Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này,em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các quý thầy cô, anh chị và bạn bè Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân th[.]
LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực khóa luận này,em nhận giúp đỡ tận tình quý thầy cô, anh chị bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS.Trần Quang Thiện, người thầy truyền cho em tri thức tâm huyết nghiên cứu khoa học, người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để em hồn thành khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Khoa Hóa học – Trường ĐHSP Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ, dạy bảo em suốt năm học tập trường Cảm ơn anh chị, bạn bè bên cạnh, giúp đỡ em suốt thời gian qua Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân ln tin tưởng, động viên, chia sẻ hết lòng ủng hộ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy Khoa Hóa học – Trường ĐHSP Hà Nội dồi sức khỏe, thành công công việc Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Phạm Thị Vân năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu động học trình hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè “ cơng trình nghiên cứu riêng em hướng dẫn ThS.Trần Quang Thiện, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Các số liệu kết đề tài trung thực, chưa cơng bố tạp chí thời điểm ngồi cơng trình tác giả Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Phạm Thị Vân năm 2018 BẢNG CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT, KÍ HIỆU Tên tiếng việt Từ viết tắt Tên tiếng anh ANi Anilin Aniline AAS Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Atomic absorption spectroscopy BC Bã chè PANi - BC Polyanilin – Bã chè PPNN Phụ phẩm nông nghiệp PANi Polyanilin Polyaniline IR Phổ hồng ngoại Infrared spectroscopy SEM Hiển vi điện tử quét Scanning electron microscopy MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Bã chè 1.2 Polyanilin ( PANi) 1.2.1 Cấu trúc PANi 1.2.2 Phương pháp tổng hợp 1.2.3 Ứng dụng PANi 1.3 Quá trình hấp phụ 1.3.1 Các khái niệm 1.3.2 Dung lượng hấp phụ cân 1.3.4 Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 1.3.5 Động học hấp phụ 11 1.4 Tình hình nhiễm mơi trường nước 12 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Đối tượng nghiên cứu 15 2.2 Hóa chất – dụng cụ, thiết bị 15 2.2.1 Hóa chất 15 2.2.2 Dụng cụ 15 2.2.3 Thiết bị 16 2.3 Phương pháp nghiên cứu vật liệu 16 2.3.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 16 2.3.2 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 16 2.3.3 Phương pháp phổ hồng ngoại IR 17 2.4 Thực nghiệm 17 2.4.1 Tổng hợp vật liệu 17 2.4.1.1 Xử lý bã chè trước tổng hợp 17 2.4.1.2 Tổng hợp vật liệu 18 2.4.2 Khả hấp phụ vật liệu ion Cu2+ 19 2.4.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian 19 2.4.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ 19 2.4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Tổng hợp vật liệu 20 3.1.1 Phổ hồng ngoại IR 20 3.1.2 Kết phân tích SEM 21 3.2 Khả hấp phụ ion Cu2+ 22 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian 22 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu 23 3.2.3 Ảnh hưởng pH 25 3.3 Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 26 KẾT LUẬN 29 KHUYẾN NGHỊ 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Số sóng vật liệu PANi, BC, PANi – BC 20 Bảng 3.2 Các thơng số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu PANi – BC 27 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc PANi Hình 1.2 Đồ thị phụ thuộc C/q vào C 10 Hình 1.3 Đồ thị phụ thuộc lg(qe – qt) vào t 12 Hình 3.1 Phổ IR vật liệu PANi, BC, PANi - BC 20 Hình 3.2 Phổ SEM vật liệu PANi – BC, BC, PANi 21 Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian đến nồng độ cân Cu2+ hiệu suất trình hấp phụ Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 22 Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ Nồng độ ban đầu Co = 20 mg/L, pH = 23 Hình 3.5 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Cu2+ đến nồng độ chất bị hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 24 Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Cu2+đến dung lượng hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 24 Hình 3.7 Ảnh hưởng pH đến nồng độ chất bị hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 7, nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L 25 Hình 3.8 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 7, nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L 26 Hình 3.9 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir trình hấp phụ Cu2+ vật liệu PANi – BC 27 Hình 3.10 Sự phụ thuộc tham số RL vào nồng độ ban đầu Cu2+ 28 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước Việt Nam ngày phát triển Các khu đô thị, nhà máy, xí nghiệp xây dựng ngày nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu người Tuy nhiên song song với việc phát triển kinh tế xã hội, vấn đề ô nhiễm môi trường nước ta trở thành vấn đề nóng bỏng gây nhiều xúc cho dư luận xã hội Đặc biệt vấn đề ô nhiễm môi trường ion kim loại nặng độc hại như: Cu2+, Mn2+, Pb2+, Fe2+, Fe3+… ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người hệ sinh thái Trong nghiên cứu gần đây, polyaniline (PANi) kết hợp với phụ phẩm nông nghiệp (PPNN) bã chè, vỏ lạc, vỏ trấu,… có khả hấp phụ kim loại nặng tốt Ở Việt Nam, tác giả Nguyễn Thùy Dương (2008) [5] nghiên cứu loại bỏ ion Cu2+, Cd2+, Mn2+ cách điều chế vật liệu hấp phụ vỏ lạc biến tính cách xử lý vỏ trấu NaOH để loại bỏ pigmen màu chất hữu dễ hịa tan, sau este hóa axit xitric Theo hướng nghiên cứu này, có nhiều cơng trình nghiên cứu tác giả khác sử dụng bã chè làm vật liệu hấp phụ cho hiệu suất cao Vì bã chè có thành phần cấu trúc xốp thành phần cellulose nên có khả tách kim loại nặng hòa tan màu nước Phương pháp hấp phụ có nhiều ưu điểm sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, phù hợp với đặc điểm kinh tế Việt Nam nước nông nghiệp; phương pháp tổng hợp đơn giản không đưa thêm vào môi trường tác nhân độc hại Với mong muốn xử lý ion kim loại Cu2+ nước thải có hiệu quả, tiết kiệm chi phí đồng thời thân thiện với môi trường, em chọn đề tài nghiên cứu là: “Nghiên cứu động học trình hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu động học trình hấp phụ ion Cu2+ đánh giá khả hấp phụ Cu2 + vật liệu hấp phụ Nội dung nghiên cứu Tổng hợp vật liệu hấp phụ từ bã chè Đánh giá khả hấp phụ ion Cu2+của vật liệu hấp phụ điều chế từ bã chè Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM Phương pháp phổ hồng ngoại IR Ý nghĩa khoa học thực tiễn Tổng hợp vật liệu PANi, bã chè, PANi – Bã chè (PANi – BC) với nguồn nguyên liệu dồi để khảo sát khả hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+ nước CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Bã chè Trong búp chè chủ yếu có thành phần sinh hóa sau: Nước: búp chè nước thành phần chủ yếu chiếm từ 75 – 82% Ankaloit: chè có nhiều loại ankaloit chiếm hàm lượng nhiều cafein từ – 5% thường nhiều cafein cà phê từ 2-3 lần Protein amino acids: chè protein phân bố không thành phần búp chè thay đổi tùy theo giống, thời vụ, điều kiện canh tác yếu tố khác Protein kết hợp với phần tannin làm cho vị chát đắng giảm Vì chừng mực đó, protein có lợi cho phẩm chất chè xanh Tannin: cịn gọi chung hợp chất fenol, 90% dạng catechin Nó thành phần chủ yếu định đến phẩm chất chè Tỷ lệ chất thành phần hỗn hợp tamin chè không giống tùy theo giống chè mà thay đổi Glutamic acid pectin: chè gluxit khơng hịa tan chiếm tỉ lệ lớn chứa gluxit hịa tan Vì chè non chất lượng cao cellulose hemixenlulo giảm non Diệp lục sắc tố khác gần nó: chè có chứa diệp lục tố, carotin xantofin Vitamin: giá trị dinh dưỡng giá trị dược liệu chè cao chè có nhiều loại vitamin vitamin A: 56,6; B1: 0,7; B2: 12,2; C: 27,0 (mg/1000g chất khô) (theo tài liệu Trung Quốc) Men: có nhiều loại men búp chè non chủ yếu gồm hai nhóm sau: ... tài nghiên cứu là: ? ?Nghiên cứu động học trình hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè? ?? Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu động học trình hấp phụ ion Cu2+ đánh giá khả hấp phụ Cu2 + vật liệu. .. vật liệu hấp phụ Nội dung nghiên cứu Tổng hợp vật liệu hấp phụ từ bã chè Đánh giá khả hấp phụ ion Cu2+của vật liệu hấp phụ điều chế từ bã chè Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đo phổ hấp thụ... đề tài ? ?Nghiên cứu động học trình hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp thu tổng hợp từ bã chè “ cơng trình nghiên cứu riêng em hướng dẫn ThS.Trần Quang Thiện, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Các số liệu kết