Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trườngLuận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr (VI), Ni (II) bằng vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3o4 và thăm dò xử lý môi trường
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ MINH THU NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr(VI), Ni(II) BẰNG VẬT LIỆU BÃ CHÈ MANG OXIT NANO Fe 3O VÀ THĂM DỊ XỬ LÝ MƠI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thái Nguyên - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ MINH THU NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr(VI), Ni(II) BẰNG VẬT LIỆU BÃ CHÈ MANG OXIT NANO Fe 3O VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MƠI TRƢỜNG Chun ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng Thái Nguyên - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI), Ni(II) vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3O4 thăm dò xử lý môi trường” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái nguyên, tháng năm 2014 Tác giả luận văn Lê Minh Thu Xác nhận Xác nhận trưởng khoa chuyên môn giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng i Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn Cảm ơn thầy giáo, giáo Khoa Hóa học, thầy Khoa sau Đại học, thầy cô Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo cán phịng thí nghiệm Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên bạn đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn Sở Giáo dục Đào tạo Thái Nguyên, Ban Giám hiệu, tập thể giáo viên Trường Trung học Phổ thông Yên Ninh, tỉnh Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ em trình nghiên cứu luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân cịn hạn chế, nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu xót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn, để luận văn hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2014 Tác giả LÊ MINH THU ii Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu ion kim loại nặng Ni(II), Cr(VI) 1.1.1 Giới thiệu kim loại nặng 1.4 Tình trạng nhiễm kim loại nặng 1.1.5 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 1.2 Giới thiệu số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1 Phương pháp trao đổi ion 1.2.2 Phương pháp kết tủa 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 1.3 Cơ sở trình hấp phụ 1.3.1 Những nguyên lý chung 1.3.2 Kỹ thuật hấp phụ 10 1.3.4 Hấp phụ môi trường nước 14 1.4 Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng 15 1.4.1 Phương pháp trắc quang 15 1.4.2 Phương pháp phân tích định lượng trắc quang 17 1.4.3 Định lượng Ni(II), Cr(VI) phương pháp trắc quang 18 iii Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.5 Vật liệu hấp phụ oxit nano Fe3O4 18 1.5.1 Lịch sử phát triển oxít sắt từ nano oxít sắt từ 18 1.5.2 Cấu trúc tinh thể 19 1.6 Giới thiệu chè 20 1.7 Tình hình nghiên cứu vật liệu hấp phụ bã chè 23 1.7.1 Bã chè chưa biến tính 23 1.7.2 Bã chè biến tính 24 1.8 Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm 25 1.8.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 25 1.8.2 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 26 1.8.3 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 27 1.8.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) 28 1.8.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 29 Chƣơng THỰC NGHIỆM 30 30 2.1.1 Thiết bị 30 30 3O4 (VLHP) 30 2.3 Khảo sát tính chất bề mặt vật liệu chế tạo 31 2.4 Xác định điểm đẳng điện oxit nano Fe3O4, bã chè, bã chè phủ oxit nano Fe3O4 32 2.5 Xây dựng đường chuẩn xác định Ni(II), Cr(VI) theo phương pháp trắc quang 32 2.5.1 Xây dựng đường chuẩn xác định Ni(II) 32 2.5.2 Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI) 32 2.6 So sánh khả hấp phụ Cr(VI), Ni(II) bã chè phủ oxit nano Fe3O4, bã chè, oxit nano Fe3O4 33 2.7 Ảnh hưởng tỷ lệ TW: Fe3O4 33 2.8 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Ni(II), Cr(VI), VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 33 2.8.1 Ảnh hưởng pH 33 iv Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.8.2 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 34 2.8.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu 34 2.8.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu 34 2.8.5 Ảnh hưởng ion lạ 34 2.8.6 Ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp 35 2.9 Động học hấp phụ Ni(II), Cr(VI) VLHP 35 2.10 Xử lý thử mẫu nước thải chứa Ni(II), Cr(VI) 35 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết khảo sát đặc điểm bề mặt vật liệu hấp phụ 37 3.1.1 Kết khảo sát đặc điểm bề mặt vật liệu hấp phụ 37 3.1.2 Phổ hồng ngoại (IR) bã chè, Fe3O4, VLHP 40 3.2 Kết xây dựng đường chuẩn Ni(II) Cr(VI) 44 3.2.1 Kết xây dựng đường chuẩn Ni(II) 44 3.2.2 Kết xây dựng đường chuẩn Cr(VI) 45 3.3 Điểm đẳng điện VLHP 46 3.4 So sánh khả hấp phụ Cr(VI), Ni(II) TW: Fe3O4, bã chè, oxit nano Fe3O4 48 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ khối lượng TW: Fe3O4 49 3.6 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Ni(II), Cr(VI), VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 51 3.6.1 Ảnh hưởng pH 51 3.6.2 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 53 3.6.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu 56 3.6.4 Ảnh hưởng ion lạ 59 3.6.5 Ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp ion Cr(VI) Ni(II) 61 3.6.6 Ảnh hưởng nồng độ đầu 65 3.6.7 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Ni(II), Cr(VI) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 65 3.6.8 Khảo sát trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 68 v Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.6.9 Khảo sát trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Temkin 69 3.7 Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II) VLHP 71 3.8 Kết xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II) 76 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC vi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt BET Từ nguyên gốc Brunauer-Emmet-Teller (Diện tích bề mặt riêng) BTNMT Bộ tài nguyên môi trường IR Infrared (IR) spectroscopy (Phổ hồng ngoại) QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEM Transmission Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua) SEM Seaning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) VLHP Vật liệu hấp phụ XRD X Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) vii Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG Trang nghiệp Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Ni(II) 45 Bảng 3.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) 45 Bảng 3.3: Kết xác định điểm đẳng điện VLHP .47 Bảng 3.4: Hiệu suất hấp phụ Ni(II) TW: Fe3O4, oxit nano Fe3O4, TW 48 Bảng 3.5: Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) TW: Fe3O4, oxit nano Fe3O4, TW 48 Bảng 3.6: Ảnh hưởng tỷ lệ khối lượng TW: Fe3O4 49 Bảng 3.7: Ảnh hưởng pH đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ VLHP 53 Bảng 3.8: Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ VLHP Cr(VI) 54 Bảng 3.9: Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ VLHP Ni(II) .55 Bảng 3.10: Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) .58 Bảng 3.11 Ảnh hưởng ion Ca(II), Mg(II), Na+, K+ tới hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP 59 Bảng 3.12 