Khóa luận nghiên cứu động học quá trình hấp phụ pb2+ trên vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới ThS Trần Quang Thiện giảng viên khoa Hóa Học, trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội giao đề tài tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em nhiều suốt trình nghiên cứu để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn thầy Khoa Hóa Học – Trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, ngƣời thân động viên giúp đỡ em suốt trình làm khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2018 Sinh viên Hoàng Thị Thúy i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài “ Nghiên cứu động học trình hấp phụ Pb2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè “ cơng trình nghiên cứu riêng em dƣới hƣớng dẫn ThS.Trần Quang Thiện, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Các số liệu kết đề tài trung thực, chƣa đƣợc cơng bố tạp chí thời điểm ngồi cơng trình tác giả Hà Nội, ngày … tháng năm 2018 Sinh viên Hoàng Thị Thúy ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu chọn nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Bã chè 1.1.1 Tổng quan chè 1.1.2 Thành phần tính chất bã chè 1.2 Polyanilin (PANi) 1.3 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 1.4 Hấp phụ 1.4.1 Khái niệm 1.4.2 Dung lƣợng hấp phụ 1.4.3 Hiệu suất hấp phụ 1.4.4 Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt 1.4.5 Động học hấp phụ 10 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 13 2.2 Hóa chất – dụng cụ, thiết bị 13 iii 2.2.1 Hóa chất 13 2.2.2 Dụng cụ 13 2.2.3 Thiết bị 13 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 2.3.1 Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét SEM 14 2.3.2 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR 14 2.3.3 Phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử AAS 14 2.4 Tổng hợp vật liệu 15 2.4.1 Xử lý bã chè trƣớc tổng hợp 15 2.4.2 Tổng hợp vật liệu 15 2.4.3 Khảo sát khả hấp thu vật liệu ion Pb2+ 16 2.3.3.1 Ảnh hƣởng thời gian 16 2.4.3.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng ion Pb2+ 17 2.3.3.3 Ảnh hƣởng pH 17 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Tổng hợp vật liệu 18 3.1.1 Phổ hồng ngoại IR 18 3.1.2 Kết phân tích SEM 19 3.2 Khả xử lý ion Pb2+ 19 3.2.1 Ảnh hƣởng thời gian 19 3.2.2 Ảnh hƣởng nồng độ chất bị hấp phụ 21 3.2.3 Ảnh hƣởng pH 23 3.3 Nghiên cứu mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 24 KẾT LUẬN 26 KHUYẾN NGHỊ 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 iv DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Phƣơng pháp phổ hấp Atomic Absorption phụ nguyên tử Spectronphotometric IR Phổ hồng ngoại Infrared spectroscopy SEM Kính hiển vi điện tử Scanning electron quét microscopy PANi Polyanilin Polyaniline ANi Anilin Aniline BC Bã chè PPNN Phụ phẩm nông nghiệp VLHP Vật liệu hấp phụ AAS v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Số sóng vật liệu PANi, BC, PANi – BC 18 Bảng 3.2 Các thơng số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu PANi – BC 25 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc PANi Hình 1.2 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 1.3 Đồ thị phụ thuộc C/q vào C Hình 1.4 Đồ thị phụ thuộc lq (qe – qt) vào t 12 Hình 3.1 Phổ IR mẫu PANi, BC, PANi – BC 18 Hình 3.2 Phổ SEM vật liệu BC, PANi, PANi – BC 19 Hình 3.3 Ảnh hƣởng thời gian đến nồng độ dung dịch(a) hiệu suất trình hấp phụ (b) ion Pb2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 20 Hình 3.4 Ảnh hƣởng thời gian đến dung lƣợng hấp phụ ion Pb2+ vật liệu Nồng ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 21 Hình 3.5 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ đến nồng độ chất bị hấp phụ (a) hiệu suất trình hấp phụ (b) Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 22 Hình 3.6 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ đến dung lƣợng hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 22 Hình 3.7 Ảnh hƣởng pH đến nồng độ dung dịch (a) hiệu suất trình hấp phụ (b) ion Pb2+ vật liệu Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, t = 120 phút 23 Hình 3.8 Ảnh hƣởng pH đến dung lƣợng hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L 23 Hình 3.9 Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir trình hấp phụ ion Pb2+ vật liệu PANi – BC 24 Hình 3.10 Sự phụ thuộc tham số RL vào nồng độ ban đầu Pb2+ 25 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, giới rung lên hồi chuông báo động thực trạng ô nhiễm môi trƣờng toàn cầu Nằm bối cảnh chung giới, môi trƣờng Việt Nam xuống cấp cách cục Nƣớc nguồn tài nguyên vô quan trọng cần thiết cho sống nhƣng bị ô nhiễm nghiêm trọng Nguyên nhân nguồn nƣớc thải khu công nghiệp, khu chế xuất,….chứa nhiều ion kim loại nặng nhƣ Pb2+, Mn2+, Cu2+,… đƣa ngồi mơi trƣờng hầu hết chƣa đƣợc xử lý xử lý sơ Vấn đề làm ảnh hƣởng khơng đến hệ sinh thái mà đe dọa đến sức khỏe ngƣời Do việc xử lý nhiễm mơi trƣờng nƣớc trở thành vấn đề đƣợc quan tâm khơng Việt Nam mà tồn giới Đã có nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trƣờng nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý, phƣơng pháp sinh học, phƣơng pháp hóa học,… Trong phƣơng pháp hấp phụ – sử dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ nguồn tự nhiên nhƣ vỏ trấu, vỏ lạc, bã mía, lõi ngơ,.… để tách loại thu hồi kim loại nặng từ dung dịch nƣớc đƣợc áp dụng rộng rãi cho kết khả thi Phƣơng pháp xử lý sử dụng VLHP sinh học có nhiều ƣu việt so với phƣơng pháp xử lý khác nhƣ giá thành xử lý không cao, tách loại đƣợc đồng thời nhiều kim loại dung dịch, có khả tái sử dụng VLHP thu hồi kim loại Bã chè nguồn nguyên liệu phổ biến Việt Nam có sản lƣợng hàng năm lớn Nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi này, em tập trung nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu động học trình hấp phụ ion Pb2+ vật liệu hấp thu chế tạo từ bã chè” Mục tiêu chọn nghiên cứu Nghiên cứu động học trình hấp phụ ion Pb2+ đánh giá khả hấp phụ ion Pb2+ vật liệu hấp phụ Nội dung nghiên cứu Điều chế vật liệu hấp phụ từ bã chè Đánh giá khả hấp phụ ion Pb2+ VLHT điều chế từ bã chè Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp phân tích số liệu Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét SEM Phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS Ý nghĩa khoa học thực tiễn Điều chế đƣợc VLHP từ bã chè để ứng dụng làm vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng, ion kim loại gây ô nhiễm môi trƣờng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Bã chè 1.1.1 Tổng quan chè Chè có tên khoa học Camellia sinensis loại cơng nghiệp lâu năm có đời sống kinh tế lâu dài mà mau cho sản phẩm, hiệu kinh tế cao ổn định Ở Việt Nam chè đƣợc trồng tập trung chủ yếu ở: Tây Bắc, Tun Quang, Thái Ngun, Hịa Bình, Trung du miền núi Bắc Bộ,…[21] Chè Việt Nam đƣợc sản xuất chủ yếu quy mô thƣơng mại công nghiệp, có khoảng 174.900 chè đƣợc sản xuất năm Với sản lƣợng tiêu thụ lớn nhƣ bã chè thu đƣợc lớn Do đó, việc sử dụng bã chè để chế tạo VLHP vừa có ý nghĩa mặt khoa học vừa góp phần tận dụng nguồn phụ phẩm dồi [22] 1.1.2 Thành phần tính chất bã chè Thành phần sinh hóa chè biến động phức tạp phụ thuộc vào giống, tuổi chè, điều kiện đất đai, địa hình, kỹ thuật canh tác, mùa thu hoạch,… Thành phần sinh hóa chủ yếu búp chè gồm có [23]: Nước: thành phần chủ yếu búp chè Trong búp chè hàm lƣợng nƣớc thƣờng có từ 75 – 82% Tanin: thành phần chủ yếu định đến phầm chất chè Tanin gọi chung hợp chất fenol, 90% dạng cactechin Tỷ lệ chất thành phần hỗn hợp tanin chè không giống tùy theo giống chè mà thay đổi Ankaloit: chè có nhiều loại ankaloit nhƣng nhiều cafein Protein axit amin: protein hợp chất hữu phức tạp chứa N, phân bố không phần búp chè thay đổi tùy theo giống, thời vụ, điều kiện canh tác yếu tố khác Protein kết hợp với thành phần tanin làm cho vị chát đắng giảm Vì chừng mực đó, protein Bƣớc 1: Pha hóa chất:  Pha 1000 mL (NH4)S2O8 0,5 M: cân 114 gam (NH4)2S2O8 cho vào bình định mức chứa sẵn 1000 mL nƣớc cất thu đƣợc dung dịch (1)  Pha 100 mL HCl 0,1M: lấy 200 mL HCl 0,5 M cho vào cốc thủy tinh loại 1000 mL, định mức đến 500 mL  Pha 100 mL dung dịch Anilin 0,25 M HCl 0,1 M: thu đƣợc dung dịch (2) Bƣớc 2: Tổng hợp PANi: lấy 500 mL dung dịch (2) vào cốc 1000 mL, hệ đƣợc đặt máy khuấy từ để khuấy trộn Nhỏ từ từ 200 mL dung dịch (1) vào cốc (2) dƣới điều kiện có khuấy khoảng 10 – 15 phút Sau khoảng 20 phút, dung dịch cốc bắt đầu xuất màu xanh, thời điểm polime hình thành, chuyển sang màu xanh đen Tiếp tục cho phản ứng tiến hành thời gian máy khuấy từ cho q trình polime hóa xảy đƣợc hồn toàn Sản phẩm đƣợc lọc rửa dung dịch axeton: metanol tỉ lệ 1:1 để loại bỏi hết anilin dƣ Sấy khô sản phẩm nhiệt độ 700C thời gian giờ, sau đƣa vào lọ đựng bảo quản bình hút ẩm Bƣớc 3: Tổng hợp vật liệu từ bã chè: lấy 500 mL dung dịch (2) vào cốc 1000 mL, hệ đƣợc đặt máy khuấy từ để khuấy trộn Cho thêm 50 gam bã chè qua xử lý vào cốc phản ứng tiếp tục khuấy vòng 20 phút Nhỏ từ từ 200 mL dung dịch amoni pesunfat vào cốc phản ứng dƣới điều kiện có khuấy vịng 10 -15 phút Tiếp tục cho phản ứng tiến hành thời gian máy khuấy từ Sản phẩm đƣợc lọc, rửa sấy khô tƣơng tự nhƣ PANi Thu đƣợc vật liệu compozit PANi – BC 2.4.3 Khảo sát khả hấp thu vật liệu ion Pb2+ 2.3.3.1 Ảnh hưởng thời gian 16 Cho vào cốc 100 mL khối lƣợng VLHP m = 0,5 gam, cho vào cốc 10 mL dung dịch Pb2+ với nồng độ C0 = 20 mg/L Sau dùng máy khuấy từ với tốc độ khuấy 100 vòng/phút, khuấy thời gian khác t = 30, 60, 90, 150, 180, 300 (phút) Lọc dung dịch qua giấy lọc đem đo phổ hấp phụ nguyên tử AAS 2.4.3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch ion Pb2+ Cho vào cốc 100 mL khối lƣợng VLHP m = 0,5 gam, cho vào cốc 10 mL dung dịch Pb2+ với nồng độ khác C0 = 10, 20, 30, 40, 50 mg/L pH = Khuấy máy khuấy từ thời gian t = 120 phút lọc dung dịch đem mẫu đo phổ hấp phụ AAS 2.3.3.3 Ảnh hưởng pH Cho vào cốc 100 mL khối lƣợng VLHP m = 0,5 gam, cho vào cốc 10 mL dung dịch Pb2+ với nồng độ C0 = 20 mg/L, pH = 3, 7, Khuấy máy khuấy từ thời gian t = 120 phút lọc dung dịch đem đo phổ hấp phụ nguyên tử AAS 17 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp vật liệu 3.1.1 Phổ hồng ngoại IR Kết phân tích IR mẫu bã chè (BC), polyanilin (PANi), % Transmlttance Polyanilin – bã chè (PANi – BC) đƣợc giới thiệu hình 3.1 bảng 3.1 250 PANi - BC 200 150 BC 100 PANi 50 800 1600 2400 3200 4000 Wavenumbers (cm-1) Hình 3.1 Phổ IR mẫu PANi, BC, PANi – BC Bảng 3.1 Số sóng vật liệu PANi, BC, PANi – BC Số sóng (cm-1) Liên kết C-H Mẫu C-O C-N -N=quinoid=N- C=C C-H vòng vòng thơm thơm PANi 867,1 1031,7 1182,2 N-H 1209,54 1374,1 2976,2 3483,3 1059,9 1169,1 1264,11 1387,3 2907,5 3483,3 1127,7 1292,33 1332,7 2990,3 3469,1 -BC BC PANi 743,8 18 Từ bảng 3.1 ta thấy xuất nhóm chức đặc trƣng: C-H, C-N vòng thơm, -N=quinoid=N-, C=C, C-H vòng thơm, N-H PANi nhóm chức đặc trƣng phân tử PANi Kết cho thấy hình thành PANi vật liệu đƣợc tổng hợp với bã chè 3.1.2 Kết phân tích SEM Kết phân tích SEM mẫu bã chè (BC), polyanilin (PANi), Polyanilin – bã chè (PANi – BC) đƣợc giới thiệu hình 3.2 BC PANi PANi - BC Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu BC, PANi, PANi – BC Kết phân tích cho thấy vật liệu gốc PANi/ chè có kích thƣớc nhỏ, cỡ µm, có cấu trúc dạng lớp Qua hình 3.2 ta thấy vật liệu BC có cấu trúc lớp tƣơng đối sát với Vật liệu PANi có cấu trúc dạng xốp Tuy nhiên, vật liệu PANi – BC có cấu trúc xốp có mặt PANi 3.2 Khả xử lý ion Pb2+ 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian Sự phụ thuộc nồng độ chất bị hấp phụ hiệu suất trình 19 hấp phụ vào thời gian vật liệu: BC, PANi, PANi – BC đƣợc thể hình 3.3 80 20 BC PANi PANi - BC 12 60 H (%) Ct (mg/L) 16 (a) 40 20 50 100 150 200 250 300 (b) BC PANi PANi - BC 50 100 150 200 250 300 t (phút) t (phút) Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian đến nồng độ dung dịch(a) hiệu suất trình hấp phụ (b) ion Pb2+ vật liệu Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = Thông qua hình 3.3 ta thấy thời gian hấp phụ tăng lên hiệu suất trình hấp phụ tăng nồng độ chất bị hấp phụ giảm dần Trong khoảng thời gian từ → 120 phút Đối với BC: hiệu suất hấp phụ tăng từ 14,7 → 69,05%, nồng độ giảm từ 17,06 → 6,19 mg/L Đối với PANi: hiệu suất hấp phụ tăng từ 7,2 → 57,25%, nồng độ giảm từ 18,56 → 8,55 mg/L Đối với PANi – BC: hiệu suất hấp phụ tăng từ 18,8 → 70,7%, nồng độ giảm từ 16,24 → 5,86 mg/L Trong khoảng thời gian từ 120 → 300 phút, hiệu suất hấp phụ tăng nồng độ giảm nhƣng không đáng kể Kết phân tích phụ thuộc dung lƣợng hấp phụ q vào thời gian đƣợc giới thiệu hình 3.4 Qua hình 3.4 ta thấy khả hấp phụ tăng dần lên thời gian hấp phụ tăng lên tƣơng ứng đƣợc thể thông qua dung lƣợng hấp Cụ thể, PANi có dung lƣợng hấp phụ nhỏ thời gian 20 hấp phụ tƣơng ứng từ 0,028 → 0,25 mg/g, tiếp đến chè có dung lƣợng hấp phụ cao từ 0,058 → 0,28 mg/g cao PANi - BC có dung lƣợng hấp phụ từ 0,075 → 0,3 mg/g tƣơng ứng với hiệu sấu hấp phụ đạt H% = 18,8 → 75% 0.32 q (mg/g) 0.24 0.16 BC PANi PANi - BC 0.08 0.00 50 100 150 200 250 300 t (phút) Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ ion Pb2+ vật liệu Nồng ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = Thời gian hấp phụ tăng lên khoảng → 120 phút thời gian từ 120 → 300 phút dung lƣợng hấp phụ hiệu suất hấp phụ có tăng nhƣng thay đổi khơng đáng kể, chứng tỏ trình hấp phụ ion Pb2+ vật liệu gốc PANi/ chè đạt tới trạng thái cân Vậy thời gian đạt cân hấp phụ trình 120 phút 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ Sự phụ thuộc nồng độ chất bị hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ vào nồng chất bị hấp phụ ban đầu đƣợc thể hình 3.5.Từ kết hình 3.5 cho thấy khoảng nồng độ khảo sát, nồng độ ban đầu dung dịch tăng hiệu suất trình hấp phụ giảm Hiệu suất hấp phụ vật liệu chè – PANi cao Nồng độ 20 mg/L hiệu suất đạt tới 59,95% Có thể nói nồng độ có ảnh hƣởng đặc biệt quan trọng đến hiệu suất hấp phụ 21 Chè PANi PANi - BC 25 20 70 (a) 15 10 10 20 Chè PANi PANi - BC (b) 60 H (%) Ct (mg/L) 30 30 40 50 40 30 50 10 20 Co (mg/L) 30 40 50 Co (mg/L) Hình 3.5 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ đến nồng độ chất bị hấp phụ (a) hiệu suất trình hấp phụ (b) Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = Từ hình 3.6 cho thấy khoảng nồng độ khảo sát, nồng độ ban đầu dung dịch tăng dung lƣợng hấp phụ ion kim loại nặng vật liệu tăng Ở nồng độ ban đầu nhỏ (C0 < 20 mg/L), đƣờng biểu diễn phụ thuộc C0 q có xu hƣớng tăng nhanh, nhiên nồng độ ban đầu lớn (C0 > 20 mg/L) đƣờng biểu diễn có xu hƣớng chậm lại Và ta chọn nồng độ ban đầu tối ƣu cho trình nghiên cứu sau 20 mg/L 0.6 BC PANi PANi - BC q (mg/g) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 20 30 40 50 Co (mg/L) Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ đến dung lượng hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 22 3.2.3 Ảnh hưởng pH Sự phụ thuộc nồng độ chất bị hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ vào pH dung dịch hấp phụ đƣợc thể hình 3.7 18 15 60 12 H (%) Ct (mg/L) 75 BC PANi PANi - BC (a) 45 BC PANi PANi - BC 30 15 pH (b) pH Hình 3.7 Ảnh hưởng pH đến nồng độ dung dịch (a) hiệu suất trình hấp phụ (b) ion Pb2+ vật liệu q (mg/g) Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, t = 120 phút 0.30 0.24 0.18 0.12 0.06 BC PANi PANi - BC pH Hình 3.8 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L Kết hình 3.7 3.8, thay đổi pH môi trƣờng dung dịch hấp phụ ta nhận thấy: môi trƣờng axit mạnh (pH = 1÷5), hấp 23 phụ ion Pb2+ vật liệu tăng nhanh vật liệu chè – PANi đạt hiệu suất lớn pH = 5, Hmax = 72,2%, thấp chè Hmax = 70,55%, thấp PANi Hmax = 59,5% Ở mơi trƣờng axit yếu, trung tính (pH = 5÷7) khả hấp phụ vật liệu giảm dần Nguyên nhân pH gần trung tính cặp electron tự nhóm amin hay imin tạo phức chelat với cation kim loại lớn khả hấp phụ kim loại tăng Khi pH thấp (môi trƣờng axit mạnh) PANi chuyển dạng electron tự do, khơng có khả tạo phức với kim loại nên khả hấp phụ Do đó, pH tối ƣu q trình