Nghiên cứu biến tính vật liệu từ vỏ cây dướng để xử lý một số chất ô nhiễm trong nước

LỜI CẢM ƠN Để đánh giá kết học tập sinh viên sau năm học hệ Đại học quy, thực chƣơng trình đào tạo Bộ Giáo dục đào tạo, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp hƣớng dẫn tổ chức tốt nghiệp cho sinh viên K59 Đƣợc đồng ý nhà trƣờng, Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Môi trƣờng, môn Kĩ thuật Môi trƣờng, cho phép em tiến hành thực khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu biến tính vật liệu từ vỏ Dướng để xử lý số chất ô nhiễm nước” Sau thời gian nghiên cứu thực nghiệm, đến khóa luận hoàn thành Lời đầu tiên, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, tạo môi trƣờng học tập tốt giúp chúng em học hỏi khơng lý thuyết, kiến thức chun mơn mà cịn tạo môi trƣờng hoạt động lành mạnh Em xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô khoa Quản lý tài nguyên rừng Môi trƣờng, ban giám đốc tồn thể cán bộ, cơng nhân viên Trung tâm phân tích mơi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành khóa luận Cuối em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Th.S Bùi Văn Năng, ngƣời ln nhiệt tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày tháng năm 2018 Sinh viên Nguyễn Thị Minh Trang i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP x ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu Dƣớng 1.1.1 Tên khoa học [20] 1.1.2 Nguồn gốc [19] 1.1.3 Đặc điểm hình thái [19] 1.1.4 Đặc điểm sinh học [18] 1.1.5 Thành phần hóa học dƣợc chất [19] 1.1.6 Nghiên cứu Dƣớng [19] 1.1.7 Hiệu xấu rủi ro [19] 1.1.8 Ứng dụng [19] 10 1.1.9 Xâm hại [20] 11 1.2 Một số phƣơng pháp điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật 11 1.2.1 Biến tính hóa học 12 1.3.Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 20 1.3.1 Các khái niệm 20 1.3.2 Các mô hình trình hấp phụ 22 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 26 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 26 ii 2.3 Nội dung nghiên cứu 26 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 26 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu Dƣớng 27 2.4.3 Phƣơng pháp biến tính vật liệu từ vỏ Dƣớng 27 2.4.4 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 27 2.4.5 Phƣơng pháp phân tích tiêu, thông số ô nhiễm 28 2.4.6 Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM) 29 2.4.7 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (phổ IR) 30 2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 31 Chƣơng THỰC NGHIỆM 32 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 32 3.1.1 Hóa chất 32 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 33 3.2 Thực nghiệm 34 3.2.1 Xử lý sơ mẫu từ vỏ Dƣớng 34 3.2.2 Khảo sát thời gian hấp phụ Fe2+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 35 3.2.3 Xác định khả hấp phụ Fe3+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 36 3.2.4 Xác định khả hấp phụ Zn2+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 37 3.2.5 Xác định khả hấp phụ Ni2+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 38 3.2.6 Xác định khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 38 3.2.7 Biến tính vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 39 iii 3.2.8 Xác định khả hấp phụ Zn2+ dung dịch mẫu vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 41 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 42 4.1 Kết tổng hợp vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 42 4.1.1 Đặc tính vỏ Dƣớng trƣớc biến tính mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng sau biến tính 42 4.1.2 Đặc điểm liên kết, nhóm chức bề mặt vật liệu trƣớc sau biến tính 45 4.2 Đánh giá khả hấp phụ số kim loại nặng vật liệu 50 4.2.1 Khảo sát thời gian hấp phụ tối ƣu mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 50 4.2.