Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến quá trình biến tính than hoạt tính bằng axit sulfuric

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - ISO 9001:2008 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG Sinh viên : Trần Ngọc Ánh Giảng viên hướng dẫn: TS.Võ Hồng Tùng HẢI PHỊNG - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SĨNG SIÊU ÂM ĐẾN Q TRÌNH BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH BẰNG AXIT SULFURIC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG Sinh viên : Trần Ngọc Ánh Giảng viên hướng dẫn: TS Võ Hồng Tùng HẢI PHỊNG - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Trần Ngọc Ánh Mã SV:1212301008 Lớp: MT1601 Ngành:Kỹ thuật môi trường Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng sóng siêu âm đến q trình biến tính than hoạt tính axit sulfuric” NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) - Biến tính than hoạt tính thành vật liệu hấp phụ cation Fe3+ Mn2+ nước - Khảo sát biến đổi diện tích bề mặt riêng tổng số tâm axit than sau biến tính axit sulfuric tác động sóng siêu âm - Các yếu tố ảnh hưởng (thời gian, diện tích bề mặt riêng, tổng số tâm axit) đến khả hấp phụ than …………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn - Tổng số tâm axit bề mặt than - Diện tích bề mặt riêng - Nồng độ Fe3+ Mn2+ dung dịch sau hấp phụ - Tải trọng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Địa điểm thực nhiệm vụ tốt nghiệp Phòng F203 – Trường ĐH Dân lập Hải Phòng …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên: Võ Hoàng Tùng Học hàm, học vị: Tiến sĩ Cơ quan công tác:Trường ĐH Dân lập Hải Phịng Nội dung hướng dẫn:Tồn khóa luận Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hướng dẫn: Đề tài tốt nghiệp giao ngày 18 tháng năm 2016 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 08 tháng năm 2016 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Người hướng dẫn Sinh viên Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Hiệu trưởng GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: - Trong trình làm đề tài tốt nghiệp, sinh viên thể thái độ tích cực, chăm chỉ, chủ động cơng việc - Có tinh thần nghiên cứu hăng say, có tố chất để phát triển thêm …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… .………………………………………………………………………… Đánh giá chất lượng khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…): - Chất lượng khóa luận tốt, có tính hàm lượng khoa học tương đối cao - Khóa luận trình bày mẫu, thể tính khoa học, logic - Số liệu thực nghiệm bước đầu chứng minh luận điểm khoa học …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán hướng dẫn (ghi số chữ): 10 ( mười điểm) Hải Phòng, ngày 05 tháng 07 năm 2016 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Võ Hoàng Tùng Lời cảm ơn Để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này,em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS.Võ Hồng Tùng giao đề tài nhiệt tình giúp đỡ em,cho em kiến thức quý báu trình nghiên cứu Em xin cảm ơn thầy cô khoa Kỹ thuật Môi trường – Trường Đại học Dân lập Hải Phòng tạo điều kiện tốt phịng thí nghiệm để em hồn thành tốt trình làm thực nghiệm Cảm ơn chân thành đến bạn sinh viên làm việc phịng thí nghiệm khoa Môi trường giúp đỡ trình thực nghiệm Ngồi nỗ lực tìm tịi, nghiên cứu thân, nhờ giúp đỡ người xung quanh, đặc biệt thầy cô, bạn sinh viên khoa Kỹ thuật Mơi trường đóng góp phần khơng nhỏ nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Trần Ngọc Ánh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương – TỔNG QUAN 1.1 Kim loại nặng ảnh hưởng chúng đến môi trường người 1.1.1 Kim loại nặng 1.1.2 Ô nhiễm nước kim loại nặng số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 1.1.3 Ảnh hưởng kim loại nặng đến môi trường người 1.2 Các phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1 Phương pháp sinh học 1.2.2 Phương pháp hóa lý 1.3 Giới thiệu vật liệu hấp phụ - Than hoạt tính Phương pháp biến tính than hoạt tính 13 1.3.1 Giới thiệu vật liệu hấp phụ 13 1.3.1.1 Than hoạt tính 13 1.3.1.2 Cấu trúc bề mặt than hoạt tính 14 1.3.1.3 Nhóm cacbon – ơxy bề mặt than ảnh hưởng 16 1.3.2 Giới thiệu phương pháp biến tính than hoạt tính 17 1.3.2.1 Biến tính than hoạt tính axit sulfuric 17 1.3.2.2 Sóng siêu âm ảnh hưởng đến q trình hấp phụ 18 Chương 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1 Đối tượng nghiên cứu 20 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 20 2.3 Dụng cụ thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 20 2.3.1 Dụng cụ thiết bị, hóa chất 20 2.3.2 Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm 21 2.4 Phương pháp nghiên cứu 22 2.4.1 Phương pháp xác định ion dung dịch 22 2.4.1.1 Xác định nồng độ Sắt 22 2.4.1.2 Xác định nồng độ Mangan 23 2.4.2 Phương pháp xử lý than hoạt tính 25 2.4.3 Khảo sát khả hấp phụ than nguyên liệu mẫu than sau xử lý 26 2.4.3.1 Xác định hiệu suất hấp phụ than trạng thái tĩnh 26 2.4.3.2 Xác định hiệu suất hấp phụ than trạng thái động 27 2.4.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ mẫu than 28 2.4.4.1 Xác định diện tích bề mặt than 28 2.4.4.2 Xác định tổng số tâm axit bề mặt than 28 2.4.4.3 Ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ mẫu than28 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ mẫu than 30 3.1.1 Xác định diện tích bề mặt than 30 3.1.2 Xác định tổng số tâm axit bề mặt than 31 3.2 Khảo sát khả hấp phụ mẫu than 34 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ than trạng thái tĩnh 34 3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ Sắt 34 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ Mangan 36 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ than trạng thái động 39 3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Sắt 39 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Mangan 41 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật than hoạt tính 13 Bảng 2.1: Dụng cụ thiết bị cần thiết cho nghiên cứu 20 Bảng 2.2: Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 21 Bảng 2.3: Kết đo quang xác định đường chuẩn Sắt 23 Bảng 2.4: Kết đo quang xác định đường chuẩn Mangan 24 Bảng 3.1: Số liệu diện tích bề mặt riêng mẫu than 30 Bảng 3.2: Tổng số tâm axit bề mặt than ơxi hóa 32 Bảng 3.3: Kết sau trình hấp phụ Sắt mẫu than trạng thái tĩnh 34 Bảng 3.4: Kết sau trình hấp phụ Mangan mẫu than trạng thái tĩnh 37 Bảng 3.5: Kết sau trình hấp phụ Sắt mẫu than trạng thái động 40 Bảng 3.6:Kết sau trình hấp phụ Mangan mẫu than trạng thái động 42 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Dựa vào bảng 3.2 hình 3.2 cho thấy tổng số tâm axit bề mặt than tăng theo thời gian siêu âm, mẫu sóng siêu âm 2h lớn thời gian siêu âm >2h tổng số tâm axit bề mặt than giảm dần Theo đề tài “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng” Trịnh Xuân Đại (2010), Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, tổng số tâm axit bề mặt than ban đầu than ơxi hóa với HNO đặc 4h 1,2*1020; 1,68*1021 tâm/g kết luận: “Quá trình biến tính than hoạt tính làm cho số lượng nhóm chức có tính axit bề mặt than tăng lên cách đáng kể so với số lượng nhóm chức có tính axit bề mặt than ban đầu” [11] Qua hình 3.2 thấy tổng số tâm axit bề mặt than tăng lên đáng kể sau ơxi hóa mơi trường axit với thời gian siêu âm 2h, từ 4,143*1017 tâm/g tăng đến 1,175*1018 tâm/g thời gian siêu âm >2h tổng số tâm axit giảm xuống nguyên nhân thời gian siêu âm, axit phân tách thành bong bóng li ti tạo thành nhóm chức axit nhanh chóng bám bề mặt than làm cho số tâm axit tăng lên đáng kể Khi thời gian siêu âm – 2h, nhóm chức axit bám vào bề mặt than thời gian xảy trình phân hủy bay chất hữu nhẹ làm tăng diện tích bề mặt than, nói nhóm chức axit liên kết với chất hữu nên làm giảm số nhóm chức axit chất hữu bị bay giảm so với số nhóm chức axit tăng lên bám lên bề mặt than nên không nhận giảm số nhóm chức axit chất hữu bay Trong khoảng thời gian siêu âm – 3h, diện tích bề mặt riêng tăng lên lớn nhất, chất hữu nhẹ lúc phân hủy bay hết, số nhóm chức axit liên kết với chất hữu khơng cịn đáng kể nên gây giảm tâm axit khoảng thời gian Thời gian siêu âm – 4h, diện tích bề mặt giảm bong bóng li ti công vào cấu trúc lỗ xốp than phá hủy chúng, nhóm chức axit bám vào bề mặt cấu trúc lỗ xốp chúng bị phá vỡ mang Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 33 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng theo nhóm chức axit làm tổng số tâm axit bề mặt than giảm xuống nhiều số nhóm chức axit tăng lên bám bề mặt than thấy tổng số tâm axit bề mặt than giảm so với mẫu siêu âm 3h lớn nhiều so tổng số tâm axit bề mặt than nguyên liệu Do nói mẫu siêu âm 2h mẫu có khả hấp phụ hóa học tốt có tổng số tâm axit nhiều 3.2 Khảo sát khả hấp phụ mẫu than 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ than trạng thái tĩnh 3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ Sắt Với mẫu than, chuẩn bị bình tam giác 100ml Cân vào bình 0,5g than Thêm vào bình 50ml dung dịch Sắt chuẩn có nồng độ 100mg/l Tiến hành lắc bình khoảng thời gian khác nhau: 5, 10, 15, 20phút Sau khoảng thời gian lấy mẫu lọc máy lọc hút chân không Nước thu sau lọc tiến hành thực bước phân tích Sau theo phương trình đường chuẩn Sắt để xác định nồng độ Sắt sau hấp phụ, cơng thức (2 – 3) tính tải trọng hấp phụ Kết thu được: Bảng 3.3: Kết sau trình hấp phụ Sắt mẫu than trạng thái tĩnh Thời gian Tải trọng hấp CFe sau hấp phụ Chất hấp phụ Abs lắc mẫu phụ (mg/l) (phút) q(mg/g) Than nguyên liệu Than biến tính 0,593 32,616 6,738 10 0,57 31,403 6,86 15 0,581 31,983 6,802 20 0,592 32,563 6,744 0,605 33,249 6,675 10 0,6 32,985 6,702 Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 34 Khóa luận tốt nghiệp Than ơxi hóa Mẫu siêu âm 1h Mẫu siêu âm 2h Mẫu siêu âm 3h Mẫu siêu âm 4h Trường ĐHDL Hải Phòng 15 0,554 30,559 6,944 20 0,56 30,875 6,913 0,57 31,403 6,86 10 0,562 30,981 6,902 15 0,553 30,506 6,949 20 0,553 30,506 6,949 0,58 31,930 6,807 10 0,566 31,192 6,881 15 0,56 30,875 6,913 20 0,56 30,875 6,913 0,601 33,038 6,696 10 0,563 31,033 6,897 15 0,52 28,765 7,124 20 0,534 29,504 7,05 0,59 32,458 6,754 10 0,57 31,403 6,86 15 0,51 28,238 7,176 20 0,505 27,974 7,203 0,61 33,513 6,649 10 0,574 31,614 6,839 15 0,57 31,403 6,86 20 0,58 31,93 6,807 Từ bảng 3.3, lập đồ thị biểu diễn tải trọng hấp phụ Sắt lớn mẫu than trạng thái tĩnh: Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 35 Khóa luận tốt nghiệp 7.2 6.86 6.944 Trường ĐHDL Hải Phòng 6.949 6.913 7.124 7.203 6.86 6.3 5.4 4.5 3.6 2.7 1.8 0.9 than ngun than biến tính than ơxi hóa mẫu siêu âm mẫu siêu âm mẫu siêu âm mẫu siêu âm liệu 1h 2h 3h 4h Hình 3.3: Tải trọng hấp phụ Sắt lớn trạng thái tĩnh Từ bảng số liệu 3.3 biểu đồ 3.3 cho thấy mẫu than có khả hấp phụ Fe3+ trạng thái tĩnh để tải trọng hấp phụ lớn cần thời gian lắc mẫu thường 15 phút tiếp tục lắc mẫu tải trọng hấp phụ có khả giảm dần Tải trọng hấp phụ tính bảng 3.3 cho thấy tải trọng hấp phụ mẫu than phụ thuộc vào nồng độ sau hấp phụ dung dịch Đối với mẫu than hấp phụ Fe3+ trạng thái tĩnh tải trọng hấp phụ dao động khoảng 6,6 – 7,2 mg/g Theo biểu đồ, mẫu siêu âm 3h có khả hấp phụ Fe3+ trạng thái tĩnh tốt Mẫu than có khả hấp phụ vật lý tốt có diện tích bề mặt lớn nhất, nói than hoạt tính hấp phụ Fe3+ khả hấp phụ vật lý 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả hấp phụ Mangan Với mẫu than, chuẩn bị bình tam giác 100ml Cân vào bình 0,5g than Thêm vào bình 50ml dung dịch Mangan chuẩn Tiến hành lắc bình khoảng thời gian khác nhau: 5, 10, 15, 20phút Sau khoảng thời Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 36 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng gian lấy mẫu lọc máy lọc hút chân không Nước thu sau lọc tiến hành thực bước phân tích Theo phương trình đường chuẩn Mangan để xác định nồng độ Mangan sau hấp phụ, công thức (2 – 3) tính tải trọng hấp phụ Kết thu được: Bảng 3.4: Kết sau trình hấp phụ Mangan mẫu than trạng thái tĩnh Thời gian Chất hấp phụ lắc mẫu CMn sau hấp phụ Tải trọng hấp phụ (mg/l) q(mg/g) Abs (phút) Than nguyên liệu Than biến tính 0,44 61,456 3,854 10 0,408 57,11 4,289 15 0,426 59,555 4,045 20 0,45 62,814 3,719 0,43 60,098 3,99 10 0,4 56,023 4,398 15 0,4 56,023 4,398 20 0,39 54,665 4,534 0,33 46,516 5,348 10 0,32 45,158 5,484 15 0,316 44,615 5,539 20 0,324 45,701 5,43 0,36 50,591 4,941 10 0,359 50,455 4,955 15 0,33 46,516 5,348 20 0,34 47,875 5,213 Than ơxi hóa Mẫu siêu âm 1h Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 37 Khóa luận tốt nghiệp Mẫu siêu âm 2h Mẫu siêu âm 3h Mẫu siêu âm 4h Trường ĐHDL Hải Phòng 0,313 44,208 5,579 10 0,28 39,726 6,027 15 0,28 39,726 6,027 20 0,274 38,911 6,109 0,423 59,147 4,085 10 0,394 55,208 4,479 15 0,375 52,628 4,737 20 0,375 52,628 4,737 0,412 57,653 4,235 10 0,392 54,937 4,506 15 0,38 53,307 4,669 20 0,401 56,159 4,384 Từ bảng 3.4, ta có đồ thị biểu diễn tải trọng hấp phụ Mangan lớn mẫu than trạng thái tĩnh: 6.109 6.3 5.539 5.6 4.9 4.289 4.534 5.348 4.737 4.669 4.2 3.5 2.8 2.1 1.4 0.7 than ngun than biến tính than ơxi hóa mẫu siêu âm mẫu siêu âm mẫu siêu âm mẫu siêu âm liệu 1h 2h 3h 4h Hình 3.4: Tải trọng hấp phụ Mangan lớn mẫu than trạng thái tĩnh Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 38 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Từ bảng số liệu 3.4 biểu đồ 3.4 cho thấy mẫu than có khả hấp phụ Mn2+ trạng thái tĩnh để tải trọng hấp phụ lớn cần thời gian lắc mẫu thường 10-15 phút tiếp tục lắc mẫu tải trọng q trình hấp phụ có khả giảm dần Tải trọng hấp phụ tính bảng 3.4 cho thấy tải trọng hấp phụ mẫu than phụ thuộc vào nồng độ sau hấp phụ dung dịch Đối với mẫu than hấp phụ Mn2+ trạng thái tĩnh tải trọng hấp phụ khoảng 3,7–6,1 mg/g Theo biểu đồ mẫu siêu âm 2h mẫu có khả hấp phụ Mn2+ trạng thái tĩnh tốt Mẫu than có khả hấp phụ hóa học tốt có tổng số tâm axit lớn nên nói than hoạt tính hấp phụ Mn2+ có chất phụ thuộc nhiều vào hấp phụ hóa học 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ than trạng thái động 3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Sắt Chuẩn bị mẫu than ống xi – lanh 10ml bình tam giác 100ml Lót lớp bơng đáy, cân vào ống 0,5g than, tiếp tục lót lớp bơng phía lớp than Rót từ từ dung dịch Sắt chuẩn cho dung dịch chảy qua Sau than ướt, bỏ qua nước lọc đầu chừng 5ml, bắt đầu thu dung dịch sau lọc Tốc độ chảy sau lọc trung bình 0,6 ml/phút Chia làm phân đoạn lọc, giai đoạn thu 30ml, thời gian trung bình phân đoạn 50phút Mỗi bình tam giác đựng phân đoạn Nước thu sau phân đoạn lọc cột lọc tiến hành thực bước phân tích Sau theo phương trình đường chuẩn Sắt để xác định nồng độ Sắt sau hấp phụ, cơng thức (2 – 1) tính hiệu suất hấp phụ Kết hấp phụ than Sắt thu bảng: Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 39 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Bảng 3.5: Kết sau q trình hấp phụ Sắt mẫu than trạng thái động Chất hấp phụ Than nguyên liệu Than biến tính Than ơxi hóa Mẫu siêu âm 1h Mẫu siêu âm 2h Mẫu siêu âm 3h Mẫu siêu âm 4h Thời gian (phút) Abs (mg/l) Hiệu suất H(%) 50 0,672 36,783 63,217 100 0,716 39,104 60,896 150 0,747 40,74 59,26 200 0,767 41,795 58,205 50 0,603 33,143 66,857 100 0,693 37,891 62,109 150 0,718 39,21 60,79 200 0,774 42,164 57,836 50 0,588 32,352 67,648 100 0,682 37,311 62,689 150 0,693 37,891 62,109 200 0,78 42,48 57,52 50 0,622 34,146 65,854 100 0,702 38,366 61,634 150 0,747 40,74 59,26 200 0,778 42,375 57,625 50 0,577 31,772 68,228 100 0,688 37,627 62,373 150 0,711 38,841 61,159 200 0,768 41,847 58,153 50 0,455 25,336 74,664 100 0,594 32,669 67,331 150 0,633 34,726 65,274 200 0,749 40,845 59,155 50 0,645 35,359 64,641 100 0,704 38,471 61,529 150 0,732 39,948 60,052 200 0,783 42,639 57,361 Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 CFe sau hấp phụ Page 40 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Từ bảng 3.5, lập đồ thị biểu diễn phụ thuộc theo thời gian phân đoạn ảnh hưởng đến khả hấp phụ Sắt mẫu than trạng thái động: 75 72 Hiệu suất (%) than ngun liệu 69 than biến tính than ơxi hóa 66 mẫu siêu âm 1h mẫu siêu âm 2h 63 mẫu siêu âm 3h mẫu siêu âm 4h 60 Thời gian (phút) 57 50 100 150 200 250 Hình 3.5: Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Fe3+ trạng thái động Từ bảng số liệu 3.5 biểu đồ 3.5 cho thấy mẫu than có khả hấp phụ Fe3+ trạng thái động khả hấp phụ tốt từ 50 phút kể từ lúc bắt đầu hấp phụ tiếp tục lọc hiệu suất trình hấp phụ giảm dần Theo biểu đồ mẫu siêu âm 3h mẫu có khả hấp phụ Fe 3+ trạng thái động tốt Tương tự trường hợp hấp phụ Fe 3+ trạng thái tĩnh trạng thái động than hoạt tính hấp phụ Fe3+ có chất phụ thuốc nhiều vào hấp phụ vật lý hiệu suất hấp phụ Fe 3+ cao than hoạt tính có diện tích bề mặt riêng lớn 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Mangan Chuẩn bị mẫu than ống xi – lanh 10ml bình tam giác 100ml Lót lớp bơng đáy, cân vào ống 0,5g than, tiếp tục lót lớp bơng phía lớp than Rót từ từ dung dịch Mangan chuẩn cho dung dịch chảy qua Sau than ướt, bỏ qua nước lọc đầu chừng 5ml, bắt đầu thu dung dịch sau Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 41 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng lọc Tốc độ chảy sau lọc trung bình 0,6 ml/phút Chia làm phân đoạn, giai đoạn thu 30ml, thời gian trung bình phân đoạn 50phút Mỗi bình tam giác đựng phân đoạn Nước thu sau phân đoạn lọc tiến hành thực bước phân tích Theo phương trình đường chuẩn Mangan để xác định nồng độ Mangan sau hấp phụ, cơng thức (2 – 1) tính hiệu suất hấp phụ Kết hấp phụ than Mangan thu bảng: Bảng 3.6:Kết sau trình hấp phụ Mangan mẫu than trạng thái động Chất hấp phụ Than nguyên liệu Than biến tính Phân đoạn CMn sau hấp phụ Hiệu suất (mg/l) H(%) Abs 50 0,448 62,542 37,458 100 0,458 63,901 36,099 150 0,471 65,666 34,334 200 0,479 66,753 33,247 50 0,479 66,753 33,247 100 0,446 62,271 37,729 150 0,476 66,345 33,655 200 0,493 68,654 31,346 50 0,415 58,061 41,939 100 0,432 60,369 39,631 150 0,443 61,863 38,137 200 0,456 63,629 36,371 50 0,426 59,555 40,445 100 0,435 60,777 39,223 150 0,446 62,271 37,729 Than ơxi hóa Mẫu siêu âm 1h Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 42 Khóa luận tốt nghiệp Mẫu siêu âm 2h Mẫu siêu âm 3h Mẫu siêu âm 4h Trường ĐHDL Hải Phòng 200 0,45 62,814 37,186 50 0,423 59,147 40,853 100 0,415 58,061 41,939 150 0,439 61,32 38,68 200 0,44 61,456 38,544 50 0,453 63,222 36,778 100 0,429 59,962 40,038 150 0,475 66,209 33,791 200 0,502 69,876 30,124 50 0,46 64,172 35,828 100 0,439 61,32 38,68 150 0,456 63,629 36,371 200 0,477 66,481 33,519 Từ bảng 3.6, ta có đồ thị biểu diễn phụ thuộc theo thời gian ảnh hưởng đến khả hấp phụ Mangan mẫu than trạng thái động: 43 41 39 than nguyên liệu Hiệu suất (%) than biến tính 37 than ơxi hóa mẫu siêu âm 1h 35 mẫu siêu âm 2h mẫu siêu âm 3h 33 mẫu siêu âm 4h 31 Thời gian (phút) 29 50 100 150 200 250 Hình 3.6: Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Mn2+ trạng thái động Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 43 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Từ bảng số liệu 3.6 biểu đồ 3.6 cho thấy mẫu than có khả hấp phụ Mn2+ trạng thái động tùy vào mẫu than khả hấp phụ tốt thường 100 phút từ lúc bắt đầu hấp phụ, có số mẫu khả hấp phụ tốt từ 50 phút từ lúc bắt đầu hấp phụ tiếp tục lọc hiệu suất trình hấp phụ giảm dần Theo biểu đồ mẫu siêu âm 2h mẫu có khả hấp phụ Mn2+ trạng thái động tốt Tương tự trường hợp hấp phụ Mn2+ trạng thái tĩnh trạng thái động than hoạt tính hấp phụ Mn2+ có chất phụ thuộc nhiều vào hấp phụ hóa học hiệu suất hấp phụ Mn 2+ cao than hoạt tính có tổng số tâm axit bề mặt than nhiều Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 44 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng KẾT LUẬN Qua q trình thực khóa luận tốt nghiệp đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng sóng siêu âm đến trình biến tính than hoạt tính axit sulfuric”, kết em thu được: Đã biến tính vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu đầu vào than hoạt tính cách xử lý hóa học: ngâm H2SO4 1M 16h ngâm NaOH 0,1M 24h Đã tạo mẫu than ơxi hóa qua q trình xử lý than hoạt tính điều kiện khác ngâm axit H2SO4 1M 24h ngâm axit H2SO4 1M mơi trường sóng siêu âm với thời gian khác Q trình ơxi hóa than hoạt tính axit mơi trường siêu âm làm tăng diện tích bề mặt riêng than lớn thời gian siêu âm lên đến 3h làm tăng tổng số tâm axit bề mặt than nhiều thời gian siêu âm đến 2h Kết khảo sát khả hấp phụ mẫu than với ion Fe 3+ ion Mn2+ trạng thái động trạng thái tĩnh cho thấy tất mẫu than có khả hấp phụ ion kim loại dung dịch Dù hấp phụ ion Fe3+ hay ion Mn2+ khả hấp phụ ion kim loại trạng thái tĩnh tốt trạng thái động Trong trạng thái tĩnh thời gian tối ưu để khả hấp phụ ion kim loại tốt 10 – 15 phút Trong trạng thái động, thời gian để hấp phụ ion Fe3+ tốt 50 phút kể từ lúc bắt đầu hấp phụ thời gian để hấp phụ ion Mn2+ tốt 50 – 100 phút từ lúc bắt đầu hấp phụ Dù trạng thái động hay tĩnh hấp phụ ion Fe3+ phụ thuộc nhiều vào hấp phụ vật lý diện tích bề mặt riêng than lớn khả hấp phụ Fe3+ cao hấp phụ ion Mn2+ phụ thuộc nhiều vào hấp phụ hóa học tổng số tâm axit bề mặt than nhiều khả hấp phụ Mn2+ tốt Kết bước đàu đánh giá phần chất hấp phụ kim loại nặng khác than hoạt tính Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 45 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-o-nhiem-kim-loai-nang-9193/ [2] Phạm Văn Hiệp (2008), Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng cadimium (Cd) chì (Pb) lồi Corbicula sp vùng cửa sông thành phố Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐH Sư phạm – ĐH Đà Nẵng [3] Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường, NXB ĐH quốc gia TP.HCM [4] Nguyễn Văn Khánh, Phạm Văn Hiệp (2009), Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng Cadmium (Cd) Chì (Pb) lồi Hến (Corbicula sp.) vùng cửa sông thành phố Đà Nẵng, Tạp chí Khoa học cơng nghệ, ĐH Đà Nẵng [5] http://text.xemtailieu.com/tai-lieu/kim-loai-nang-trong-nuoc-118332.html [6] Trương Thế Hồng (2012), Tìm hiểu khả hấp phụ sắt vật liệu hấp phụ chế tạo từ rơm, Khóa luận tốt nghiệp, Trường ĐH Dân lập Hải Phịng [7] Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học, mơi trường sức khỏe người, NXB ĐH quốc gia Hà Nội [8] Nguyễn Đăng Đức(2008), Hóa học phân tích, ĐH Thái Nguyên [9] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội [10] http://thanhoattinhtad.com/Newscat/Than-hoat-tinh/Than-hoat-tinh-la-gi- thanh-phan-va-cong-dung-cua-than-hoat-tinh/43/175.html [11] Trịnh Xuân Đại (2010), Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên [12] Bansal R.C., Goyal M.(2005), Activated Carbon Adsorption, Taylor & Francis Group, USB Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 46 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng [13] https://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasound [14] http://bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/208-26-633361770972601250/Vatly/Song-sieu-am-la-gi.htm [15] Kumar Atul, Awatar Maurya Ram(2008), Efficient Synthesis of Hantzsch Esters and Polyhydroquinoline Derivatives in Aqueous Micelles [16] Henglein, A., & Gutierrez, M (1993) Sonochemistry and sonoluminescence: Effects of external pressure J Phys Chem [17] Azar, Lawrence (2009, February) Cavitation in ultrasonic cleaning and cell disruption Controlled Environments, Retrieved from “http://www.absotecthailand.com/Cavitation.pdf” Sinh viên: Trần Ngọc Ánh –MT1601 Page 47 ... sau:  Than nguyên liệu: mẫu than hoạt tính ban đầu  Than biến tính: mẫu than hoạt tính biến tính  Than ơxi hóa: mẫu than ngâm axit 24h  Mẫu siêu âm 1h: mẫu than ngâm axit môi trường siêu âm 1h... ơxy bề mặt than ảnh hưởng 16 1.3.2 Giới thiệu phương pháp biến tính than hoạt tính 17 1.3.2.1 Biến tính than hoạt tính axit sulfuric 17 1.3.2.2 Sóng siêu âm ảnh hưởng đến q trình hấp... siêu âm 1h  Mẫu siêu âm 2h: mẫu than ngâm axit môi trường siêu âm 2h  Mẫu siêu âm 3h: mẫu than ngâm axit môi trường siêu âm 3h  Mẫu siêu âm 4h: mẫu than ngâm axit môi trường siêu âm 4h 2.4.3 Khảo