nghiên cứu khả năng hấp phụ nhũ tương dầu trong nước

Làm luận văn tốt nghiệp là một quá trình tạo điều kiện giúp cho sinh viên năm cuối có cơ hội tìm hiểu, rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, tính tự giác, độc lập, chủ động trong nghiên cứu, cũng cố lại kiến thức đã học và phát triển kĩ năng của bản thân trước khi tốt nghiệp ra trường. Và ở đây em chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng vật liệu xử lí dầu loang trên biển” làm đề tài nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình. 1. Lí do chọn đề tài Hiện tượng tràn dầu trên biển đã và đang là một vấn đề nhức nhối cho môi trường, hệ sinh thái và con người. Với nạn ô nhiễm dầu loang như ngày nay thì đã có nhiều vật liệu được nghiên cứu để xử lí, khắc phục hiện tượng đó như: enretech, corbol, aeroge, cellusord, Petroabs … Tuy nhiên, vì những lí do khác nhau như hiệu quả xử lí và giá thành cao … mà những vật liệu trên chưa được sử dụng rộng rãi. Gần đây, vật liệu nông nghiệp bắt đầu được chú ý nghiên cứu góp phần khắc phục hiện tượng tràn dầu trong đó có vỏ trấu, là một trong những vật liệu đơn giản, rẻ, dễ kiếm và nước ta là một nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới nên hằng năm lượng vỏ trấu thải ra rất nhiều. Mặt khác, vỏ trấu lại có khả năng hút dầu, chính vì vậy vỏ trấu là vật liệu mà em muốn chọn cho đề tài nghiên cứu vật liệu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển. 2. Tình hình nghiên cứu Hiện tại tình hình nghiên cứu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển bằng vật liệu vỏ trấu đã được nghiên cứu nhiều, cụ thể từ vỏ trấu người ta đã chế tạo ra các vật liệu dưới dạng bột, có thể dự trữ sẵn trên tàu để kịp thời xử lí khi có sự cố xảy ra. Và hiện nay hướng nghiên cứu từ vỏ trấu vẫn được tiếp tục nghiên cứu và phát triển. 3. Mục đích nghiên cứu Mục đích của đề tài này nhằm tìm kiếm vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm có thể sử dụng cho quá trình xử lí nước thải nhiễm dầu.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ HỖN HỢP NHŨ TƯƠNG DẦU TRONG NƯỚC (O/W) BẰNG VỎ TRẤU ĐƯỢC XỬ LÍ VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CETYL TRYMETYL AMMONIUM BROMIDE (CTAB) Trình độ đào tạo: Đại học chính quy Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành: Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thanh Thanh Sinh viên thực hiện: Lê Thị Kim Liên MSSV: 1052010109 Lớp: DH10H1 Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2014 TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC & CNTP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Thị Kim Liên MSSV: 1052010109 Ngày, tháng, năm sinh: 03/01/1992 Nơi sinh: Quảng Bình Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương dầu trong nước (O/W) bằng vỏ trấu được xử lí với Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Khảo sát bề mặt vật liệu,  Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ: nhiệt độ, tốc độ khuấy, thời gian, nồng độ, kích thước hạt. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 03/01/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2014 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Lê Thanh Thanh Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 30 tháng 06 năm 2014 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thanh Thanh SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thị Kim Liên LỜI CAM ĐOAN TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thanh Thanh TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Thông Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi xin cam đoan những số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm là hoàn toàn chính xác và không sao chép từ bất kỳ đồ án, công trình nghiên cứu nào. Các phần có trích dẫn nội dung từ các tài liệu tham khảo đã được ghi rõ trong phần Tài liệu tham khảo cuối đồ án. Tôi xin cam đoan những điều trên là sự thật và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này cho phép em được gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, Khoa hóa học và công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện cho em mượn dụng cụ và phòng thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu đề tài. Đặc biệt, em xin cảm ơn TS. Lê Thanh Thanh đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em nhiều trong quá trình nghiên cứu đề tài của mình. Và cuối cùng em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình làm đồ án. Tuy vậy, do thời gian có hạn cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên trong bài báo cáo đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định. Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giúp em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức để hoàn thành tốt hơn cho báo cáo công tác thực tế sau này khi ra trường. MỤC LỤC MỤC LỤC i TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU ii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ v LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương 1: GIỚI THIỆU 3 1.1.Đặt vấn đề 3 2.2.2.Phương pháp ly tâm 29 2.3. Phương pháp xử lí dầu tràn trên biển 33 2.3.1. Tác hại của dầu tràn [3] 33 2.3.2. Các biện pháp ngăn chặn và thu gom dầu [2] 36 3.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ dầu 49 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 4.2.2. Kết quả chụp phổ hồng ngoại (FT-IR) 53 PHỤ LỤC 68 i TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU 1. Các chữ viết tắt API American Petroleum Institute Viện dầu mỏ Hoa kì BET Brunauer - Emment – Teller CTAB Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide DO Diesel Oil Dầu diesel FO Fuel Oil HST Hệ sinh thái KAERI Korea Atomic Energy Research Institute Viện nghiên cứu năng lượng nguyên tử Hàn Quốc NSX Ngày sản xuất -OH Hydroxyl O/W Oil/Water Nhũ thuận dầu trong nước SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét S BET Diện tích bề mặt riêng VSV Vi sinh vật W/O Water/Oil Nhũ nghịch nước trong dầu 2. Các ký hiệu C Nồng độ dầu lúc cân bằng Co Nồng độ dầu ban đầu H Hiệu suất hấp phụ k Hằng số Me Methanol m Khối lượng của vỏ trấu ban đầu MVT Nc Mẫu vỏ trấu thô xử lí bằng nước cất MVT Me Mẫu vỏ trấu thô xử lí bằng methanol MVT Nc' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng nước cất MVT Me' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng methanol ii Nc Nước cất Q t Độ hấp phụ Q tmax Độ hấp phụ cực đại V Thể tích nhũ dầu trong 1l dung dịch iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tiêu chuẩn để phân biệt hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý Bảng 4.1: Kết quả hấp phụ dầu Bảng 4.2: Độ hấp phụ Q t (mg/g) và hiệu suất hấp phụ (%H) Bảng 4.3: Ảnh hưởng của kích thước đến khả năng hấp phụ Bảng 4.4: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến độ hấp phụ Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 4.7: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ dầu đến khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 4.9: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Bảng 4.10: Các hằng số Langmuir và hệ số tương quan Bảng 4.11: Các hằng số Freundlich và hệ số tương quan iv DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 2.1: Ảnh hưởng của pH đến sức căng bề mặt nhũ tương W/O Hình 2.2: Ảnh hưởng của pH đến thời gian tổ chức lại bề mặt nhũ tương W/O Hình 2.3: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến độ bền nhũ Hình 2.4: Cơ chế hấp phụ Hình 2.5: Các loại đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 2.6: Mối quan hệ ε = f(W) Hình 2.7: Không gian hấp phụ Hình 2.8: Tác hại của dầu loang đối với động vật Hình 2.9: Tác hại đối với du lịch biển Sơ đồ 2.10: Sơ đồ ứng cứu khi sự cố tràn dầu xảy ra Hình 2.11: Mô hình diễn tả sự phân tán của chất hóa học. Hình 2.12: Cây lúa và vỏ trấu Sơ đồ 3.1: Sơ đồ nguyên lí của kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.2: Nước thải nhiễm dầu Hình 3.3: Nước thải nhiễm dầu dưới kính hiển vi với độ phóng đại 100 lần Hình 4.1: Độ hấp phụ trong 3 giờ Hình 4.2: Độ hấp phụ trong 5 giờ Hình 4.3: Ảnh SEM của vật liệu biến tính MVT Me' Hình 4.4: Phổ hồng ngoại (FT-IR) của vật liệu biến tính MVT Me' Hình 4.5: Ảnh hưởng của kích thước Hình 4.6: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy Hình 4.7: Ảnh hưởng của thời gian Hình 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ Hình 4.9: Ảnh hưởng của pH Hình 4.10: Ảnh hưởng của nồng độ dầu Hình 4.11: Đồ thị để tìm các hằng số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 4.12: Đồ thị để tìm các hằng số phương trình Freundlich v Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT LỜI MỞ ĐẦU Làm luận văn tốt nghiệp là một quá trình tạo điều kiện giúp cho sinh viên năm cuối có cơ hội tìm hiểu, rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, tính tự giác, độc lập, chủ động trong nghiên cứu, cũng cố lại kiến thức đã học và phát triển kĩ năng của bản thân trước khi tốt nghiệp ra trường. Và ở đây em chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng vật liệu xử lí dầu loang trên biển” làm đề tài nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình. 1. Lí do chọn đề tài Hiện tượng tràn dầu trên biển đã và đang là một vấn đề nhức nhối cho môi trường, hệ sinh thái và con người. Với nạn ô nhiễm dầu loang như ngày nay thì đã có nhiều vật liệu được nghiên cứu để xử lí, khắc phục hiện tượng đó như: enretech, corbol, aeroge, cellusord, Petro-abs … Tuy nhiên, vì những lí do khác nhau như hiệu quả xử lí và giá thành cao … mà những vật liệu trên chưa được sử dụng rộng rãi. Gần đây, vật liệu nông nghiệp bắt đầu được chú ý nghiên cứu góp phần khắc phục hiện tượng tràn dầu trong đó có vỏ trấu, là một trong những vật liệu đơn giản, rẻ, dễ kiếm và nước ta là một nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới nên hằng năm lượng vỏ trấu thải ra rất nhiều. Mặt khác, vỏ trấu lại có khả năng hút dầu, chính vì vậy vỏ trấu là vật liệu mà em muốn chọn cho đề tài nghiên cứu vật liệu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển. 2. Tình hình nghiên cứu Hiện tại tình hình nghiên cứu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển bằng vật liệu vỏ trấu đã được nghiên cứu nhiều, cụ thể từ vỏ trấu người ta đã chế tạo ra các vật liệu dưới dạng bột, có thể dự trữ sẵn trên tàu để kịp thời xử lí khi có sự cố xảy ra. Và hiện nay hướng nghiên cứu từ vỏ trấu vẫn được tiếp tục nghiên cứu và phát triển. 3. Mục đích nghiên cứu Mục đích của đề tài này nhằm tìm kiếm vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm có thể sử dụng cho quá trình xử lí nước thải nhiễm dầu. Ngành công nghệ kỹ thuật hoá học 1 Khoa hoá học và công nghệ thực phẩm [...]... gọi là chất hấp phụ, chất khí (hơi) hoặc một chất tan nào đó trong dung dịch có khả năng được làm giàu trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ Còn chất bị hấp phụ khi đã được “gắn” và bề mặt vật liệu xốp gọi là chất đã bị hấp phụ b Phân loại Quá trình hấp phụ được chia thành hấp phụ vật lý, hấp phụ hóa học và hấp phụ trao đổi ion • Hấp phụ vật lý Lực hấp phụ có bản chất như lực tương tác phân... LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Lí thuyết về nhũ tương và quá trình hấp phụ 2.1.1 Lí thuyết về nhũ tương [5] a Sự hình thành và ổn định nhũ dầu mỏ • Sự hình thành nhũ Phần lớn dầu thô được khai thác dưới dạng nhũ mà chủ yếu là nhũ nước trong dầu Loại nhũ này thường rất bền và khó phá Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng trong điều kiện vỉa dầu hầu như không thể phân tán dầu khí nước, chúng chỉ bắt đầu tạo thành trong. .. phân tử chất bị hấp phụ liên kết với chất hấp phụ bằng lực hóa học mạnh, không dịch chuyển được trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ hóa học có tốc độ chậm hơn hấp phụ vật lý và cần có năng lượng hoạt hóa Rất khó phân chia rõ ràng giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý, nhưng có thể có một số phân biệt như sau: Bảng 2.1: Tiêu chuẩn để phân biệt hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý Entanpy hấp phụ Năng lượng hoạt... chất hấp phụ không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất bị hấp phụ không phân cực, các chất hấp phụ phân cực hấp phụ tốt các chất bị hấp phụ phân cực Chất hấp phụ có kích thước lỗ xốp lớn thì sự hấp phụ các chất bị hấp phụ phân tử nhỏ từ dung dịch thường tăng, còn kích thước nhỏ thì sự hấp phụ sẽ giảm do có tính chọn lọc cao “rây phân tử” • Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và nồng độ dung dịch Hấp phụ. .. phân tán (nước) trong môi trường phân tán (dầu mỏ) có thể thay đổi từ 90 ÷ 95%; − Nhóm 2: Nhũ thuận dầu mỏ trong nước (O/W) Nhũ này tạo thành trong quá trình phá nhũ nghịch, trong quá trình tác động nhiệt hơi nước lên vỉa và trong quá trình xử lý nước thải; − Nhóm 3: Nhũ hỗn hợp Nhũ này có thể là nhũ thuận hay nhũ nghịch, trong đó pha phân tán cũng là nhũ chứa các hạt nhỏ của môi trường phân tán Nhũ này... tương tác phân tử hay Vander Walls Hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch Hấp phụ vật lý là hấp phụ không định vị, các phân tử chất bị hấp phụ có khả năng di chuyển trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ vật lý tự diễn ra, chất bị hấp phụ có xu hướng bám lên trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ, nhưng quá trình này bị cản trở bởi quá trình ngược (giải hấp) Ưu điểm của quá trình hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch... trị của a phụ thuộc rất nhiều yếu tố: chất hấp phụ, chất bị hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ, áp suất, nhiệt độ và thành phần các cấu tử bị hấp phụ khác Trên cơ sở đó còn cơ chế hấp phụ gồm những dạng chính là chất chứa mao quản nhỏ, hấp phụ hóa học, hấp phụ vật lí (đơn, đa phân tử, ngưng tụ mao quản) Đây là quá trình phức tạp, các thuyết về hấp phụ đẳng nhiệt cùng các đường cân bằng hấp phụ thường... hấp phụ nhiều lớp với số lớp khác nhau nhưng tổng bề mặt là không đổi trong bất kì điều kiện cân bằng nào Vận tốc hấp phụ tỷ lệ với năng lượng của bề mặt hấp phụ và tần số va chạm chất bị hấp phụ vào bề mặt Còn vận tốc nhả hấp phụ tỷ lệ với phần bề mặt đã bị hấp phụ và năng lượng hoạt hóa Khi đạt cân bằng động và mở rộng cho n lớp hấp phụ, phương trình BET có mối quan hệ thể tích giữa chất bị hấp phụ. .. chất hấp phụ (nhờ quá trình hấp phụ nào đó tạo ra), mà có thể cả ion nằm sâu trong chất hấp phụ, tất nhiên quá trình chỉ xảy ra ở vị trí dung dịch có thể tiếp xúc được Để phân biệt các trường hợp hấp phụ xảy ra trên bề mặt, người ta thường gọi sự trao đổi ion là hấp phụ Dựa vào chất hấp phụ có thể phân thành: chất hấp phụ axit – nó xử sự như một axit và có khả năng trao đổi cation với dung dịch; chất hấp. .. thiết bị biến thế Có khả năng hấp phụ các ion flo, để tinh chế nước có hàm lượng flo cao; tinh chế dòng khí và lỏng khỏi các hợp chất chứa ion flo; hấp phụ hơi HF từ khí công nghiệp như trong quá trình điện phân và supephotphat e Cơ chế hấp phụ và cân bằng hấp phụ • Cơ chế hấp phụ Quá trình chuyển chất trong hấp phụ được xem như gồm ba giai đoạn: + Giai đoạn khuyếch tán chất bị hấp thụ từ môi trường . học I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương dầu trong nước (O/W) bằng vỏ trấu được xử lí với Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Khảo sát bề mặt. TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ HỖN HỢP NHŨ TƯƠNG DẦU TRONG NƯỚC (O/W) BẰNG VỎ TRẤU ĐƯỢC XỬ LÍ VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CETYL TRYMETYL AMMONIUM. Nc' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng nước cất MVT Me' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng methanol ii Nc Nước cất Q t Độ hấp phụ Q tmax Độ hấp phụ cực đại V Thể tích nhũ dầu trong 1l dung