Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http //www lrc tnu edu vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ VÂN HẠNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG CỦA BÃ M[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ VÂN HẠNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG CỦA BÃ MÍA SAU KHI BIẾN TÍNH BẰNG AXIT XITRIC VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ VÂN HẠNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG CỦA BÃ MÍA SAU KHI BIẾN TÍNH BẰNG AXIT XITRIC VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Hữu Thiềng – Người tận tình hướng dẫn tơi q trình thực đến hồn thiện đề tài Tơi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tập thể giáo viên khoa Hoá học - trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên nhiệt tình tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo bạn bè thân hữu nhiệt tình giúp đỡ, dẫn cho tơi q trình học tập hồn thiện đề tài Thái Nguyên, tháng 08 năm 2010 Tác giả Trần Thị Vân Hạnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1:TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đối tượng xử lý: ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+, Pb2+ 1.1.1.Tình trạng nhiễm kim loại nặng 1.1.2.Tác động sinh hóa ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ người mơi trường 1.1.2.1 Chì 1.1.2.2 Đồng 1.1.2.3 Niken 1.1.3 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 kết tủa 1.2.2 Phương pháp trao đổi ion 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 1.2.4 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.4.1 Sự hấp phụ, cân hấp phụ 1.2.4.2 Các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt 11 1.2.5 Đặc điểm chung hấp phụ môi trường nước 13 1.2.5.1 Đặc tính ion kim loại mơi trường nước 13 1.2.5.2 Đặc điểm chung hấp phụ mơi trường nước 13 1.3 Q trình hấp phụ động cột 14 1.4 Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng 15 1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 16 1.4.2 Cơ sở vạch phổ hấp thụ nguyên tử 16 1.5 Phương pháp phân tích định lượng phổ hấp thụ nguyên tử 16 1.6 Các điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng chì phép đo phổ 17 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hấp thụ nguyên tử lửa đèn khí (F - AAS) 1.7 Giới thiệu VLHP: Bã mía 17 1.8 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP 18 Chương 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1 Dụng cụ hoá chất 20 2.1.1 Dụng cụ 20 2.1.2 Hoá chất 20 2.2 Chế tạo VLHP từ bã mía 21 2.3 Khảo sát tính chất bề mặt VLHP chế tạo 21 2.4 Xây dựng đường chuẩn xác định Cu2+, Ni2+, Pb2+ theo phương 21 pháp phổ hấp thụ nguyên tử 2.4.1 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ chì 22 2.4.2 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ đồng 22 2.4.3 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ niken 23 2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ VLHP theo 24 phương pháp hấp phụ tĩnh 2.5.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 24 2.5.2 Khảo sát khả hấp phụ VLHP nguyên liệu 24 2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP 24 2.5.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Cu2+, Ni2+, Pb2+ đến khả 25 hấp phụ VLHP 2.6 Khảo sát khả tách loại thu hồi ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ 25 VLHP chế tạo từ bã mía theo phương pháp hấp phụ động cột 2.6.1 Chuẩn bị cột hấp phụ 25 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng 25 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit clohiđric đến khả giải 26 hấp, thu hồi ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ VLHP Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.6.3.1 Dùng dung dịch rửa giải EDTA 26 2.6.3.2 Dùng dung dịch rửa giải HNO3 26 2.6.3.2 Dùng dung dịch rửa giải HCl 26 2.7 Khảo sát khả tái sử dụng VLHP 26 2.8 Sử dụng VLHP chế tạo từ bã mía xử lý nước thải chứa ion Pb 2+ 27 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Kết khảo sát đặc điểm bề mặt hấp phụ VLHP 28 3.2 Khảo sát khả hấp phụ VLHP nguyên liệu 29 3.3 Kết khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 30 3.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP 32 3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu Cu2+, Ni2+, Pb2+ đến 34 khả hấp phụ VLHP 3.5.1 Đối với Cu2+: 35 3.5.2 Đối với Ni2+: 36 3.5.3 Đối với Pb2+: 37 3.6 Kết ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Cu2+, Ni2+, 38 Pb2+ cột hấp phụ 3.6.1 Khảo sát tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ Cu2+: 38 3.6.2 Khảo sát tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ Ni2+: 41 3.6.3 Khảo sát tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ Pb2+ 43 3.7 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit giải hấp 44 3.7.1 Kết khảo sát khả giải hấp dung dịch rửa giải 44 nồng độ khác 3.7.1.1 Khi sử dụng dung dịch giải hấp EDTA 44 3.7.1.2 Khi sử dụng dung dịch giải hấp HNO3 47 3.7.1.3 Khi sử dụng dung dịch giải hấp HCl 50 3.8 Kết tái sử dụng vật liệu hấp phụ với vật liệu hấp phụ 54 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hấp phụ ion Pb2+ 3.9 Kết việc sử dụng VLHP chế tạo từ bã mía xử lý nước thải 55 chứa Pb2+ KẾT LUẬN 57 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Nồng độ giới hạn số kim loại nước thải công nghiệp nước cấp sinh hoạt Bảng 2: Một số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 11 Bảng 3: Điều kiện để xác định chì, đồng, niken 17 Bảng 4: Số liệu xây dựng đường chuẩn chì 22 Bảng 5: Số liệu xây dựng đường chuẩn đồng 22 Bảng 6: Số liệu xây dựng đường chuẩn niken 23 Bảng 7: Các thông số hấp phụ nguyên liệu VLHP 29 Cu2+, Ni2+, Pb2+ Bảng 8: Sự phụ thuộc dung lượng hiệu suất hấp phụ vào thời 30 gian xử lý Bảng 9: Ảnh hưởng pH đến dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP 32 Bảng 10: Ảnh hưởng nồng độ đầu Cu2+, Ni2+, Pb2+ đến dung 34 lượng hiệu suất hấp phụ VLHP Bảng 11: Dung lượng hấp phụ cực đại số Langmuir Cu2+, 38 Ni2+, Pb2+ Bảng 12: Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ 39 VLHP Cu2+ Bảng 13: Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ 41 VLHP Ni2+ Bảng 14: Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ VLHP 43 Pb2+ Bảng 15: Kết giải hấp Cu2+ EDTA với nồng độ khác 45 Bảng 16: Kết giải hấp Ni2+ EDTA với nồng độ khác 46 Bảng 17: Kết giải hấp Cu2+ axit HNO3 với nồng độ khác 47 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 18: Kết giải hấp Ni2+ axit HNO3 với nồng độ khác 48 Bảng 19: Kết giải hấp Cu2+ axit HCl với nồng độ khác 50 Bảng 20: Kết giải hấp Ni2+ axit HCl với nồng độ khác 51 Bảng 21: Kết giải hấp Pb2+ axit HCl với nồng độ khác 52 Bảng 22: So sánh khả hấp phụ VLHP VLHP tái sinh 54 Bảng 23: Kết tách loại Pb2+ khỏi nước thải 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Mơ hình cột hấp phụ 14 Hình : Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ 15 điểm cuối cột theo thời gian Hình 3: Đường chuẩn xác định hàm lượng chì 22 Hình 4: Đường chuẩn xác định nồng độ đồng 23 Hình 5: Đường chuẩn xác định nồng độ niken 23 Hình 6: Phổ IR nguyên liệu 28 Hình 7: Phổ IR VLHP 28 Hình 8: Ảnh SEM nguyên liệu 29 Hình 9: Ảnh SEM VLHP 29 Hình 10: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian xử lý 31 Hình 11: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ VLHP vào pH dung 33 dịch Cu2+, Ni2+, Pb2+ Hình 12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hấp phụ Cu2+ 35 Hình 13: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb hấp phụ Cu2+ 36 Hình 14: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hấp phụ Ni2+ 36 Hình 15: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb hấp phụ Ni2+ 37 Hình 16: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hấp phụ Pb2+ 37 Hình 17: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb hấp phụ Pb2+ 38 Hình 18: Nồng độ Cu2+ sau khỏi cột ứng với tốc độ dòng đơn 40 vị thể tích khác Hình 19: Nồng độ Ni2+ sau khỏi cột ứng với tốc độ dịng đơn 42 vị thể tích khác Hình 20: Nồng độ Pb2+ sau khỏi cột ứng với tốc độ dòng đơn 43 vị thể tích khác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 21: Ảnh hưởng nồng độ EDTA đến giải hấp Cu2+ 45 Hình 22: Ảnh hưởng nồng độ EDTA đến giải hấp Ni2+ 46 Hình 23: Ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 đến giải hấp Cu2+ 48 Hình 24: Ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 đến giải hấp Ni2+ 49 Hình 25: Ảnh hưởng nồng độ axit HCl đến giải hấp Cu2+ 51 Hình 26: Ảnh hưởng nồng độ axit HCl đến giải hấp Ni2+ 52 Hình 27: Ảnh hưởng nồng độ axit HCl đến giải hấp Pb2+ 53 Hình 28: Đường cong Pb2+ với VLHP mới, VLHP tái sinh lần1, 54 Hình 29: Đường cong Pb2+ khỏi nước thải 56 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Nước ta đà phát triển khu cơng nghiệp, khu chế xuất, q trình phát triển giúp kinh tế tăng trưởng đáng kể, thúc đẩy sản xuất công nghiệp, kêu gọi đầu tư nước ngồi, góp phần hình thành khu thị sầm uất q trình phát triển lại có tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái Vấn đề ô nhiễm môi trường vấn đề không riêng quốc gia mà vấn đề chung tồn nhân loại Các mơi trường nói chung mơi trường nước nói riêng bị nhiễm nghiêm trọng Môi trường nước Việt Nam xuống cấp cục Tình trạng báo động nước ta nước thải hầu hết sở sản xuất xử lý sơ bộ, chí chưa xử lý thải môi trường Trong nước thải chứa nhiều chất độc hại như: chất hữu ion kim loại nặng như: Cu, Ni, Pb, Cd, Fe, Zn… Hậu môi trường nước kể nước mặt nước ngầm nhiều nơi bị ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng Vì ngồi việc nâng cao ý thức người dân, xiết chặt việc quản lý mơi trường việc tìm biện pháp xử lý nhằm loại bỏ thành phần độc hại khỏi mơi trường có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Có nhiều phương pháp khác nghiên cứu áp dụng để loại bỏ ion kim loại nặng khỏi nguồn nước Tận dụng phụ phẩm công nghiệp, nông nghiệp để hấp phụ ion kim loại nặng nhiều người quan tâm Hướng nghiên cứu có nhiều ưu điểm sử dụng nguyên liệu hấp phụ rẻ tiền, dễ kiếm, đặc biệt không làm nguồn nước ô nhiễm thêm Một số phụ phẩm cơng nghiệp bã mía Trong năm gần ngành mía đường phát triển với lượng bã mía tạo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tương đối nhiều Phần khơ bã mía có chứa thành phần xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ Các nhóm hidroxyl, cacbonyl phản ứng hố học để tạo vật liệu hấp phụ Hiểu tầm quan trọng nguồn nước môi trường sống, nước ta có khuyến khích việc nghiên cứu tìm biện pháp xử lý nguồn nước thải Vì lý mà chúng tơi chọn đề tài: “ Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng bã mía sau biến tính axit xitric thử nghiệm xử lý mơi trường.” Thực đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo VLHP từ bã mía - Khảo sát số đặc điểm bề mặt bã mía phổ IR ảnh chụp SEM - Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP chế tạo từ bã mía theo phương pháp hấp phụ tĩnh Cụ thể yếu tố: pH tối ưu, thời gian đạt cân hấp phụ, nồng độ đầu - Khảo sát khả tách loại thu hồi ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ VLHP chế tạo theo phương pháp hấp phụ động cột - Khảo sát khả tái sử dụng VLHP - Sử dụng VLHP chế tạo xử lý mẫu nước thải chứa ion Pb2+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+, Pb2+ 1.1.1 Tình trạng nhiễm kim loại nặng Hiện nước ta phát triển kinh tế theo hướng cơng nghiệp hốhiện đại hố Các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày phát triển mở rộng Những vấn đề hệ sinh thái gia tăng với tiến công nghiệp Ô nhiễm kim loại nặng vấn đề cấp thiết Kim loại nặng độc hại phát tán vào môi trường ngày tăng Nguồn nước thải sở sản xuất, nước thải sinh hoạt người dân chưa xử lý xử lý không triệt để hàng ngày thải môi trường nước Các khu công nghiệp luyện gang thép, kim loại màu, kim loại mạ, khai thác mỏ hoạt động… nhiều gây ảnh hưởng đến mơi trường Bên cạnh hàng trăm làng nghề thủ cơng như: đúc đồng, nhơm, chì… chưa có biện pháp xử lý nước thải có hiệu trước thải ngồi mơi trường nước Theo số liệu phân tích cho thấy, hàm lượng ion kim loại nặng môi trường nước gần khu công nghiệp xấp xỉ vượt giới hạn cho phép Không giống chất ô nhiễm hữu cơ, ion kim loại nặng không phân huỷ thành sản phẩm cuối vô hại.[1, ,4] 1.1.2 Tác động sinh hóa ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ người Hầu hết kim loại nặng nồng độ vi lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho phát triển sinh vật Tuy nhiên, hàm lượng chúng vượt giới hạn cho phép chúng lại thường có độc tính cao, gây tác động nguy hại đến sức khoẻ người sinh vật Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng môi trường nước nước thải ion kim loại nặng khu công nghiệp, khu chế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn xuất thải ngồi mơi trường Một số hợp chất kim loại nặng thải môi trường bị tích tụ đọng lại đất, song có số hợp chất hịa tan tác động nhiều yếu tố khác Điều tạo điều kiện dể kim loại nặng phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt gây ô nhiễm Các kim loại nặng thường xâm nhập vào thể theo chu trình thức ăn Ngồi cịn thơng qua đường hơ hấp, tiếp xúc gây ảnh hưởng đến sức khỏe người sinh vật Về mặt sinh hóa, ion kim loại có lực lớn với nhóm -SH, -SCH3 nhóm enzim thể Vì enzim bị hoạt tính, cản trở q trình tổng hợp protein thể [4] Q trình thể phương trình sau: SH [Enzim] +M 2+ S [Enzim] M + 2H+ S SH 1.1.2.1 Chì Chì nguyên tố có nhiều ứng dụng thực tế, đặc biệt ngành công nghiệp như: sản xuất pin, ắc quy, thép bảo vệ phóng xạ, chất tạo màu đồ gốm, sản xuất sơn… Tuy nhiên, kim loại nặng khác, chì hợp chất độc người Khi hàm lượng chì vượt tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng đến sức khỏe người sinh vật, làm cho thể bị ngộ độc Nó tác động đến tủy xương trình hình thành huyết cầu tố, thay canxi xương, làm thay đổi hình dạng tế bào xuất bệnh thần kinh dẫn đến tử vong…[3, 7, 11] 1.1.2.2 Đồng Đồng phân bố rộng rãi thiên nhiên nguyên tố quan trọng, cần thiết cho thể người Nó có mặt thể sống Nếu thiếu đồng gây thiếu máu, nhược sắc… Nhu cầu hàng ngày người lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn khoảng 0,033 – 0,050mg/kg thể trọng Tuy nhiên hàm lượng đồng thể lớn thể bị nhiễm độc gây số bệnh thần kinh, gan, thận; lượng lớn đồng hấp thụ qua đường tiêu hóa gây tử vong.[4, 7, 14] Đồng chủ yếu dùng cơng nghiệp điện Ngồi cịn dùng ngành thuộc da, thuốc nhuộm, y học… 1.1.2.3 Niken Niken nguyên tố vi lượng gia súc, vi sinh vật, thực vật Niken có huyết tương người Niken sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp hóa chất, luyện kim, điện tử… Vì vậy, thường có mặt nước thải Niken vào thể người chủ yếu qua đường hơ hấp, gây triệu trứng khó chịu, buồn nơn, đau đầu; tiếp xúc nhiều ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung ương, gan thận; da tiếp xúc lâu dài với niken gây tượng viêm da, xuất dị ứng… Niken có ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp luyện kim, cịn để mạ điện, sản xuất thủy tinh, gốm sứ…[3, 10] Bảng Nồng độ giới hạn số kim loại nước thải công nghiệp nước cấp sinh hoạt.[11] STT Tên tiêu Giá trị giới hạn (mg/l) Nước thải cơng nghiệp Nước cấp sinh hoạt Hàm lượng chì 0,10 0.01 Hàm lượng đồng 2,00 1,00 Hàm lượng niken 0,20 0,10 1.1.3 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước Thực tế có nhiều nguồn gây nhiễm môi trường nước Nước bị ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu việc khai thác mỏ Do nhu cầu sử dụng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn người ngày tăng làm cho việc khai thác kim loại tăng lên Tuy nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa quan tâm mức làm cho kim loại nặng phát tán vào mơi trường Ngồi ra, việc gây nhiễm mơi trường ion kim loại nặng cịn việc sản xuất quặng sử dụng thành phẩm Quá trình sản xuất làm tăng cường có mặt chúng mơi trường Bên cạnh việc tái sử dụng lại phế thải chứa ion kim loại nặng chưa ý quan tâm mức Đối với ion Pb2+: sản lượng khai thác mỏ hàng năm khoảng triệu Chì sử dụng để sản xuất mực in, xăng, pin, sơn, thuốc nhuộm… Hàng năm giới sử dụng triệu chì, 40% sử dụng cho sản xuất ắc quy, 20% sử dụng cho xăng dạng chì ankyl ( gần chì dùng lĩnh vực giảm cơng nghệ sản xuất xăng khơng chì), 12% dùng cho cơng trình xây dựng, 6% dùng cho việc sản xuất đường dây cáp điện, 5% sử dụng cho quân sự, 17% sử dụng cho mục đích khác [3, 7, 10, 12] Đó nguồn chủ yếu gây nhiễm kim loại nặng nói chung chì nói riêng mơi trường nước [4] 1.2 Giới thiệu số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng Hiện môi trường nước gần khu công nghiệp, thành phố lớn có nguy bị nhiễm kim loại nặng lớn, đe dọa đến sức khỏe người môi trường sống Để đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt việc xử lý mơi trường địi hỏi phải có biện pháp xử lý phù hợp đạt hiệu cao 1.2.1 Phương pháp kết tủa Phương pháp thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch dạng hiđroxit kim loại tan Mn+ + n OH- Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên M(OH)n http://www.lrc-tnu.edu.vn Ngồi cịn sử dụng chất tạo kết tủa xút, vôi, cacbonat, sunfua Tuy nhiên phương pháp trình xử lý sơ bộ, địi hỏi q trình xử lý 1.2.2 Phương pháp trao đổi ion Trao đổi ion phương pháp thường dùng để tách kim loại nặng từ nước thải Nhựa trao đổi ion tổng hợp từ hợp chất vơ hay hợp chất hữu có gắn nhóm : (-SO3H), ( -COO-), amin Các cation anion hấp phụ bề mặt nhựa trao đổi ion: nRH + Mn+ RnM RCl + A- RA + + nH+ Cl- Khi nhựa trao đổi ion bão hòa, người ta khôi phục lại cationit anionit dung dịch axit loãng dung dịch bazơ loãng Về mặt kĩ thuật hầu hết kim loại nặng tách phương pháp trao đổi ion, phương pháp thường tốn 1.2.3 Phương pháp hấp phụ So với phương pháp xử lí nước thải khác, phương pháp hấp phụ có đặc tính ưu việt hẳn Vật liệu hấp phụ chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên phế thải nông nghiệp sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, cơng nghệ xử lý khơng địi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc biệt, vật liệu hấp phụ có độ bền cao, tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu cao Trong đề tài này, sử dụng phương pháp hấp phụ [5, 8] 1.2.4 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.4.1 Sự hấp phụ, cân hấp phụ Hấp phụ tích lũy chất bề mặt phân cách pha (rắn - lỏng, khí - lỏng, lỏng - rắn, lỏng - lỏng ) Trong đó: Chất hấp phụ: chất có phần tử lớp bề mặt có khả hút phần tử pha khác nằm tiếp xúc với Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chất bị hấp phụ: chất tích lũy bề mặt chất hấp phụ, chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung bề mặt chất hấp phụ Giải hấp phụ: trình khỏi bề mặt chất hấp phụ phần tử bị hấp phụ Hiện tượng hấp phụ xảy lực tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ Tuỳ theo chất lực tương tác mà người ta chia làm hai loại hấp phụ: hấp phụ vật lí hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lí: gây lực tương tác Vanderwaals phần tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ Lực liên kết yếu dễ bị phá vỡ Q trình hấp phụ vật lí q trình thuận nghịch Hấp phụ hóa học: gây lực liên kết hóa học phần tử chất bị hấp phụ với phần tử chất hấp phụ Lực liên kết bền, khó bị phá vỡ Trong thực tế phân biệt hấp phụ vật lí hấp phụ hóa học tương đối Trong số hệ hấp phụ, hấp phụ xảy đồng thời hai trình hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học.[1, 2, 5, 8] Cân hấp phụ: Hấp phụ vật lý trình thuận nghịch Các phần tử chất bị hấp phụ bề mặt hấp phụ di chuyển ngược trở lại pha thể tích Khi lượng chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ nhiều tốc độ di chuyển ngược trở lại pha thể tích nhanh Đến thời điểm tốc độ trình hấp phụ tốc độ trình giải hấp phụ trình hấp phụ đạt trạng thái cân Đối với hệ xác định, dung lượng hấp phụ hàm nhiệt độ áp suất nồng độ chất bị hấp phụ pha thể tích [1, 5, 8] q = q(T, p) q = q(T, C) Ở nhiệt độ xác định, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào áp suất ( nồng độ): q = q(p) q = q(C) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Dung lượng hấp phụ cân khối lượng chất bị hấp phụ đơn vị khối lượng chất hấp phụ trạng thái cân điều kiện nồng độ nhiệt độ cho trước.[1, 5, 8] Dung lượng hấp phụ tính theo công thức: q (C C cb )v m Trong đó: q: dung lượng hấp phụ (mg/g) V: thể tích dung dịch ( l ) m: khối lượng chất hấp phụ ( g ) Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l) Ccb: nồng độ dung dịch đạt cân hấp phụ (mg/l) Trong trình hấp phụ, phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời, phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngồi chất hấp phụ sau khuếch tán vào sâu bên hạt chất hấp phụ Đối với hệ lỏng - rắn, trình hấp phụ xảy theo giai đoạn sau: Giai đoạn khuếch tán dung dịch: Các phần tử chất bị hấp phụ chuyển từ pha thể tích đến bề mặt ngồi chất hấp phụ Giai đoạn khuếch tán màng: phần tử chất hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ chứa hệ mao quản Giai đoạn khuếch tán mao quản: phần tử 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 chặt vào bề mặt chất hấp phụ Quá trình hấp phụ coi phản ứng nối tiếp, phản ứng nhỏ giai đoạn q trình Khi đó, giai đoạn có tốc độ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ VÂN HẠNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG CỦA BÃ MÍA SAU KHI BIẾN TÍNH BẰNG AXIT XITRIC VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ... kim loại nặng bã mía sau biến tính axit xitric thử nghiệm xử lý môi trường. ” Thực đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo VLHP từ bã mía - Khảo sát số đặc điểm bề mặt bã mía phổ IR... hấp phụ Hiểu tầm quan trọng nguồn nước môi trường sống, nước ta có khuyến khích việc nghiên cứu tìm biện pháp xử lý nguồn nước thải Vì lý mà chọn đề tài: “ Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại