghiên cứu động học hấp phụ 1.4.2 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 10 1.4.3 Nghiên cứu nhiệt động học 12 Chương THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 13 2.1.1 Dụng cụ thiết bị 13 2.1.2 Nguyên liệu 13 2.2 Điều chế vật liệu zeolite biến tính 14 2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Na+ 14 2.2.2 Ảnh hưởng thời gian biến tính 14 2.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ 15 2.3 Các phương pháp xác định đặc tính vật liệu 15 2.4 Khảo sát khả xử lý amoni vật liệu zeolite biến tính 15 2.4.1 Ảnh hưởng thời gian 15 2.4.2 Ảnh hưởng nồng độ amoni 16 2.4.3 Ảnh hưởng pH dung dịch 16 2.4.4 Ảnh hưởng lượng chất hấp phụ 16 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17 3.1 Zeolite biến tính 17 3.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý amoni 23 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 23 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ amoni đường đẳng nhiệt hấp phụ 26 3.2.3 Ảnh hưởng pH 29 Luan van iv 3.2.4 Ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ 30 3.2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ 31 3.3 Thử nghiệm xử lý amoni nước ao nuôi cá 32 KẾT LUẬN 34 Tài liệu tham khảo 35 Luan van iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc lý tưởng mạng zeolite tứ diện [SiO4]4- với thay Si/Al ([AlO4]5-) tạo nên mạng điện tích âm có khả trao đổi cation Hình 1.2 Một số loại zeolite với cấu trúc lỗ xốp tương ứng Hình 3.1 Dung lượng xử lý amoni phụ thuộc vào điều kiện biến tính zeolite: a) nồng độ natri, b) thời gian phản ứng c) nhiệt độ 17 Hình 3.2 Ảnh SEM-EDS mẫu a) Zeo b) Na-Zeo 18 Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu Zeo Na-Zeo 19 Hình 3.4 Phổ FTIR mẫu Zeo Na-Zeo 20 Hình 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 a) Zeo b) Na-Zeo 21 Hình 3.6 Mối liên hệ zeta pH mẫu Zeo Na-Zeo 22 Hình 3.7 Dung lượng xử lý amoni Zeo Na-Zeo phụ thuộc theo thời gian 23 Hình 3.8 Dạng tuyến tính của: (a) phương trình động học biểu kiến bậc (1.6), (b) động học biểu kiến bậc (1.7) (c) phương trình khuếch tán nội hạt (1.8) 24 Hình 3.9 Ảnh hưởng nồng độ amoni đến dung lượng xử lý Zeo Na-Zeo 27 Hình 3.10 Dạng tuyến tính phương trình đẳng nhiệt hấp phụ amoni lên Zeo Na-Zeo: (a) Langmuir (b) Freundlich 28 Hình 3.11 Ảnh hưởng pH đến khả loại bỏ ion NH4+ Zeo Na-Zeo 29 Hình 3.12 Ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến khả loại bỏ NH4+ 30 Hình 3.13 (a) Ảnh hưởng nhiệt độ đến dung lượng hấp phụ (b) đồ thị biểu diễn ln Kd qua 1/T 31 Luan van iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Phần trăm khối lượng zeolite thương mại 14 Bảng 3.1 Phần trăm khối lượng zeolite thương mại zeolite biến tính 18 Bảng 3.2 Tần số tín hiệu phổ FTIR mẫu Zeo Na-Zeo 20 Bảng 3.3 Một số thơng số đặc trưng cho tính chất bề mặt cấu trúc mao quản zeolite zeolite biến tính 22 Bảng 3.4 Thông số động học phương trình động học biểu kiến bậc (1.6), động học biểu kiến bậc (1.7) phương trình khuếch tán nội hạt (1.8) 25 Bảng 3.5 Các thơng số phương trình Langmuir Freundlich trình hấp phụ amoni lên Zeo Na-Zeo 30oC 29 Bảng 3.6 Các tham số nhiệt động học trình hấp phụ amoni lên Zeo NaZeo 32 Bảng 3.7 Nồng độ amoni số hộ nuôi cá huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp 33 Bảng 3.8 Kết xử lý amoni nước ao vật liệu Na-Zeo 33 Luan van iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tên đầy đủ Zeo Zeolite Na Natri/Sodium Na-Zeo Zeolite biến tính Na+ BET Brunauer-Emmett-Teller EDX Enegry Dispersive X-ray (phổ tán xạ lượng tia X) FTIR Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier XRD X-Ray Diffraction (phổ nhiễu xạ tia X) UV-Vis Utra Violet-Visible (phổ UV - Vis) Luan van viii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP Cao Lãnh, ngày 26 tháng năm 2019 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KH&CN CẤP CƠ SỞ - Tên đề tài: Nghiên cứu biến tính vật liệu zeolite thương mại ứng dụng xử lý amoni mẫu nước ao nuôi cá - Mã số: SPD2018.02.46 - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thành Lộc Tel: 0971.984.784 Lớp: ĐHSHOA15A Email: locnguyendthu1996@gmail.com - Giảng viên hướng dẫn: TS Bùi Văn Thắng - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Đồng Tháp - Thời gian thực hiện: 7/2018 – 6/2019 Mục tiêu - Điều chế thành công vật liệu zeolite thương mại biến tính ion Na+, K+ - Đánh giá hiệu xử lý amoni từ vật liệu zeolite biến tính ion Na+, K+ Nội dung - Nghiên cứu nhằm tìm điều kiện hoạt hóa zeolite muối natri có khả loại bỏ amoni nước hiệu Quá trình biến tính zeolite muối natri chloride tối ưu với nồng độ NaCl mol/L, thời gian phản ứng giờ, nhiệt độ 70oC Đặc tính vật liệu phân tích phổ EDS-SEM, BET zeta Zeolite biến tính có khả xử lý amoni tối ưu khoảng 30 phút với nồng độ amoni 20 mg/L, pH lượng chất hấp phụ sử dụng 1,75 g/L Kết đạt Luan van ix - Báo cáo tổng kết đề tài - Công bố báo Hội nghị Khoa học cấp Trường - Sản phẩm Na-Zeo ứng dụng để xử lí tốt amoni phịng thí nghiệm Luan van PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong năm trở lại đây, khu vực Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) phát triển mạnh mẽ hoạt động nuôi cá tra thâm canh ao ven sông, cồn,v.v Sự gia tăng liên tục quy mơ diện tích, mật độ ni sản lượng cá tra, môi trường nuôi, lượng thức ăn dư thừa, chất thải,v.v vấn đề tất yếu song hành việc phát triển nhanh diện tích ao ni kỹ thuật thâm canh Nước thải bùn đáy ao nuôi với hàm lượng cao chất dinh dưỡng (chủ yếu hợp chất chứa nitơ phosphor), chất hữu từ thức ăn chất thải cá thải trực tiếp kênh rạch nên khó tránh khỏi vấn đề ô nhiễm môi trường nước Amoni không gây độc trực tiếp cho người sản phẩm chuyển hoá từ amoni nitrite nitrate yếu tố gây độc cho thủy sản Các hợp chất nitrite nitrate hình thành trình oxy hố vi sinh vật q trình xử lý, lưu trữ chuyển tải môi trường ao nuôi Vì việc xử lý amoni nước đối tượng đáng quan tâm Hiện nay, giới Việt Nam áp dụng nhiều phương pháp xử lý amoni như: phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, lắng lọc, thẩm thấu ngược,v.v sử dụng loại vật liệu để xử lý Trong số cơng trình thành công việc sử dụng vật liệu zeolite zeolite biến tính số muối kim loại, muối kim loại đất để xử lý amoni nước hiệu Do đó, phương pháp hấp phụ sử dụng rộng rãi tính đơn giản, kinh tế hiệu Zeolite loại khống sét aluminosilicate số kim loại có cơng thức chung: Me2/xO.Al2O3.nSiO2.mH2O Trong đó: Me kim loại kiềm Na, K (khi x = 1) kim loại kiềm thổ Ca, Mg (khi x = 2) Zeolite gặp tự nhiên điều chế nhân tạo Zeolite thường dùng làm chất hấp phụ, sử dụng nhiều vào mục đích xử lý chất ô nhiễm Ngày nay, zeolite điều chế thương mại ứng dụng nhiều xử lý nước ao nuôi Luan van ... dụng để điều chế vật liệu zeolite biến tính có khả xử lý tốt amoni nước, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu ? ?Nghiên cứu biến tính vật liệu zeolite thương mại ứng dụng xử lý amoni nước ao nuôi cá? ??... van cá Tuy nhiên, việc nghiên cứu biến tính zeolite thương mại ứng dụng chúng cịn giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm Do đó, q trình biến tính zeolite thương mại để tăng khả xử lý amoni ứng dụng. .. TP Cao Lãnh, ngày 26 tháng năm 2019 TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KH&CN CẤP CƠ SỞ - Tên đề tài: Nghiên cứu biến tính vật liệu zeolite thương mại ứng dụng xử lý amoni mẫu nước ao nuôi cá -