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Fe 2+ nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 51 4.2.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 55 4.2.4 Kết khảo sát khả hấp phụ Ni 2+ nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 58 4.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 60 4.3.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng hàm lƣợng Xanh Metylen mẫu nghiên cứu 60 4.3.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 61 4.4 Đánh giá khả hấp phụ vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide từ vỏ Dƣớng 64 4.4.1 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ nƣớc mẫu vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ Dƣớng 64 4.4.2 So sánh kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ nƣớc mẫu vật liệu biến tính từ vỏ Dƣớng 65 iv 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng 67 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 68 5.1 Kết luận 68 5.2 Tồn 69 5.3 Khuyến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT V0 : Mẫu vỏ Dƣớng chƣa biến tính V5 : Mẫu vỏ Dƣớng biến tính với NaOH 5% V15 : Mẫu vỏ Dƣớng biến tính với NaOH 15% SEM : Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét) IR : Infra red (Phổ hồng ngoại) vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 : Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 32 Bảng 3.2: Các mẫu vật liệu hấp phụ sau tổng hợp đƣợc từ vỏ Dƣớng phƣơng pháp biến tính kiềm NaOH 35 Bảng 4.1: Kết hàm lƣợng lignin mẫu trƣớc sau biến tính 45 Bảng 4.2: Kết khảo sát thời gian hấp phụ tối ƣu mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 50 Bảng 4.3: Kết xây dựng đƣờng chuẩn đo độ hấp phụ quang Fe 3+ mức nồng độ khác 51 Bảng 4.4: Kết khảo sát khả hấp phụ Fe3+ mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 53 Bảng 4.5: Kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 56 Bảng 4.6: Kết khảo sát khả hấp phụ Ni2+ mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 58 Bảng 4.7: Kết xây dựng đƣờng chuẩn đo độ hấp phụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác 60 Bảng 4.8: Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 62 Bảng 4.9: Kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ mẫu vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ Dƣớng 65 Bảng 4.10: Kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng……………………………………………………………… 66 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cây Dƣớng Hình 2: Phản ứng este hóa cellulose axid xitric 15 Hình : Sơ đồ phƣơng pháp biến tính polymer 16 Hình 4: Các nhóm chức ghép nối vào cellulose tạo nên vật liệu có nhiều đặc tính tốt [15] 19 Hình 5.Cây Dƣớng khu vực lấy mẫu 27 Hình 6: Sơ đồ quy trình biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp ghép Acrylamide 40 Hình 7: Ảnh SEM bề mặt bột vỏ Dƣớng 42 Hình 8: Ảnh SEM bề mặt vỏ Dƣớng biến tính NaOH 5% 43 Hình 9: Ảnh SEM bề mặt vỏ Dƣớng biến tính NaOH 15% 43 Hình 10: Ảnh SEM bề mặt vỏ Dƣớng biến tính NaOH 5% tiếp tục biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 44 Hình 11: Ảnh SEM bề mặt vỏ Dƣớng biến tính NaOH 15% tiếp tục biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 44 Hình 12: Mẫu vật liệu trƣớc sau biến tính với NaOH 45 Hình 13: Phổ hấp thụ hồng ngoại vỏ Dƣớng 46 Hình 14: Phổ hấp thụ hồng ngoại vỏ Dƣớng biến tính NaOH 5% 47 Hình 15: Phổ hấp thụ hồng ngoại vỏ Dƣớng biến tính NaOH 15% 48 Hình 16: Phổ hấp thụ hồng ngoại vỏ Dƣớng biến tính NaOH 5% tiếp tục biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 49 Hình 17: Phổ hấp thụ hồng ngoại vỏ Dƣớng biến tính NaOH 15% tiếp tục biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 50 Hình 18: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Fe2+ mẫu vật liệu biến tính kiềm từ vỏ Dƣớng theo thời gian 51 Hình 19: Đƣờng chuẩn dung dịch Fe3+ 52 viii Hình 20: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Fe 3+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5, V15 54 Hình 21: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Fe 3+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5 V15 54 Hình 22: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5, V15 57 Hình 23: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5 V15 57 Hình 24: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Ni 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5, V15 59 Hình 25: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Ni 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5 V15 59 Hình 26 : Đƣờng chuẩn dung dịch Xanh Metylen 61 Hình 27: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5, V15 63 Hình 28: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng V5 V15 63 Hình 29: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng………………………………………………………… 66 Hình 30: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng 66 ix TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “ Nghiên cứu biến tính vật liệu từ vỏ Dướng để xử lý số chất ô nhiễm nước” Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ MINH TRANG Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S BÙI VĂN NĂNG Mục tiêu nghiên cứu 4.1 Mục tiêu chung - Góp phần tìm kiếm vật liệu thân thiện với mơi trƣờng để xử lí mơi trƣờng 4.2 Mục tiêu cụ thể - Biến tính đƣợc vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng - Đánh giá đƣợc khả xử lý kim loại nặng chất màu hữu vật liệu biến tính từ vỏ Dƣớng Đối tƣợng nghiên cứu - Vật liệu hấp phụ: Vỏ Dƣớng - Dung dịch Fe2+, dung dịch Fe3+, dung dịch Zn2+, dung dịch Ni2+, dung dịch Xanhmetylen đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ vỏ Dƣớng - Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Lâm Nghiệp - Thời gian nghiên cứu: 13/2 đến 21/4/2018 Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu biến tính vỏ Dƣớng để tạo vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm môi trƣờng - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng vào xử lý môi trƣờng:  Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng (Fe3+, Zn2+, Ni) x Từ biểu đồ cho ta thấy, lƣợng mẫu sử dụng 0,1g, thể tích dùng 100ml - Ở mẫu V5: Co = 10 (mg/L) H = 21,33%; Co = 30 (mg/L) H = 67,22%; Co = 50 (mg/L) H = 76,4%; Co = 70 (mg/L) H = 52,24% Khi tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ tăng sau lại giảm xuống - Ở mẫu V15: Co = 10 (mg/L) H = 31,17%; Co = 30 (mg/L) H = 67,22; Co = 50 H = 76,4%, Co = 70 (mg/L) H = 31,17% Khi tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ tăng sau lại giảm xuống - Tại nồng độ ban đầu Co = 10 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 V15 lần lƣợt là: 21,33; 31,17 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu V15 hiệu suất hấp phụ mẫu V5 9,84 (%) - Tại nồng độ ban đầu Co = 70 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 V15 là: 52,24; 31,17 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu V5 hiệu suất hấp phụ mẫu V15 21,07 (%) 4.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ Dƣớng 4.3.1 Kết xây dựng đường chuẩn để định lượng hàm lượng Xanh Metylen mẫu nghiên cứu Bảng 4.7: Kết xây dựng đường chuẩn đo độ hấp phụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác STT C (mg/L) 0,5 1,5 Abs 0,254 0,349 0,557 0,748 1,362 1,652 Từ bảng 4.7 trên, lập đƣợc đƣờng chuẩn Xanh Metylen nhƣ sau: Xây dựng đƣờng chuẩn: 60 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 y = 0.3254x + 0.0523 R² = 0.9962 Abs Linear (Abs) Hình 26 : Đường chuẩn dung dịch Xanh Metylen Phƣơng trình đƣờng chuẩn y = 0.0361x + 0.0307 Trong đó: y độ hấp thụ quang Abs x nồng độ Xanh Metylen hệ số tƣơng quan R2 = 0,988 4.3.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dướng Khi cho 0,1g mẫu vật liệu hấp phụ V5 V15 vào cốc chứa 100ml dung dịch Xanh Metylen nồng độ mg/L, 10 mg/L, 15 mg/L, 20 mg/L, 40 mg/L, 50 mg/L, 70 mg/L, 90 mg/L khuấy 60 phút, lọc qua giấy lọc phân tích, thu đƣợc kết bảng sau: 61 Bảng 4.8: Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ Dướng Nồng độ sau Dung lƣợng xử lý C hấp phụ q (mg/L) (mg/g) 4,69 4,69 93,75 10 9,79 9,79 97,92 15 14,11 14,11 94,09 20 19,31 19,31 96,53 40 38,39 38,39 95,98 50 49,03 49,03 98,05 70 67,37 67,37 96,24 90 61,89 61,89 68,77 4,87 4,87 97,50 10 9,65 9,65 96,54 15 14,74 14,74 98,29 20 19,42 19,42 97,10 40 37,72 37,72 94,31 50 48,60 48,60 97,19 70 67,67 67,67 96,68 90 84,23 84,23 93,59 Mẫu Nồng độ trƣớc xử VLHP lý Co (mg/L) V5 V15 Hiệu suất (%) Chú giải: V5: Mẫu vỏ dƣớng biến tính với dung dịch NaOH 5% V15: Mẫu vỏ dƣớng biến tính với dung dịch NaOH 15% Co: Nồng độ Xanh Metylen ban đầu (mg/L) C: Nồng độ Xanh Metylen sau xử lý (mg/L) q: Dung lƣợng hấp phụ mẫu (mg/q) Nhận xét: 62  Đối với dung lƣợng hấp phụ q (mg/g) mẫu nhƣ sau: 100.00 84.23 67.67 67.37 q (mg/g) 80.00 60.00 38.39 37.72 40.00 20.00 61.89 49.03 48.60 4.87 4.69 9.79 9.65 14.74 14.11 10 15 19.42 19.31 20 q - V5 (mg/g) q - V15 (mg/g) 0.00 40 50 70 90 Co (mg/L) Hình 27: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dướng V5, V15 Từ hình biểu đồ cho ta thấy dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu có chiều hƣớng tăng lên, lƣợng mẫu sử dụng 0,1g, thể tích dùng 100 ml dung lƣợng hấp phụ nồng độ 90 mg/L mẫu V15 cao - Tại nồng độ ban đầu Co = (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu V5, V15 là: 4,69 4,87 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu V15 dung lƣợng hấp phụ mẫu V5 0,18 (mg/g) - Tại nồng độ ban đầu Co = 90 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu V5, V15 là: 61,89 84,23 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu V5 dung lƣợng hấp phụ mẫu V15 22,34 (mg/g)  Về hiệu suất hấp phụ mẫu khác nhau, khối lượng mẫu = 0,1 g 120.00 100.00 97.50 93.75 97.92 96.54 98.29 94.09 97.10 96.53 95.98 94.31 98.05 97.19 96.68 96.24 68.77 80.00 H (%) 93.59 60.00 H(%) V5 40.00 H(%) V15 20.00 0.00 10 15 20 40 50 70 90 Co (mg/L) Hình 28: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dướng V5 V15 63 Từ biểu đồ cho ta thấy, lƣợng mẫu sử dụng 0,1g, thể tích dùng 100ml - Ở mẫu V5: Co = (mg/L) H = 93,75%; Co = 10 (mg/L) H = 97,92%; Co = 15 (mg/L) H = 94,09%;… ; Co = 90 (mg/L) H = 68,77% Khi tăng nồng độ ban đầu hiệu suất hấp phụ tăng - Ở mẫu V15: Co = (mg/L) H = 97,92%; Co = 10 (mg/L) H = 96,54%; Co = 15 (mg/L) H = 98,29%;…….; Co = 90 (mg/L) H = 93,59% Khi tăng nồng độ ban đầu hiệu suất hấp phụ tăng theo - Tại nồng độ ban đầu Co = (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 V15 lần lƣợt là: 93,75; 97,92(%), hiệu suất hấp phụ mẫu V15 hiệu suất hấp phụ mẫu V5 4,17 (%) - Tại nồng độ ban đầu Co = 90 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 V15 là: 68,77; 93,59(%), hiệu suất hấp phụ mẫu V5 hiệu suất hấp phụ mẫu V15 24,82 (%)  Dựa theo kết hiệu suất hấp phụ Xanh Metylen mẫu V5 V15 mẫu V15 có khả hấp phụ Xanh Metylen tốt mẫu V5 4.4 Đánh giá khả hấp phụ vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide từ vỏ Dƣớng 4.4.1 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nước mẫu vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ Dướng Khi cho 0,05g mẫu vật liệu hấp phụ đƣợc biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ Dƣớng vào cốc chứa 50ml dung dịch Zn2+ nồng độ 50 mg/L, 100 mg/L khuấy 60 phút, lọc qua giấy lọc phân tích, thu đƣợc kết bảng sau: 64 Bảng 4.9: Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ mẫu vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ Dướng Nồng độ trƣớc xử lý Nồng độ sau xử lý Dung lƣợng hấp Hiệu Co (mg/L) C (mg/L) phụ q (mg/g) suất (%) 50 41,17 8,83 17,67 100 34,67 65,33 65,33 4.4.2 So sánh kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nước mẫu vật liệu biến tính từ vỏ Dướng Ta có bảng kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng nhƣ sau: Bảng 4.10: Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dướng Mẫu VLHP V5 Biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp Nồng độ Nồng độ sau Dung lƣợng trƣớc xử lý xử lý C hấp phụ q Co (mg/L) (mg/L) (mg/g) 50 31,42 18,58 37,17 100 68,25 31,75 31,75 50 41,17 8,83 17,67 100 34,67 65,33 65,33 Hiệu suất (%) Chú giải: V5: Mẫu vỏ dƣớng biến tính với dung dịch NaOH 5% Co: Nồng độ Zn2+ ban đầu (mg/L) C: Nồng độ Zn2+ sau xử lý (mg/L) q: Dung lƣợng hấp phụ mẫu (mg/g) Nhận xét:  Đối với dung lƣợng hấp phụ q (mg/g) mẫu nhƣ sau: 65 65.33 70.00 60.00 q (mg/g) 50.00 40.00 31.75 q - V5 (mg/g) 30.00 20.00 18.58 q - Biến tính phương pháp đồng trùng hợp (mg/g) 8.83 10.00 0.00 50 100 Co (mg/L) Hình 29: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ Zn2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dướng Từ hình biểu đồ cho ta thấy dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu có chiều hƣớng tăng lên - Tại nồng độ ban đầu Co = 50 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu V5, biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp là: 18,58 8,83 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu V5 dung lƣợng hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp 9,75 (mg/g) - Tại nồng độ ban đầu Co = 100 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu V5, biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp là: 31,75 65,33 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp dung lƣợng hấp phụ mẫu V5 33,58 (mg/g)  Về hiệu suất hấp phụ mẫu trên: 65.33 70.00 60.00 H (%) 50.00 40.00 37.17 31.75 H (%)V5 30.00 17.67 20.00 H (%) Biến tính phương pháp đồng trùng hợp 10.00 0.00 50 100 Co (mg/L) Hình 30: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý Zn2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dướng 66 - Ở mẫu V5: Co = 50 (mg/L) H = 31,17%; Co = 100 (mg/L) H = 31,75% Khi tăng nồng độ ban đầu hiệu suất hấp phụ tăng - Ở mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp : Co = 50 (mg/L) H = 17,67%; Co = 100 (mg/L) H = 65,33% Khi tăng nồng độ ban đầu hiệu suất hấp phụ tăng theo - Tại nồng độ ban đầu Co = 50 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp lần lƣợt là: 31,17; 17,67(%), hiệu suất hấp phụ mẫu V5 hiệu suất hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp 13,5 (%) - Tại nồng độ ban đầu Co = 100 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp là: 31,75; 65,33 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp hiệu suất hấp phụ mẫu V5 40,51 (%) 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng Với kết đạt đƣợc từ việc tổng hợp vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng nghiên cứu thử nghiệm ban đầu khả hấp phụ chất ô nhiễm có nƣớc, khóa luận tiền đề cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng mở rộng, phát triển hoàn thiện thêm Em xin đƣa hƣớng áp dụng nhƣ sau:  Cây Dƣớng loài mọc hoang dã tự nhiên, phần đƣợc dùng Đông y nhƣ vị thuốc Tuy nhiên dùng phần phần khác phân hủy ngồi tự nhiên Để phát triển hƣớng nghiên cứu tận dụng vật liệu xử lý chất nhiễm có nguồn gốc tự nhiên, khóa luận lựa chọn vỏ Dƣớng để làm vật liệu hấp phụ để xử lý số chất ô nhiễm nƣớc Đây đƣợc coi hƣớng phát triển đề tài  Đặc tính vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng dai xốp giúp xử lý ion kim loại nặng Fe3+, Zn2+, Ni2+ , chất màu hữu Xanh Metylen có nƣớc cách hấp phụ  Ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng vào công nghệ xử lý nƣớc thải khác 67 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu đạt đƣợc, khóa luận xin rút số kết luận sau: Vỏ Dƣớng có đặc điểm dai, có nhiều chất sơ Kết nghiên cho thấy hàm lƣợng lignin vỏ Dƣớng cao Sau biến tính dung dịch NaOH 5%, NaOH 15% biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp ghép Acrylamide bề mặt vật liệu có thay đổi Mẫu vật liệu V5, V15 có bề mặt nhẵn nhịn, vảy gần nhƣ biến cịn mẫu vật liệu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp ghép Acrylamide bề mặt vật liệu trở nên xù xì so với mẫu V5, V15 Trên bề mặt vỏ vật liệu vỏ Dƣớng bao gồm nhóm liên kết chủ yếu (–OH), C=O, C=C, C–C, C–H Các đỉnh hấp thụ số sóng 3.624 cm-1 biểu thị dao động nhóm (–OH) Nhóm tồn liên kết (O–H) liên phân tử, nội phân tử cellulose, hemicellulose, lignin; liên kết hydro nhóm cacboxyl Trong đó, đỉnh hấp thụ số sóng 1.737 cm-1 thể tồn liên kết C=O nhóm cacboxyl Liên kết C–O vị trí vịng thơm lignin xuất số sóng 1.249 cm-1 Vạch phổ số sóng xuất số sóng 1.516 cm-1 thể dao động dãn liên kết C=C axit béo Khả hấp phụ kim loại nặng vật liệu khác Đối với Fe3+ mẫu V5 cho hiệu suất hấp phụ Fe3+ dung dịch đạt 92,51% cao nồng độ Fe3+ dung dịch hấp phụ = mg/L; mẫu V15 cho hiệu suất hấp phụ Fe3+ dung dịch đạt 94,78% cao nồng độ Fe 3+ dung dịch hấp phụ = mg/L hiệu suất hấp phụ Xanh Metylen đạt 98,05% nồng độ Xanh Metylen hấp phụ = 50 mg/L Khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu khác Cụ thể, mẫu V5 cho hiệu suất hấp phụ Xanh Metylen đạt 98,05% nồng độ Xanh Metylen hấp phụ = 50 mg/L; mẫu vật liệu hấp phụ V15 cho hiệu suất hấp phụ Xanh Metylen đạt 98,29% nồng độ Xanh Metylen hấp phụ = 15 mg/L 68 Mẫu vật liệu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp ghép Acrylamide cho hiệu suất hấp phụ Zn2+ dung dịch đạt 65,33% nồng độ Zn 2+ dung dịch hấp phụ = 100 mg/L Cây Dƣớng loài mọc hoang dã, tập trung nhiều miền Bắc nƣớc ta, có nhiều cơng dụng bổ ích cho sức khỏe, đƣợc dùng để sản xuất giấy đem lại giá trị kinh tế cao Việc tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng vừa đơn giản lại khơng tốn khuyến khích nhà môi trƣờng ngƣời dân sử dụng để xử lý môi trƣờng hiệu rẻ tiền 5.2 Tồn Do thời gian thực khóa luận cịn hạn chế, việc tiến hành thí nghiệm nhiều thời gian, hƣớng nghiên cứu khóa luận cịn mới, chƣa có cơng trình nghiên cứu đề cập đến biến tính vật liệu từ vỏ Dƣớng nên tài liệu tham khảo cịn hạn chế Khóa luận có số tồn sau: - Chƣa xác định đƣợc hàm lƣợng cacbon có vỏ Dƣớng - Chƣa nghiên cứu đƣợc số yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ nhƣ nhiệt độ, độ pH, thời gian hấp phụ - Chƣa tính tốn đến hiệu kinh tế 5.3 Khuyến nghị Dựa nghiên cứu khóa luận, sở cho nghiên cứu sau tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hoàn thiện Khắc phục tồn tài khóa luận - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính tổng hợp đƣợc chất khác nhƣ: NH4+, Cd2+, Cu2+,… yếu tố ảnh hƣởng - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng việc xử lý nguồn ô nhiễm nƣớc thải khác nhau, chất ô nhiễm khác 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Đoàn Thị Thúy Ái (2013), “Khảo sát khả hấp phụ chất màu Xanh Metylen môi trường nước vật liệu CoFe2O4/Bentonit”, Khoa Tài Nguyên Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội, Tạp chí Khoa học Phát triển 2013, Tập 11, số 2: 236 – 238 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nƣớc nƣớc thải, NXB Thống kê, Hà Nội Phạm Thị Dinh (2015), “Nghiên cứu biến tính phụ phẩm Đay làm vật liệu xử lý số kim loại nặng nước”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội Lê Thanh Hƣng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008), “Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính”, Tạp chí Phát triển KH&CN, 11(08), tr – 11 Phạm Thúy Liễu (2010), “Nghiên cứu đặc điểm sinh vật học, giá trị sử dụng khả gây trồng Dướng (Boussnetia papyrifera Vent.) Lương Sơn, Hịa Bình”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội Trần Lệ Minh (2012), “Nghiên cứu xử lý kim loại nặng nước vật liệu nguồn gốc thực vật”, Luận án tiến sĩ công nghệ, Hà Nội Hồng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ, tập 3, NXB Giáo dục Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí, tập 2, NXB Giáo dục Tài liệu tiếng Anh Bhattacharya A., Misra B.N (2004), “Grafting: a versatile means to modify polymers Techniques, factors and applications”, Prog Polym Sci., 29, pp 767 – 814 10 David William O’Connell, Colon Birkinshaw, Thomas Francis O’Dwyer (2008), “Heavy metal adsorbents prepared from the modification of cellulose: A review”, Bioresource Technology, 99, pp 6709 – 6724 11 Kalia S., Sabaa M.V (2013), “Polysaccharide Based Graft Copolymes”, Verlag Berlin Heidelberg 12 Kamarul Izhan Bin Soh (2010), “Graft copolymerization of methyl methacrylate onto rice husk”, Bachelor of Chemical Engineering thesis, Universiti Malaysia Pahang 13 Lee H V., Hamid S B A., Zain S K (2004), “Conversion of Lignocellulosic Biomass to Nanocellose: Structure and Chemical Process”, The Scientiic World Journal, pp – 20 14 Mehmet Emin Argun, Şükrü Dursun (2006), “Removal of eav metal ions using chemicall modified adsorbe ts”, J Int Environmental Application & Science, Vol (1 – 2), pp 27 – 40 15 Sanna Hokkanen (2014), “Modified nano and microcellulose based adsorption materials in water treatment”, Thesis of Doctor of Science, Lappeenranta University of Technology 16 W.E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.M Johns., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid” Bioresource Technology 69, pp 263 – 268 17 Yanping Liu, Hong Hu (2008), “X-ray Diffraction Study of Bamboo Fibers Treated wit NaOH”, Fibers and Polymes, 9(6), pp 735 – 739 Trang web 18 http://www.zun.vn/tai-lieu/tim-hieu-cay-duong-20786/ 19 http://duocthaothucdung.blogspot.com/2014/07/duong-dau-giay-murierpapier.html 20 https://vi.wikipedia.org/wiki/D%C6%B0%E1%BB%9Bng PHỤ LỤC Một số hình ảnh trình thực nghiệm Dung dịch Xanh Metylen cho vật liệu hấp phụ V5 V15 chuẩn bị khuấy để hấp phụ Quá trình hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ Dung dịch Xanh Metylen sau đƣợc hấp phụ vật liệu hấp phụ Quá trình thực biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide Dung dịch Fe3+ sau hấp phụ V5 V15 nồng độ 20 mg/L 50 mg/L