Ảnh hưởng ion Cl , NO3- , HCO3 tới hiệu suất hấp phụ Cr(VI) VLHP 60 Bảng 3.13 Ảnh hưởng hỗn hợp ion Ni(II), Cr(VI) tới hiệu suất hấp phụ Cr(VI), Ni(II) .62 Bảng 3.14: Ảnh hưởng hỗn hợp ion Ni(II), Cr(VI) tới hiệu suất 63 Bảng 3.15: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cr(VI), Ni(II) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP .65 Bảng 3.16: Dung lượng hấp phụ cực đại số Langmuir 67 Bảng 3.17: Kết khảo sát phụ thuộc lgq vào lgCcb trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) VLHP 68 Bảng 3.18: Các số phương trình Freundlich Cr(VI), Ni(II) 69 viii Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.6.8 Khảo sát trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Chúng tiến hành khảo sát cân hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Kết thể bảng 3.17, 3.18 hình 3.31, 3.32, 3.33 Bảng 3.17: Kết khảo sát phụ thuộc lgq vào lgCcb trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) VLHP Ion Đại lƣợng Cr(VI) -0,2 0,5 0,9 1,3 1,6 1,9 2,0 2,2 0,9 1,2 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,6 lgCcb lgq Ni(II) 0,6 1,1 1,5 1,7 1,9 2,1 2,2 2,3 0,9 1,2 1,3 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 y = 0.2801x + 1.058 2.000 R2 = 0.9649 lg q 1.500 1.000 0.500 lgCcb 0.000 -0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb trình hấp phụ ion Cr(VI) 68 y = 0.3538x + 0.7551 2.000 R2 = 0.9679 lgq 1.500 1.000 0.500 lgCcb 0.000 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 Hình 3.32: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb trình hấp phụ ion Ni(II) Bảng 3.18: Các số phƣơng trình Freundlich Cr(VI), Ni(II) n k Cr(VI) Ni(II) Cr(VI) Ni(II) 3,57 2,826 11,43 5,69 Nhận xét: Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mơ tả tương đối xác hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) VLHP Điều thể qua hệ số hồi quy tuyến tính R2 đường đẳng nhiệt hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) 0,9649, 0,9679 giá trị n nằm khoảng thuận lợi cho trình hấp phụ (n nhận giá trị từ 2,826 đến 3,57) 3.6.9 Khảo sát trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Temkin Chúng tiến hành khảo sát cân hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Temkin Kết thể bảng 3.19, 3.20 hình 3.33, 3.34 69 Bảng 3.19: Kết khảo sát phụ thuộc q vào ln Ccb trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) VLHP Ion Đại lƣợng lnCcb q Cr(VI) Ni(II) -0,5 1,3 1,1 2,6 2,1 3,4 3,1 4,0 3,8 4,4 4,4 4,8 4,7 5,0 5,0 5,3 8,5 8,0 16,6 15,7 23,9 20,4 29,7 24,8 34,3 28,4 37,5 30,8 40,0 32,7 42,3 33,0 y = 6.2159x + 10.744 50.000 R2 = 0.9977 q (mg/l) 40.000 30.000 20.000 10.000 lnCcb 0.000 -1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 Hình 3.33: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc q vào lnCcb trình hấp phụ ion Cr(VI) 70 q (mg/l) 6.000 y = 0.1509x + 0.1981 5.000 R2 = 0.9946 4.000 3.000 2.000 lnCcb 1.000 0.000 0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 Hình 3.34: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc q vào lnCcb trình hấp phụ ion Ni(II) Bảng 3.20: Các số phƣơng trình Temkin Cr(VI), Ni(II) AT bT Cr(VI) Ni(II) Cr(VI) Ni(II) 2,25x10-5 3,72 153,78 163,02 Nhận xét: Từ kết khảo sát cho thấy: Sự hấp phu Ni(II), Cr(VI) VLHP tn theo phương trình tuyến tính đẳng nhiệt hấp phụ Temkin Điều thể thông qua thông số hồi quy tuyến tính phương trình R2 > 0,99 Từ kết khảo sát trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, Freundlich, Temkin Có thể kết luận trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II) tuân theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Temkin 3.7 Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II) VLHP Các kết trình bày bảng 3.21, 3.22 hình 3.35 đến 3.36 71 Bảng 3.21: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Cr(VI) Thời gian C0 (mg/L) t/q Ccb (mg/L) q (mg/g) lg(qe-qt) 30 6,3 7,5 -0,03 4,0 60 4,9 7,8 -0,2 7,7 90 3,5 8,0 -0,3 11,3 120 0,7 8,4 -0,9 14,2 150 0,0 8,6 - 17,5 0,0 8,6 - 21,0 30 23,6 9,0 0,6 3,3 60 15,9 10,3 0,4 5,8 90 10,5 11,2 0,2 8,1 120 1,7 12,6 -1,7 9,5 150 1,5 12,7 - 11,8 1,5 12,7 - 14,2 30 36,5 11,5 0,7 2,6 60 23,6 13,7 0,5 4,4 90 10,8 15,8 0,1 5,7 120 2,9 17,1 -0,7 7,0 150 1,8 17,3 -1,4 8,7 1,6 17,4 - 10,4 (phút) 180 180 180 51,4 77,5 105,8 (“-“: không xác định) 72 (phút.g/mg) Bảng 3.22: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Ni(II) Thời gian C0 (mg/L) t/q Ccb (mg/L) q (mg/g) lg(qe-qt) 30 9,6 6.8 0,06 4,4 60 8,5 7,0 -0,02 8,6 90 6,1 7,4 -0,2 12,2 120 2,7 7,9 -0,9 15,1 150 1,9 8,1 -1,7 18,6 1,8 8,1 - 22,2 30 17,4 9,6 0,2 3,1 60 15,5 9,9 0,1 6,1 90 11,7 10,5 0,04 8,6 120 8,1 11,1 -0,9 10,8 150 7,4 11,3 -0,4 13,3 5,2 11,6 - 15,5 30 37,7 10,4 0,04 2,9 60 31,2 11,5 0,03 5,2 90 24,7 12,5 0,2 7,2 120 14,8 14,2 -0.5 8,5 150 12,9 14,5 -0,7 10,3 11,7 14,7 - 12,2 (phút) 180 180 180 50,4 74,9 99,9 (“-“: không xác định) 73 (phút.g/mg) (b) (a) Hình 3.35: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Cr(VI) 25,000 20,000 R2 = 0,9978 R = 0,9979 t/q 15,000 10,000 R = 0,9945 5,000 50 mg/l 74 mg/l 99 mg/l 0,000 50 100 150 200 t (phút) Linear (50 mg/l) Linear (74 mg/l) Linear (99 mg/l) (b) (a) Hình 3.36: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Ni(II) 74 Bảng 3.23: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc Cr(VI), Ni(II) Nồng độ đầu Ion (mg/L) Cr(VI) Ni(II) R 12 k1 qe,exp qe,cal (phút-1) (mg/g) (mg/g) 51,4 0,8642 0,022 2,3 8,4 77,5 0,7414 0,055 42,1 12,6 105,8 0,9541 0,042 32,2 17,1 50,4 0,8763 1,020 5,8 7,9 74,9 0,5987 0,528 3,1 11,1 99,9 0,6461 0,458 2,6 14,2 qe,exp : dung lượng hấp phụ cân tính theo phương trình động học qe,cal : dung lượng hấp phụ cân theo thực nghiệm Bảng 3.24: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc Cr(VI), Ni(II) Nồng độ đầu Ion k2 R12 (mg/L) Cr(VI) Ni(II) (g.mg1 qe,exp qe,cal phút1) (mg/g) (mg/g) % q 51,4 0,9989 0,014 8,9 8,4 2,63 77,5 0,9957 0,0035 14,2 12,6 5,55 105,8 0,9973 0,0022 19,8 17,1 6,93 50,4 0,9978 0,01 8,6 7,9 3,75 74,9 0,9979 0,0068 12,2 11,1 4,39 99,9 0,9945 0,0026 16,6 14,2 7,58 Nhận xét: Từ bảng 3.23; 3.24 cho thấy: phương trình động học bậc biểu kiến cho kết qe,exp khác nhiều so với qe,cal, hệ số tin cậy R2 chưa cao (R2 0,99) 75 Bên cạnh giá trị R2 độ xác phương trình động học bậc hai cịn xác định thơng qua độ lệch chuẩn % q Độ xác phương trình xác định độ lệch chuẩn % q theo công thức: % q 100 (qe ,exp qe ,cal ) / qe ,exp n n số điểm liệu nghiên cứu Kết tính tốn giá trị % q bảng 3.24 cho giá trị nhỏ Vì vậy, kết luận trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II) VLHP tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Lagergren Hệ số k2 nồng độ Cr(VI), Ni(II) ban đầu hệ hấp phụ tăng lên, tương ứng tốc độ hấp phụ nội pha rắn giảm xuống ( h k qe,exp ) Do đó, phản ứng hệ phụ thuộc vào nồng độ Cr(VI), Ni(II) bề mặt tiếp xúc pha giai đoạn khuếch tán hạt vật liệu có ý nghĩa chi phối tồn thực q trình Khuếch tán màng có ý nghĩa giai đoạn đầu trình hấp phụ 3.8 Kết xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI), Ni(II) Kết trình bày bảng 3.25: Bảng 3.25: Kết tách loại Cr(VI), Ni(II) khỏi nƣớc thải Ccb1 Ion Co (mg/L) Cr(VI) 65,1 0,0 100 Ni(II) khu vực toàn nhà máy 9,4 0,0 100 Ni(II) khu vực tuyển khoáng 12,0 0,0 100 (mg/L) H1 (%) Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy: VLHP có khả tách loại ion Cr(VI), Ni(II) khỏi nước thải tương đối tốt Các mẫu nước thải chứa ion Cr(VI), Ni(II) khu vực toàn nhà máy Ni(II) khu vực tuyển khoáng với nồng độ đầu 65,1 mg/L, 9,4 mg/L 12,0 mg/L, sau hấp phụ lần nồng độ Cr(VI) Ni(II) đạt tiêu chuẩn cho phép đối đ 24:2009/BTNMT, hiệu suất hấp phụ VLHP Cr(VI) Ni(II) 100% 76 KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút số kết luận sau: Đã chế tạo thành cơng VLHP bã chè, oxit nano Fe3O4, bã chè phủ oxit nano Fe3O4 (TW : Fe O ) Đã xác định điểm đẳng điện của vật liệu bã chè phủ oxit nano Fe3O4 6,56, điểm đẳng điện oxit nano Fe3O4 6,33 bã chè 5,93 Đã xác định đặc điểm bề mặt, số nhóm chức VLHP bã chè, oxit nano Fe3O4, bã chè phủ oxit nano Fe3O4 qua ảnh hiển vi điện tử quét phổ hồng ngoại Hiệu suất hấp phụ Cr(VI), Ni(II) vật liệu bã chè phủ oxit nano Fe3O4 cao vật liêụ bã chè vật liệu oxit nano Fe3O4 Đã lựa chọn vật liệu có tỉ lệ khối lượng TW: Fe3O4 5:2 làm VLHP Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP ion Cr(VI), Ni(II) phương pháp hấp phụ tĩnh, kết thu sau: - Thời gian đạt cân hấp phụ với Ni(II) Cr(VI) 120 phút - pH hấp phụ tốt Ni(II) 5,0; Cr(VI) 1,0 - Khi tăng khối lượng VLHP, hiệu suất hấp phụ tăng, dung lượng hấp phụ giảm - Trong khoảng nồng độ từ 50-400 mg/l, nồng độ ban đầu ion Cr(VI), Ni(II) tăng hiệu suất hấp phụ giảm, dung lượng hấp phụ tăng - Các anion Cl , NO3 , HCO3 ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cr(VI) VLHP Khi nồng độ anion tăng hiệu suất hấp phụ giảm - Các cation Ca(II), Mg(II), Na(I), K(I) ảnh hưởng đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP Khi nồng độ cation tăng hiệu suất hấp phụ giảm - VLHP có khả hấp phụ ion Ni(II), Cr(VI) hỗn hợp, nhiên hiệu suất hấp phụ giảm so với hấp phụ đơn ion Mô tả trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, xác định dung lượng hấp phụ cực đại VLHP ion Ni(II) 36,00mg/g; Cr(VI) 43,1 mg/g 77 - Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich xác định số k ion Cr(VI), Ni(II) 11,43; 5,69, xác định số n ion Cr(VI), Ni(II), 3,57; 2,826 - Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Temkin xác định số bT ion Cr(VI), Ni(II) 153,78; 163,02, xác định số AT ion Cr(VI), Ni(II), 2.25x10-5; 3,72 Quá trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II) tuân theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, Tempkin Khảo sát động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II) VLHP cho thấy chúng tn theo mơ hình động học Lagergren bậc hai biểu kiến Dùng VLHP chế tạo xử lý mẫu nước thải chứa ion Cr(VI) Nhà máy khoá Việt Tiệp – Hà Nội, chứa ion Ni(II) lấy Công ty TNHH mỏ Bản Phúc thuộc xã Mường Khoa, huyện Bắc Yên - Sơn La Kết cho thấy, hấp phụ lần nồng độ Ni(II), Cr(VI) đạt tiêu chuẩn cho 24:2009/BTT Như vật liệu hấp phụ bã chè phủ oxit nano Fe3O4 có khả hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II) cho kết tốt Các kết thu cho thấy triển khai nghiên cứu ứng dụng vật liệu việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm ion kim loại 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Đặng Đình Bạch (2000), Giáo trình hóa học mơi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật- Hà Nội [2] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống kê [3] Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lí nước thải, NXB Thanh niên, Hà Nội [4] Đặng Kim Chi (2005), Hóa học mơi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật- Hà Nội [5] Nguyễn Đức Cường, Trần Thị Anh Thư, Huỳnh Thị Hoài Trinh, Nguyễn Đức Mai Anh (2011), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit sắt từ phủ alginate”, Tạp chí Khoa học Giáo dục Đại học Huế, số 01 (17), tr 43-48 [6] Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011), “Chế tạo vật liệu cát thạch anh phủ nano oxit β-MnO2 γ-Fe2O3 để hấp phụ asen”, Tạp chí Hóa học, tập 49, số 3A, tr 6-11 [7] Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung (2007), “ Chế tạo ứng dụng hạt nano từ tính y sinh học”, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên công nghệ 23, tr 231 - 237 [8] Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [9] Nguyễn Đình Huề (2001), Giáo trình hố lí, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội [10] Đỗ Trà Hương Đặng Thị Thanh Xuân, Đào Việt Hùng (2013) “Nghiên cứu khả hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) vật liệu cát phủ oxit nano Fe2O3" Tạp chí Xúc tác Hấp phụ, tập 2, số 3, tr 76-81 [11] P.P Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, NXB Khoa học Kỹ thuật- Hà Nội [12] Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ Tập II, Tập III, NXB Giáo dục Hà Nội [13] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội 79 [14 2009, [15] Hồ Viết Q (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hoá học đại, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội [16] Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khoẻ người, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu tiếng Anh [17] Jing Hu, Guohua Chen, Irene M C Lo (2005), “Removal and recovery of Cr(VI) from wastewater by maghemite nanoparticles”, Journal Water Reseach, 39, pp 4528- 4536 [18] K.G Bhattacharyya, A Sharma, (2005), “Kinetics and thermodynamics of methylene blue adsorption on Neem (Azadirachta indica) leaf powder”, Dyes Pigments, 65, pp 51–59 [19] Md Tamez Uddin, Md Akhtarul Islam, Shaheen Mahmud, Md Rukanuzzaman, (2009), “Adsorptive removal of methylene blue by tea waste” Journal of Hazardous Materials, 164, pp53–60 [20] M Auta, B.H Hameed (2011) “Preparation of waste tea activated carbon using potassium acetate as anactivating agent for adsorption of Acid Blue 25 dye” Chemical Engineering Journal, 171 (2011) 502– 509 [21] N Dizadji; N Abootalebi Anaraki, 2011, “Adsorption of chromium and copper in aqueous solutions using tea residue” Int J Environ Sci Tech., (3), pp 631638 [22] P Panneerselvam, Norhashimah Morad, Kah Aik Tan,(2011) “Magnetic nanoparticle (Fe3O4) impregnated onto tea waste for the removal of nickel(II) from aqueous solution”, Journal of Hazardous Materials 186, pp 160–168 [23] R N Nasuha, B.H Hameed, Azam T Mohd Din, (2010), “Rejected tea as a potential low-cost adsorbent for the removal of methylene blue” Journal of Hazardous Materials, 175, pp 126–132 [24] T Celal Durana, Duygu Ozdesa, Ali Gundogdub, Mustafa Imamogluc, Hasan Basri Senturk, (2011) “Tea-industry waste activated carbon, as a novel 80 adsorbent, for separation,preconcentration and speciation of chromium” Analytica Chimica Acta 688, pp 75–83 [25] Xiaoping Yang, Xiaoning Cui, (2013) “Adsorption characteristics of Pb (II) on alkali treated tea residue” Water Resourcesand Industry 3, pp 1–10 81 PHỤ LỤC ... khác Bã chè thải nghiên cứu có tiềm chế tạo VLHP để xử lý môi trường Xuất phát từ lý luận văn thực đề tài: ? ?Nghiên cứu hấp phụ Cr( VI), Ni( II) vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3O4 thăm dị xử lý. .. MINH THU NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr( VI), Ni( II) BẰNG VẬT LIỆU BÃ CHÈ MANG OXIT NANO Fe 3O VÀ THĂM DỊ XỬ LÝ MƠI TRƢỜNG Chun ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT... LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: ? ?Nghiên cứu hấp phụ Cr( VI), Ni( II) vật liệu bã chè mang oxit nano Fe3O4 thăm dị xử lý mơi trường” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật