Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http //www lrc tnu edu vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HOÀNG THỊ NHẠN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BẸ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ Ni(II), Fe(III),[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HOÀNG THỊ NHẠN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BẸ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ Ni(II), Fe(III), Zn(II) TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC Chun ngành: HĨA VƠ CƠ Mã ngành: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Hữu Thiềng Thái Nguyên - 2015 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: đề tài thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu sai thật tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả PGS.TS Lê Hữu Thiềng Hoàng Thị Nhạn XÁC NHẬN CỦA TRƯỞNG KHOA CHUYÊN MÔN PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn thực phịng thí nghiệm Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm – Đại Học Thái Nguyên Để hoàn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng, người thầy hướng dẫn, giúp đỡ động viên em suốt tình học tập thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng đào tạo trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hố học, cán làm việc phịng Nghiên cứu khoa học, phịng thí nghiệm khoa Hố học trường Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên góp ý, giúp đỡ tạo điều kiện cho em thực đề tài Xin chân thành cảm ơn cán phòng máy SEM, phòng máy BET Viện khoa học Vật liệu, phịng máy IR - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; khoa xét nghiệm trung tâm y tế dự phòng tỉnh Bắc Kạn; bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhiệt tình giúp đỡ cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ cách hồn chỉnh Tơi xin chân thành cảm ơn động viên, ủng hộ, giúp đỡ người thân gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả luận văn Hồng Thị Nhạn Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục i Danh mục chữ viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục hình iv MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tài nguyên nước ô nhiễm môi trường nước 1.1.1 Tài nguyên nước 1.1.2 Sự ô nhiễm môi trường nước 1.2 Ảnh hưởng nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng tới sức khoẻ người 1.2.1 Kẽm 1.2.2 Niken 1.2.3 Sắt 1.3 Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.3.1 Phương pháp kết tủa 1.3.2 Phương pháp trao đổi ion 1.3.3 Phương pháp vi sinh 1.3.4 Phương pháp hấp thụ 1.4 Hấp phụ môi trường nước 13 1.4.1 Đặc tính ion kim loại môi trường nước 13 1.4.2 Đặc điểm chung hấp phụ môi trường nước 14 1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 15 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1.6 Giới thiệu bẹ chuối 15 1.6.1 Diện tích sản lượng chuối 15 1.6.2 Thành ph n bẹ chuối 16 1.7 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm chất thải nông nghiệp làm VLHP 17 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 21 2.1 Dụng cụ hoá chất 21 2.1.1 Hoá chất 21 2.1.2 Thiết bị dụng cụ 21 2.2 Chế tạo VLHP từ bẹ chuối 21 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 21 2.2.2 Chế tạo VLHP 22 2.3 Xác định đặc trưng bề mặt VLHP 22 2.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 22 2.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) 25 2.4 Xác định điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ 26 2.4.1 Xác định điểm đẳng điện VLHP 27 2.4.2 Xác định điểm đẳng điện VLHP 28 2.4.3 Xác định điểm đẳng điện VLHP 29 2.5 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II), Zn(II), Fe(III) 30 2.6 Nghiên cứu khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 32 2.6.1 Khảo sát khả hấp phụ NLvà VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 33 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 35 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 38 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 42 2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 46 2.7 Động học hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 53 2.7.1 Động học hấp phụ VLHP Ni(II) 53 2.7.2 Động học hấp phụ VLHP Fe(III) 61 2.7.3 Động học hấp phụ VLHP Zn(II) 69 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A Optical absorption (Độ hấp thụ quang) AAS Atomic adsorption (Hấp thụ nguyên tử) BET F-AAS Brunauer- Emmett-Teller (Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng) Universal flame atomic adsorption (Phổ hấp thụ nguyên tử lửa) IR Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) NL Nguyên liệu pHpzc SEM Điểm đẳng điện Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VLHP Vật liệu hấp phụ Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Diễn biến sản xuất chuối Việt Nam 16 Bảng 1.2 Thành ph n bẹ chuối 16 Bảng 2.1 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP1 27 Bảng 2.2 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP 28 Bảng 2.3 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP 29 Bảng 2.4 Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa 30 Bảng 2.5 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ Ni(II) 31 Bảng 2.6 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ Fe(III) 31 Bảng 2.7 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ Zn(II) 32 Bảng 2.8 Khảo sát thay đổi tỉ lệ NL: stearic đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 33 Bảng 2.9 Khảo sát thay đổi tỉ lệ NL: fomanđehit đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 34 Bảng 2.10 Khảo sát thay đổi tỉ lệ NL: sunfuric đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 34 Bảng 2.11 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ 35 VLHP Ni(II) 35 Bảng 2.12 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ VLHP Fe(III) 36 Bảng 2.13 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ VLHP Zn(II) 38 Bảng 2.14 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Ni(II) 39 Bảng 2.15 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Fe(III) 40 Bảng 2.16 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Zn(II 41 Bảng 2.17 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ VLHP Ni(II) 43 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Bảng 2.18 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ VLHP Fe (III) 43 Bảng 2.19 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ VLHP Zn (II) 45 Bảng 2.20 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP1 Ni(II), Fe(III), Zn(II) 46 Bảng 2.21 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP2 Ni(II), Fe(III), Zn(II) 48 Bảng 2.22 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP3 Ni(II), Fe(III), Zn(II 50 Bảng 2.23 Dung lượng cực đại số Langmuir 53 Bảng 2.24 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP Ni(II) 53 Bảng 2.25 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Ni(II) 58 Bảng 2.26 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Ni(II) 60 Bảng 2.27 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP Fe(III) 61 Bảng 2.28: Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Fe(III) 66 Bảng 2.29 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Fe(III) 68 Bảng 2.30 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP 69 Zn(II) 69 Bảng 2.31 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Zn(II) 74 Bảng 2.32 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Zn(II) 76 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Phổ IR ngun liệu 23 Hình 2.2 Phổ IR VLHP1 23 Hình 2.3 Phổ IR VLHP2 24 Hình 2.4 Phổ IR VLHP3 24 Hình 2.5 Ảnh SEM NL(a), VLHP1(b), VLHP2(c) 26 Hình 2.6 Ảnh SEM NL (a); VLHP3 (b) 26 Hình 2.7 Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP 28 Hình 2.8 Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP2 29 Hình 2.9 Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP3 30 Hình 2.10 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) 31 Hình 2.11: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III) 32 Hình 2.12 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Zn(II) 32 Hình 2.13.Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ Ni(II) 36 Hình 2.14 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ Fe(III) 37 Hình 2.15 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ Zn(II) 38 Hình 2.16 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH hấp phụ Ni(II) 40 Hình 2.17 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH hấp phụ Fe(III) 41 Hình 2.18 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH hấp phụ Zn(II) 42 Hình 2.19 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP hấp phụ Ni(II) 43 Hình 2.20 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP hấp phụ Fe(III) 44 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.21 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP hấp phụ Zn (II) 45 Hình 2.22 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụLangmuir VLHP1 Ni(II) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni(II) 47 Hình 2.23 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP1 Fe(III) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Fe(III) 47 Hình 2.24 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP1 Zn(II) b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Zn(II) 48 Hình 2.25.(a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP2 Ni(II) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni (II) 49 Hình 2.26 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP2 Fe(III) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Fe(III) 49 Hình 2.27 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP2 Zn(II) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Zn(II) 50 Hình 2.28 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP3 Ni(II) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni(II) 51 Hình 2.29.(a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP3 Fe(III) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Fe(III) 51 Hình 2.30 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụLangmuir VLHP3 Zn(II) (b) Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Zn(II) 52 Hình 2.31 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Ni(II) 57 Hình 2.32 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Ni(II) 57 Hình 2.33 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Ni(II) 58 Hình 2.34 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Ni(II) 59 Hình 2.35 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Ni(II) 59 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.36 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Ni(II) 60 Hình 2.37 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Fe(III) 64 Hình 2.38 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Fe(III) 65 Hình 2.39 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Fe(III) 66 Hình 2.40 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Fe(III) 67 Hình 2.41 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Fe(III) 67 Hình 2.42 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Fe(III) 68 Hình 2.43 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Zn(II) 73 Hình 2.44 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Zn(II) 73 Hình 2.45 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Zn(II) 74 Hình 2.46 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Zn(II) 75 Hình 2.47 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Zn(II) 76 Hình 2.48 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Zn(II) 76 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên quý giá, chất liên quan trực tiếp đến sống trái đất Một vài thập niên trở lại đây, phát triển khoa học kỹ thuật, kinh tế sức sản xuất nhằm đáp ứng bùng nổ dân số, lượng nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất tăng lên nhiều Tuy nhiên, phát triển kéo theo ô nhiễm nguồn nước Một tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước kim loại nặng Có nhiều phương pháp khác nghiên cứu áp dụng để tách loại kim loại nặng khỏi môi trường nước Một phương pháp nhiều người quan tâm sử dụng VLHP có nguồn gốc thực vật để tách kim loại khỏi môi trường nước Phương pháp có ưu điểm sử dụng nguồn ngun liệu rẻ tiền, sẵn có khơng đưa thêm vào môi trường tác nhân độc hại khác Một nguồn nguyên liệu sẵn có nước ta bẹ chuối thích hợp cho việc nghiên cứu biến đổi tạo vật liệu hấp phụ để tách loại ion kim loại nặng Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) môi trường nước” Thực đề tài này, tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo VLHP từ bẹ chuối qua xử lý fomandehit, axit stearic, axit sunfuric… - Khảo sát số đặc điểm bề mặt VLHP phổ IR, ảnh chụp SEM - Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP chế tạo từ bẹ chuối theo phương pháp tĩnh Cụ thể yếu tố: pH, thời gian, nồng độ đ u, khối lượng VLHP - Khảo sát động học hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tài nguyên nước ô nhiễm môi trường nước 1.1.1 Tài nguyên nước Nước thành ph n sinh quyển, tài nguyên quan trọng loài người sinh vật trái đất Nước đóng vai trị điều hồ yếu tố khí hậu, đất đai sinh vật thơng qua chu trình vận động Nước tài nguyên quý giá, đáp ứng nhu c u đa dạng người sinh hoạt hàng ngày, nông nghiệp sản xuất công nghiệp như: tạo điện năng, nhiều danh lam thắng cảnh hùng vĩ, nuôi trồng thuỷ sản, sản xuất lương thực Nước bao phủ 71% diện tích trái đất, có 97% nước mặn cịn 3% nước Nhưng thực tế, 3% nước 3/4 lượng nước người khơng sử dụng nằm q sâu lịng đất, bị đóng băng, dạng , có 0,5% nước diện sơng, hồ, ao, suối mà người sử dụng Tuy nhiên bên cạnh đó, nguồn nước cịn bị nhiễm hoạt động người Do vậy, thực tế, nước để đáp ứng nhu c u người chiếm tỉ lệ không đáng kể [11] 1.1.2 Sự ô nhiễm môi trường nước Nước tự nhiên nước hình thành trình tự nhiên, khơng có tác động nhân sinh Do tác động nhân sinh, nước tự nhiên bị ô nhiễm bẩn chất khác làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước, làm cho nguồn nước trở nên độc hại với người sinh vật Các khuynh hướng làm thay đổi chất lượng nước ảnh hưởng hoạt động người [4], [5] - Giảm độ pH nước ô nhiễm H2SO4, HNO3 từ khí quyển, tăng hàm lượng SO42-, NO3- nước - Tăng hàm lượng Ca, Mg, Si nước ng m nước sơng mưa hồ tan, phong hoá cacbonat - Tăng hàm lượng kim loại nặng nước tự nhiên như: Pb, Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Cd, Fe, Zn… - Giảm nồng độ oxi hoà tan nước tự nhiên q trình oxi hố có liên quan đến trình sống sinh vật, nguồn chứa nước khoáng hoá hợp chất hữu cơ… [11] 1.2 Ảnh hưởng nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng tới sức khoẻ người Khác với chất thải hữu tự phân hủy đa số trường hợp, kim loại nặng phóng thích vào mơi trường tồn lâu dài Chúng tích tụ vào mơ sống qua chuỗi thức ăn mà người mắt xích cuối Kim loại nặng nguyên tố vi lượng c n thiết cho thể người chúng tồn dạng ion với nồng độ lớn, vào thể người chúng lại có độc tính cao [3], [15] 1.2.1 Kẽm Kẽm nguyên tố phổ biến thứ 23 vỏ trái đất Kẽm tồn loại chất phổ biến sphalenit, blen đỏ, calamin Kẽm nguyên tố thiết yếu thể, toàn thể chứa khoảng 2,5 gam kẽm, g n lượng sắt, gấp 20 l n lượng đồng thể Chính kẽm đóng vai trị sinh học khơng thể thiếu sức khoẻ người Sự thiếu hụt kẽm thể gây triệu chứng bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh gan [4], [15]… Nhưng dư thừa, kẽm cịn có khả gây ung thư đột biến, gây ngộ độc th n kinh, gây độc đến hệ miễn dịch 1.2.2 Niken Đối với số gia súc, vi sinh vật, thực vật, niken nguyên tố vi lượng Niken sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp hố chất, luyện kim, điện tử… Vì vậy, thường có mặt nước thải Niken vào thể chủ yếu qua đường hơ hấp, gây triệu chứng khó chịu, buồn nơn, đau đ u; tiếp xúc nhiều ảnh hưởng đến phổi, hệ th n kinh trung ương, gan, thận; tiếp xúc lâu dài với niken gây tượng viêm Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn da, xuất dị ứng… [5], [8] 1.2.3 Sắt Sắt chiếm 5% vỏ Trái đất nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú Nước mưa ngấm vào lòng đất t ng địa chất hịa tan sắt, từ ngấm vào nguồn nước ng m, nguồn nước giếng mà người dân sử dụng rộng rãi Bên cạnh đó, sắt xâm nhập vào nguồn nước thông qua ống rỉ sét dẫn nước Sắt hịa tan làm nước có mùi kim loại, hàm lượng sắt cao làm cho nước có vị tanh, màu vàng đục Các loại rau xanh chế biến nước nhiễm sắt làm màu sắc hấp dẫn vốn có Với qu n áo, vật dụng gia đình tạo vết cáu bẩn, lắng cặn Vì vậy, sắt coi thứ chất gây ô nhiễm thứ cấp chất gây thẩm mỹ cho nước Chất sắt yếu tố c n thiết cho thể người, sắt không coi nguy hại đến sức khỏe người mức độ vừa phải Trong thực tế, sắt c n thiết cho sức khỏe tạo điều kiện vận chuyển oxy máu, giải độc gan, kiểm sốt tín hiệu dẫn truyền th n kinh… Do thiếu sắt gây tình trạng thiếu máu thiếu sắt ảnh hưởng đến hoạt động chuyển hoá tế bào thiếu hụt men chứa sắt Ngược lại tải sắt thể vượt giới hạn gây ứ đọng sắt mô tim, gan, tuyến nội tiết dẫn đến rối loạn tr m trọng chức quan [4], [5], [10] 1.3 Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng Một vài thập niên trở lại đây, phát triển kinh tế sức sản xuất, lượng nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất tăng lên nhiều Để đáp ứng nhu c u nước sinh hoạt việc xử lý mơi trường địi hỏi phải có biện pháp xử lý phù hợp đạt hiệu cao Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải chứa kim loại nặng phương pháp hoá học, hố lý hay sinh học áp dụng trình xử lý nhằm loại bỏ kim loại nặng trước thải vào Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn môi trường [12] 1.3.1 Phương pháp kết tủa Phương pháp dựa phản ứng hoá học chất đưa vào nước thải với kim loại c n tách, độ pH thích hợp tạo thành hợp chất kết tủa tách khỏi nước thải phương pháp lắng Phương pháp thường dùng kết tủa kim loại dạng hydroxit cách trung hoà đơn giản chất thải axit Độ pH kết tủa cực đại tất kim loại khơng trùng nhau, tìm vùng pH tối ưu, giá trị từ – 10,5 tuỳ theo giá trị cực tiểu c n tìm để loại bỏ kim loại mà không gây độc hại Đối với phương pháp kết tủa kim loại pH đóng vai trị quan trọng Khi xử lý c n chọn tác nhân trung hoà điều chỉnh pH phù hợp Phương pháp kết tủa hóa học rẻ tiền ứng dụng rộng hiệu không cao, phụ thuộc nhiều yếu tố (nhiệt độ, pH, chất kim loại) [5] 1.3.2 Phương pháp trao đổi ion Dựa nguyên tắc phương pháp trao đổi ion dùng ionit nhựa hữu tổng hợp, chất cao phân tử có gốc hydrocacbon nhóm chức trao đổi ion Q trình trao đổi ion tiến hành cột cationit anionit Các vật liệu nhựa thay mà khơng làm thay đổi tính chất vật lý chất dung dịch không làm biến hoà tan Các ion dương hay âm cố định gốc đẩy ion dấu có dung dịch Đối với xử lý kim loại hoà tan nước thường dùng chế phản ứng thuận nghịch RmB + mA mRA + B Phản ứng xảy cân thiết lập Quá trình gồm giai đoạn sau: * Di chuyển ion A từ nhân dịng chất lỏng tới bề mặt ngồi lưới Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn biên màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn * Khuyếch tán ion qua lớp * Chuyển ion khuyếch tán qua biên giới phân pha vào hạt nhựa trao đổi * Khuyếch tán ion A bên hạt nhựa trao đổi tới nhóm chức trao đổi Ion * Phản ứng hoá học trao đổi ion A B * Khuyếch tán ion B bên hạt trao đổi tới biên giới phân pha * Chuyển ion B qua biên giới phân pha bề mặt màng chất lỏng * Khuyếch tán ion B qua màng * Khuyếch tán ion B vào nhân dòng chất lỏng * Đặc tính trao đổi ion: + Sản phẩm khơng hồ tan điều kiện bình thường + Sản phẩm gia công hợp cách + Sự thay đổi trạng thái trao đổi ion không làm phân huỷ cấu trúc vật liệu Phương pháp trao đổi ion có ưu điểm tiến hành quy mô lớn với nhiều loại kim loại khác Tuy lại tốn nhiều thời gian, tiến hành phức tạp phải hồn ngun vật liệu trao đổi, hiệu khơng cao [2] 1.3.3 Phương pháp vi sinh Biện pháp sinh học sử dụng đặc điểm quý vi sinh vật , đặc điểm thu hút ý nhà nghiên cứu nhà sản xuất khả đồng hoá nhiều nguồn chất khác vi sinh vật, từ tinh bột, xenlulozơ, nguồn d u mỏ dẫn xuất đến hợp chất cao phân tử khác protein, lipit, kim loại nặng chì, thuỷ ngân Thực chất phương pháp nhờ hoạt động sống vi sinh vật (sử dụng hợp chất hữu số chất khoáng có nước thải làm nguồn dinh dưỡng lượng) để biến đổi hợp chất hữu cao phân tử có nước thải thành hợp chất đơn giản Trong trình dinh dưỡng vi sinh vật nhận chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản, nên sinh khối tăng lên [2] Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Biện pháp sinh học để xử lý nước thải làm hồn tồn loại nước thải cơng nghiệp chứa loại chất bẩn hoà tan phân tán nhỏ Do biện pháp thường dùng sau loại bỏ tạp chất phân tán thô khỏi chất thải 1.3.4 Phương pháp hấp thụ So với phương pháp khác, phương pháp hấp phụ có nhiều đặc tính ưu việt hẳn Vật liệu hấp phụ chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên phế thải nơng nghiệp sẵn có, dễ kiếm, rẻ tiền, quy trình xử lý đơn giản Vì vậy, đề tài sử dụng phương pháp hấp phụ để xử lý nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng * Cân hấp phụ dung lượng hấp phụ Hấp phụ tích luỹ chất bề mặt phân cách pha (khí – rắn, khí – lỏng, lỏng – rắn, lỏng – lỏng) Chất có bề mặt xảy hấp phụ gọi chất hấp phụ Chất tích luỹ bề mặt gọi chất hấp phụ Bản chất tượng hấp phụ tương tác phân tử 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 lý hấp phụ hố học Hấp phụ vật lí: Là hấp phụ gây lực Vander Vaals (tương tác yếu) ph n tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ Q trình hấp phụ vật lí q trình thuận nghịch Hấp phụ hố học: Gây lực liên kết hoá học ph n tử chất bị hấp phụ với ph n tử chất hấp phụ Lực liên kết bền, khó bị phá vỡ Trong số hệ hấp phụ, xảy đồng thời hai q trình hấp phụ vật lí hấp phụ hoá học [7], [9] Cân hấp phụ: Sự hấp phụ trình thuận nghịch, bên cạnh q trình hấp phụ cịn có q trình ngược lại gọi trình phản hấp phụ, tức có chuyển ion phân tử bị hấp phụ từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch Sự diễn đồng thời hai trình ngược chiều dẫn Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... ta bẹ chuối thích hợp cho việc nghiên cứu biến đổi tạo vật liệu hấp phụ để tách loại ion kim loại nặng Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để hấp. .. loại hấp phụ: Hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học Hấp phụ vật lí: Là hấp phụ gây lực Vander Vaals (tương tác yếu) ph n tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ Q trình hấp phụ vật lí q trình thuận nghịch Hấp phụ. .. phụ hoá học: Gây lực liên kết hoá học ph n tử chất bị hấp phụ với ph n tử chất hấp phụ Lực liên kết bền, khó bị phá vỡ Trong số hệ hấp phụ, xảy đồng thời hai q trình hấp phụ vật lí hấp phụ hoá học