luận văn thạc sỹ hóa học Nguyễn Thùy Dương

nghiên cứu khả năng hấp thụ một số ion kim loại nặng trên vật liệu hấp thụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - NGUYỄN THÙY DƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Thái Ngun, năm 2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - NGUYỄN THÙY DƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG Thái Nguyên, năm 2008 MỤC LỤC Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.1.1 Các khái niệm 1.1.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 1.1.2.1 Mơ hình động học hấp phụ 1.1.2.2 Các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt 1.2 Giới thiệu VLHP vỏ lạc 1.2.1 Năng suất sản lượng lạc 1.2.2 Thành phần vỏ lạc 10 1.2.3 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP 11 1.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 12 1.3.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử 12 1.3.2 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử 13 1.4 Sơ lược số kim loại nặng 14 1.4.1 Tình trạng nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng 14 1.4.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người môi trường 15 1.4.3 , crom, đồng, mangan, niken chì 15 1.4.3.1 Tính chất độc hại cadimi 15 1.4.3.2 Tính chất độc hại crom 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.4.3.3 Tính chất độc hại đồng 16 1.4.3.4 Tính chất độc hại mangan 17 1.4.3.5 Tính chất độc hại niken 17 1.4.3.6 Tính chất độc hại chì 18 1.4.4 Tiêu chuẩn Việt Nam nước thải chứa ion kim loại nặng 18 Chương 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1 Thiết bị hóa chất 20 2.1.1 Thiết bị 20 2.1.2 Hóa chất 20 2.2 Chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 21 2.2.1 Quy trình chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 21 2.2.2 Kết khảo sát số đặc điểm bề mặt VLHP 21 2.3 Khảo sát khả hấp phụ ion kim loại VLHP 23 2.3.1 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion kim loại Cd, Cr, Cu, Mn, Ni Pb theo phương pháp hấp thụ nguyên tử 23 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) 26 2.3.3 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) 31 2.3.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) 34 2.4 Xử lý thử mẫu nước thải chứa ion Ni(II) nhà máy quốc phòng phương pháp hấp phụ VLHP chế tạo từ vỏ lạc 40 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Diễn biến sản xuất lạc Việt Nam 10 Bảng 1.2: Thành phần vỏ lạc 10 Bảng 1.3: Giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm nước thải công nghiệp 19 Bảng 2.1: Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử có lửa số kim loại 23 Bảng 2.2: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cd(II) 24 Bảng 2.3: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cr(VI) 24 Bảng 2.4: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cu(II) 25 Bảng 2.5: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Mn(II) 25 Bảng 2.6: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ni(II) 25 Bảng 2.7: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Pb(II) 26 Bảng 2.8: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cd(II) 27 Bảng 2.9: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) 27 Bảng 2.10: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cu(II) 28 Bảng 2.11: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Mn(II) 29 Bảng 2.12: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Ni(II) 29 Bảng 2.13: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Pb(II) 30 Bảng 2.14: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP 33 Bảng 2.15: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cd(II) Cr(VI) VLHP 35 Bảng 2.16: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cu(II) Mn(II) VLHP 36 Bảng 2.17: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Ni(II) Pb(II) VLHP 38 Bảng 2.18: Kết tách loại Ni(II) khỏi nước thải nhà máy quốc phòng 41 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Phổ IR ngun liệu 22 Hình 2.2: Phổ IR VLHP 22 Hình 2.3: Ảnh chụp SEM nguyên liệu 23 Hình 2.4: Ảnh chụp SEM VLHP 23 Hình 2.5: Đường chuẩn xác định nồng độ Cd(II) 24 Hình 2.6: Đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 24 Hình 2.7: Đường chuẩn xác định nồng độ Cu(II) 25 Hình 2.8: Đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) 25 Hình 2.9: Đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) 25 Hình 2.10: Đường chuẩn xác định nồng độ Pb(II) 26 Hình 2.11: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cd(II) 27 Hình 2.12: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) 27 Hình 2.13: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cu(II) 28 Hình 2.14: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Mn(II) 29 Hình 2.15: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Ni(II) 29 Hình 2.16: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Pb(II) 30 Hình 2.17: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP 32 Hình 2.18: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Cd(II) 35 Hình 2.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Cd(II) 35 Hình 2.20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Cr(VI) 36 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Cr(VI) 36 Hình 2.22: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Cu(II) 37 Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Cu(II) 37 Hình 2.24: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Mn(II) 37 Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Mn(II) 37 Hình 2.26: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Ni(II) 38 Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Ni(II) 38 Hình 2.28: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Pb(II) 39 Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Pb(II) 39 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mở đầu Hiện nay, giới rung hồi chuông báo động thực trạng ô nhiễm mơi trường tồn cầu Nằm bối cảnh chung giới, môi trường Việt Nam xuống cấp cục Ngun nhân dẫn đến nhiễm mơi trường nguồn nước thải, khí thải, khu công nghiệp, khu chế xuất,…Các nguồn nước thải chứa nhiều ion kim loại nặng như: Cu(II), Mn(II), Pb(II),… trước đưa ngồi mơi trường hầu hết chưa xử lý xử lý sơ bộ, gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt mơi trường nước Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách loại ion kim loại nặng khỏi mơi trường nước, như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,…Trong đó, phương pháp hấp phụ áp dụng rộng rãi cho kết khả thi [12] Một vật liệu sử dụng để hấp phụ kim loại nhiều người quan tâm phụ phẩm nông nghiệp, như: vỏ trấu, bã mía, lõi ngơ,….[15] [17] [19] Hướng nghiên cứu có nhiều ưu điểm sử dụng nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, không làm nguồn nước bị ô nhiễm thêm Mặt khác việc chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) nhằm n Do đó, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dị xử lý mơi trường” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục tiêu - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ (pH, thời gian, nồng độ ion kim loại) - Thử nghiệm khả hấp phụ vỏ lạc với kim loại Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc - Khảo sát số đặc điểm bề mặt vỏ lạc (bằng phổ IR ảnh chụp SEM) - Khảo sát ảnh hưởng yếu tố: pH, thời gian, nồng độ ion kim loại đến hấp phụ - Xử lý nguồn nước thải khu công nghiệp, khu chế xuất Phương pháp nghiên cứu - Kết hợp kỹ thuật phịng thí nghiệm phương pháp hố lý để chế tạo khảo sát đặc điểm bề mặt vỏ lạc trước sau hoạt hoá - Định lượng ion kim loại phương pháp hấp thụ nguyên tử Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương 1: TỔNG QUAN - - - ) ,l ,l ên [6] [11] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 32 Bảng 2.14: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP Nồng độ (mg/l) Thời gian khuấy (phút) Cd(II) Cr(VI) Cu(II) Co Ccb Co Ccb 103.6 80.20 107.47 70.53 103.52 21.08 10 103.6 36.98 107.47 48.23 103.52 19.93 20 103.6 34.03 107.47 29.30 103.52 18.02 40 103.6 34.19 107.47 24.50 103.52 17.81 60 103.6 34.08 107.47 24.49 103.52 17.76 70 - - 107.47 24.52 103.52 17.79 80 - - 107.47 24.48 - - 120 - - - - - - Thời gian khuấy (phút) Mn(II) Co Ccb Co Ni(II) Co Ccb Pb(II) Ccb Co Ccb 183.71 161.34 343.86 250.32 95.75 2.32 10 183.71 143.00 343.86 229.70 95.75 1.90 20 183.71 141.34 343.86 230.16 95.75 1.72 40 183.71 139.00 343.86 220.02 95.75 1.54 60 183.71 135.30 343.86 207.76 95.75 1.48 70 183.71 133.87 343.86 207.89 95.75 1.54 80 183.71 133.89 343.86 208.01 95.75 1.54 120 183.71 133.78 - - - Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - http://www.lrc-tnu.edu.vn 33 Bảng 2.14: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP Nồng độ (mg/l) Thời gian khuấy Cd(II) Cr(VI) Cu(II) Mn(II) Ni(II) Pb(II) (phút) Co Ccb Co Ccb Co Ccb 103.6 80.20 107.47 70.53 103.52 21.08 183.71 161.34 343.86 250.32 95.75 2.32 10 103.6 36.98 107.47 48.23 103.52 19.93 183.71 143.00 343.86 229.70 95.75 1.90 20 103.6 34.03 107.47 29.30 103.52 18.02 183.71 141.34 343.86 230.16 95.75 1.72 40 103.6 34.19 107.47 24.50 103.52 17.81 183.71 139.00 343.86 220.02 95.75 1.54 60 103.6 34.08 107.47 24.49 103.52 17.76 183.71 135.30 343.86 207.76 95.75 1.48 70 - - 107.47 24.52 103.52 17.79 183.71 133.87 343.86 207.89 95.75 1.54 80 - - 107.47 24.48 - - 183.71 133.89 343.86 208.01 95.75 1.54 120 - - - - - - 183.71 133.78 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Co http://www.lrc-tnu.edu.vn Ccb Co - Ccb - Co - Ccb - 34 2.3.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Lấy bình nón dung tích 100ml chứa 50ml dung dịch ion kim loại với nồng độ ban đầu khác điều chỉnh đến môi trường pH tối ưu cho ion kim loại khảo sát (2.3.2) Cụ thể: dung dịch Cd(II) có pH 5.00, dung dịch Cr(VI) có pH 1.00, dung dịch Cu(II) có pH 4.50, dung dịch Mn(II) có pH 5.00, dung dịch Ni(II) có pH 5.00, dung d ịch Pb(II) có pH 4.50 Cho vào bình 1g VLHP Khảo sát trình hấp phụ khoảng thời gian đạt cân hấp phụ ion kim loại khảo sát (2.3.3) Cụ thể: thời gian khuấy dung dịch Cd(II) 30 phút, dung dịch Cr(VI) 50 phút, dung dịch Cu(II) 30 phút, dung dịch Mn(II) 80 phút, dung dịch Ni(II) 70 phút dung dịch Pb(II) 50 phút Xác định nồng độ C o ion kim loại dung dịch ban đầu nồng độ Ccb ion kim loại dung dịch sau hấp phụ theo phương pháp hấp thụ nguyên tử Tính dung lượng hấp phụ VLHP ion kim loại theo công thức (1.1) Kết thể bảng 2.15, 2.16, 2.17, hình 2.18, 2.19, 2.20, 2.21, 2.22, 2.23, 2.24, 2.25, 2.26, 2.27, 2.28, 2.29 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 35 Bảng 2.15: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cd(II) Cr(II) VLHP Cd(II) Co Ccb Cr(VI) q Ccb/q Co Ccb q Ccb/q (mg/l) (mg/l) (mg/g) (g/l) (mg/l) (mg/l) (mg/g) (g/l) 26.23 2.33 1.19 1.95 10.48 2.10 0.42 5.01 35.05 4.90 1.51 3.25 25.42 7.00 0.92 7.60 68.98 14.06 2.75 5.12 50.13 12.13 1.90 6.39 87.42 23.14 3.21 7.20 100.04 37.44 3.13 13.13 129.48 48.73 4.04 12.07 201.02 100.82 5.01 20.12 173.25 79.98 4.66 17.15 399.20 268.40 6.40 41.04 280.03 170.00 5.50 30.90 601.31 466.91 6.72 69.48 413.63 287.64 6.30 45.66 800.23 660.23 7.00 94.32 7.00 R2 = 0.9905 y = 0.1524x + 3.3996 R2 = 0.992 50.00 6.00 40.00 C cb/q (g/l) q (mg/g) 5.00 4.00 3.00 2.00 30.00 20.00 10.00 1.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Ccb (mg/l) 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Ccb (mg/l) Hình 2.18: Đường đẳng nhiệt Hình 2.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Cd(II) dạng tuyến tính VLHP Cd(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 36 R2 = 0.9814 8.00 7.00 C cb /q (g/l) q (mg/g) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 -1.000.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 y = 0.1342x + 6.0593 100.00 R2 = 0.9987 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) Hình 2.20: Đường đẳng nhiệt Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Cr(VI) dạng tuyến tính VLHP Cr(VI) Bảng 2.16: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cu(II) Mn(II) VLHP Cu(II) Co Ccb Mn(II) q (mg/l) (mg/l) (mg/g) Ccb/q Co Ccb (g/l) (mg/l) (mg/l) q Ccb/q (mg/g) (g/l) 5.58 0.22 0.27 0.81 24.69 9.72 0.75 12.99 8.11 0.16 0.40 0.40 36.18 18.00 0.91 19.80 28.50 1.15 1.37 0.84 61.26 32.45 1.44 22.53 54.05 3.40 2.53 1.34 96.85 59.45 1.87 31.79 108.84 19.00 4.49 4.23 144.58 100.98 2.18 46.32 192.70 64.90 6.39 10.16 192.30 144.30 2.40 60.13 290.20 150.00 7.01 21.40 256.91 204.71 2.61 78.43 399.76 248.09 7.58 32.71 333.77 280.00 2.69 104.15 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 37 R2 = 0.9835 8.00 35.00 6.00 30.00 C cb/q (g/l) 7.00 q (mg/g) y = 0.1304x + 1.0478 R2 = 0.9973 40.00 5.00 4.00 3.00 25.00 20.00 15.00 2.00 10.00 1.00 5.00 0.00 -1.000.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 0.00 0.00 300.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) Hình 2.22: Đường đẳng nhiệt Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Cu(II) dạng tuyến tính VLHP Cu(II) R2 = 0.9889 3.00 100.00 C cb/q (g/l) q (mg/g) 2.50 2.00 1.50 1.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.50 0.00 0.00 y = 0.3287x + 12.108 R2 = 0.9985 120.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Ccb (mg/l) 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Ccb (mg/l) Hình 2.24: Đường đẳng nhiệt Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ nhiệt Langmuir Mn(II) dạng tuyến tính VLHP Mn(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 38 Bảng 2.17: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Ni(II) Pb(II) VLHP Ni(II) Co (mg/l) Ccb Pb(II) q Cf/q (mg/l) (mg/g) (g/l) Co Ccb (mg/l) q Ccb/q (mg/l) (mg/g) (g/l) 25.15 3.89 1.06 3.66 47.34 0.11 2.36 0.05 34.58 8.92 1.28 6.95 100.51 1.01 4.97 0.20 51.63 15.56 1.80 8.63 188.00 4.65 10.00 0.47 80.13 31.29 2.44 12.81 408.55 43.66 20.89 2.09 114.13 56.91 2.86 19.89 616.03 123.09 24.65 4.99 154.02 90.02 3.20 28.13 806.48 244.44 28.10 8.70 216.00 150.00 3.30 45.45 1033.72 391.09 30.78 12.31 270.01 206.45 3.18 64.96 1200.01 561.61 31.92 17.59 4.00 70.00 R2 = 0.9532 50.00 C cb/q (g/l) 60.00 3.00 q (mg/g) 3.50 y = 0.2909x + 3.3394 R2 = 0.9972 2.50 2.00 1.50 40.00 30.00 1.00 20.00 0.50 10.