Tìm hiểu khả năng hấp phụ sắt của vật liệu hấp phụ chế tạo từ rơm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Giáo viên hƣớng dẫn : ThS Phạm Thị Minh Thúy Sinh viên : Trƣơng Thế Hồng HẢI PHỊNG - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - TÌM HIỂU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ SẮT CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ RƠM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƢỜNG Giáo viên hƣớng dẫn : ThS Phạm Thị Minh Thúy Sinh viên : Trƣơng Thế Hồng HẢI PHỊNG - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Trương Thế Hoàng Mã SV: 120936 Lớp Ngành: Kỹ thuật mơi trường : MT1201 Tên đề tài: “Tìm hiểu khả hấp phụ sắt vật liệu hấp phụ chế tạo từ rơm” 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) - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ rơm - So sánh khả hấp phụ sắt rơm khô vật liệu hấp phụ - Tìm yếu tố tối ưu cho trình hấp phụ sắt vật liệu hấp phụ …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Các số liệu thực nghiệm liên quan đến q trình thí nghiệm như: pH, khối lượng vật liệu, thời gian hấp phụ, tải trọng hấp phụ, giải hấp …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Địa điểm thực tập tốt nghiệp Phịng thí nghiệm F203 Trường Đại học Dân lập Hải Phòng …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ tên: Phạm Thị Minh Thúy Học hàm, học vị: Thạc sĩ Cơ quan công tác: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn: Tồn khóa luận …………………………………………………………………………………… Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hướng dẫn: Đề tài tốt nghiệp giao ngày 28 tháng năm 2013 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 08 tháng năm 2013 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Trương Thế Hoàng Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Người hướng dẫn ThS Phạm Thị Minh Thúy Hải Phòng, ngày 08 tháng năm 2013 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: - Chịu khó học hỏi, tích cực làm thực nghiệm để thu kết đáng tin cậy - Ý thức trách nhiệm thân công việc giao - Bố trí thời gian hợp lý cho công việc cụ thể - Biết cách thực khóa luận tốt nghiệp, cẩn thận cơng việc Đánh giá chất lƣợng khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…): Đạt u cầu khóa luận tốt nghiệp …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán hƣớng dẫn (ghi số chữ): …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Hải Phòng, ngày 08 tháng năm 2013 Cán hướng dẫn (họ tên chữ ký) Th.s Phạm Thị Minh Thúy PHIẾU NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán phản biện (ghi số chữ) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2013 LỜI CẢM ƠN Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Trường Đại học Dân lập Hải Phòng tạo điều kiện cho em suốt trình học tập Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Môi trường, người trực tiếp giảng dạy, truyền đạt lại cho em kiến thức bổ trợ vô có ích năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Phạm Thị Minh Thúy, người trực tiếp hướng dẫn đề tài Trong trình làm luận văn, tận tình hướng dẫn em thực đề tài, giúp em giải vấn đề nảy sinh trình làm luận văn hoàn thành luận văn định hướng ban đầu ậ Hải Phòng, ngày 08 tháng năm 2013 Sinh viên Trương Thế Hoàng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm nước thải công nghiệp 12 Bảng 1.2 Hệ số Kq nguồn tiếp nhận nước thải sông, suối, kênh, mương, khe, rạch 13 Bảng 1.3 Hệ số Kq hồ, ao, đầm 14 Bảng 1.4 Thành phần hoá học rơm 40 Bảng 2.1 Kết xác định đường chuẩn sắt 43 Bảng 3.1 Các thông số hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ 47 Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt 47 Bảng 3.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ sắt 49 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ sắt 50 Bảng 3.5 Kết khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân sắt 51 Bảng 3.6 Kết hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ 53 Bảng 3.7 Kết giải hấp vật liệu hấp phụ HNO3 1M 53 Bảng 3.8 Kết tái sinh vật liệu hấp phụ 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 33 Hình 1.2 Sự phụ thuộc Cf /q vào Cf 33 Hình 1.3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 34 Hình 1.4 Sự phụ thuộc lgq vào lgCf 35 Hình 2.1 Phương trình đường chuẩn sắt 44 Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt 48 Hình 3.2 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ sắt 49 Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ sắt 50 Hình 3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân Cf Fe3+ dung dịch 52 Hình 3.5 Sự phụ thuộc Cf/q vào nồng độ cân Cf 52 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng tách kim loại nặng hòa tan nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp thành phần gồm polymer xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin protein Các polymer hấp thụ nhiều chất tan đặc biệt ion kim loại hóa trị hai Các hợp chất polyphenol tanin, lignin rơm cho thành phần hoạt động hấp phụ kim loại nặng Các nhóm hydroxyl xenluloza đóng vai trò quan trọng khả trao đổi ion vật liệu Bản thân nhóm có khả trao đổi yếu liên kết O - H phân cực yếu Nhiều biện pháp biến tính cơng bố oxy hóa nhóm hydroxyl thành nhóm chức axit sunfo hóa axit sunfuric Gần phương pháp ester hóa xenluloza axit citric Q trình hoạt hóa bao gồm bước ngâm vật liệu dung dịch axit citric sau sấy khơ, phân tử axit citric thấm sâu vào mao quản vật liệu Tiếp theo sấy nhiệt độ khoảng 120oC Axit citric chuyển thành dạng anhydrit, phản ứng ester hóa xảy anhydrit axit nhóm hydroxyl xenluloza Tại vị trí phản ứng xuất hai nhóm chức axit có khả trao đổi ion So với biện pháp biến tính cellulose trước đó, phương pháp sử dụng axit citric có nhiều ưu điểm điều kiện phản ứng đơn giản, tác nhân axit không độc hại, giá thành khơng cao Vì nghiên cứu này, em sử dụng axit citric để biến tính rơm thành vật liệu hấp phụ Sinh viên: Trương Thế Hoàng – MT1201 40 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ hóa chất 2.1.1 Dụng cụ - Máy lắc June HY – - Cân phân tích Adxenture - Máy đo quang Hach DR/2010 - Tủ sấy - Bình định mức: 100ml, 1000ml - Bình nón 250 ml - Buret pipet loại - Phễu lọc giấy lọc - Một số dụng cụ phụ trợ khác 2.1.2 Hóa chất - NaOH Pa - NH4Fe(SO4)2.12H2O Pa - Axit HNO3 đặc Pa - Amoniac đặc Pa - Axit Sunfosalicylic Pa - Axit citric Pa - Amoni clorua Pa - Axit H2SO4 Pa - Axit HCl Pa 2.1.3 Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm - Axit sunfosalicylic 20%: Hòa tan 20g C7H6O6S.2H2O cốc thủy tinh, thêm khoảng 50ml nước, sau cho tồn lượng dung dịch vào bình định mức 100ml, thêm nước đến vạch định mức - Dung dịch NH4Cl 2N: Hịa tan 107g NH4Cl lít nước cất lần - Dung dịch chuẩn sắt: Hòa tan 0,864 g NH4Fe(SO4)2.12H2O tinh khiết nước, thêm 2ml HCl đặc, định mức đến lít, dung dịch chứa 100mg Fe/l Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 41 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 2.2 Phƣơng pháp xác định sắt 2.2.1 Nguyên tắc Ion Fe3+ phản ứng với thuốc thử axit sunfosalicylic môi trường kiềm tạo thành phức có màu vàng, cường độ màu tỉ lệ với nồng độ sắt Độ hấp thụ màu phức đo bước sóng λ = 430nm 2.2.2 Trình tự phân tích Cần lấy lượng mẫu nước thích hợp để có chứa từ 0,01- 1,00 mg Fe, cho vào bình định mức 100 ml Thêm 0,5 ml HNO3 đặc, đợi khí bình bay hết Sau pha loãng nước cất đến khoảng 90 ml Thêm ml dung dịch NH4Cl, ml dung dịch axit sunfosalicylic ml dung dịch NH3 Thêm nước tới vạch định mức, lắc đều, sau phút đo mật độ quang dung dịch bước sóng λ = 430nm 2.3 Xây dựng đƣờng chuẩn sắt Các bước xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị bình định mức có dung tích 100 ml, lấy vào bình 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ml dung dịch chuẩn sắt có nồng độ 100 mg/l Sau tiến hành đo trình tự phân tích Bảng 2.1 Kết xác định đường chuẩn sắt STT C (mg Fe/l) ABS V Fe - 100 mg/l (ml) Vdd (ml) 0 100 0,199 100 0,381 100 0,597 100 0,781 100 0,942 100 1,110 100 Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 42 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1.2 y = 0.186x + 0.014 R² = 0.998 Mật độ quang ABS 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Nồng độ (mg/l) Hình 2.1 Phương trình đường chuẩn sắt Vậy phương trình đường chuẩn sắt dùng để xác định nồng độ sắt sau q trình hấp phụ có dạng: y = 0,186x + 0,014 2.4 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ rơm khô Rơm khô cắt nghiền nhỏ, rửa nước cất nóng 30 phút để làm sạch, sấy khô 100oC, thu nguyên liệu Lấy 65g nguyên liệu cho vào lít dung dịch NaOH 0,1M đem khuấy nhiệt độ phịng Sau đem rửa cho vào nước cất khuấy 30 phút nhiệt độ phịng Q trình lặp lặp lại khoảng lần đến hết kiềm (kiểm tra giấy thị) Lấy phần rơm cho vào 500 ml axit citric 0,4 M Huyền phù axit citric – rơm để phản ứng 48 nhiệt độ phịng Sau đó, rơm lọc khỏi axit citric, sấy khô nhiệt độ 60oC hoạt hóa 120oC Vật liệu sau hoạt hóa ngâm rửa lít nước cất giờ, lặp lại khoảng lần nhằm rửa hết axit citric dư Sau sấy khơ lại nhiệt độ 60oC Bảo quản lọ thủy tinh có nắp đậy 2.5 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Để so sánh khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ ta tiến hành sau: - Chuẩn bị bình tam giác dung tích 250 ml Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 43 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng - Cho vào bình 1g nguyên liệu bình 1g vật liệu hấp phụ 3+ - Thêm vào bình 100ml dung dịch Fe nồng độ 50mg/l - Lắc bình máy lắc khoảng thời gian 60 phút, sau tiến hành lọc phễu giấy lọc - Thu nước lọc đem làm trình tự phân tích 2.6 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 2.6.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ Để khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu đến trình hấp phụ, ta tiến hành sau: - Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 250ml - Cho vào bình 1g vật liệu hấp phụ 3+ - Thêm vào bình 100ml dung dịch Fe nồng độ 50 mg/l - Lắc bình máy lắc, khoảng thời gian khác tiến hành lọc, thu dung dịch lọc để xác định 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Để khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ, ta tiến hành sau: - Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 250 ml Đánh số thứ tự bình - Cho vào bình 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 1,9; 2,3g vật liệu hấp phụ 100 ml dung dịch Fe3+ với nồng độ 50 mg/l - Điều chỉnh thời gian tối ưu tiến hành lắc khoảng thời gian đạt cân hấp phụ sau lọc xác định nồng độ Fe3+ sau xử lý 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khả hấp phụ vật liệu pH, để khảo sát ảnh hưởng pH ta tiến hành sau: - Chuẩn bị: bình tam giác dung tích 250ml Đánh số thứ tự bình - Cho vào bình 1,5g vật liệu hấp phụ 100 ml dung dịch Fe3+ với nồng độ 50 mg/l Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 44 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng - Điều chỉnh pH khác bình - Đem lắc khoảng thời gian đạt cân hấp phụ sau lọc đo nồng độ đầu dung dịch 2.6.4 Sự phụ thuộc tải trọng vào nồng độ cân Để khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân vật liệu ta tiến hành sau: - Chuẩn bị: bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ đến - Pha dung dịch Fe3+ với nồng độ khác nhau: 30; 80; 130; 180; 240; 310; 350; 390 mg/l - Cho vào bình 100ml dung dịch Fe3+ nồng độ 1,5g vật liệu hấp phụ - Điều chỉnh pH tối ưu tiến hành lắc khoảng thời gian đạt cân hấp phụ sau lọc xác định nồng độ Fe3+ sau xử lý 2.6.5 Khảo sát khả giải hấp tái sinh vật liệu hấp phụ 2.6.5.1 Khảo sát khả giải hấp Lấy 100ml dung dịch Fe3+ nồng độ 50 mg/l 1,5g vật liệu hấp phụ cho vào bình tam giác 250ml đem lắc 100 phút Sau đo nồng độ dung dịch sau xử lý, từ tính hàm lượng Fe3+ mà rơm hấp phụ Sau tiến hành giải hấp tách Fe3+ khỏi vật liệu dung dịch HNO3 1M, trình giải hấp tiến hành lần Xác định nồng độ Fe3+ sau giải hấp phương pháp trắc quang Từ tính hàm lượng Fe3+ rửa giải 2.6.5.2 Khảo sát khả tái sinh Lấy 100ml dung dịch Fe3+ nồng độ 50 mg/l cho vào bình tam giác dung tích 250ml 1,5g vật liệu hấp phụ qua giải hấp Đem lắc 100 phút, pH tối ưu Sau đo nồng độ Fe3+ sau lắc Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 45 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Cân loại nguyên liệu vật liệu hấp phụ 1g cho riêng rẽ vào bình tam giác Thêm vào bình 100 ml dung dịch Fe3+ nồng độ 50 mg/l Đem lắc thời gian 60 phút Đem lọc, lấy 30ml dung dịch sau lọc làm tương tự trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Các thông số hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Chất hấp phụ C0 (mg/l) Nguyên liệu Vật liệu 50 50 ABS Cf (mg/l) dd sau xử lý Hiệu suất (%) 1,742 1,308 10,365 6,957 34,552 23,189 30,89 53,62 Cf (mg/l) Kết bảng 3.1 cho thấy nguyên liệu vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ Fe3+ Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ vật liệu hấp phụ cao gấp 1,7 lần so với nguyên liệu Điều chứng tỏ nguyên liệu sau đươc biến tính axit citric trở thành vật liệu hấp phụ có độ xốp cao nguyên liệu rơm ban đầu, diện tích bề mặt lớn nên hấp phụ tốt 3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ sắt Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml đánh số thứ tự bình 1g vật liệu hấp phụ thêm vào bình 100 ml dung dịch Fe3+ nồng độ 50 mg/l Đem lắc máy lắc khoảng thời gian khác 20; 40; 60; 80; 100; 120;140 phút Sau lắc xong đem lọc thu 30ml dung dịch sau lọc, sau làm theo trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.2 Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt Hiệu suất STT C0 (mg/l) Thời gian ABS Cf (mg/l) Cf (mg/l) dd sau xử lý (%) 50 20 1,652 8,806 29,354 41,290 50 40 1,532 8,161 27,204 45.591 50 60 1,332 7,086 23,620 52,759 50 80 1,194 6,344 21,146 57,706 50 100 1,053 5,586 18,620 62,759 50 120 1,107 5,876 19,587 60,824 50 140 1,251 6,650 22,168 55,663 Sinh viên: Trương Thế Hoàng – MT1201 46 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Từ kết ta có đồ thị biểu diễn phụ thuộc khả hấp phụ sắt Hiệu suất (%) dung dịch theo thời gian hấp phụ: 65 60 55 50 45 40 35 20 40 60 80 100 120 140 160 Thời gian (phút) Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt Kết thực nghiệm cho thấy hiệu suất trình hấp phụ tăng dần thời gian hấp phụ tăng từ 20 - 100 phút Khi tiếp tục kéo dài thời gian hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ giảm dần Vậy ta chọn thời gian đạt cân hấp phụ 100 phút cho nghiên cứu 3.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến trình hấp phụ sắt Chuẩn bị bình tam giác 250 ml đánh số thứ tự từ đến Cho vào bình 100ml dung dịch Fe3+ nồng độ 50 mg/l 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 1,9; 2,3g vật liệu hấp phụ Lắc bình máy lắc thời gian 100 phút, đem lọc, thu 30ml dung dịch sau lọc đem làm trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.3 Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 47 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Bảng 3.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ sắt STT C0 (mg/l) 50 50 50 50 50 50 Khối lƣợng vật liệu hấp phụ (g) 0,4 0,7 1,0 1,5 1,9 2,3 ABS Cf (mg/l) 1,696 1,461 1,087 0,835 0,871 0,931 9,043 7,779 5,768 4,414 4,607 4,930 Hiệu dd sau xử lý suất (%) 30,143 39,713 25,931 48,136 19,229 61,541 14,713 70,573 15,358 69,283 16,433 67,132 Cf (mg/l) Từ kết ta có đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng vật liệu Hiệu suất (%) đến trình hấp phụ sắt: 80 70 60 50 40 30 0.5 1.5 2.5 Khối lƣợng vật liệu (g) Hình 3.2 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ sắt Kết thực nghiệm cho thấy hiệu suất trình hấp phụ tăng nhanh khối lượng vật liệu tăng từ 0,4 – 1,5 g Khi tiếp tục tăng khối lượng vật liệu hiệu suất trình hấp phụ có xu hướng giảm dần Vậy chọn giá trị khối lượng vật liệu 1,5g cho nghiên cứu 3.4 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ sắt Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml đánh số thứ tự bình 1,5g vật liệu hấp phụ thêm vào bình 100 ml dung dịch Fe3+ nồng độ Sinh viên: Trương Thế Hoàng – MT1201 48 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 50 mg/l Dùng dung dịch NaOH H2SO4 để điều chỉnh pH dung dịch đến giá trị tương ứng 1; 2; 3; 4; Tiến hành lắc khoảng thời gian 100 phút (thời gian tối ưu trình hấp phụ) Đem lọc, thu 30ml dung dịch lọc đem làm tương tự trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ sắt STT pH ABS Cf (mg/l) Cf (mg/l) 0,875 0,802 0,542 0,387 0,255 Từ kết ta có đồ thị dd sau xử lý Hiệu suất (%) 15,430 4,629 69,139 14,121 4,236 71,756 9,462 2,838 81,075 6,684 2,005 86,630 4,319 1,295 91,362 biểu diễn phụ thuộc khả hấp phụ sắt dung dịch theo pH: Hiệu suất (%) 100 95 90 85 80 75 70 65 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 pH Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ sắt Từ kết thu từ bảng 3.4 hình 3.3 ta thấy: Khi pH tăng khả hấp phụ sắt vật liệu tăng (hiệu suất trình xử lý tăng) Nhưng TFe(OH)3 = 1,1.10-36 mà nồng độ Fe3+ = 50mg/l nên pH > Fe3+ bị kết tủa nên hiệu suất trình xử lý Fe3+ vật liệu hấp phụ khơng xác Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 49 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng (vì Fe3+ vừa kết tủa vừa bị hấp phụ) Vì chọn pH = cho trình nghiên cứu 3.5 Khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân sắt Lấy bình tam giác dung tích 250 ml đánh số thứ tự từ đến Pha dung dịch sắt với nồng độ khác 30; 80; 130; 180; 240; 310; 350; 390 mg/l Cho vào bình 100 ml dung dịch Fe3+ với nồng độ 1,5 g vật liệu hấp phụ Điều chỉnh pH tối ưu tiến hành lắc khoảng thời gian 100 phút, lọc Lấy ml dung dịch lọc làm trình tự phân tích để xác định nồng độ sắt sau xử lý Kết thu thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Kết khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân sắt STT Ci (mg/l) 30 80 130 180 240 310 350 390 ABS Cf (mg/l) 0,057 0,173 0,342 0,471 0,691 1,077 1,353 1,713 0,231 0,859 1,763 2,456 3,639 5,715 7,198 9,134 Cf (mg/l) Tải trọng hấp dd sau xử lý phụ q (mg/g) 4,623 17,195 35,268 49,139 72,795 114,301 143,978 182,688 1,691 4,187 6,315 8,724 11,147 13,046 13,734 13,820 Tỷ lệ Cf/q 2,733 4,314 5,584 5,632 6,530 8,761 10,483 13,219 Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cf sắt đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào nồng độ cân Cf: Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 50 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng q (mg/l) 16 14 12 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Cf (mg/l) Hình 3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân Cf Fe3+ dung dịch Tỷ lệ Cf/q 14 y = 0.053x + 2.996 R² = 0.994 12 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Cf (mg/l) Hình 3.5 Sự phụ thuộc Cf/q vào nồng độ cân Cf Kết thực nghiệm cho thấy hấp phụ Fe3+ miêu tả tương đối tốt mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vùng có nồng độ cao vùng có nồng độ thấp Theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir ta có: Sinh viên: Trương Thế Hồng – MT1201 51 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng tgα = 1/qmax Từ phương trình biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào Cf ta tính được: tgα = 0,053 Từ ta suy qmax = 18,867 (mg/g) 3.6 Kết khảo sát khả giải hấp, tái sinh vật liệu hấp phụ Lấy 100 ml dung dịch Fe3+nồng độ 50 mg/l 1,5 g rơm cho vào bình tam giác 250ml đem lắc 100 phút pH = Lọc dung dịch sau lắc, đo mật độ quang dung dịch thu tính hàm lượng Fe3+ mà rơm hấp phụ Kết thể bảng 3.6: Bảng 3.6 Kết hấp phụ Fe3+bằng vật liệu hấp phụ Nguyên tố Ci (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) Fe3+ 50 9,351 81,298 Bảng 3.7 Kết giải hấp vật liệu hấp phụ HNO3 1M Lƣợng Fe3+ hấp phụ Lƣợng Fe3+ Hiệu suất vật liệu đƣợc rửa giải (%) STT Số lần rửa Lần 40,649 20,883 51,37 Lần 19,766 10,533 77,28 Lần 9,233 6,702 93,77 Dựa vào bảng số liệu khả rửa giải vật liệu hấp phụ HNO3 1M tốt Ban đầu vật liệu hấp phụ chứa 40,649 mg Fe3+ sau rửa giải lần cịn lại 2,531 mg Fe3+, hiệu suất đạt 93,77% Bảng 3.8 Kết tái sinh vật liệu hấp phụ Vật liệu hấp phụ Ci (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) rơm 50 11,582 76,83 Kết cho thấy khả hấp phụ vật liệu hấp phụ sau giải hấp khả quan, hiệu suất đạt 76,83% Sinh viên: Trương Thế Hoàng – MT1201 52 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng KẾT LUẬN Qua q trình thực đề tài khóa luận “Tìm hiểu khả hấp phụ sắt vật liệu hấp phụ chế tạo từ rơm” em thu số kết sau: Đã chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyên liệu phế thải rơm thơng qua q trình xử lý hóa học natri hidroxit axit citric Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ ion Fe3+ Kết cho thấy nguyên liệu vật liệu hấp phụ ion kim loại dung dịch Tuy nhiên, khả hấp phụ vật liệu tốt so với nguyên liệu (gấp 1,7 lần) Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt Kết thực nghiệm cho thấy thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 100 phút Khảo sát khả hấp phụ vật liệu theo pH, kết cho thấy pH cho trình hấp phụ ion Fe3+ pH = Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ ion Fe3+ Kết thực nghiệm cho thấy khối lượng vật liệu hấp phụ tối ưu 1,5 g Mơ tả q trình hấp phụ vật liệu ion Fe3+ theo mơ hình Langmuir thu giá trị tải trọng hấp phụ cực đại qmax = 18,867 (mg/g) Khảo sát trình hấp phụ động vật liệu, khả hấp phụ vật liệu tốt Vật liệu sau giải hấp hấp phụ lại với hiệu suất 76,83% Sinh viên: Trương Thế Hoàng – MT1201 53 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá, Độc học môi trường, Nhà xuất đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2000 Nguyễn Tinh Dung , Hóa học phân tích, phần III: Các phương pháp định lượng hoá học, Nxb Giáo dục Hà Nội, 2002 Nguyễn Đăng Đức, Hóa học phân tích, Đại học Thái Ngun, 2008 Phạm Luận, Cơ sở lý thuyết phương pháp phổ quang học, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 1999 Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 2006 Hồng Nhâm, Hóa vơ tập 3, Nhà xuất giáo dục Hà Nội, 2001 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, Giáo trình hóa lý tập 2, Nhà xuất giáo dục, 2004 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2002 Trịnh Thị Thanh, Độc học, môi trường sức khỏe người, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 2001 10 Nguyễn Đức Vận, Hóa vơ tập 2: Các kim loại điển hình, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 11 Tiêu chuẩn Việt Nam 2011 Sinh viên: Trương Thế Hoàng – MT1201 54