hấp phụ Qua trình nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố: thời gian, nồng độ pH ta rút đƣợc kết luận sau: điều kiện t = 120 phút, nồng độ dung dịch ion Pb2+ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = trình hấp phụ đạt đến trạng thái cân vật liệu PANi – BC đạt hiệu suất cao so với PANi BC 3.3 Nghiên cứu mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Thực nghiên cứu mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir PANi – BC đƣợc giới thiệu hình 3.9 C/q (g/L) 40 38 y=0,38473x+31,57093 R2=0,97163 36 34 12 16 20 24 Ct (mg/L) Hình 3.9 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir trình hấp phụ ion Pb2+ vật liệu PANi – BC Hấp phụ Pb2+ vật liệu PANi – BC tn theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với thơng số tính tốn đƣợc phù hợp với mơ hình: 24 qmax = 2,6 mg/g KL = 0,0122 Từ ta có kết mối quan hệ C0 KL đƣợc thể bảng 3.2 hình 3.10 Bảng 3.2 Các thơng số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu PANi – BC PANi – BC C0 (mg/L) KL RL 10 0,8919 20 0,8028 0,0122 30 0,7345 40 0,6747 50 0,6192 0.91 PANi - BC 0.84 RL 0.77 0.70 0.63 10 20 30 40 50 C0 (mg/L) Hình 3.10 Sự phụ thuộc tham số RL vào nồng độ ban đầu Pb2+ Từ bảng 3.2 hình 3.10 ta thấy, tham số cân RL phụ thuộc vào nồng độ ban đầu C0, C0 tăng R L dần đến (mơ hình có xu tiến dần đến mức khơng thuận lợi) Sự phụ thuộc C/q vào C vật liệu PANi – BC tuân thủ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, thể giá trị thơng số phù hợp với mơ hình: C = 10 → 50 mg/L, q max = 2,6 mg/g, phƣơng trình phụ thuộc y = 0,38473x + 31,57093, R = 0,97163 K L = 0,0122 L/mg, R L = 0,8919 → 0,6192 giảm tƣơng ứng với giá trị C 25 KẾT LUẬN Trong trình thực khóa luận với đề tài: “Nghiên cứu động học trình hấp phụ Pb2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè” em tiến hành nghiên cứu đƣợc nội dung sau đây:  Đã tổng hợp thành công vật liệu BC, PANi, BC – PANi phƣơng pháp hóa học  Khi nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu tổng hợp ảnh hƣởng yếu tố thời gian, nồng độ pH rút kết luận sau: điều kiện t = 120 phút, nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = trình hấp phụ đạt đến trạng thái cân vật liệu: BC: có hiệu suất q trình hấp phụ H = 70,55% , q = 0,282 mg/g PANi: có hiệu suất trình hấp phụ H = 59,5% , q = 0,238 mg/g PANi – BC: có hiệu suất trình hấp phụ H = 72,2%, q = 0,288 mg/g PANi – BC đạt hiệu suất hấp phụ cao  Qua trình nghiên cứu ta thấy phụ thuộc C/q vào C vật liệu PANi – BC tuân thủ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với phƣơng trình phụ thuộc y = 0,38473x+31,57093, R2 = 0,97163 với qmax = 2,6 mg/g KL = 0,0122 L/mg 26 KHUYẾN NGHỊ Do thời gian nghiên cứu cịn có hạn nên nhiều vấn đề em chƣa thực đƣợc: nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu, nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ khuấy trộn khảo sát khả hấp phụ số vật liệu compozit mẫu thực Nếu có điều kiện em mong muốn đƣợc tiếp tục phát triển theo hƣớng nghiên cứu 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội [2] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nƣớc thải, NXB Thống kê, Hà Nội [3] Đặng Kim Chi (2006), Hóa học mơi trƣờng, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội [4] Đỗ Trà Hƣơng, Dƣơng Thị Tú Anh (2014), Chế tạo vật liệu hấp phụ oxit từ tính nano Fe3O4 phân tán bã chè, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học [5] Đỗ Trà Hƣơng, Trần Thị Thúy Nga (2014), Nghiên cứu hấp phụ màu metyl xanh vật liệu bã chè, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học [6] Phạm Luận (2003), Phƣơng pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội [7] Trần Văn Nhân (1998-Chủ biên), Hóa lý (tập II), NXB Giáo dục, Hà Nội [8] Trần Văn Nhân (2004), Hóa keo, NXB Đại học Quốc gia, , Hà Nội [9] Bùi Hải Ninh (2008), Nghiên cứu ảnh hƣởng polyaniline đến cấu trúc PbO2, Luận văn Thạc sĩ Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội [10] Nhan Hồng Quang (2009), “Xử lý nƣớc thải mạ điện chrome băng vật liệu biomass” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, số 3(32) 28 [11] Mai Thị Thanh Thùy (2005), “Tổng hợp polyanilin dạng bột phƣơng pháp xung dịng ứng dụng nguồn điện hóa hoc”, Luận văn thạc sĩ khoa hóa học, Đại học Quốc gia Hà Nội [12] Phạm Thị Tốt (2014), Nghiên cứu ảnh hƣởng polyaniline đến tính chất quang điện hóa titan dioxit, Luận văn Thạc sĩ Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội [13] Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phƣơng pháp phân tích vật lý hóa lý tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [14] Sikka et al., 1985 Agricultural Waster, 13: 315-317 [15] Dwivedi and Rajput (1970), Studies on adsorptive removal of heavy metal (Cu, Cd) from aqueous solution by tea waste adsorbent [16] Cai, H.Chen, Peng (2015), Removal of fluoride from drinking water using tea waste loaded with Al/Fe oxides [17] Panneerselvam P , 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 [18] S.Ho.Y, McKay G (1998), Sorption of dye from aqueous solution by peat, Chem.Eng [19] Reza Ansari (2006), Application of polyaniline and its composites for adsorption/ recovery of chromium (VI) from aqueous solutions, Acta Chim [20] Xiaoping Yang, Xiaoning Cui, (2013) “Adsorption charateristics of Pb(II) o alkali treated tea residue” Water 29 Resourcesand industry, Trang Web [21] http://chelangson.com/khai-quat-chung-ve-cay-che-tinhhinh-san-xuat-tieu-thu-che-tren-the-gioi-va-o-viet-nam-1845-171-CMCDT.htm [22] http://ndh.vn/viet-nam-giu-vi-tri-trong-top-5-nuoc-xuatkhau-che-lon-nhat-20140102045015983p4c150.news [23] http://tancuongtea.com.vn/bvct/che-thai-nguyen/51/thanhphan-sinh-hoa-va-hinh-thai-cua-cay-che-thai-nguyen.html 30 ... chế tạo từ bã chè? ?? Mục tiêu chọn nghiên cứu Nghiên cứu động học trình hấp phụ ion Pb2+ đánh giá khả hấp phụ ion Pb2+ vật liệu hấp phụ Nội dung nghiên cứu Điều chế vật liệu hấp phụ từ bã chè Đánh... 25 KẾT LUẬN Trong q trình thực khóa luận với đề tài: ? ?Nghiên cứu động học trình hấp phụ Pb2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè? ?? em tiến hành nghiên cứu đƣợc nội dung sau đây:  Đã tổng hợp thành... tài “ Nghiên cứu động học trình hấp phụ Pb2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè “ cơng trình nghiên cứu riêng em dƣới hƣớng dẫn ThS.Trần Quang Thiện, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Các số liệu