phân tích khả năng hấp phụ của ion Zn2+ lên vật liệu xơ mướp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG KHOA HÓA ------------------- Đề tài NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ XƠ MƯỚP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION ZN2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học Sinh viên thực : Trần Thị Thanh Hiếu Lớp : 11CQM Giáo viên hướng dẫn : TS. Vũ Thị Duyên ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHÓA HÓA ------- ------NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Thị Thanh Hiếu Lớp: 11CQM 1.Tên đề tài: nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp khảo sát khả hấp phụ ion Zn2+ môi trường nước. 2.Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: - Dụng cụ: Các loại pipet, bình tam giác, bình định mức, cốc thủy tinh, phễu lọc,… - Hóa chất: + Xơ mướp + NaOH + Axit citric + Axit axetic + Muối kẽm ZnSO4 Và số hóa chất thông dụng khác. - Máy móc: + Tủ sấy + Lò nung + Cân phân tích Và loại máy móc cần thiết khác. 3. Nội dung nghiên cứu: Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất biến tính xơ mướp: nồng độ axit citric, tỉ lệ rắn : lỏng, thời gian nung; khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) xơ mướp biến tính: pH, thời gian đạt cân bằng, nồng độ xơ mướp, từ rút nhận xét khả hấp phụ ion kẽm (II) xơ mướp biến tính. 1. Giáo viên hướng dẫn: TS: Vũ Thị Duyên 2. Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2014 3. Ngày hoàn thành: Ngày tháng năm 2015 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày … tháng… tháng … năm 2015 Kết điểm đánh giá: Ngày tháng … năm 2015 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gởi đến quý thầy cô khoa Hóa Học – trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn tri thưc quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường. Và đặc biệt khóa luận em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình cô Giang Thị Kim Liên cô Vũ Thị Duyên. Các cô tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ chúng em suốt trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận. Em xin cảm ơn anh chị, bạn đơn vị đo mẫu thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi hợp tác giúp đỡ em trình làm thực nghiệm. Bước đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực nghiên cứu khoa học, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ. Do việc mắc phải sai sót điều tránh khỏi, em mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn để báo cáo em hoàn thiện hơn. Cuối em xin kính chúc quý thầy cô bạn dồi sức khỏe ! Trân trọng ! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Trần Thị Thanh Hiếu MỤC LỤC MỤC LỤC . 1.1.3. Giới thiệu kim loại kẽm .2 1.3.2. Các mô hình tình hấp phụ .10 1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 12 1.4. Giới thiệu mướp .13 1.4.1. Đặc điểm mướp .13 1.4.2. Ứng dụng mướp 15 1.5. Phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) 17 1.5.1. Nguyên tắc 17 1.5.2. Phương pháp đường chuẩn .18 1.6. Phổ IR SEM .19 1.6.1. Phổ hồng ngoại (IR) 19 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .21 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất .21 2.1.1. Nguyên liệu hóa chất .21 2.1.2. Dụng cụ thiết bị nghiên cứu .21 2.2. Phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1. Thu gom xử lí xơ mướp .22 2.2.2. Biến tính xơ mướp axit citric 23 2.2.3. Khảo sát số đặc tính hóa lí xơ mướp chưa biến tính xơ mướp biến tính 25 2.2.4. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) xơ mướp biến tính .25 2.2.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion kẽm (II) .26 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .28 3.1. Kết xác định đặc tính hóa lý nguyên liệu ban đầu .28 3.2.1. Nồng độ axit citric 31 3.2.2. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn : lỏng 32 3.2.3. Ảnh hưởng thời gian nung .33 3.3. Đặc trưng nguyên liệu thô xơ mướp biến tính .35 3.3.1. Hình dạng bên .35 3.3.2. Phổ IR 36 3.3.3. Ảnh SEM 37 3.4. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) 39 3.4.1. Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp thụ 39 3.4.2. Ảnh hưởng thời gian hấp phụ 41 3.4.3. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng .42 3.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Nước bị ô nhiễm kim loại nặng…………………………………………………….5 Hình 1.2. Quặng kẽm………………………………………………………………… ……….6 Hình 1.3. Công thức cấu tạo axit Citric………………………………….…………… Hình 1.4. Cây mướp……………………………………………………………… … 17 Hình 1.5. Xơ mướp…………………………………………………………………………….18 Hình 1.6. Xơ mướp làm gạch ốp từ xơ mướp………………………………… . ………….19 Hình 1.7. Xơ mướp làm tắm sơ vật dụng nhà khác….…….……….20 Hình 3.1. Xơ mướp sau rây……………………………………………………… …… 30 Hình 3.2. Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính……………………………………………….31 Hình 3.3. Hiệu suất hấp phụ axit axetic Zn2+ xơ mướp chưa biến tính…….…32 Hình 3.4 . Ảnh hưởng nồng độ axit citric đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ xơ mướp……………………………………………………………………………………….……33 Hình 3.5. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ xơ mưóp………………………………………………………………………………………….…35 Hình 3.6. Ảnh hưởng thời gian nung đến hiệu suất biến tính xơ mướp…….….…36 Hình 3.7a. Xơ mướp chưa biến tính………….………………………………….……… 37 Hình 3.7b. Xơ mướp biến tính…………………………………………………….…… ….38 Hình 3.8a. Phổ hồng ngoại xơ mướp chưa biến tính…………………….…………39 Hình 3.8b. Phổ hồng ngoại xơ mướp biến tính…………………………….….…….39 Hình 3.9a. Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính………………………………….…… ….40 Hình 3.9b. Ảnh SEM xơ mướp biến tính………………………………………………… 41 Hình 3.10. Hiệu suất hấp phụ xơ mướp chưa biến tính xơ mướp biến tính……………………………………………………………………………………… .……41 Hình 3.11. Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+……………… …….42 Hình 3.12. Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ……………….… 44 Hình 3.13. Ảnh hưởng nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ…………………45 Hình 3.14. Dạng tuyến tính phương trình Freundlich…………………………… 46 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Hiệu suất hấp phụ axit axetic Zn2 xơ mướp chưa biến tính……… .31 Bảng 3.2. Ảnh hưởng nồng độ axit citric đến hiệu suất biến tính xơ mướp… .…33 Bảng 3.3. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất biến tính xơ mướp……….… 34 Bảng 3.4. Ảnh hưởng thời gian nung đến hiệu suất biến tính xơ mướp…….……36 Bảng 3.5. Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)…………….…… .42 Bảng 3.6. Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)… … 43 Bảng 3.7. Ảnh hưởng nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) .….44 MỞ ĐẦU 1. Lý chọn đề tài: Môi trường sống biến đổi mạnh mẽ. Các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt động khai khoáng ngày tăng nguyên nhân làm cho môi trường bị phá hủy trầm trọng, làm cho nhiệt độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ozon ngày lớn, mưa axit, nghịch đảo nhiệt… Ô nhiễm môi trường, vấn đề ô nhiễm nguồn nước vấn đề xúc toàn cầu. Việt Nam quốc gia có nguồn nước phong phú trữ lượng tốt chất lượng. Nhưng ngày tình trạng suy thoái nước ô nhiễm nguồn nước phổ biến khu vực đô thị thành phố lớn. Không nguồn nước tác động người bị ô nhiễm hợp chất hữu khó phân hủy, vi khuẩn gây bệnh, chất độc hại kim loại nặng. Nguyên nhân gây nên ô nhiễm nước thải sinh hoạt, nước thải sông nhánh không xử lý với chất thải sở sản xuất công nghiệp tác nhân ô nhiễm phân tán sở công nghiệp nhỏ tiểu thủ công trực tiếp gián tiếp thải vào dòng sông gây tượng ô nhiễm nguồn nước nặng nề. Quá trình sản xuất nông nghiệp đóng góp lượng đáng kể vào gia tăng hàm lượng kim loại nặng nước. Các loại hóa chất bảo vệ thực vật đặc biệt phân photpho có chứa kim loại nặng As, Pb, Hg…. Thông qua hoạt động phun, bón thuốc hay rửa trôi đất có chứa chất mà kim loại nặng có mặt nước. Theo chuyên gia, năm Việt Nam sử dụng đến triệu hóa chất thuộc 500 loại khác nhau, phần lớn thuốc trừ sâu lại trừ cỏ, trừ bệnh. Hiện nay, Việt Nam vấn đề ô nhiễm môi trường nước xảy nghiêm trọng làng nghề tái chế kim loại. Theo số nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng nước thải làng nghề tái chế kim loại hầu hết cao tiêu chuẩn cho phép nhiều lần thải trực tiếp vào môi trường mà không qua xử lý, hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb Zn nước thải cao. Đặc biệt Pb nước thải có nơi cao gấp 100 lần tiêu chuẩn cho phép. Đây nguy gây ô nhiễm đất nguồn nước mặt khu vực. Ô nhiễm kim loại nặng nước ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người môi trường sống tự nhiên. Vì vậy, việc sử dụng nguyên liệu có sẵn thiên nhiên để xử lý nước hướng chúng có ưu điểm giá thành rẻ, vật liệu tái tạo thành phần chúng chứa polymer dễ biến tính có tính chất hấp phụ trao đổi ion cao. Trong đề tài này, trình bày kết “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp khảo sát khả hấp phụ ion Zn2+ môi trường nước”. 2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp. - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ ion kẽm (II) xơ mướp biến tính (pH, thời gian, nồng độ xơ mướp). 3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Xơ mướp - Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng phương pháp hóa học để biến tính xơ mướp. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình biến tính trình hấp phụ xơ mướp biến tính, từ so sánh khả hấp phụ với xơ mướp chưa biến tính. 4. Phương pháp nghiên cứu a. Nghiên cứu lý thuyết - Tổng quan tài liệu về: + Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng kim loại kẽm (II) + Các phương pháp hấp phụ phương trình đẳng nhiệt hấp phụ. + Thành phần tính chất mướp xơ mướp. + Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) + Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) b. Phương pháp thực nghiệm + Thu gom xử lý mẫu xơ mướp + Xác định độ ẩm toàn phần + Khảo sát đặc tính hóa lý xơ mướp: SEM + Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất biến tính xơ mướp: nồng độ axit nitric, tỉ lệ rắn: lỏng, thời gian nung. + Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) xơ mướp biến tính pH, thời gian khuấy, nồng độ xơ mướp biến tính. 5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài. - Đề tài nghiên cứu góp phần làm tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành hóa – môi trường. - Tận dụng nguồn nguyên liệu phế thải chế tạo vật liệu hấp phụ góp phần giải vấn đề ô nhiễm môi trường. 6. Bố cục đề tài Khóa luận gồm có 51 trang, bao gồm phần: Mở đầu ( trang) Chương 1: Tổng quan lý thuyết ( 24 trang) Chương 2: Thực nghiệm phương pháp nghiên cứu ( trang) Chương 3: Kết bàn luận (19 trang) Kết luận kiến nghị (2 trang) 33 Hình 3.5. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ xơ mướp Từ đồ thị hình 3.5 cho thấy hiệu suất hấp phụ ion Zn 2+ xơ mướp biến tính axit citric 45% tăng dần tăng tỉ lệ rắn: lỏng từ 3g:20ml dung dịch đến 3g:40ml dung dịch. Hiệu suất hấp phụ cao 70,15% ứng với tỉ lệ 3g xơ mướp: 40ml axit citric. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn: lỏng đến trình biến tính xơ mướp giải thích ban đầu tăng tỉ lệ rắn: lỏng lên đến tỉ lệ 3g xơ mướp: 40ml axit citric số lượng axit tăng lên nên hiệu suất hấp phụ tăng lên rõ rệt. Tuy nhiên trung tâm hấp phụ bão hòa axit citric việc tiếp tục tăng thể tích axit citric không ảnh hưởng tới hiệu suất hấp phụ. Vì tỉ lệ rắn: lỏng tối ưu cho trình hấp phụ ion kẽm (II) 3g:40ml. 3.2.3. Ảnh hưởng thời gian nung Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng thời gian nung đến trình biến tính xơ mướp thực điều kiện: nồng độ axit citric 45%, tỉ lệ rắn: lỏng 3g:40ml, thời gian nung 1200C thay đổi là: 1h, 2h, 3h, 4h, 5h. Các số liệu trình bày bảng 3.4 34 Bảng 3.4. Ảnh hưởng thời gian nung đến trình biến tính xơ mướp Thời gian (h) Zn (II) C0 (ppm) 20 20 20 20 20 Cf (ppm) 6,39 6,14 5,97 5,74 5,87 H (%) 68,05 69,25 70,15 71,30 70,65 Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian biến tính đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ nguyên liệu xơ mướp biểu diễn hình 3.6. Hình 3.6. Ảnh hưởng thời gian nung đến hiệu suất biến tính xơ mướp Đồ thị hình 3.6 thời gian nung tăng từ 1h÷4h hiệu suất hấp phụ tăng nhanh rõ rệt tiếp tục tăng thời gian nung lên 4h hiệu suất hấp phụ lại giảm xuống. Vì chọn thời gian nung tối ưu 4h. Sự gia nhiệt 1200C tạo điều kiện cho axit tách nước thành anhydric. Các anhydric tham gia phản ứng este hóa với xenlulozo xơ mướp (tại vị trí xuất nhóm chức axit từ axit citric). Tuy nhiên kéo dài thời gian nung trình tiếp tục diễn với nhóm chức lại axit citric làm giảm số lượng nhóm chức axit nên làm giảm khả hấp phụ. 35 Kết luận: Sau khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit citric, tỉ lệ rắn : lỏng, thời gian biến tính xơ mướp tìm điều kiện tối ưu cho trình biến tính xơ mướp là: nồng độ axit citric: 45%, tỉ lệ rắn: lỏng là:3g:40ml, thời gian nung 4h. 3.3. Đặc trưng nguyên liệu thô xơ mướp biến tính 3.3.1. Hình dạng bên Hình 3.7a. Xơ mướp biến tính Hình 3.7b. Xơ mướp biến tính 36 Xơ mướp sau biến tính có màu tối so với xơ mướp chưa biến tính. Nhưng kích thước quan sát mắt thường thay đổi. 3.3.2. Phổ IR Phổ IR xơ mướp chưa biến tính xơ mướp biến tính trình bày hình 3.8a hình 3.8b Kết phân tích hồng ngoại cho phép đánh giá có mặt nhóm chức khẳng định phần cấu trúc phân tử chúng. Hình 3.8a. Phổ hồng ngoại xơ mướp chưa biến tính 37 Hình 3.8b. Phổ hồng ngoại xơ mướp biến tính So sánh hai phổ hồng ngoại hình 3.8a 3.8b cho thấy nguyên liệu thô xơ mướp biến tính có xuất pic số sóng 3337cm -1 (hình 3.8a) 3414cm-1 (hình 3.8b) đặc trưng cho nhóm OH. Tuy nhiên cường độ pic hình 3.8b lớn hình 3.8a chứng tỏ số lượng nhóm OH tăng lên sau trình biến tính. Cường độ dao động nhóm cacbonyl ứng với số sóng 1733cm -1 tăng lên rõ rệt hình 3.8b phản ánh kết phản ứng este hóa xơ mướp bến tính. Xơ mướp biến tính với cấu trấu bề mặt xốp gia tăng số lượng nhóm COOH kết luận xơ mướp biến tính có đầy đủ đặc tính cho trình hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học. 3.3.3. Ảnh SEM Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính xơ mướp biến tính trình bày hình 3.9a hình 3.9b. 38 Hình 3.9a. Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính Hình 3.9b. Ảnh SEM xơ mướp biến tính 39 Từ hình ảnh SEM cho thấy xơ mướp biến tính có bề mặt cấu trúc xốp hơn, nhiều khe rãnh sâu xơ mướp chưa biến tính. Xơ mướp chưa biến tính Xơ mướp biến tính Hình 3.10. Hiệu suất hấp phụ xơ mướp chưa biến tính xơ mướp biến tính Xơ mướp sau biến tính hình dạng bề khác mà khả hấp phụ cao so với nguyên liệu thô ban đầu. Hiệu suất hấp phụ xơ mướp ban đầu 60,03% sau biến tính hiệu suất hấp phụ đạt 71,30%. 3.4. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) 3.4.1. Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp thụ Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp thụ ion Zn 2+ khảo sát khoảng pH dung dịch đổi từ 3÷7 điều kiện: nồng độ Zn 2+ 20mg/l, tỉ lệ khối lượng vật liệu hấp phụ : dung dịch hấp phụ 1g/100ml dung dịch, thời gian hấp phụ 60 phút. Kết ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ trình bày bảng 3.5. Bảng 3.5. Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) 40 pH Zn (II) C0 (ppm) 20 20 20 20 20 Cf (ppm) H (%) 9,30 53,97 6,57 67,22 5,79 71,30 5,89 70,56 6,87 65,67 Kết thực nghiệm ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Zn 2+ nguyên liệu xơ mướp biểu diễn hình 3.10. Hình 3.11. Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ Từ đồ thị hình 3.10 cho thấy tăng pH từ 3÷5 hiệu suất hấp thụ tăng nhanh từ 53.97% đến 71,30% đạt cao pH = (71,30%), sau tiếp tục tăng pH hiệu suất hấp thụ giảm xuống. Điều giải thích pH thấp nồng độ ion H + lớn nên có hấp thụ cạnh tranh ion H+ bề mặt vật liệu hấp phụ hiệu suất hấp phụ Zn2+ thấp. Khi tăng pH nồng độ H+ giảm nên hiệu suất hấp phụ ion kim loại tăng. Tuy nhiên pH >5 phần ion kẽm (II) tồn dạng kết tủa Zn(OH) nên hiệu suất hấp phụ giảm xuống. Vì chọn pH =5 làm tối ưu để khảo sát yếu tố tiếp theo. 41 3.4.2. Ảnh hưởng thời gian hấp phụ Ảnh hưởng thời gian hấp phụ tiến hành điều kiện pH = 5, tỉ lệ rắn : lỏng = 1g : 100ml dung dịch thời gian khuấy thay đổi là: 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút. Sự phụ thuộc hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) vào thời gian khuấy thể bảng 3.6. Bảng 3.6. Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) Thời gian khấy (phút) Zn(II) 30 60 90 120 150 C0 (ppm) 20 20 20 20 20 Cf (ppm) 8,12 5,79 3,69 3,79 4,07 H (%) 59,4 71,30 81,55 81,07 79,64 Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ mướp biểu diễn hình 3.11. Hình 3.12. Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 42 Từ đồ thị 3.11 cho thấy thời gian khuấy tăng hiệu suất hấp phụ tăng từ 59,40% đến 81,55% đạt cân sau 90 phút với hiệu suất cao đạt 81,55%. Vì chọn thời gian khuấy 90 phút làm thời gian khuấy tối ưu cho thí nghiệm tiếp theo. 3.4.3. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng Ảnh hưởng tỉ lệ rắn : lỏng tiến hành điều kiện pH = 5, thời gian khuấy 90 phút, tỉ lệ rắn: lỏng thay đổi là: 0,5g/100ml,1g/100ml, 1,5g/100ml, 2,0g/100ml, 2,5g/100ml. Sự phụ thuộc hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) vào nồng độ xơ mướp thể bảng 3.7. Bảng 3.7. Ảnh hưởng nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ Nồng độ xơ mướp 0,5 1,0 1,5 2.0 2,5 20 20 20 20 20 Cf (ppm) 5,85 3,69 2,73 2,5 2,28 H (%) 70,05 81,35 86,35 87,50 88,60 (g/100ml) C0 (ppm) Zn(II) Kết thực nghiệm ảnh hưởng nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ nguyên liệu xơ mướp biểu diễn hình 3.13. 43 Hình 3.13. Ảnh hưởng nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ Kết cho thấy tăng nồng độ xơ mướp biến tính từ 0,5÷1.5g/100ml hiệu suất hấp phụ tăng nhanh đạt cân nồng độ 1,5g/100ml. Vì vậy, chọn nồng độ xơ mướp biến tính tối ưu 1,5g/100ml. 3.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Từ kết thực nghiệm tiến hành vẽ đồ thị xác định phương trình đường thẳng biểu thị phụ thuộc lg hình 3.10. x vào lgCf. Qua xác định k n. Kết thể m 44 lgCf Hình 3.14. Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Từ phương trình đường thẳng y = 1,4082x – 0,6079 thu dạng tuyến tính phương trình đẳng nhiệt Freundlich sau: lg Từ xác định số: x = lgk + lgCf. m n K=4,054 n=0,710. 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Đề tài nghiên cứu đạt số kết sau: 1. Nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ từ xơ mướp. Chứng minh việc biến tính xơ mướp axit citric có tác dụng nâng cao hiệu suất hấp phụ ion kim loại. Hiệu suất hấp phụ cực đại đạt 84,15% kẽm (II). 2. Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình biến tính xơ mướp nồng độ axit citric, tỉ lệ rắn : lỏng; thời gian biến tính. Điều kiện tối ưu để tạo xơ mướp có hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ cao là: - Nồng độ axit citric 45% - Tỉ lệ rắn: lỏng 3g: 40ml - Thời gian biến tính 4h. 3. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất hấp phụ ion Zn 2+ vật liệu hấp phụ như: pH môi trường, thời gian hấp phụ, nồng độ xơ mướp. Đã tìm điều kiện tối ưu để hấp phụ ion kim loại Kẽm (II) lên xơ mướp biến tính sau: - pH = - Thời gian khuấy: 90 phút - Nồng độ xơ mướp: 1.5g xơ mướp/ 100ml dung dịch 4. Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt theo phương trình Frendlich. Xác định số đặt trưng cho hệ hấp phụ từ phương trình đẳng nhiệt Frendlich kẽm (II) sau: K=5.075 n=1.278. 5. Nghiên cứu, so sánh tính chất lý hóa nguyên liệu thô vật liệu hấp phụ độ ẩm toàn phần, phổ IR, ảnh SEM 2. Kiến nghị 46 Cần có nghiên cứu thêm cấu trúc (diện tích bề mặt) thành phần (các polime) để hiểu rõ nguyên nhân giúp xơ mướp có khả hấp phụ tốt. Trên sở đó, đề nghị phương pháp biến tính để nâng cao hiệu suất hấp phụ định hướng loại vật liệu có khả hấp phụ tốt nhất. 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Lê Tự Hải (2013), Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. [2]. Nguyễn Hữu Phú (2005), Hóa lý hóa keo, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội. [3]. Lê Phú Tơ (2013), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã mía khảo sát khả xử lý Ni2+ môi trường nước, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng [4]. Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả hấp thụ metyl đỏ dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thử nghiệm xử lý môi trường , luận văn thạc sĩ hóa học, Thái Nguyên. [5]. Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenlulozơ, NXB Khoa học kỹ thuật. [6]. Bùi Xuân Vững (2009), Giáo trình phân tích công cụ, Trường đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng. [7].Nguyễn Đình Huề, Hóa lí, tập 2, NXB Giáo dục, 2000. [8].Nguyễn Đình Long, Nghiên cứu biến tính xơ dừa chế tạo làm vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng nước, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học sư phạm – Đại học Đà Nẵng, 2012. [9]. Bùi Xuân Vững (2013), Giáo trình xử lý số liệu, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. [10]. Vũ Quang Tùng, Nghiên cứu khả tách loại thu hồi mộ số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên, 2009. [11].http://vi.wikipedia.org/wiki/K%E1%BA %BDm#.E1.BB.A8ng_d.E1.BB.A5ng [12].http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_citric 48 [13].http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc_b %E1%BB%8B_%C3%B4_nhi%E1%BB%85m_kim_lo%E1%BA%A1i_n%E1%BA %B7ng_nh%C6%B0_th%E1%BA%BF_n%C3%A0o%3F [14]. http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-danh-gia-nguon-nguyen-lieu-muop-huongva-ca-chua-tu-mot-so-dia-phuong-thuoc-khu-vuc-phia-nam-10610/ [15]. Phạm Luân, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXb Đại học quốc gia Hà Nội, 2006. [...]... hình động học hấp phụ Đối với hệ hấp phụ lỏng - rắn, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các giai đoạn: - Khuếch tán của các chất hếp phụ từ pha lỏng đến bề mặt chất hấp phụ - Khuếch tán bên trong hạt hấp phụ Giai đoạn hấp phụ thực sự: các phần tử bị hấp phụ chiếm chổ các trung tâm hấp phụ Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Đường đẳn nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại một thời... chất hấp phụ và phần tử chất bị hấp phụ, liên kết này bền, khó bị phá vỡ Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt Một số trường hợp tồn tại cả quá trình vật lý và quá trình hóa học Ở vùng nhiệt độ thấp, xảy ra quá trình hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm và khả năng hấp phụ hóa học tăng lên 9... loãng, các ion kim loại chuyển động tự do, có khả năng hấp phụ tốt Ở nộng độ cao, có sự va chạm, cản trở chuyển động lẫn nhau, hạn chế khả năng hấp phụ Ảnh hưởng của diện tích bề mặt chất rắn Diện tích bề mặt chất rắn đóng vai trò quan trọng đối với khả năng hấp phụ của một hệ: diện tích càng lớn khả năng hấp phụ càng cao Ngoài các yếu tố trên, quá trình hập phụ còn chịu ảnh hưởng của bản chất của mối... khỏi bề mặt pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ [1], [7] Thông thường, quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt Tùy theo bản chất lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, người ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Vander Waals giữa phần tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ, lien kết này yếu, dễ bị phá vỡ Hấp phụ hóa học gây ra bởi... có lợi cho quá trình hấp phụ - Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ nhờ vi sinh vật Cân bằng hấp phụ: Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch Các phần tử chất bị hấp phujkhi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang (hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ) Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chat hấp phụ càng nhiều thì tốc... Giải hấp phụ: Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phủa khỏi bề mặt chất hấp phụ Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các hóa chất bất lợi đối với quá trình hấp phụ Giải hấp phụ là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ để có thể sử dụng lại nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ: - Phương pháp nhiệt: được sử dụng cho trường hợp chất bị hấp phụ bay... độ hấp phụ bằng tốc độ phản hấp phụ thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng Dung lượng hấp phụ cân bằng (q) Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng ở điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức: q= Hiệu suất hấp phụ (H%) Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch chấp bị hấp phụ. .. đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion kẽm (II) Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Frieundlich được áp dụng cho quá trình hấp phụ ion kẽm (II) Dạng phương trình đường thẳng của phương trình Frieundlich : lg x 1 = lgk + lgCf m n (2.2) Trong đó: x : lượng ion bị hấp phụ (mol/g) m Cf : Nồng độ ion sau hấp phụ (ppm) K, n: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ 2.2.6 So sánh khả năng hấp phụ ion kẽm (II) giữa xơ mướp chưa... suất hấp phụ được tính theo công thức: 10 H (%) = Trong đó: C0: Nồng độ dung dịch trước khi hấp phụ (mg/l) Cf : Nồng độ dung dịch sau khi hấp phụ (mg/l) Ccb: Nồng độ của dung dịch khi đạt trạng thái cân bằng hấp phụ (mg/l) q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) H: Hiệu suất hấp phụ (%) V: Thể tích dung dịch đem hấp phụ (l) m: Khối lượng chất hấp phụ (g) 1.3.2 Các mô hình cơ bản của quá tình hấp phụ Mô... suất hấp phụ của kẽm (II): pH ,thời gian khuấy ,nồng độ xơ mướp 26 2.2.4.1 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng của pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ ion được khảo sát trong khoảng pH dung dịch thay đổi từ 3-7, thời gian hấp phụ là 30 phút, nồng độ xơ mướp 1g/100ml dung dịch 2.2.4.2 Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng của