SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG THCS VÀ THPT ĐINH THIỆN LÝ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI SẮT TRONG NƯỚC CỦA VẬT LIỆU CHẾ BIẾN TỪ LÕI NGÔ Người thực hiện Ngu[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG THCS VÀ THPT ĐINH THIỆN LÝ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI SẮT TRONG NƯỚC CỦA VẬT LIỆU CHẾ BIẾN TỪ LÕI NGÔ Người thực hiện: Nguyễn Đăng Thư, Phan Ngọc Thảo, Lương Châu Bảo Anh, Đặng Thiên Hương Người hướng dẫn khoa học: Lê Nguyễn Thảo Trang THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 10 NĂM 2022 THÔNG TIN VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài: Chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô Lĩnh vực nghiên cứu (theo 20 lĩnh vực Intel Isef) Thời gian thực Từ 28/9/2022 đến 16/11/2022 (dự kiến) Học sinh thực Họ tên Lớp Số điện Email thoại Nguyễn Đăng Thư 9T2 0989850389 1906214@lsts.edu.vn Phan Ngọc Thảo 9T2 0343693699 1906207@lsts.edu.vn Bảo 9T2 0327566346 1906013@lsts.edu.vn Lương Châu Anh Đặng Thiên Hương Giáo viên Họ tên Lê Nguyễn Thảo Trang vị phối Nhà trường hợp Kinh phí thực 50000VNĐ đề tài Số điện 1906083@lsts.edu.vn Email thoại hướng dẫn Đơn 9T2 0934071326 chem.tranglnt@lsts.edu.vn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Mục đích nghiên cứu (Lí chọn đề tài, tính cấp thiết đề tài): .3 1.2 Nhiệm vụ đề tài (Mục tiêu nghiên cứu): 1.3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu: 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.4 Câu hỏi nghiên cứu 1.5 Giả thuyết khoa học: CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Nền tảng nghiên cứu 2.2 Cơ sở lý luận 2.2.1 Cấu trúc thành phần lõi ngô .5 2.2.2 Cơ sở thực tiễn CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu, dụng cụ, hoá chất .6 3.1.1 Hoá chất 3.1.2 Dụng cụ 3.2 Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ .6 3.2.1 Xử lý nguyên liệu thô 3.2.2 Phương pháp este hóa từ acid citric .6 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Phương pháp tính nồng độ mol dung dịch dựa vào độ hấp thu 4.2 Kết nồng độ dung dịch 4.2.1 Kết nồng độ dung dịch trước tiếp xúc với than hoạt tính điều chế 4.2.1 Kết nồng độ dung dịch sau tiếp xúc với than hoạt tính điều chế 4.3 Thảo luận 4.3.1 Nhận định cá nhân 4.3.2 Kinh nghiệm làm than hoạt tính từ lõi ngô .9 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO .10 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Mục đích nghiên cứu (Lí chọn đề tài, tính cấp thiết đề tài): Hiện giới lên án vấn đề ô nhiễm môi trường kêu người nên hành động trước chuyện muộn Theo báo khoa học, việc tạo than hoạt tính việc đốt than củi tạo nên nhiều khí độc CO, CO2, SO2, SO3, Những loại khí độc hại, qua khu vực có khí SO2, SO3, bạn bị khó thở, cay mắt khó chịu [1] Để hạn chế việc sử dụng loại than củi làm than hoạt tính, chúng tơi tìm hiểu đưa kết luận lõi ngô lựa chon thay hồn hảo cho than củi Lõi ngơ thân thiện với mơi trường (khi cháy khơng có khói, không bốc lửa lên), dùng nhiều lần được, giá than củi không đáng kể [2] 1.2 Nhiệm vụ đề tài (Mục tiêu nghiên cứu): - Nhiệm vụ 1: Sơ chế lõi ngô, chế tạo than hoạt tính từ lõi ngơ - Nhiệm vụ 2: Khảo sát khả hấp phụ vật liệu chế biến từ lõi ngô 1.3 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu: 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu - Tính hấp phụ than hoạt tính chế biến từ lõi ngơ 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Nơi thực hiện: Tại phịng thí nghiệm trường THCS-THPT Đinh Thiện Lý - Thời gian thực hiện: 28/09/2022 tới 19/10/2022 1.4 Câu hỏi nghiên cứu Những yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ than hoạt tính chế tạo từ lõi ngơ? Vì nên chế tạo than hoạt tính lõi ngơ? 1.5 Giả thuyết khoa học: Vì lõi ngơ có thành phần chủ yếu cellulose - có đặc tính tốt để sản xuất vật liệu hấp phụ giúp lọc nước, nên sau biến tính phương pháp tốt lõi ngơ hấp phụ sắt cách hiệu quả, đạt kết mong đợi CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Nền tảng nghiên cứu Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ bã mía định hướng ứng dụng xử lý nước (Tác giả: Trần Thị Phương, Trần Thị Thu, Đỗ Thị Ngà, Trần Thị Hương Bưởi, Nguyễn Thị Thu Phương) Đã chế tạo than hoạt tính từ bã mía phương pháp than hóa H2SO4 hoạt hóa NaOH Kết cho thấy sử dụng than hoạt tính chế tạo để định hướng xử lý nước Ở tác giả chế tạo than hoạt tính từ bã mía úng dụng xử lý nước, nhiên chưa khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ than [3] Corn cob based activated carbon preparation using microwave assisted potassium hydroxide activation for sea water purification (Tác giả: R Farma, R Fadilah, Awitdrus, N K Sari , E Taer , Saktioto1, M Deraman) Phương pháp nghiên cứu báo điều chế than hoạt tính từ lõi ngơ sử dụng hoạt hóa Potassium Hydroxide có hỗ trợ lị vi sóng để làm nước biển Kết cho thấy màu nước biển Dumai sau dùng than hoạt tính cải thiện Tác giả chứng minh than hoạt tính làm từ lõi ngơ sử dụng hoạt hóa Potassium Hydroxide làm màu nước biển Ngồi tác giả cịn nêu mục đích nghiên cứu chi tiết tác giả lại chọn vật liệu để làm than hoạt tính Tuy nhiên, tác giả chưa cho thấy yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ than hoạt tính, ngồi cịn thiếu mục lục [4] 2.2 Cơ sở lý luận 2.2.1 Cấu trúc thành phần lõi ngô Thành phần chủ yếu lõi ngô cellulose (khoảng 80%) lignin (khoảng 18%), nên khó bị vi sinh vật phân hủy Lõi ngô nghiên cứu cho thấy có khả tách kim loại nặng hòa tan nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp thành phần gồm polyme cellulose, hemicellulose, pectin, lignin protein Các polymer hấp thụ nhiều chất tan đặc biệt ion kim loại hóa trị hai Các hợp chất polyphenol tanin, lignin gỗ cho thành phần hoạt động hấp phụ kim loại nặng [5] Lõi ngơ có chứa tới 2,1% protein 29% chất xơ Ngồi cịn có nhiều dưỡng chất khác B1, B2, G1, G2… Đây chất có lợi cho vật ni trồng Thực tế nông nghiệp, người sử dụng hạt ngô, râu ngơ, thân ngơ, cịn lõi ngơ thường bị vứt bỏ [6] 2.2.2 Cơ sở thực tiễn Việt Nam nước có nhiều lợi phát triển nơng