Nghiên cứu khả năng hấp thụ của các phụ phẩm nông nghiệp đối với các ion kim loại nặng trong nước thải

K hảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ của các vật phẩm trên đối với các ion n sh iê n cứu, từ đó tìm điều kiện tối ưu cho quá trì,']}' lấp - Đ ã xác định được các phụ phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

* * * * *

B Ả O C Á O i < ế r O U Ầ

Đ ề tài:

PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP ĐỐI VỚI CÁC ION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI

C h ã tri d ề tài: I s 1 KỊNII N (;()( C ÍIẢ l

I l à Nói - 2000

BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỂ TÀI NGHIÊN c ú n KHOA HỌC

MÃ SỐ: QT 99-07

a Tên đề tài:

N g h iê n cứ u k h ả n ă n g hấp íh ụ của các p h ụ p h ẩ m nóng ìigìùéỊì

đôi với các ion k im loại n ặ n g tro n g nư ớc th ả i

b C h ủ trì đề tài: TS T rịn h N g ọ c C hâu

c Các cán bộ íham gia:

TS Triệu Thị N guyệt - Khoa Hoá - Đ H K hoa học Tự nhiên

TS Vũ Đ ăng Độ - K hoa Hoá - ĐH K hoa học Tự nhiên

d M ục tiêu và nội dung nghiên cứu của đé tài

+ M u c tiêu: N ghiên cứu khả năng hấp thụ của cám bã m ía, than xoan vàbèo hoa dâu đối với các ion kim loại là Cu2+, N i2+, và C r + từ đó íh iin ò khả

n ăn s ứng dụng chúng trong việc xử lí nước thài

+ N ộ i d u n g :

] Thăm dò khả năng hấp thụ của cám, bã m ía, than xoan và bèo hoa >'•■■■ r I

với các ion Cu2*, N i2+ và C r + trong d u n s dịch

2 K hảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ của các vật phẩm trên

đối với các ion n sh iê n cứu, từ đó tìm điều kiện tối ưu cho quá trì,']}' lấp

- Đ ã xác định được các phụ phẩm nỏnơ nghiệp đều có khả năng hấp 'ì

tốt các ion kim loại có tro n s dung dịch K hả năng đó giảm dần theo dãy:

than xoan > bèo hoa dâu > bã m ía > cám

- Đã xác định được các điều kiện thucận lợi cho quá trình hấp thụ:

pH = 5-^6; thòi gian > 3 eiờ

N ồng độ dung dịch càng thấp, hiệu suất xử lí càng tăng.

- Đ ã xử lý thử m ẫu nước thải của x í nghiệp m ạ điện qiìâr 1

đầu của N i2+ là 0,0275M (~ l,5 9 5 g /l) bằng cách hấp thụ trên cám ">ã mía

2 lần hấp thụ nồng độ N i2+ giảm xuống chỉ còn khoảng 0 0 0 7 4 M ;c.

SUMMARY REPORT OF THE SC1ENT!F!C RESEARCH S U P J ^ T

d Aim a n d c o n te n t o f the su b ịecí:

Aim : Studyins the absorptivity of Cu2+, N i2+, Ci by ncr

susai - cane dregs charcoal of China Iree and vvater hyacinth •

i n\ ' es t i g a t i n s the a p p l i c a t i o n pos si bi l it y o f the m e t h o d f o r \V, '

treatment

T on ten t:

1 Lnvestisatins: absorptivitv of Cu:+, N i2* and C r ~ in the solutìor :.y rice-brans su sa r - cane d ress charcoal o f China tree and w ater hyaciiTih

2 Stndyding the elem ents iníluence on absoiptivity of studi': V

bv that A s r c u l t u r a l b y pr od uc t s and íindins: o pt ion al - c o r ^ ĩ t i c n ^

absorption

3 Try treatinc a \vastew ater ample o f the elctrodepositinọ;

absorption by rice - brand and sugar cane d ress which are

AsTĨcultural byproducts in Vietnam now

e R u su lts: The studyina result in follo\vin£ conclusions:

- These byproducts absorb the m etal ions in the so!'

A bsorptivity is d e sre a se d from charcoal to rice - bran follo\v:

Charcoal of China tree > W arter hyacinth > Sugar - can s '-/egs >

-íeacỉ of* í:u b.ị 1 I

^ I

7 [ í \ 'J á L{

Dr Trinh N g oe Chủ.!,.

I GIỚI THIỆU•

C ùng với sự bùng nổ của khoa học kỹ thuật, số lượng các /.1

còng nghiệp m ọc lên ngày m ột nhiều thì khối lượng chất thải Cung

m ột tăng Nước thải của các ngành công nghiệp chứa nhiều ion kirri '.oại nặng đang làm cho m ôi trường, nhất là môi trường nước bị ô nhiễm nặng

nề Vì vậy, nước thải công nghiệp cần phải được làm sạch, giảm tới nức thấp nhất nồng độ của các chất độc hại trước khi thải ra m ôi trườn

đề nghiên cứu tìm kiếm các biện pháp xử lí nước thải thích hợp ;

thiết Đ ã có nhiều còng trình nghiên cứu và đưa ra các giải pháp hoá học và sinh học trong việc xử lý nước thải [2] Tuy nhiên, các phương Vì]_i này thường có giá thành cao, nếu đem áp dụng vào các x í nghiệp nhò và vừa như ử nước ta hiện nay đôi khi làm cho các sản xuất của các xí

đó không còn có ý n sh ĩa kinh tế nữa

Tận dụng các phụ phẩm nône; nghiệp như m ùn cưa, bã ép hạt bon

hạt đậu nành để xử lí nước thải tò ra có hiệu quả hơn về m ặt kinh tế r]<

đó đã được nhiều nsười quan tâm [3, 4] Ưu việt lớn nhất của phư ''t\p; Ịjì I này ở chỗ nó k h òne chỉ dựa trên các ncuyên liệu rẻ tiền dễ k iố t.'

ra rất thuận tiện cho việc thu hồi kim loại nặnơ sau khi hấp ih • chí việc đốt sản phẩm sau khi hấp thụ sẽ thu được kim loại ở đ ạn ? oxit

Nước ta là m ộ t nước nônơ n sh iệp do vậy neuồn phế thải tù iC ip 'ìtn

n ghiệp rất dồi dào T uy nhiên, việc nghiên cứu tận d ụ n s p h ế thải nống iám nghiệp vào xử lí nước thải còn ít được nghiên cứu

T rong công trình này ch ú ne tôi nehiên cứu thăm dò khả •• ĩ, -

phụ phẩm n ò n s n sh iệ p vào việc hấp thụ ion kim loại nặng tronơ nước thải

• M ụ c tièu của đề tài:

N ghiên cứu khả nãng hấp thụ của cám bã m ía than xo.' cadâu đối với các ion kim loại là C u:+, N i:+, và C r + từ đỏ tbãV

ứng đụníĩ c h ú n s trong việc xử lí nước thải

1 Tra cứu tài liệu trong và ngoài nước về phương pháp xử ií 'h bu

hồi kim loại nặng từ nước thải

2 Thăm dò khả năng hấp thụ của cám , bã m ía, than xoan và _ "0 i i o a dâu đối với các ion Cu2+, N i2+ và Cr3+ tronơ dung dịch

3 K hảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp ủìụ của ác vật phẩm trên đối với các ion nghiên cứu, từ đó tìm điều kiên ':ỐL ưu cho quá trình hấp thụ

4 Thử xử lí m ột m ẫu nước thải chứa N i2+ của Nhà m áy m ạ điện quân đội bàng cách hấp thụ trên cám và bã m ía là 2 phụ phẩm ','ônp; nghiệp phổ biến nhất ờ nước ta hiện nay

• Nội dung thực hiện

I I i > n ư ( í ỉ V G P D Á P 1\ ( Ỉ I Ỉ I Í Ì1\ c ứ t

n l Phương ph áp nghiên cứu

C húng tôi sử dụng phương pháp hấp thụ bằng cách ngâm m ột lượug xác định vật hấp phụ vào m ột thể tích dung dịch m uối kim loại có nồng độ chính xác đã biết, sau m ột thời gian đem xác định ỉại nồng độ ion kim loai còn lại trong dung dịch Từ đó xác định được lượng chất đã bị hấp thụ íTP.n

ch ất hấp thụ

N ồng độ các ion kim loại trong dung dịch được xác định bằng cắc

phương pháp hoá học

Cu2+ : được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iot th io su n fa1

Cr34 : được oxi hoá định lượng tới Cr(V I) bằng am onipesunfat sau đó định lượng C r(V I) bàng phươnỵ pháp so m àu

N i2+ : được xác định bằng phương pháp chuẩn độ com plexon với dung dịch EDTA 0.05M , chỉ thị m urexit

- pH của các dung dịch được đo trên m áy HA NA 8417 Italia

- M ật độ quang củ a c á c dung dịch được đo trên m áy SE C O M A M :V/

10 0° c tới khối lượng không đổi, sau đó đem nghiền nhỏ

Các đ u n s dịch chất bị hấp thụ đều được chuẩn bị từ các m uối có r.Ị

tinh khiết P.A

C u2+ được pha từ m uối C u S 04.5H20

N i2+ được pha từ m uối N iS 04.7H ; 0

C r3+ được pha từ m uối K C r(S 04): 1 2 H ; 0

III KẾT QUẢ NGHIÊN cứ u

m l T h ă m dò k h ả n ă n g h ấ p th ụ c ủ a c.ám5 b á m l ú a , íh a n x o a n và

bèo hoa dâu đối với các ion C u2+, N i2+và Cl3+ t.roiì.p :U1!; lịch

L ấy 4 loạt, m ỗi loạt 3 cốc thuỷ tinh loại có dung tích />.50ml, đánh số thứ tự các cốc từ 1 -=-3

Cho vào m ỗi cốc trong loạt thứ nhất 5g cám

Cho vào m ỗi cốc trong loạt thứ hai 3g bã m ía

Cho vào mỗi cốc trong loạt thứ ba lg than xoan

Cho vào m ỗi cốc trong loạt thứ tư 2g bèo hoa dâu

Đ ổ vào các cốc trong mỗi loạt đó theo thứ tự lOOml các dung dịch ] 0‘:’M của N i:+, C u2+, C rH Đổ yên các cốc trong 20 giờ sau đó lọc bỏ các chất rắn,

lấy dung dịch đcm xác định lại nồng độ ion kim loại còn lai sau hấp thụ Từ

đó tính ra khôi lượng kim loại đã được hấp Lhụ trên Ig vàl liệu hấp bu I X quả được trình bày ở hảng 1

B ả n g 1 : K h ố i lư ợ ng các ion k im loại bị h ấ p th ụ trên í g )’ật liệu

Than xoan 4 ,3 5 0 10"2 3 ,3 9 0 1 0 - 1,950 j 0 ?

4 Bèo hoa dâu 2,12 0.10': 2 6 2 0 10‘2 2,020 10

-N hư vậy cả 4 loại vật liệu đều có khả năng hấp hụ kJ í cáo i u

n ghiên cứu Đ ối với cùng m ột ion khả nãns đó giảm dần t.bp.

than xoan > bèo hoa dâu > bã m ía > cám

Do khả năng hấp thụ của cám và bã m ía không cao ■ I on J cắc

thí nghiệm về sau chúng tôi chỉ sử dụng 50m l dunơ dịch dể npỊ- ứu với

2 vật liệu này

m 2 K h ảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp íhụ

I I I 2.1 Ả n h h ư ở n g của thời gia n

- C huẩn bị 4 loạt cốc đựng các vật liệu hấp thụ với khối lượng như thí nghiệm trên

Sau 1 giờ lấy dung dịch ờ các cốc ra xác định lại nồn£ độ dung dịch để tính hiệu suất bị hấp thụ

- Lập lại thí nghiệm 7 lần như trên nhưniỉ với thời gian hấp thụ tương ứng là 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8 giờ Chúng tỏi tìm được thòi gian m à từ đó irừ 'li hiệu suất hấp thụ không tăne; hoặc tãng rất chậm

B ảng 2 : T h ờ i gia n và h iệu su ấ t hấp (hụ khi đạt án b ằ n g

Nói ch u n e thời gian để đạt tới cân bằng khá lâu thường từ 5-^7 eiờ tuv nhiên hiệu suất hấp thụ chỉ tăng nhanh trone vòng 3h-4 siừ đầu tiên \1 vậy

c h ú n s tôi thư ờne chọn thời gian 3 giờ để khảo sát các yếu rố ỏ' cắc '

nghiệm sau

I I 1.2.2 Ả n h h ư ở n g của p H

Thực hiện 7 loạt thí nghiệm tương tự như trên nhưng rong phần này

c h ú n s tôi d ù n e d u n í dịch H2S 04 loãng và N aO H loãng để chỉnh pH của cản

đ u n s dịch đến điểm m ong m uốn là 1 ,2 3 4, 5, 6 và 7 Thời ni?.n hấp thu ờ

các cốc hoàn toàn như nhau và đều b ằn e 3 giờ Kôt quả xác định lại iió n -

độ ion kim loại được trình bày trên b ả n s 3:

B ả n g 3 : A n h h ư ở n g củ a p H đôi với k h ả n ă n g h ấ p th ụ N i2*, C i r +, C r u

Đ iều chỉnh cho pH của các dung dịch trên lúc đầu đều bằng 5,5.

T hêm các nguyên liệu hấp thụ tương ứng vào m ỗi cốc:

L oạt m ột là 5 g cám /cốc

L oạt hai là 2 g bã m ía/cốc

L oạt ba là 1 g than xoan/cốcLoạt bốn là 2 g bèo hoa dâu/cốc

Đ ể yên các cốc trong 3 giờ sau đó lọc lấy nước lọc đem xác định nổnp

độ các ion còn lại để đánh giá hiệu suất hấp thụ của các vật ỉiệu

K ết quả xác định được được trình bày ở bảng sau

ỉ THAN XOAN

BÈO HOA DÂU

với nưức thải có nồng độ cỡ 5.1 0 '4M hay 2,9.10'"g N r7 1 , 3,'/ 1 'ọ

2 ,7 1 02 g C r3+/1

Tuy nhièn, nếu đem sử đụn£ các vật liệu trên vào mu ■- d bồi

kim loại nặng từ nước thải của các bể ma điện thì nồng độ ĨO); ĩ oại chứa tron2 nước thải càng cao, hiệu quả thu hồi tính cho 1 gam ' ị ,1 ".~1Ơ tốt.Các số liệu tính khối lượne N i:+ hấp thụ được trên lea m vệt !iêi) đươc trình

B ả n g 5: S ự p h ụ th u ộ c của k h ố i lư ợ ng N i2+ b ị hấp th ụ trên ỉ g vậí liệu

theo n ồ n g độ N i2* b a n đầu

2 ,5 10"3 0 ,9 9 10'3 2 ,0 4 10'3 0 ,6 1 10'2 0,30.10 '

1.10-3 0 ,4 1 10'3 0 ,9 0 10-3 0,30.10-" 0,14.10

5.10'4 0 ,2 3 10"3 0 ,4 8 10‘3 0,17.10 7 0,75 J 0

Tóm lại: Đ icu kiện tốt nhất để hấp thụ các ion Ni 't)2+ và Cr

- pH của dung dịch nằm tronơ khoảng 5h-6

- Thời gian hấp phụ > 3 giờ

- N ồng độ ion càng thấp hiệu quả của việc làm sạch càng; lối

I I I 2.4 T h ă m dò k h ả n ă n g tách loại N i2+ tro n g d a n g đị ch !•(!:<:

th eo p h ư ơ n g p h á p đ ộ n g

D ùng 3 burét có chiều dài 50cm , tiết diện l c n r , nhồi v' , 1 ,J

cám khỏ Cho nước cất chảy qua để thấm ướt hết cám Dể yêu iLl.j.'jả - uL

phút cho cám ráo nước Cho các dunơ dịch N i2+ 10'2M, Cu s'

10‘2M chảy qua các burét với tốc độ 20 giọt/phút Cứ 30 phút iấ ;

sau hấp thụ ra để xác định nồng độ các ion còn lại pH củ? - Ịchban đầu đều được điều chinh tới 5,5

Từ kết quả trên ta thấy chí có 60 phút đầu hiệu suất hấp thụ •■')! , 1)1

sau đó hiệu suất siảm dần và sau k h o ản s 180 phút hiệu suất hấp fb lìa

cám đối với các ion còn hầu như khôns đ án s kể.>— V—

-I -I -I 3 X ử lý th ử ion N i:+ tro n g m ộ t m ẫ u nưóc th ả i CVĨ 1 bể điện

n h à m á y Z1 2 1

I I I 3.1 C h u ẩ n bị m ẩ u

+ M ẫu nước thải được lấy tại bể tập trung nước thải của phan xướng

mạ điện Sau đó được để lắng rồi cạn lấy dune dịch tronơ và 1 1 i áo jj) ]

trên m áy H A N N A 8417 thu được giá trị là 5,74 N hư vậy k hông oầr phải điều chỉnh pH trước khi hấp thụ

+ D ùn£ phưưnu pháp chuẩn độ E D T A xác định nồng đ(‘ •' 1 ^ có

trong dunsỉ dịch và xác định được CNr* = 0.0275M tương ỔƯC'I i nóne

độ 1.595 g/1

I I 1.3.2 X ử lí ion N i2+ tron g nước th ải bằn g p h ư ơ n g p h á p hấp thu trên cám

Giai đoan 1: L ấy 2 cốc, mỗi cốc chứa 50ml m ẫu và 5g cám để yên trong 3 giờ sau đó lọc bỏ kết tủa lấy dunp- dịch đem xác định nồng ìô N r Hcòn lại trong 2 cốc rồi lấy kết quả trong hình

K ết quả cho thấy nồng độ niken còn lại tronp dung dịch là 0,0 KỎM tương đương 0,957 g N i:+/1

H iệu suất xử lí là:

h , ( % ) = ( a 0 2 7 5 -~ a Q 1 6 5 ) X 1 0 0 = 4 0 , 0 %

0,0275Khối lượng niken đã được hấp thụ trên 1 gam cám là:

0 ,0 2 7 5 x 0 ,4 x 5 8 ,6 9 x 5 0 J n , - — - = 6,46.10 p Ni /g cám

1000.5Giai đoan 2 :

Lấy 50m l đung dịch nước lọc sau khi hấp thụ ờ trên cho vào cốc va lai

cho vào cốc đó 5g cám Để yên 3 giờ sau đó lọc bỏ kết lúa, lọc lấy nước lọc đem xác định lại n ồ n s độ N i2+ còn lại

Kết qủa thu được nồng độ Ni2+ còn là: 0.0074M tươns đươn.e 0.44gNi '7IÍÍ

h , ( % ) = .( ° :0 Ì - 5-— X 1 0 0 = 5 5 1 5 %

0,0165

K hối lượng niken đã được hấp thụ trên 1 gam cám là:

0 , 0 1 6 5 X 0 , 5 5 1 5 X 5 8 6 9 X 5 0 , To , . - —— - = 5,4.10 g Ni /p; '">0

1000.5

Từ kết quả trên có thể thấy rànii khả năng hấp thụ N i2+ Cì’

nước thải klìông thua kém nhiều so với tro n s dunư dịch Ni inh k !!•'!

Đ iều đó c h ứ n í tỏ cỏ thê sử dụng cám làm nguyên liêu hấp ' N i2+ Iroiionước thải