Môi trường sống của chúng ta hiện nay càng biến đổi mạnh mẽ. Các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt động khai khoáng ngày càng tăng là nguyên nhân làm cho môi trường bị phá hủy trầm trọng, làm cho nhiệt độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ozon ngày càng lớn, mưa axit, nghịch đảo nhiệt… Ô nhiễm môi trường, trong đó vấn đề về ô nhiễm nguồn nước đang là vấn đề bức xúc của toàn cầu.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐÀ NẴNG KHOA HÓA - Đề tài NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ XƠ MƢỚP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION ZN2+ TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học Sinh viên thực : Trần Thị Thanh Hiếu Lớp : 11CQM Giáo viên hƣớng dẫn : TS Vũ Thị Duyên ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG 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 mƣớp khảo sát khả hấp phụ ion Zn2+ môi trƣờng nƣớc 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 mƣớp + 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 Nội dung nghiên cứu: Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất biến tính xơ mƣớp: nồng độ axit citric, tỉ lệ rắn : lỏng, thời gian nung; khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) xơ mƣớp biến tính: pH, thời gian đạt cân bằng, nồng độ xơ mƣớp, từ rút nhận xét khả hấp phụ ion kẽm (II) xơ mƣớp biến tính Giáo viên hƣớng dẫn: TS: Vũ Thị Duyên Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày tháng năm 2015 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hƣớng 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 – trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn tri thƣc quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trƣờng 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, hƣớng dẫn giúp đỡ chúng em suốt trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận Em xin đƣợc cảm ơn anh chị, bạn nhƣ đơn vị đo mẫu thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi hợp tác giúp đỡ em trình làm thực nghiệm Bƣớc 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 đƣợc ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn để báo cáo em đƣợc hoàn thiện 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 MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 1.1.1 Đại cƣơng kim loại nặng: 1.1.2 Ô nhiễm kim loại nặng nƣớc 1.1.3 Giới thiệu kim loại kẽm 1.2 Axit citric 1.2.1 Cấu tạo phân tử 1.2.3 Tính chất hóa học 10 1.2.4 Trạng thái tự nhiên 10 1.2.5 Điều chế 11 1.2.6 Ứng dụng 11 1.3 Quá trình hấp phụ 11 1.3.1 Hiện tƣợng hấp phụ 11 1.3.2 Các mô hình tình hấp phụ 13 1.3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ 16 1.4 Giới thiệu mƣớp 16 1.4.1 Đặc điểm mƣớp 16 1.4.2 Ứng dụng mƣớp 18 1.5 Phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) 20 1.5.1 Nguyên tắc 20 1.5.2 Phƣơng pháp đƣờng chuẩn 22 1.6 Phổ IR SEM 22 1.6.1 Phổ hồng ngoại (IR) 22 1.6.2 Ảnh SEM 23 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất 25 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 25 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 25 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Thu gom xử lí xơ mƣớp 26 2.2.2 Biến tính xơ mƣớp axit citric 27 2.2.3 Khảo sát số đặc tính hóa lí xơ mƣớp chƣa biến tính xơ mƣớp biến tính 28 2.2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) xơ mƣớp biến tính 29 2.2.5 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion kẽm (II) 30 2.2.6 So sánh khả hấp phụ ion kẽm (II) xơ mƣớp chƣa biến tính xơ mƣớp biến tính 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Kết xác định đặc tính hóa lý nguyên liệu ban đầu 32 3.2 Kết yếu tố ảnh hƣởng đến trình biến tính xơ mƣớp axit citric 34 3.2.1 Nồng độ axit citric 35 3.2.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn : lỏng 36 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian nung 37 3.3 Đặc trƣng nguyên liệu thô xơ mƣớp biến tính 39 3.3.1 Hình dạng bên 39 3.3.2 Phổ IR 40 3.3.3 Ảnh SEM 41 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) 43 3.4.1 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp thụ 43 3.4.2 Ảnh hƣởng thời gian hấp phụ 45 3.4.3 Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn lỏng 46 3.5 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 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 mƣớp chƣa biến tính……… 31 Bảng 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ axit citric đến hiệu suất biến tính xơ mƣớp… …33 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất biến tính xơ mƣớp……….… 34 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng thời gian nung đến hiệu suất biến tính xơ mƣớp…….……36 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)…………….…… 42 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)… … 43 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng nồng độ xơ mƣớp đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) ….44 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Môi trƣờng 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 trƣờng bị phá hủy trầm trọng, làm cho nhiệt độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ozon ngày lớn, mƣa axit, nghịch đảo nhiệt… Ô nhiễm môi trƣờng, vấn đề ô nhiễm nguồn nƣớc vấn đề xúc toàn cầu Việt Nam quốc gia có nguồn nƣớc phong phú trữ lƣợng tốt chất lƣợng Nhƣng ngày tình trạng suy thoái nƣớc ô nhiễm nguồn nƣớc phổ biến khu vực đô thị thành phố lớn Không nguồn nƣớc tác động ngƣời bị ô nhiễm hợp chất hữu khó phân hủy, vi khuẩn gây bệnh, chất độc hại nhƣ kim loại nặng Nguyên nhân gây nên ô nhiễm nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải sông nhánh không đƣợc 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 tƣợng ô nhiễm nguồn nƣớc nặng nề Quá trình sản xuất nông nghiệp đóng góp lƣợng đáng kể vào gia tăng hàm lƣợng kim loại nặng nƣớc Các loại hóa chất bảo vệ thực vật đặc biệt phân photpho có chứa kim loại nặng nhƣ As, Pb, Hg… Thông qua hoạt động phun, bón thuốc hay rửa trôi đất có chứa chất mà kim loại nặng có mặt nƣớc 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 trƣờng nƣớc xảy nghiêm trọng làng nghề tái chế kim loại Theo số nghiên cứu hàm lƣợng kim loại nặng nƣớc thải làng nghề tái chế kim loại hầu hết cao tiêu chuẩn cho phép nhiều lần thải trực tiếp vào môi trƣờng mà không qua xử lý, hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ Cu, Pb Zn nƣớc thải cao Đặc biệt Pb nƣớc thải có nơi cao gấp 100 lần tiêu chuẩn cho phép Đây nguy gây ô nhiễm đất nguồn nƣớc mặt khu vực Ô nhiễm kim loại nặng nƣớc ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe ngƣời nhƣ môi trƣờng sống tự nhiên Vì vậy, việc sử dụng nguyên liệu có sẵn thiên nhiên để xử lý nƣớc hƣớng chúng có ƣu điểm giá thành r , vật liệu tái tạo đƣợc 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 mƣớp khảo sát khả hấp phụ ion Zn2+ môi trƣờng nƣớc” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mƣớp - Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến hấp phụ ion kẽm (II) xơ mƣớp biến tính (pH, thời gian, nồng độ xơ mƣớp) Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Xơ mƣớp - Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng phƣơng pháp hóa học để biến tính xơ mƣớp Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình biến tính trình hấp phụ xơ mƣớp biến tính, từ so sánh khả hấp phụ với xơ mƣớp chƣa biến tính Phƣơng 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 phƣơng pháp hấp phụ phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ + Thành phần tính chất mƣớp xơ mƣớp + Phƣơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 38 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng thời gian nung đến trình biến tính xơ mƣớp 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 hƣởng thời gian biến tính đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ nguyên liệu xơ mƣớp đƣợc 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 nhƣng tiếp tục tăng thời gian nung lên 4h hiệu suất hấp phụ lại giảm xuống Vì chọn thời gian nung tối ƣu 4h Sự gia nhiệt 1200C tạo điều kiện cho axit tách nƣớc thành anhydric Các anhydric tham gia phản ứng este hóa với xenlulozo xơ mƣớp (tại vị trí nhƣ 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 lƣợng nhóm chức axit nên làm giảm khả hấp phụ 39 Kết luận: Sau khảo sát ảnh hƣởng nồng độ axit citric, tỉ lệ rắn : lỏng, thời gian biến tính xơ mƣớp tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho trình biến tính xơ mƣớp là: nồng độ axit citric: 45%, tỉ lệ rắn: lỏng là:3g:40ml, thời gian nung 4h 3.3 Đặc trƣng nguyên liệu thô xơ mƣớp biến tính 3.3.1 Hình dạng bên Hình 3.7a Xơ mướp biến tính Hình 3.7b Xơ mướp biến tính 40 Xơ mƣớp sau biến tính có màu tối so với xơ mƣớp chƣa biến tính Nhƣng kích thƣớc quan sát mắt thƣờng thay đổi 3.3.2 Phổ IR Phổ IR xơ mƣớp chƣa biến tính xơ mƣớp biến tính đƣợc trình bày hình 3.8a hình 3.8b Kết phân tích hồng ngoại cho phép đánh giá có mặt nhóm chức nhƣ khẳng định phần cấu trúc phân tử chúng Hình 3.8a Phổ hồng ngoại xơ mướp chưa biến tính 41 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 mƣớp biến tính có xuất pic số sóng 3337cm-1 (hình 3.8a) 3414cm-1 (hình 3.8b) đặc trƣng cho nhóm OH Tuy nhiên cƣờng độ pic hình 3.8b lớn hình 3.8a chứng tỏ số lƣợng nhóm OH tăng lên sau trình biến tính Cƣờng 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 mƣớp bến tính Xơ mƣớp biến tính với cấu trấu bề mặt xốp gia tăng số lƣợng nhóm COOH kết luận xơ mƣớp 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 mƣớp chƣa biến tính xơ mƣớp biến tính đƣợc trình bày hình 3.9a hình 3.9b 42 Hình 3.9a Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính Hình 3.9b Ảnh SEM xơ mướp biến tính 43 Từ hình ảnh SEM cho thấy xơ mƣớp biến tính có bề mặt cấu trúc xốp hơn, nhiều khe rãnh sâu xơ mƣớp chƣa biến tính Xơ mƣớp chƣa biến tính Xơ mƣớp biến tính Hình 3.10 Hiệu suất hấp phụ xơ mướp chưa biến tính xơ mướp biến tính Xơ mƣớp sau biến tính hình dạng bề khác mà khả hấp phụ cao so với nguyên liệu thô ban đầu Hiệu suất hấp phụ xơ mƣớp ban đầu 60,03% nhƣng sau biến tính hiệu suất hấp phụ đạt 71,30% 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) 3.4.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp thụ Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp thụ ion Zn2+ đƣợc khảo sát khoảng pH dung dịch đổi từ 3÷7 điều kiện: nồng độ Zn2+ 20mg/l, tỉ lệ khối lƣợng vật liệu hấp phụ : dung dịch hấp phụ 1g/100ml dung dịch, thời gian hấp phụ 60 phút Kết ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp phụ đƣợc trình bày bảng 3.5 44 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) pH Zn (II) C0 (ppm) 20 20 20 20 20 Cf (ppm) 9,30 6,57 5,79 5,89 6,87 H (%) 53,97 67,22 71,30 70,56 65,67 Kết thực nghiệm ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ nguyên liệu xơ mƣớp đƣợc 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 đƣợc 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 dƣới dạng kết tủa Zn(OH)2 nên hiệu suất hấp phụ giảm xuống Vì chọn pH =5 làm tối ƣu để khảo sát yếu tố 45 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ Ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đƣợc tiến hành điều kiện pH = 5, tỉ lệ rắn : lỏng = 1g : 100ml dung dịch thời gian khuấy thay đổi lần lƣợt 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 đƣợc thể bảng 3.6 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng 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 hƣởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ mƣớp đƣợc biểu diễn hình 3.11 Hình 3.12 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 46 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 ƣu cho thí nghiệm 3.4.3 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn : lỏng đƣợc tiến hành điều kiện pH = 5, thời gian khuấy 90 phút, tỉ lệ rắn: lỏng thay đổi lần lƣợt 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 mƣớp đƣợc thể bảng 3.7 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng nồng độ xơ mƣớp đến hiệu suất hấp phụ Nồng độ xơ mƣớp 0,5 1,0 1,5 2.0 2,5 C0 (ppm) 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) Zn(II) Kết thực nghiệm ảnh hƣởng nồng độ xơ mƣớp đến hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ nguyên liệu xơ mƣớp đƣợc biểu diễn hình 3.13 47 Hình 3.13 Ảnh hưởng nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ Kết cho thấy tăng nồng độ xơ mƣớp 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 mƣớp biến tính tối ƣu 1,5g/100ml 3.5 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Từ kết thực nghiệm tiến hành vẽ đồ thị xác định phƣơng trình đƣờng thẳng biểu thị phụ thuộc lg hình 3.10 x vào lgCf Qua xác định k n Kết đƣợc thể m 48 lgCf Hình 3.14 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Từ phƣơng trình đƣờng thẳng y = 1,4082x – 0,6079 thu đƣợc dạng tuyến tính phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich nhƣ sau: lg Từ xác định đƣợc số: x = lgk + lgCf m n K=4,054 n=0,710 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài nghiên cứu đạt đƣợc số kết sau: Nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ từ xơ mƣớp Chứng minh đƣợc việc biến tính xơ mƣớp 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) Đã khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình biến tính xơ mƣớp nhƣ nồng độ axit citric, tỉ lệ rắn : lỏng; thời gian biến tính Điều kiện tối ƣu để tạo xơ mƣớp có hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ cao đƣợc là: - Nồng độ axit citric 45% - Tỉ lệ rắn: lỏng 3g: 40ml - Thời gian biến tính 4h Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ vật liệu hấp phụ nhƣ: pH môi trƣờng, thời gian hấp phụ, nồng độ xơ mƣớp Đã tìm điều kiện tối ƣu để hấp phụ ion kim loại Kẽm (II) lên xơ mƣớp biến tính nhƣ sau: - pH = - Thời gian khuấy: 90 phút - Nồng độ xơ mƣớp: 1.5g xơ mƣớp/ 100ml dung dịch Xây dựng đƣợc đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt theo phƣơng trình Frendlich Xác định số đặt trƣng cho hệ hấp phụ từ phƣơng trình đẳng nhiệt Frendlich kẽm (II) nhƣ sau: K=5.075 n=1.278 Nghiên cứu, so sánh tính chất lý hóa nguyên liệu thô vật liệu hấp phụ nhƣ độ ẩm toàn phần, phổ IR, ảnh SEM Kiến nghị 50 Cần có nghiên cứu thêm cấu trúc (diện tích bề mặt) thành phần (các polime) để hiểu rõ nguyên nhân giúp xơ mƣớp có khả hấp phụ tốt Trên sở đó, đề nghị phƣơng pháp biến tính để nâng cao hiệu suất hấp phụ định hƣớng loại vật liệu có khả hấp phụ tốt 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Lê Tự Hải (2013), Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, Trƣờng Đại học Sƣ 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 Sƣ 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, Trƣờng đại học Sƣ 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, Trƣờng Đại học sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng, 2012 [9] Bùi Xuân Vững (2013), Giáo trình xử lý số liệu, Trƣờng Đại học Sƣ 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, Trƣờng Đại học sƣ phạm – Đại học Thái Nguyên, 2009 [11].http://vi.wikipedia.org/wiki/K%E1%BA%BDm#.E1.BB.A8ng_d.E1.BB.A 5ng [12].http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_citric 52 [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%B7n g_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 [...]... 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 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 phƣơng pháp tái sinh vật liệu hấp phụ để có thể sử dụng lại nên nó mang đặc... suất hấp phụ (%) V: Thể tích dung dịch đem hấp phụ (l) m: Khối lƣợng chất hấp phụ (g) 1.3.2 Các mô hình cơ bản của quá tình hấp phụ Mô hình động học hấp phụ Đối với hệ hấp phụ lỏng - rắn, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các giai đoạn: 14 - 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... Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử ở pha khác, nằm tiếp xúc với nó Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi bề mặt pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ [1], [7] Thông thƣờng, quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt 12 Tùy theo bản chất lực tƣơng tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, ngƣời ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật. .. hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ, lien kết này yếu, dễ bị phá vỡ Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học giữa bề mặt 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 tƣơng đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt Một số trƣờng hợp tồn tại cả quá trình vật lý và quá trình hóa học Ở vùng nhiệt độ thấp,... tâm hấp phụ Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Đƣờng đẳn nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lƣợng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch tại thời điểm đó ở một nhiệt độ xác định Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ đƣợc thiết lập bằng cách cho một lƣợng xác định chất hấp phụ vào một lƣợng nƣớc cho trƣớc dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ Với chất hấp phụ. .. dung môi, sử dụng phản ứng oxi hóa khử, áp đặt các điều kiện là dịch chuyển cân bằng không có lợi cho quá trình hấp phụ - Phƣơng pháp vi sinh: là phƣơng 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 ngƣợc lại pha mang (hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ) ... hấp phụ đƣợc 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 trên nồng độ dung dịch ban đầu Hiệu suất hấp phụ đƣợc tính theo công thức: H (%) = Trong đó: C0: Nồng độ dung dịch trƣớc 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 lƣợng hấp phụ. .. phát ra từ bộ thu, đồng thời còn phụ thuộc vào sự khuếch tán bề mặt của mẫu nghiên cứu Đặc biệt, do sự hội tụ của các chùm tia nên có thể nghiên cứu cả phần bên trong của vật chất 24 Nhƣ vậy, bằng phƣơng pháp SEM ta có thể quan sát cấu trúc bề mặt của vật nghiên cứu, từ đó cho thấy đƣợc cấu trúc xốp và kích thƣớc hình học của mẫu [8] 25 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu, ... nghiệm + Thu gom và xử lý mẫu xơ mƣớp + Xác định độ ẩm toàn phần + Khảo sát đặc tính hóa lý của xơ mƣớp: SEM + Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất biến tính xơ mƣớp: nồng độ axit nitric, tỉ lệ rắn: lỏng, thời gian nung + Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) bằng xơ mƣớp biến tính pH, thời gian khuấy, nồng độ của xơ mƣớp biến tính 5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của... đẳng nhiệt hấp phụ Friendlich là phƣơng trình thực nghiệm mô tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp Phƣơng trình này đƣợc biểu diễn bằng một hàm số mũ: q = k Cf1/n hoặc dạng phƣơng trình đƣờng thẳng: lg x 1 = lgk + lgCf m n Trong đó: x : lƣợng ion bị hấp phụ (mg/l) m Cf: nồng độ ion sau hấp phụ (ppm) k, n: các hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ Mô hình hấp phụ Friendlich