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 Ccb (mg/l) 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 Ccb (mg/l) Hình 2.26: Đường đẳng nhiệt Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Ni(II) dạng tuyến tính VLHP Ni(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 39 R2 = 0.9704 35.00 17.50 25.00 15.00 C cb /q (g/l) 30.00 q (mg/g) y = 0.0309x + 0.5179 R2 = 0.9952 20.00 20.00 15.00 10.00 12.50 10.00 7.50 5.00 5.00 0.00 0.00 -5.00 2.50 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 0.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) Hình 2.28: Đường đẳng nhiệt Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Pb(II) dạng tuyến tính VLHP Pb(II) Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính thông số đường đẳng nhiệt Nhận xét: Dựa vào số liệu thực nghiệm cho thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt hấp phụ VLHP ion Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Trong khoảng nồng độ khảo sát ion, vùng nồng độ ion kim loại nhỏ, đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đường tuyến tính giống đường đẳng nhiệt hấp phụ Henry, vùng nồng độ ion kim loại lớn đồ thị có dạng đường cong đạt dần đến giá trị không đổi dung lượng hấp phụ nồng độ cân liên tục tăng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 40 Dựa vào phương trình đường thẳng tổng qt mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir (1.9) phương trình thực nghiệm ion kim loại hình 2.19, 2.21, 2.23, 22.25, 2.27, 2.29 tính toán dung lượng hấp phụ cực đại VLHP ion Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) tương ứng 6.56mg/g, 7.40 mg/g, 7.67mg/g, 3.04mg/g, 3.44mg/g, 32.36mg/g Khả hấp phụ VLHP ion kim loại giảm theo dãy Pb(II), Cu(II), Cr(VI), Cd(II), Ni(II), Mn(II) 2.4 Xử lý thử mẫu nước thải chứa Ni(II) nhà máy quốc phòng phương pháp hấp phụ VLHP chế tạo từ vỏ lạc Mẫu nước thải chứa Ni(II) lấy xả nước thải môi trường nhà máy mạ điện quân đội xử lý sơ Nước thải lấy bảo quản theo TCVN 4574 – 88: - Dụng cụ lấy mẫu: chai polietylen - Mấu lấy xong cố định 5ml dung dịch HNO3 đặc Mẫu nước thải chứa Ni(II) sau lọc qua giấy lọc có pH 5.64 (nằm khoảng pH tốt cho hấp phụ khảo sát (2.3.2)), nồng độ ban đầu Co 1.763 mg/l Tiến hành hấp phụ nhiệt độ phòng, thời gian khuấy 70 phút, 50ml nước thải khuấy với 1g VLHP Sau hấp phụ lần một, lọc, lấy dung dịch tiến hành thí nghiệm hấp phụ lần hai với 1g Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 41 VLHP Xác định nồng độ Ccb1 Ccb2 Ni(II) dung dịch sau hấp phụ phương pháp hấp thụ nguyên tử Hiệu suất hấp phụ tính tốn theo cơng thức (1.2) Kết thu thể bảng 2.18 Bảng 2.18: Kết tách loại Ni(II) khỏi nước thải nhà máy quốc phòng Co (mg/l) Ccb1 (mg/l) H1 (%) Ccb2 (mg/l) H2 (%) 1.76 0.378 78.56 0.159 90.97 Nhận xét: Sau hấp phụ lần hiệu suất hấp phụ đạt 78.56% nồng độ Ni(II) dung dịch đạt tiêu chu , Khi hấp phụ lần hai hiệu suất hấp phụ đạt tới 90.97% nồng độ Ni(II) theo TCVN 5945- 2005 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 42 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu kết thực nghiệm rút kết luận sau: natri hiđroxit Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Các kết thu được: - Trong khoảng pH khảo sát (1.00 10.00), khoảng pH để hấp phụ ion kim loại VLHP xảy tốt là: Cd(II): pH 4.00 6.00 Cr(VI): pH 1.00 2.00 Cu(II): pH 4.00 5.00 Mn(II): pH 5.00 6.00 Ni(II): pH 4.00 6.00 Pb(II): pH 2.00 6.00 - Trong khoảng thời gian khảo sát (từ phút đến 120 phút), khoảng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP ion kim loại là: Cd(II): thời gian đạt cân hấp phụ 20 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 phút http://www.lrc-tnu.edu.vn 43 Cr(VI): thời gian đạt cân hấp phụ 40 phút 80 phút Cu(II): thời gian đạt cân hấp phụ 20 phút 70 phút Mn(II): thời gian đạt cân hấp phụ 70 phút 120 phút Ni(II): thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút 80 phút Pb(II): thời gian đạt cân hấp phụ 40 phút 80 phút - Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định dung lượng hấp phụ cực đại VLHP ion kim loại là: Cd(II): 6.56 mg/g Cr(VI): 7.4 mg/g Cu(II): 7.67 mg/g Mn(II): 3.04 mg/g Ni(II): 3.44 mg/g Pb(II): 32.36 mg/g Dùng VLHP chế tạo xử lý nước thải chứa Ni(II) nhà máy quốc phòng, kết cho thấy sau hai lần hấp phụ nồng độ Ni(II) giảm xuống mức cho phép nước thải công nghiệp theo TCVN 5945- 2005 Như vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ vỏ lạc để hấp phụ ion kim loại nặng có ưu điểm sau: - Sử dụng nguyên liệu tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm - Quy trình xử lý đơn giản, đạt hiệu xử lý cao đặc biệt Pb(II) Từ tạo sở cho việc triển khai ứng dụng VLHP chế tạo vào xử lý mơi trường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO m 2005 Tài Nguyên (2002), , Nxb Tr (2003 vệ sinh công nghiệp, , , Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc , (1999), , (2002), ti PP Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, Người dịch: Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Nguyễn Viết Huệ, Lê Ngọc Khánh, Trần Thanh Sơn, Mai Văn Thanh, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Luận (1998), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Đồn Thị Thanh Nhàn (1996), Giáo trình cơng nghiệp, Nxb Nơng nghiệp Hà Nội 10 Hồng Nhâm (2003), Hố học vơ cơ, tập 3, Nxb Giáo dục Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 45 (2004), 2, 12 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 13 Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, Nxb Khoa học kỹ thuật 14 Hồ Viết Q (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hoá học đại, Nxb Đại học sư phạm Hà Nội 15 E.Clave., J Francois., L Billon., B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 - 826 16 FAOSTAT Datase Results 17 Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 18 Ladda meesuk anun Khomak and Patra Pengtum makirati (2003), “Removal of heavy metal ions by agricultural wastes”, Thailand 19 K.S.Low, C.K.Lee, A.Y.Ng (1999), “Column study on the sorption of cr(VI) using quaternized rice hulls”, Bioresource Technology 68, pp 205-208 20 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 46 21 Karuppanna Periasamy and Chinaiya Namasivayam (1994), “Process Development for Removal and Recovery of Cadmium of from Wastewater by a Low-cost Adsorbent: Adsorption Rates and Equilibrium Studies”, pp.317-320 22 K Periasamy, C Namasivayam (1995), “Adsorption of Pb(II) by Peanut Hull Carbon from Aqueous Solution”, pp 2223 – 2237 23 H Duygu Ozsoy, Halil Kumbur, Zafer Ozer (2007), “Adsorption of copper (II) ions to peanut hulls and Pinus brutia sawdust”, pp 125-134 24 Trivette Vanghan., Chung W.Seo., Wayne E.Marshall (2001), “Removal of selected metal ions from aqueous solution using modified corncobs”, Bioresource Technology, pp.133-139 25 http://www.ebooks.edu.vn 26 http://www.khoahoc.com.vn 27 http://www.nea.gov.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG Thái Nguyên, năm 2008 MỤC LỤC Mục... thụ nguyên tử Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương 1: TỔNG QUAN - - - ) ,l ,l ên [6] [11] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... 2.3 hình 2.4) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 22 Hình 2.1: Phổ IR nguyên liệu Hình 2.2: Phổ IR VLHP Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn