nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN TRẤU S K C 0 7 MÃ SỐ: SV104 – 2009 S KC 0 7 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGUN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN TRẤU MÃ SỐ: SV104 - 2009 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : NGUYỄN THỊ HƯỜNG NGƯỜI THAM GIA : VÕ THỊ NHẬT HÀ ĐƠN VỊ : KHOA CN HĨA VÀ THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH – 8/2010 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS NGUYỄN VĂN SỨC LỜI CẢM ƠN Sau tháng tìm hiểu nghiên cứu, nhóm chúng em hồn thành đề tài Ngồi nỗ lực có gắng nhóm, chúng em nhận giúp đỡ nhiệt tình ban lãnh đạo khoa CNHH TP, Thầy mơn cơng nghệ mơi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hồn thành đề tài - Lời đầu tiên, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Văn Sức Thầy hướng dẫn chúng em suốt q trình thực đề tài Giúp chúng em hiểu lĩnh vực bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học - Nhóm xin chân thành cảm ơn Lê Thị Bạch Huệ với Giáo viên mơn cơng nghệ mơi trường tạo điều kiện cho chúng em sử dụng phòng thí nghiệm thiết bị q trình thực đề tài - Xin gửi lời cảm ơn đến :  Phòng quản lý khoa học – Hợp tác quốc tế đào tạo sau đại học phòng kế hoạch tài cho phép nhóm chúng em thực đề tài  Thư viện trường ĐHSPKT-TPHCM tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu nghiên cứu - Cảm ơn bạn lớp 07 MT giúp đỡ nhóm thời gian thực đề tài Trong suốt thời gian nghiên cứu khơng tránh khỏi điều thiếu sót, mong góp ý thầy, bạn để đề tài hồn thành tốt Tp Hồ Chí Minh ngày 30 tháng 07 năm 2010 Nhóm thực đề tài Nghiên cứu khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS NGUYỄN VĂN SỨC MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………………… … CHƯƠNG MỞ ĐẦU ………………………………….… Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu sơ lược nước thải dệt nhuộm …… …… Error! Bookmark not defined 1.2 Sự cần thiết đề tài………………………………………………………………… … 1.3 Mục đích đề tài………………………………………………………………………… ….3 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu… ……………………………………………………………… ….3 1.5 Đối tượng nghiên cứu……………… ………………………………………….…… ……3 1.6 Phạm vi nghiên cứu…………………………………………………………………… … 1.7 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………… …….4 CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan vật liệu hấp phụ (tro trấu) 2.2 Tổng quan chất cần hấp phụ (thuốc nhuộm baz Malachite Green) CHƯƠNG LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ……………… ……… 11 3.1 Cơ sở lý thuyết hấp phụ…………………………………………………………… …….11 3.2 Cân đẳng nhiệt hấp phụ (Thuyết Langmuir thuyết Freundlich) ……… ……12 CHƯƠNG DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HĨA CHẤT………………………….……… 16 4.1 Dụng cụ…………………………………………………………………………….…….16 4.2 Thiết bị…………………………………………………………………………….………16 4.3 Hóa chất vật liệu……………………………………………………………………….17 4.4 Một số lưu ý sử dụng dụng cụ, thiết bị, hóa chất…………………………………… 17 Nghiên cứu khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ……………………………………………………………18 CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM………………………………………………………… 18 5.1 Xử lý tro trấu…………………………………………………………………………….18 5.2 Pha dung dịch thuốc nhuộm…………………………………………………………… 18 5.3 Pha dung dịch KNO3 18 5.4 Pha dung dịch HCl, HNO3, NaOH……………………………………………….… 18 5.5 Khảo sát pH theo deta……………………………………………………………… 18 5.6 Khảo sát ảnh hưởng tro trấu đến pH………………………………………………18 5.7 Khảo sát ảnh hưởng pH đến thể màu thuốc nhuộm……………………….18 5.8 Khảo sát ảnh hưởng tro trấu đến pH dung dịch sau lắc với tro trấu………18 5.9 Lập đường chuẩn nước màu nhuộm……………… …………………………………… 18 5.10 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc…………………………………………………………20 5.11 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tro trấu…………………………………………….…….20 5.12 Khảo sát phương trình đẳng nhiệt hấp phụ……………………………………….……….20 CHƯƠNG 6.1 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT…………………………………… ………….21 Kết chụp SEM, FT-IR, BET …………………………………………… ………….21 6.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch thuốc nhuộm ………….…….……22 6.3 Kết khảo sát ảnh hưởng tro trấu đến dung dịch thuốc nhuộm ……………………22 6.4 Kết khảo sát deta ……………………………………………………….……….…24 6.5 Đặc trưng tro trấu …………………………………………………………….24 6.6 Đường chuẩn dung dịch thuốc nhuộm……………………………………………….……24 6.7 Kết khảo sát thời gian tiếp xúc…………………………………………………….….25 Nghiên cứu khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS NGUYỄN VĂN SỨC 6.8 Kết khảo sát hàm lượng………………………………………………………………26 6.9 Kết khảo sát phương trình đẳng nhiệt hấp phụ……………………………………….26 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ….29 I Kết luận .29 Tính khoa học……………………………………………………………………… … 29 Tính khả thi đề tài……………………………………………………………… ….29 Thiếu xót hạn chế……………………………………………………………… ……29 II Kiến nghị ….30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ LỤC…………………………………………………………………………………….….32 Nghiên cứu khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu sơ lƣợc nƣớc thải dệt nhuộm: - Cùng với phát triển mạnh mẽ q trình cơng nghiệp hố đất nước, chất thải cơng nghiệp ngày gia tăng khối lượng, đa dạng chủng loại, đòi hỏi phải có nhận thức đắn đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý - Nước thải dệt nhuộm tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cơng đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in hồn tất Theo phân tích chun gia, trung bình, nhà máy dệt nhuộm sử dụng lượng nước đáng kể, đó, lượng nước sử dụng cơng đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu cơng đoạn nhuộm hồn tất sản phẩm Xét hai yếu tố lượng nước thải thành phần chất nhiễm nước thải, ngành dệt nhuộm đánh giá nhiễm số ngành cơng nghiệp - Các chất nhiễm chủ yếu có nước thải dệt nhuộm hợp chất hữu khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, hợp chất halogen hữu (AOX- Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao (thấp 40°C) pH nước thải cao lượng kiềm nước thải lớn Trong số chất nhiễm có nước thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt thuốc nhuộm azo khơng tan – loại thuốc nhuộm sử dụng phổ biến nay, chiếm 60-70% thị phần Thơng thường, chất màu có thuốc nhuộm khơng bám dính hết vào sợi vải q trình nhuộm mà lại lượng dư định tồn nước thải Lượng thuốc nhuộm dư sau cơng đoạn nhuộm lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm sử dụng ban đầu Đây ngun nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao, nồng độ chất nhiễm lớn Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC - Các loại phẩm nhuộm chủ yếu sử dụng dệt nhuộm bao gồm:  Phẩm nhuộm phân tán: Là phẩm nhuộm khơng tan nước dạng phân tán dung dịch phan tán sợi, mạch phân tử thường nhỏ Có thể có nhiều họ khác nhau: anthraquinon, nitroanilamin…  Phẩm nhuộm trực tiếp: Dùng để nhuộm vải cotton mơi trường kiềm, thường muối sunfonat hợp chất hữu cơ: R-SO3Na bền với ánh sáng giặt  Phẩm nhuộm axit: Đa số hợp chất sulfo chứa hay nhiều nhóm SO3H vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng nhuộm trực tiếp loại tơ sợi chứa nhóm bazo : len , tơ , poliamide  Phẩm nhuộm hoạt tính: Có cơng thức tổng qt: S – F – T = X Trong F: Phân tử mang màu; S: nhóm tan nước (SO3Na, COONa) ; T: gốc mang phản ứng(có thể nhóm Clo hay vinyl ); X: nhóm có khả phản ứng  Phẩm nhuộm hồn ngun: Bao gồm họ màu khác như: indigo, dẫn xuất anthraquinon, phẩm sulfua dung để sợi bơng visco, sợi tổng hợp - Thành phần nước thải dệt nhuộm đa dạng, bao gồm:  Phẩm nhuộm  Chất hoạt động bề mặt  Chất điện ly  Chất ngậm  Chất tạo mơi trường  Tinh bột, chất ơxi hóa  Các loại hóa chất đặc trưng hòa tan dạng ion kim loại nặng  Nước thải sinh từ dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao,độ màu cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy - Thành phần tính chất nước thải thay đỏi liên tục ngày Nhất nhà máy sản xuất theo quy trình gián đoạn, cơng nghệ giặt, nấu tẩy, nhuộm thực máy Do tùy theo giai đoạn nước thải biến đổi , dẫn đến độ màu , hàm lượng chất hữu cơ, đọ pH , hàm lượng cặn khơng ổn định Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 1.2 Sự cần thiết đề tài: - Vì có nhiều thành phần độc hại nên nước thải dệt nhuộm nguồn gây nhiễm đến mơi trường sức khỏe người, đó: độ màu, pH , TS , COD, nhiệt độ vượt q tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng chất bề mặt đơi q cao , thải vào nguồn nước sơng , kênh rạch tạo màng bề mặt, ngăn cản khuếch tán oxi vào mơi trường nước gây nguy hại cho hoạt động cảu thủy sinh vật Mặt khác, số hóa chất chứa kim loại crơm, nhân thơm, phần chứa độc tố khơng hủy diệt sinh vật mà gây hại trực tiếp đến sức khỏe người dân sống khu vực lân cận - Điều quan trọng độ màu q cao, việc xả thải liên tục vào nguồn nước làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến trạng nguồn nước bị nhiễm màu Các thuốc nhuộm thừa có khả hấp phụ ánh sáng ngăn cản khuếch tán ánh sáng vào nước, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lường nguồn nước đời sống thủy sinh vật - Chính việc tìm hiểu thành phần nước thải dệt nhuộm với việc nghiên cứu xử lý cần thiết 1.3 Mục đích đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm tro trấu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu: - Tìm kiếm thơng tin liên quan đến đề tài - Tham khảo ý kiến từ chun gia - Tiến hành thí nghiệm, khảo sát thực nghiệm - Chọn lọc ,xử lý thơng tin - Thống kê xử lý số liệu - Kết luận kiến nghị 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu: - Dung dịch nước màu nhuộm bazơ, Malachite Green - Tro trấu chưa qua xử lý hóa chất, sấy 80°C h Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 1.6 Phạm vi nghiên cứu: - Tổng quan nước màu nhuộm Malachite Green - Tổng quan tro trấu - Tìm hiểu phương pháp hấp phụ - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình hấp phụ tro trấu nước màu dệt nhuộm 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu: - Phương pháp lý thuyết: Thu thập nghiên cứu tài liệu, định hướng bước thực Thừa kế vận dụng phương pháp cơng bố - Phương pháp thực nghiệm: tiến hành lấy mẫu nước thải dệt nhuộm ( quy mơ nhỏ nên sử dụng thuốc nhuộm pha trực tiếp phòng thí nghiệm ), tro trấu khơng qua xử lý hóa chất, khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm tro trấu - Phương pháp mơ đồ thị, xử lý số liệu excel - Phương pháp chun gia: Là cơng cụ đắc lực gặp vấn đề khó khăn nghiên cứu Có thể tham khảo ý kiến chun gia gặp mặt trực tiếp trao đổi vấn đề cần nghiên cứu Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 5.5 Khảo sát ảnh hƣởng tro trấu đến pH: Lấy 50ml nước cất co vào erlen 100ml, xác định pH = 5.07 Cho 0.5g than trấu vào erlen , đem lắc Sau đó, đem đo lại pH 5.6 Khảo sát ảnh hƣởng pH màu dung dịch thuốc nhuộm: Lấy erlen , cho vào erlen 50ml dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ 0.02mg/ml, chỉnh pH erlen tăng dần từ đến Sau đem đo độ hấp thu màu 5.7 Khảo sát ảnh hƣởng tro trấu đến pH dung dịch sau lắc: Lấy erlen , cho vào erlen 50ml dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ 0.02mg/ml, chỉnh pH erlen từ đến 7, cho 0.4g than trấu vào , đem lắc Lắc xong, đem lọc dung dịch đo lại pH 5.8 Khảo sát pH theo zeta (pHzpc): pHzpc (pH of zero point of charge) pH mà chất hấp phụ có bề mặt tích điện Bề mặt chất hấp phụ tích điện dương pH < pHzpc tích điện âm pH > pHzpc Mỗi chất hấp phụ có pHzpc riêng tạo thành đặc trưng Để xác định pHzpc ta tiến hành bước thí nghiệm sau: - Chất hấp phụ - tro trấu, đem sấy khơ nhiệt độ 120oC giờ, đựng bình kín bảo quản - Chuẩn bị erlen 100ml có nút nhám, cho vào erlen 50ml dung dịch KNO3 0,1M Điều chỉnh pH erlen theo giá trị pH = 2,4,6,8,10,12 - Sau đó, cho than trấu vào erlen chứa dung dịch KNO3 0,1M - Chú ý đậy nắp erlen sau cho than trấu vào - Rồi đem lắc, sau 48 đem lọc đo lại pH dung dịch Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 19 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 5.9 Lập đƣờng chuẩn nƣớc màu nhuộm: Đường chuẩn xây dựng dựa biến đổi tuyến tính nồng độ thuốc nhuộm với độ hấp thu máy quang phổ so màu Đường chuẩn thuốc nhuộm xây dựng sau: Chuẩn bị erlen, cho vào erlen 50ml dung dịch thuốc pH = , với nồng độ tăng dần thích hợp, đo độ hấp thu 5.10 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc: Lấy erlen, cho vào erlen 50ml dung dịch thuốc nhuộm nồng độ 0.02mg/ml, pH = Đem erlen lắc, thời gian tương ứng với erlen 10, 30, 60, 120, 140, 160, 180 phút Sau đem lọc, đo độ hấp thu máy so màu quang phổ để xác định nồng độ thuốc nhuộm sau lắc Ce 5.11 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng : Chuẩn bị erlen , cho vào tương ứng erlen 0.1g, 0.3g, 0.5g, 0.7g than trấu Tiếp tục cho vào erlen dung dịch thuốc nhuộm nồng độ 0.05mg/ml pH = Đem erlen lắc 120 phút , lọc đo độ hấp thu 5.12 Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ - Phƣơng trình Langmuir Phƣơng trình Freundlich Chuẩn bị erlen , cho vào erlen 0.4g than trấu Tiếp tục cho vào erlen dung dịch thuốc nhuộm tương ứng nồng độ 0.01mg/ml, 0.02mg/ml, 0.03mg/ml, 0.04mg/ml, 0.05mg/ml Đem erlen lắc 120 phút, đem lọc đo độ hấp thu Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 20 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 6.1 Kết chụp SEM, FT-IR, BET Hình 2.2: Phổ hồng ngoại FT-IR tro trấu [Hình ảnh chụp FT-IR đo máy TensorTM 37 hãng Bruker phòng thí nghiệm NanoĐại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh] [Ảnh kính hiển vi điện tử (Scanning Electron Microscope) tro trấu chụp máy Jeol 6600 phòng thí nghiệm Nano-Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh] Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 21 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC Nhận xét: - Từ hiǹ h ảnh chu ̣p FT -IR than trấu có đường phổ hồng ngoại mịn rõ nét đỉnh có chứa nhóm chức Hydroxyl (OH-) Cacbonyl (CO-) Đây hai nhóm chức đóng vai trò việc làm cho loại vật liệu có khả hấp phụ màu - Từ hình ảnh chụp SEM thấy than trấu có lỗ hổng cấu trúc phân tử nên mă ̣t lý thú t có thể thấ y tro trấ u có khả hấ p phu ̣ - Kết chụp BET, cho ta số liệu diện tích bề mặt hấp phụ A = 14.32 m2/g.( phụ lục ) 6.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH dung dịch thuốc nhuộm: Sau khảo sát ảnh hưởng pH đến độ màu thuốc nhuộm ta có kết sau: Dung dịch thuốc nhuộm V= 50ml, C = 0.02mg/ml pH Độ hấp thu 0.234 1.198 2.798 2.725 2.598 2.540 1.209 đồ thị thể ảnh hưởng pH thuốc nhm Độ hấp thu 2.5 1.5 0.5 pH Vậy ta thấy được, pH ảnh hưởng nhiều đến thể màu thuốc nhuộm Ở pH = 3,4,5,6 màu sắc thuốc nhuộm thể tốt 6.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng cua tro trấu đến dung dịch thuốc nhuộm: Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 22 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC pH nước cất ban đầu 5.07, sau lắc với tro trấu pH nước tăng lên 7.45 Vậy tro trấu vật liệu có khả làm tăng pH nước dung dịch hấp phụ Kết khảo sát ảnh hưởng than trấu đến pH thuốc nhuộm sau lắc Dung dịch thuốc nhuộm V = 50ml, Co = 0.02mg/ml, lắc 120 phút, tro trấu m = 0.4g pHo pHe 1.15 2.61 6.92 8.37 8.38 8.78 8.68 Ae 0.087 0.422 0.123 0.042 0.02 0.008 0.016 Ac 0.093 0.421 0.446 0.684 0.621 0.267 0.053 Đồ thị thể ảnh hƣởng tro trấu đến pH thuốc nhuộm pHe 10 2 pHo Ta thấy được, tro trấu ảnh hưởng nhiều đến pH dung dịch thuốc nhuộm đặc biệt từ pH = trở lên Nó ảnh hưởng việc xác định độ hấp phụ thuốc màu than trấu Vậy để thí nghiệm sau tiến hành thuận lợi tránh q nhiều sai số, ta chọn pH = 2, pH tương đối ổn định khơng pH hấp phụ tối ưu Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 23 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 6.4 Kết khảo sát deta: STT pH V (chứa KNO3 0.1M) ml tro time lắc pHzpc 1 50 0.4 48h 1.57 2 50 0.4 48h 3.04 50 0.4 48h 8.03 50 0.4 48h 8.47 50 0.4 48h 8.67 10 50 0.4 48h 9.47 12 50 0.4 48h 10.98 0.02 1.197 0.04 2.481 Đồ thị xác định pHzpc pHe 12 10 pHo 10 12 14 Dựa vào đồ thị ta xác định pHzpc = 8.4 6.5 Đặc trƣng vật liệu hấp phụ: Bảng 1: Bảng đặc trưng vật liệu Diện tích bề pH ban đầu mặt-BET (m2/g) 14,32 pH sau lắc pHzpc (trong nước cất) 5,07 7,45 8.46 6.6 Đƣờng chuẩn dung dịch thuốc nhuộm pH = 2: Nồng độ C mg/ml Độ hấp thu A 0 0.0005 0.032 0.001 0.066 Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 0.005 0.3 0.01 0.58 24 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC Đường chuẩn có độ tin cậy R2 = 0.999 tương đối lớn, ta sử dụng để tiến hành thí nghiệm 6.7 Kết khảo sát thời gian tiếp xúc thuốc nhuộm than trấu: Co= mg/l Thời gian (phút) Ae Ce % hấp phụ 0.02 10 0.647 0.011 0.469 V=50ml , pH=2 , tro=0.4g 0.02 0.02 0.02 30 60 120 0.427 0.321 0.143 0.007 0.005 0.002 0.647 0.733 0.877 0.02 140 0.137 0.002 0.882 0.02 160 0.162 0.003 0.862 0.02 180 0.13 0.002 0.887 Dựa vào đồ thị ta xác định, thời điểm khoảng 120 phút lắc tro trấu đạt tỷ lệ hấp phụ cao bắt đầu hấp phụ chậm lại Đây thời gian hấp phụ lâu , nên ta chọn thời gian lắc 120 phút xem tối ưu để tiến hành thí nghiệm Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 25 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 6.8 Kết khảo sát hàm lƣợng Co tro (m) Ae Ce % hấp phụ pH=2 , thời gian lắc 120 0.05 0.05 0.1 0.3 2.522 1.733 0.041 0.180 0.028 0.436 0.05 0.5 0.841 0.05 0.7 0.319 0.014 0.725 0.005 0.894 6.9 Kết khảo sát phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ: Kết khảo sát hấp phụ đẳng nhiệt Co = 20÷120 mg/l; pH = 2; liều than trấu = 0.5g/l; t = 120 phút Co(mg/l) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 V (l) 0,05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 Liều than trấu (g/l) 10 10 10 10 10 10 Ae 0.083 0.646 1.514 2.439 2.872 2.946 Ce(mg/l) 0.0015 0.0106 0.0247 0.0396 0.0467 0.0479 % hấp phụ 0.9255 0.7348 0.5889 0.5045 0.5334 0.6012 qe (mg/g) 0.0019 0.0029 0.0035 0.0040 0.0053 0.0072 Ce/qe 0.8049 3.6088 6.9798 9.8234 8.7462 6.6330 log Ce -0.8509 0.2972 0.8876 1.2408 1.6599 log qe 13.9720 15.7320 16.9030 17.6820 18.2150 18.8730 Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 26 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC Do phương trình đường Langmuir có độ tin cậy tương đối thấp R2 = 0.759, phương trình Freundlich có độ tin cậy tương đối cao R2 = 0.989, nên phương trình Freundlich phù hợp Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 27 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC Phương trình Langmuir Ce 1    Ce qe k l  qm qm Phương trình Freundlich log( X )  log K  log C m n Y = 150X – 1.824 Y = 1.24X – 16.67 R2 = 0,759 R2 = 0,989 qmax = 6.67 10-3 mg/g K= - 16.67 KL = -82/mg n = 0.8 Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 28 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN: Tính khoa học: Đề tài “ Nghiên cứu khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm tro trấu” đạt kết sau : - Tìm hiểu đặc điểm thuốc nhuộm Malachite Green vật liệu hấp phụ than trấu - Tổng quan than trấu vai trò mơi trường , ứng dụng thực tế - Ảnh hưởng màu dệt nhuộm mơi trường - Trong q trình nghiên cứu ,ta rút số yếu tố khảo sát ảnh hưởng đến q trình hấp phụ:  pH hấp phụ pH = 2, khơng bị ảnh hưởng q trình lắc với than trấu  Thời gian hấp phụ tốt 120 phút  Q trình hấp phụ sử dụng tốt với thuyết Freundlich thuyết Langmuir Tính khả thi đề tài: Than trấu vật liệu hấp phụ rẻ tiền, dễ tìm Tuy nhiên, qua khảo sát cho thấy khả hấp phụ tro trấu thấp, hiệu xử lý khơng cao Thiếu sót hạn chế: Đây lần thực cơng trình nghiên cứu khoa học, việc tiến hành thí nghiệm bỡ ngỡ, nên khơng thể tránh khỏi sai sót: - Khả thực thí nghiệm hạn chế việc phán đốn, xử lý kết thí nghiệm xảy khơng dự kiến - Việc sử dụng dụng cụ, thiết bị thí nghiệm khơng đạt hiệu cao: dụng cụ Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 29 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC đo khơng xác, bị sai số lần đo, sai sót việc sử dụng…làm ảnh hưởng đến kết - Khơng trực tiếp khảo sát chất thải, nên chưa xác định xác khả hấp phụ tro trấu, chất thải có nhiều yếu tố vật lý, hóa học ảnh hưởng đến q trình hấp phụ - Chưa khảo sát kích cỡ tối ưu tro trấu hấp phụ màu - Các kết nhận định mang tính chủ quan II KIẾN NGHỊ: Dựa vào kết đạt , chúng tơi có đề nghị sau đây: - Nghiên cứu khả hấp phụ màu than trấu hoạt hóa (hoạt hóa cách khuấy trộn than trấu với HF( 5%) sau rửa đến pH trung tính nước cất đem sấy khơ 100 ± oC 12h.) - Khảo sát giá trị pH khác để đánh giá khả hấp phụ màu than trấu cách xác - Cầ n có thề m các thí nghiê ̣m phân tích kỹ các thành phần tính chất than trấ u để nắm rõ thành phần tính chất từ đưa kết l ̣n ch̉ n xác Từ đó có thể so sánh khả hấ p phu ̣ với mơ ̣t sớ vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ là phụ phẩm nơng nghiệp khác nghiên cứu để tìm loại vật liệu tối ưu cho q trình hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm - Q trình nghiên cứu tiến hành phạm vi phòng thi nghiệm với mơ hình nhỏ nên các kế t quả đa ̣t đươ ̣c chưa mang tiń h thực tế đó cầ n tiế n hành thử nghiê ̣m mơ ̣t mơ hình thực tế lớn Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 30 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Qn, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xn Thơm (2008) Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính Tạp chí phát triển KH & CN, tập 11, số 8-2008 [2] Francois Berne Richard Sổ tay xử lý nước thải tập 1- Nhà xuất xây dựng Hà Nội năm 2006 [3] Trần Văn Nhân Ngơ Thị Nga - Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [4] PGS.TS Cao Hữu Trượng PGS.TS Hồng Thị Lĩnh - Hóa học thuốc nhuộm nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [5] Nguyễn cơng tồn – cơng nghệ nhuộm hồn tất vải Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp HCM [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Malachite_green [7] http://environmentlanka.com/blog/2009/removal-of-dyes-from-wastewater-by-thermallytreated-rice-husk/ [8] http://www.ieindia.org/pdf/90/90CH202.pdf Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 31 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC PHỤ LỤC Ảnh chụp BET tro trấu Nghiên cứu khả hấp phụ màu dệt nhuộm than trấu 32 [...]... n = 0.8 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 28 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN: 1 Tính khoa học: Đề tài “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng tro trấu đã đạt được những kết quả như sau : - Tìm hiểu về đặc điểm của thuốc nhuộm Malachite Green và vật liệu hấp phụ than trấu - Tổng quan về than trấu về... 17.6820 18.2150 18.8730 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 26 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC Do phương trình đường Langmuir có độ tin cậy tương đối thấp R2 = 0.759, phương trình Freundlich có độ tin cậy tương đối cao R2 = 0.989, nên phương trình Freundlich sẽ phù hợp hơn Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 27 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS... chất hấp phụ (adsorbate) và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ - Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng gọi là nhiệt hấp phụ Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn Có 2 quá trình hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học Hấp phụ vật lý: - Là quá trình hấp phụ. .. hiện màu của thuốc nhuộm Ở pH = 3,4,5,6 màu sắc thuốc nhuộm thể hiện tốt nhất 6.3 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng cua tro trấu đến dung dịch thuốc nhuộm: Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 22 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC pH của nước cất ban đầu là 5.07, sau khi được lắc với tro trấu trong 2 giờ thì pH của nước tăng lên là 7.45 Vậy tro trấu là vật liệu có khả năng. .. chất hấp phụ Trong trạng thái bị hấp phụ các phân tử trên bề mặt chất rắn không tương tác với nhau - Quá trình hấp phụ là động, tức là quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ có tốc độ bằng nhau khi đạt trạng thái cân bằng Tốc độ hấp phụ tỉ lệ với các vùng chưa bị chiếm chỗ (tâm hấp phụ) , tốc độ nhả hấp phụ tỉ lệ thuận với các tâm đã bị hấp phụ chiếm chỗ Tốc độ hấp phụ (ra ) và nhả hấp phụ (rd ) có thể tính bằng: ... ở trạng thái ban đầu và trạng thái cân bằng; V là thể tích dung dịch, m là khối lượng chất hấp phụ, thí nghiệm ở trạng thái tĩnh ta có thể xác định : qe  (C 0  C e ) V m (2.2) Với đơn vị của q là: mg/g – mg chất hấp phụ/ g chất bị hấp phụ đơn vị của C là: mg/l – mg chất bị hấp phụ/ l dung dịch Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 12 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC... được, tro trấu đã ảnh hưởng nhiều đến pH của dung dịch thuốc nhuộm đặc biệt từ pH = 3 trở lên Nó cũng sẽ ảnh hưởng việc xác định độ hấp phụ thuốc màu của than trấu Vậy để các thí nghiệm sau được tiến hành được thuận lợi và tránh quá nhiều sai số, ta sẽ chọn pH = 2, là pH tương đối ổn định mặc dù nó có thể không là pH hấp phụ tối ưu Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 23 NGHIÊN CỨU KHOA... thực phẩm ở nhiều nước trên thế giới Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 10 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ 3.1 Cơ sở lý thuyết về phƣơng pháp hấp phụ: - Trong hoá học hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chât lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbent),... chỉnh pH dung dịch thuốc nhuộm 1N, 0.5N, 0.1N Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 18 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS TS: NGUYỄN VĂN SỨC 5.5 Khảo sát sự ảnh hƣởng tro trấu đến pH: Lấy 50ml nước cất co vào erlen 100ml, xác định pH = 5.07 Cho 0.5g than trấu vào erlen , đem đi lắc 2 giờ Sau đó, đem đo lại pH 5.6 Khảo sát sự ảnh hƣởng của pH đối với màu dung dịch thuốc nhuộm: Lấy 7 erlen ,... nghiệp khác đã được nghiên cứu để tìm ra loại vật liệu tối ưu cho quá trình hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm - Quá trình nghiên cứu chỉ tiến hành trong phạm vi phòng thi nghiệm với mô hình nhỏ nên các kế t quả đa ̣t đươ ̣c chưa mang tiń h thực tế do đó cầ n tiế n hành thử nghiê ̣m trên mô ̣t mô hình thực tế lớn hơn Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu dệt nhuộm bằng than trấu 30