NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU BIẾN TÍNH BẰNG CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CTAB TRONG XỬ LÍ DẦU LOANG TRÊN BIỂN

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.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU BIẾN TÍNH BẰNG CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CTAB TRONG XỬ LÍ DẦU LOANG TRÊN BIỂN 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 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học ii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ và tên sinh viên: Lê Thị Kim Liên Ngày sinh: 03/01/1992 MSSV : 1052010109 Lớp: DH10H1 Địa chỉ : 935/24/1c Bình Giã-F.10-Tp.Vũng Tàu E-mail : kimliendh10h1@gmail.com Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành : Hóa dầu 1. Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính bằng chất hoạt động bề mặt CTAB trong xử lí dầu loang trên biển 2. Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Lê Thanh Thanh 3. Ngày giao đề tài: 03/01/2014 4. Ngày hoàn thành đồ án/khoá luận tốt nghiệp: 07/07/2014 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 03 tháng 01 năm 2014 GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƢỞNG BỘ MÔN TRƢỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học iii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm LỜI CAM ĐOAN 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. Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học iv Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 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. Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học v Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ x LỜI MỞ ĐẦU xi Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1 1.1. Đặt vấn đề 3 1.2. Mục tiêu đề tài 5 Chƣơng 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 6 2.1. Lí thuyết về nhũ tƣơng và quá trình hấp phụ 6 2.1.1. Lí thuyết về nhũ tương 6 2.1.2. Lí thuyết về quá trình hấp phụ 15 2.2. Các phƣơng pháp tách nhũ tƣơng của dầu thô 30 2.2.1. Phương pháp lắng đọng do trọng lực 30 2.2.2. Phương pháp ly tâm 30 2.2.3. Phương pháp cơ học 31 2.2.4. Phương pháp hóa học 32 2.2.5. Phương pháp nhiệt 32 2.2.6. Phương pháp tĩnh điện 33 2.3. Phƣơng pháp xử lí dầu tràn trên biển 34 2.3.1. Tác hại của dầu tràn 34 2.3.2. Các biện pháp ngăn chặn và thu gom dầu 37 2.3.3. Một số vật liệu nghiên cứu trong xử lí dầu tràn trên biển 40 2.3.4. Giới thiệu vật liệu nghiên cứu trong đề tài 40 Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu 43 3.1.1. Dụng cụ và thiết bị 43 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học vi Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 3.1.2. Nguyên vật liệu 43 3.1.3. Hóa chất 43 3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 43 3.2.1. Các phương pháp xác định đặc tính của chất hấp phụ 43 3.2.2. Chuẩn bị và xác định tính chất nước thải nhiễm dầu 45 3.2.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu 47 3.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ dầu 50 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của các mẫu vật liệu vỏ trấu 52 4.2. Khảo sát đặc tính vật liệu 53 4.2.1. Kết quả chụp SEM 53 4.2.2. Kết quả chụp phổ hồng ngoại (FT-IR) 54 4.3. Khảo sát hấp phụ 55 4.3.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt 55 4.3.3. Ảnh hưởng của thời gian 57 4.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ 58 4.3.5. Ảnh hưởng của pH 60 4.3.7. Khảo sát khả năng hấp phụ cực đại 62 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 69 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học vii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm TỪ VIẾT TẮT 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 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học viii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Nc Nước cất Q t Độ hấp phụ Q tmax Độ hấp phụ cực đại V Thể tích nhũ dầu trong 1l dung dịch Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học ix Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 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 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học x Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 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 [...]... 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 Tình hình nghiên cứu 2 Hiện tại tình hình nghiên cứu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển bằng. .. 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 Tình hình nghiên cứu 9 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 4 Đối... 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 10 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... 11 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: vỏ trấu được lấy tại tỉnh Bà Rịa Vũng tàu - Phạm vi nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm 12 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài nghiên cứu Với đề tài em đang nghiên cứu từ những phế thải nông nghiệp như vỏ trấu không chỉ giúp ích cho quá trình xử lí dầu loang trên biển để hạn chế một phần nào đó sự ô nhiễm do dầu gây ra và ngoài ra... 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 Lí do chọn đề tài 8 Hiện tượng tràn dầu trên biển đã và đang là một vấn đề nhức nhối... 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 Lí do chọn đề tài 1 Hiện tượng tràn dầu trên biển đã và đang là một vấn đề nhức nhối... liên tục 2.1.2 Lí thuyết về quá trình hấp phụ [20] a Khái niệm Hấp phụ là quá trình hút khí (hơi) hoặc lỏng trên bề mặt vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt Các vật liệu xốp được 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... 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, ... 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, . 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. 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. 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