nghiệp khoảng 2/3 dân số sống dựa vào nông nghiệp Với Thừa Thiên Huế, ngành nông nghiệp đa dạng, ngồi chun canh lúa cịn có nhiều loại trồng khác lạc, ngô, khoai lang; trồng rừng, nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mơ trang trại, gia trại… Song hành với q trình sản xuất, năm lượng phế thải dư thừa thu hoạch, chế biến sản phẩm nông nghiệp, thực phẩm thải môi trường mà chưa quan tâm xử lý hiệu Thêm vào đó, việc đốt phụ phẩm nông nghiệm gây ảnh hưởng đến đất đai, gây nhiễm mơi trường vừa lãng phí nguồn phế thải có giá trị sử dụng [7] Hàng năm, sản lượng lõi ngô Việt Nam thải mơi trường khoảng 8-10 triệu tấn, có tỷ lệ nhỏ sử dụng nghiền làm phân bón vi sinh, làm giá thể phục vụ trồng nấm chất đốt thủ cơng, cịn lại phần lớn thải loại Điều khơng gây lãng phí nguồn ngun liệu mà cịn gây nhiễm mơi trường [8] Nhằm khắc phục hạn chế trên, nhóm chúng tơi định sử dụng lõi ngơ để điều chế than hoạt tính, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường tăng hiệu sử dụng cho nhà máy chế biến nông sản CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu, dụng cụ, hoá chất 3.1.1 Hoá chất Dung dịch NaOH, acid citric, nước cất 3.1.2 Dụng cụ Máy quang phổ UV-VIS, tủ sấy, máy nghiền, máy khuấy từ, lò nung, cuvette dụng cụ hỗ trợ khác 3.2 Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ 3.2.1 Xử lý nguyên liệu thô Lõi ngô sau mang thực xử lý thô lõi ngô nguyên liệu thu phần bột mịn Lõi ngô Rửa, cắt nhỏ Sấy khô 60℃ Xay nguyễn, sàng qua rây Lõi ngô nguyên liệu 3.2.2 Phương pháp este hóa từ acid citric Cân 20 gam tiến hành quy trình Sau hoàn thành, thu Vật liệu hấp phụ biến tính axit citric Bảo quản mẫu máy sấy khơ lọ thuỷ tinh có nắp đậy để tránh hút ẩm 0,1 M Lọc, rửa hết kiềm pH = Khuấy, ngâm ngày Rửa ngô vắt nước 3-5 lần Sấy khô nhiệt độ 60℃ Sấy 120℃ Rửa, rải dĩa thuỷ tinh 0,5 M lít NaOH 500ml acid citric Lõi ngô nguyên liệu CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Phương pháp tính nồng độ mol dung dịch dựa vào độ hấp thu Ta có cơng thức: A = a.C + b Trong đó: - A: độ hấp thu - C: nồng độ dung dịch (mg/l) - a b ta có dựa phương trình 0,1762 0,0009 Phương trình mối liên hệ độ hấp thu (A) nồng độ dung dịch MB (C) Hình 4-1 Phương trình mối liên hệ độ hấp thu (A) nồng độ dung dịch MB (C) Biết phương trình đường chuẩn có dạng: A = 0,1762C + 0,0009 => C = (A – b) : a = (A – 0,0009) : 0,1762 (Trong A độ hấp thu dung dịch) 4.2 Kết nồng độ dung dịch Hình 4-2 Dung dịch trước tiếp xúc Hình 4-3 Dung dịch sau tiếp xúc với than hoạt tính (lúc chưa khuấy) với than hoạt tính 4.2.1 Kết nồng độ dung dịch trước tiếp xúc với than hoạt tính điều chế Độ hấp thu dung dịch trước tiếp xúc với than hoạt tính điều chế: 1,76 Biết phương trình đường chuẩn có dạng: A = 0,1762C + 0,0009 Vậy nồng độ dung dịch trước tiếp xúc với than hoạt tính điều chế là: C = (A – b) : a = (1,76 – 0,0009) : 0,1762 ≈ 9,98 mg/l 4.2.1 Kết nồng độ dung dịch sau tiếp xúc với than hoạt tính điều chế Độ hấp thu dung dịch sau tiếp xúc với than hoạt tính điều chế (trung bình lần đo): 0,17 Biết phương trình đường chuẩn có dạng: A = 0,1762 C + 0,0009 Vậy nồng độ dung dịch trước tiếp xúc với than hoạt tính điều chế là: C = (A – b) : a = (0,17 – 0,0009) : 0,1762 ≈ 0,96 mg/l 4.3 Thảo luận 4.3.1 Nhận định cá nhân Nhiệm vụ điều chế vật liệu hấp phụ than hoạt tính từ lõi ngơ thành cơng Có thể thấy, độ hấp thu dung dịch trước tiếp xúc với than hoạt tính 1,76 cịn sau tiếp xúc với than hoạt tính, độ hấp thu giảm cịn khoảng 0,17 Vậy nồng độ dung dịch sau tiếp xúc với than hoạt tính giảm, ngồi dung dịch có màu sau khuấy, tức nhiệm vụ điều chế vật liệu hấp phụ than hoạt tính thành cơng 4.3.2 Kinh nghiệm làm than hoạt tính từ lõi ngơ Kinh nghiệm làm than hoạt tính từ lõi ngô để lần làm tốt hơn: - Ghi đầy đủ dặn dò, lưu ý để chuẩn bị đầy đủ dụng cụ trước đến lớp (bao tay, lọ,…) giúp thực tiến trình nhanh - Nghe theo dặn dị giáo viên, khơng tự ý thực chưa có hiệu lệnh, đồng thời chụp lại ảnh trình để theo dõi tiến độ tốt CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Long, “Đốt than củi có độc khơng,” thansachkhongkhoi.com.vn, chia sẻ [Online], Available: https://thansachkhongkhoi.com.vn/dot-than-cui-co-doc-khong/ [Ngày truy cập: Dec 9, 2022] [2] Nguyễn Thảo, “Hành trình lõi ngơ,” Vietnam.net, eMAGAZINE [Online], Available: https://vietnamnet.vn/hanh-trinh-cua-loi-ngo-563418.html [Ngày truy cập: Dec 9, 2022] [3] Trần Thị Phương, Trần Thị Thu, Đỗ Thị Ngà, Trần Thị Hương Bưởi, Nguyễn Thị Thu Phương, “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ bã mía định hướng ứng dụng xử lý nước,” Tạp chí khoa học cơng nghệ, tập 10, trang số 234 – 237, 2020 [4] R Farma, R Fadilah, Awitdrus, N K Sari , E Taer , Saktioto1, M Deraman “Corn cob based activated carbon preparation using microwave assisted potassium hydroxide activation for sea water purification,” Journal of Physics: Conference Series, 1120, 012017, 6, 2018 doi:10.1088/1742-6596/1120/1/012017 [5] Nguyễn Thị Huyền Anh, “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngơ phương pháp oxy hóa biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ,” Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy, Đại học Hải Phòng, Hải Phòng, 2013 [6] Sưu tầm từ http://thanhgiong.vn/, “Khởi nghiệp từ lõi ngô!”, https://khoinghiep.quangngai.gov.vn/, Câu chuyện khởi nghiệp, Sept 4, 2022 [Online] Available: https://khoinghiep.quangngai.gov.vn/i670-khoi-nghiep-tu -loi-ngo!.aspx [Ngày truy cập: Dec 9, 2022] [7] Hoàng Minh, “Sử dụng hiệu phụ phẩm nơng nghiệp”, https://baothuathienhue.vn/, Chính trị-xã hội, Sept 16, 2022 [Online] Available: https://baothuathienhue.vn/su-dung-hieu-qua-phu-pham-nong-nghiep-a76119.html [Ngày truy cập: Dec 9, 2022] [8] Báo Công Thương, “Chuyển đổi lõi ngô thành lượng- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường,” https://baotainguyenmoitruong.vn/, Môi trường, Aug 15, 2022 [Online] Available: https://baotainguyenmoitruong.vn/chuyen-doi-loi-ngo-thanhnang-luong-giam-thieu-o-nhiem-moi-truong-247636.html [Ngày truy cập: Dec 9, 2022]