nghiên cứu sự hấp phụ pb2+ và cd2+ bằng quả dừa nước

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 SỰ HẤP PHỤ Pb2+ VÀ Cd2+ BẰNG QUẢ DỪA NƯỚC S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2010 – 43 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 (SINH VIÊN) NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ CP2+ VÀ CD2+ BẰNG QUẢ DỪA NƯỚC MÃ SỐ: 2010 - 43 GVHD SVTH : PGS TS NGUYỄN VĂN SỨC : NGUYỄN THỊ NHỜ NGUYỄN THỊ TÚY LINH TP HỒ CHÍ MINH – 07/2010 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN LỜI CẢM ƠN Lời cho nhóm chúng em đƣợc gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban quản lý Nghiên Cứu Khoa Học Q Thầy Cơ Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Thực Phẩm tạo điều kiện cho nhóm chúng em thực đế tài nghiên cứu khoa học Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Sức,thầy định hƣớng cho chúng em lựa chọn đế tài tận tụy, nhiệt tình giúp đỡ chúng em Xin cảm ơn Hồ Thị u Ly, Lê Thị Bạch Huệ mơn cơng nghệ mơi trƣờng tận tình dẫn tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài Cảm ơn bạn nhiệt tình giúp đỡ chúng tơi q trình thực nghiên cứu khoa học Sau chúng em xin kính chúc Thầy Cơ ln ln dồi sức khỏe để tiếp tục dạy dỗ chúng em nên ngƣời TP.HCM, ngày 29 tháng 10 năm 2010 Nhóm nghiên cứu Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức MỤC LỤC Chƣơng I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Sự cần thiết 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng II TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu dừa nƣớc 2.1.1 đặc điểm dừa nƣớc 2.1.2 Cơng dụng 2.2 Giới thiệu chì 10 2.2.1 Đặc tính Chì 10 2.2.2 Ứng dụng Chì 11 2.2.3 Độc tính Chì 11 2.2.4 Các nguồn phát sinh Chì 12 2.3 Giới thiệu Cadmi 12 2.3.1 Đặc tính Cadmi 12 2.3.2 ứng dụng Cadmi 13 2.3.3 Độc tính Cadmi 13 2.3.4 Các nguồn phát sinh Cadmi 14 2.4 Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng 14 2.4.1 Phƣơng pháp trao đổi ion 14 2.4.2 Phƣơng pháp keo tụ tạo bơng 15 2.4.3 Phƣơng pháp kết tủa hóa học 15 2.4.4 Phƣơng pháp hấp phụ 15 2.4.5 Phƣơng pháp lọc màng 16 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUN LÝ DÙNG VDN ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG 3.1 Lý thuyết hấp phụ 17 3.2 Cân đẳng nhiệt hấp phụ 18 3.3.Phƣơng trình động học hấp phụ bậc hai 19 3.4 Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir 19 3.5 Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich 21 3.6 Lý thuyết phƣơng pháp cực phổ 21 3.6.1 Phƣơng pháp cực phổ 21 3.6.2 Các tƣợng ngăn cản việc xác định 22 3.6.3 Độ chọn lọc 23 3.6.4 Độ nhạy 23 3.6.5 Độ xác 23 Chƣơng IV: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 24 4.1.1 Hóa chất 24 4.1.2 Dụng cụ 24 4.1.3 Thiết bị 24 4.2 Chuẩn bị mẫu, hóa chất để phân tích 25 4.3 Các bƣớc thực trƣớc thí nghiệm 25 4.4 Cách sử dụng máy cực phổ 26 4.5 Tiến hành thí nghiệm 26 4.5.1 Khảo sát Zeta 26 4.5.2 Khảo sát hấp phụ VDN ion kim loại chì (Pb2+) 26 4.5.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn 26 4.5.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại chì với nồng độ Co=10mg/l 27 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 4.5.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Chì 27 4.5.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Chì với nồng độ Co=15mg/l 28 4.5.2.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Chì với nồng độ Co=20mg/l 28 4.5.2.6 Khảo sát lƣợng dừa nƣớc tối ƣu cho q trình hấp phụ VDN ion kim loại Chì 28 4.5.2.7 Khảo sát nồng độ Chì tối ƣu cho khả hấp phụ 0.1g dừa nƣớc thời gian tiếp xúc 50 phút ion kim loại Chì 28 4.5.3 Khảo sát hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi (Cd2+) 29 4.5.3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn 29 4.5.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=10mg/l 29 4.5.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi 30 4.5.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=15mg/l 30 4.5.3.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=20mg/l 30 4.5.3.6 Khảo sát lƣợng dừa nƣớc tối ƣu cho q trình hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi 30 4.5.3.7 Khảo sát nồng độ Cadmi tối ƣu cho khả hấp phụ 0.1g dừa nƣớc thời gian tiếp xúc 50 phút ion kim loại Cadmi 31 Chƣơng V: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 32 Chƣơng VI: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 6.1 Kết luận 49 6.2 Khuyến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… TP.HCM, ngày tháng năm Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… TP.HCM, ngày tháng năm Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự bùng nổ dân số với tốc độ thị hóa, cơng nghiệp hóa nhanh chóng tạo sức ép lớn tới mơi trƣờng sống Việt nam, đặc biệt với việc nguồn nƣớc sinh hoạt ngày trở nên thiếu hụt nhiễm Nhiều nơi nguồn nƣớc bề mặt chí nƣớc ngầm bị nhiễm nghiêm trọng gây ảnh hƣởng xấu tới chất lƣợng nƣớc ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời động vật làm giảm xuất chất lƣợng trồng Một vấn đề gây nhức nhối việc nhiễm kim loại nặng, đáng báo động TP.Hồ Chí Minh (HCM), Đà Nẵng, Vinh, Hà Nội, Hải phòng v v nơi dẫn đầu mức độ nhiễm Mơi trƣờng sống ngƣời dân bị đe dọa chất thải cơng nghiệp, vấn đề xúc phải kể đến nguồn nƣớc Hầu hết ao hồ, sơng ngòi qua nhà máy cơng nghiệp Việt Nam bị nhiễm đặc biệt ao hồ thị lớn nhƣ Hà Nội TP HCM Một ngun nhân làm nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc Việt Nam nƣớc thải cơng nghiệp có chứa kim loại nặng nhƣ: chì, cadmi, thủy ngân, kẽm, đồng, crơm, nikel ảnh hƣởng kim loại gây lớn (ngay chúng nồng độ thấp) độc tính cao khả tích lũy lâu dài thể sống Có nhiều phƣơng pháp xử lý kim loại nặng phƣơng pháp xử lý thực vật đƣợc nhà khoa học quan tâm hết tính hiệu cao, chi phí thấp, thân thiện với mơi trƣờng Một số sử dụng vỏ dừa nƣớc 1.2 SỰ CẦN THIẾT Kim loại nặng (KLN) có vai trò to lớn q trình phát triển lồi ngƣời, đặc biệt ngành cơng nghiệp Tuy nhiên chất thải có chứa kim loại nặng trạng thái ion lại độc hại với ngƣời, thực vật, động vật xâm nhập vào thể Nếu tích lũy với nồng độ cao, KLN gây ung thƣ cho ngƣời, động vật, thực vật khơng phát triển đƣợc… Hiện có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm tìm phƣơng pháp tối ƣu để loại bỏ ion kim loại nặng khỏi mơi trƣờng bị nhiễm Xuất phát từ vấn đề trên, nhóm chúng em tiến hành thực đề tài “ Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ vỏ dừa nƣớc” nhằm tìm thêm phƣơng pháp loại bỏ kim loại nặng khỏi mơi trƣờng bị nhiễm kim loại nặng Trong phạm vi đề tài, nhóm chúng em nghiên cứu việc loại bỏ KLN khỏi mơi trƣờng nƣớc Vỏ dừa nƣớc (VDN) ngun liệu rẻ tiền, dễ tìm Nếu nghiên cứu thành cơng khả hấp phụ VDN ion kim loại nặng mang lại hiệu kinh tế lớn, tận dụng Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức đƣợc VDN sau tách lấy ruột để ăn, thay vỏ bị vứt bỏ làm nhiễm mơi trƣờng Đây nét đề tài, đề tài tƣơng tự chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều nƣớc ta 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Tìm hiểu ion KLN Pb2+, Cd2+: trạng thái tồn mơi trƣờng, ảnh hƣởng ion lên ngƣời, động vật, thực vật - Tìm hiểu dừa nƣớc nghiên cứu khả hấp phụ VDN ion KLN - Nghiên cứu pH tối ƣu, thời gian tối ƣu, lƣợng dừa hấp phụ tối ƣu, lƣợng chì, cadmi đƣợc hấp thụ tối ƣu 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đề tài thực phạm vi phòng thí nghiệm Cơng Nghệ Mơi Trƣờng (phòng - B211) trƣờng ĐH.SPKT TP.Hồ Chí Minh - Ngun liệu VDN đƣợc lấy tỉnh Tiền Giang, Bến Tre - Mẫu Pb2+, Cd2+ tự pha Sử dụng phƣơng pháp hấp phụ Sử dụng phƣơng pháp cực phổ 1.5 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU - Ngun liệu sử dụng để nghiên cứu vỏ dừa nƣớc - Hai ion kim loại nặng Pb2+ Cd2+ 1.6 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Trên sở nguồn tài liệu: sách, báo, internet, truyền hình, tạp chí, báo cáo khoa học… ta tiến hành chọn lọc, phân tích tổng hợp nội dung liên quan đến việc xử lý KLN phƣơng pháp hấp phụ, đặc biệt kim loại chì cadmi để có hƣớng nghiên cứu cho phù hợp - Phƣơng pháp thực nghiệm: Đây phƣơng pháp có tính định đến kết đề tài Các thí nghiệm cần tiến hành cách khoa học, theo logic định nhằm đem lại kết khách quan giảm thiếu sai số - Phƣơng pháp tốn học: Xử lý số liệu thực nghiệm, tính tốn thơng số cho q trình hấp phụ - Phƣơng pháp đồ thị: Từ số liệu sử lý ta sử dụng đồ thị để diễn đạt, phƣơng pháp đem lại nhìn trực quan tồn diện hơn, dễ dàng phân tích kết đạt đƣợc, giúp ngƣời đọc dễ hiểu - Phƣơng pháp so sánh: Các kết đạt đƣợc phải so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam, WHO, EPA để đánh giá tính phù hợp thực tế kết GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN 80 20 60 15 t/q %Hấp phụ Đồ thị: 40 10 20 0 20 40 60 y = 0.265x + 0.469 R² = 0.996 80 20 40 60 80 t(phút) t(phút) Hình 5.8: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Hình 5.9: Đồ thị động học bậc Pb2+ (Co=20mg/l) Pb2+ (Co=20mg/l) Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình 5.8 ta thấy khả hấp phụ đạt cân t = 50 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu ion Pb2+ (Co=20mg/l) 50 phút - Đối với đồ thị hình 5.9 ta thấy hệ số R2=0.9968 cao nên hấp phụ dừa ion Pb2+ (Co=20mg/l) tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.3.6 Khảo sát lƣợng dừa nƣớc tối ƣu cho q trình hấp phụ VDN ion kim loại Chì Bảng 7: Kết thí nghiệm m(g) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) 0.1 511.93 2.97 70.34 3.52 0.2 356.94 2.01 79.92 4.00 0.3 180.11 0.91 90.85 4.54 38 0.4 182.19 0.93 90.72 4.54 0.5 142.97 0.69 93.15 4.66 0.6 133.69 0.63 93.72 4.69 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN Đồ thị: 100 %Hấp phụ 80 60 40 20 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Liều lƣợng dừa (g) Hình 5.10: Đồ thị khảo sát lƣợng dừa tối ƣu Pb2+ Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.10 ta thấy, liều lƣợng dừa tăng phần trăm hấp phụ tăng Khi liều lƣợng dừa khoảng 0.4g khơng tăng đạt đến trạng thái cân Vì ta chọn m=0.4g lƣợng dừa hấp phụ tối ƣu 5.3.7 Khảo sát nồng độ Chì tối ƣu cho khả hấp phụ 0.1g dừa nƣớc thời gian tiếp xúc 50 phút ion kim loại Chì Bảng 8: Kết thí nghiệm Co(mg/l) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) Ce/qe logce logqe X(mg) 101.81 0.43 95.69 2.28 0.19 -0.37 0.36 0.23 10 162.94 0.81 91.91 4.60 0.18 -0.09 0.66 0.46 15 223.74 1.18 88.16 6.91 0.17 0.07 0.84 0.69 20 298.23 1.64 83.55 9.18 0.18 0.22 0.96 0.92 39 25 407.94 2.32 76.77 11.34 0.20 0.37 1.05 1.13 30 619.18 3.63 63.72 13.19 0.28 0.56 1.12 1.32 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN Đồ thị: 0.3 y = 0.029x + 0.150 R² = 0.731 0.2 log qe Ce/qe 0.25 0.15 0.1 0.05 0 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.5 y = 0.834x + 0.726 R² = 0.963 Ce (mg/l) log Ce Hình 5.11: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đƣờng thẳng qe (mg/g) 0.5 Hình 5.12: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich dạng đƣờng thẳng 14 12 10 0 Ce (mg/l) Hình 5.13: Phƣơng trình Freundlich dạng đƣờng cong  Các tham số phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich KL = 5.06 KF = 5.32 qm = 33.67 mg/g n = 1.2 R2 = 0.7315 R2 = 0.9634 40 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN Nhận xét: - Nhìn vào đồ thị hình hình ta thấy đƣờng Freundlich có hệ số R2=0.9634 cao nên có độ xác gần với thực nghiệm đƣờng Langmuir với hệ số R2=0.7315 thấp Nhƣ đƣờng Freundlich có độ tin cậy cao nên ta chọn phƣơng trình Freundlich làm sở tính tốn dung lƣợng hấp phụ cực đại Phƣơng trình Freundlich: q = KF C1/n Dạng tuyến tính: logq = logKF + 𝟏 𝒏 logC Ta có: log KF = 0.726 => KF = 5.32 𝑛 = 0.8344 => n = 1.2 - Đồ thị hình ta thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại 13.19 mg/g 5.4 Khảo sát hấp phụ VDN ion Cd2+ 5.4.1 Xây dựng đƣờng chuẩn: Bảng 9: Kết thí nghiệm VCd(ml) 0.025 Itb(nA) 104.855 0.05 0.1 207.12 365.655 0.15 518.73 0.2 0.25 0.3 701.24 840.185 973.325 Đồ thị: 1200 y = 3238.x + 28.72 R² = 0.997 Itb (nA) 1000 800 600 400 200 0 0.1 0.2 0.3 Thể tích Cd2+ (ml) Hình 5.14: Đồ thị đƣờng chuẩn Cd2+ 41 0.4 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN Nhận xét: Với độ xác R2 =0.997 đƣờng chuẩn có độ tin cậy cao để tính tốn phần với phƣơng trình y = 3238.4x + 28.728 Trong đó: x thể tích Cd2+ (ml), y cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) 5.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=10mg/l Bảng 10: Kết thí nghiệm t(phút) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) t/q 10 456.67 4.41 55.95 2.80 3.57 20 369.15 3.50 64.96 3.25 6.16 30 348.98 3.30 67.03 3.35 8.95 40 296.45 2.76 72.44 3.62 11.04 50 306.05 2.85 71.45 3.57 14.00 60 308.82 2.88 71.17 3.56 16.86 80 20 60 15 t/q % Hấp phụ Đồ thị: 40 10 20 0 20 40 60 y = 0.272x + 0.478 R² = 0.997 80 20 40 60 80 t(phút) t(phút) Hình 5.15: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Hình 5.16: Đồ thị động học bậc ion Cd2+ (Co=10mg/l) 2+ ion Cd Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình 5.15 ta thấy thời gian tiếp xúc tối ƣu khoảng 50 phút Ngồi ra, phần trăm hấp phụ ion Cd2+ thấp ion Pb2+ nên khả hấp phụ dừa ion Pb2+ tốt với ion Cd2+ - Đối với đồ thị hình 5.16 ta thấy hệ số R2=0.997 cao nên hấp phụ dừa ion Cd2+ tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 42 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN 5.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi Bảng 11: Kết thí nghiệm pH Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp phụ qe(mg/g) 812.15 8.06 19.35 0.97 819.09 8.14 18.64 0.93 660.88 6.51 34.92 1.75 350.89 3.32 66.83 3.34 258.18 2.36 76.38 3.82 303.26 2.83 71.74 3.59 % Hấp phụ Đồ thị: 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 pH Hình 5.17: Đồ thị khảo sát pH Cd2+ Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.17 ta thấy phần trăm hấp phụ pH=5 cao Vì ta chọn pH=5 pH tối ƣu để tiến hành thí nghiệm 5.4.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=15mg/l Bảng 12: Kết thí nghiệm t(phút) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) t/q 10 605.38 5.94 40.64 2.03 4.92 20 499.08 4.84 51.58 2.58 7.75 30 525.01 5.11 48.91 2.45 12.27 43 40 540.87 5.27 47.28 2.36 16.92 50 487.73 4.73 52.75 2.64 18.96 60 493.08 4.78 52.20 2.61 22.99 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN 60 50 40 30 20 10 t/q % Hấp phụ Đồ thị: 20 40 60 80 25 20 15 10 y = 0.379x + 0.593 R² = 0.993 t(phút) 20 40 60 80 t(phút) Hình 5.18: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Hình 5.19: Đồ thị động học bậc Cd2+ (Co=15mg/l) Cd2+ (Co=15mg/l) Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình 5.18 ta thấy khả hấp phụ đạt cân t = 50 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu ion Cd2+ (Co=15mg/l) 50 phút - Đối với đồ thị hình 5.19 ta thấy hệ số R2=0.9933 cao nên hấp phụ dừa ion Cd2+ (Co=15mg/l) tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.4.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=20mg/l Bảng 13: Kết thí nghiệm t(phút) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) t/q 10 711.84 7.03 29.68 1.48 6.74 20 704.46 6.96 30.44 1.52 13.14 30 686.66 6.77 32.27 1.61 18.59 44 40 677.97 6.68 33.16 1.66 24.12 50 699.81 6.91 30.92 1.55 32.35 60 696.89 6.88 31.22 1.56 38.44 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN 40 50 30 40 t/q % Hấp phụ Đồ thị: 20 30 20 10 10 0 20 40 60 80 y = 0.634x + 0.035 R² = 0.997 t(phút) 20 40 60 80 t(phút) Hình 5.20: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Hình 5.21: Đồ thị động học bậc Cd2+ (Co=20mg/l) Cd2+ (Co=20mg/l) Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình 5.20 ta thấy khả hấp phụ đạt cân t = 50 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu ion Cd2+ (Co=20mg/l) 50 phút - Đối với đồ thị hình 5.21 ta thấy hệ số R2=0.9976 cao nên hấp phụ dừa ion Cd2+ (Co=20mg/l) tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.4.6 Khảo sát lƣợng dừa nƣớc tối ƣu cho q trình hấp phụ VDN ion kim loại Cadmi Bảng 14: Kết thí nghiệm m(g) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) 0.1 727.09 7.19 28.11 1.41 0.2 575.78 5.63 43.68 2.18 0.3 512.60 4.98 50.19 2.51 45 0.4 494.72 4.80 52.03 2.60 0.5 496.15 4.81 51.88 2.59 0.6 503.64 4.89 51.11 2.56 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN % Hấp phụ Đồ thị: 60 50 40 30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Liều lƣợng dừa (g) Hình 5.22: Đồ thị khảo sát lƣợng dừa tối ƣu Cd2+ Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.22 ta thấy, liều lƣợng dừa tăng phần trăm hấp phụ tăng Khi liều lƣợng dừa khoảng 0.4g khơng tăng đạt đến trạng thái cân Vì ta chọn m=0.4g lƣợng dừa hấp phụ tối ƣu 5.4.7 Khảo sát nồng độ Cadmi tối ƣu cho khả hấp phụ 0.1g dừa nƣớc thời gian tiếp xúc 50 phút ion kim loại Cadmi Bảng 15: Kết thí nghiệm Co(mg/l) Itb(nA) Ce(mg/l) %Hấp Phụ qe(mg/g) Ce/qe logce logqe X(mg) 156.19 1.31 86.88 1.84 0.71 0.12 0.27 0.18 10 262.21 2.40 75.96 3.80 0.63 0.38 0.58 0.38 15 384.53 3.66 63.37 5.67 0.65 0.56 0.75 0.57 20 515.22 5.01 49.92 7.50 0.67 0.70 0.87 0.75 46 25 653.12 6.43 35.72 9.29 0.69 0.81 0.97 0.93 30 965.55 9.64 3.56 10.18 0.95 0.98 1.01 1.02 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN 1.2 0.8 y = 0.030x + 0.572 R² = 0.608 0.6 log qe Ce/qe Đồ thị: 0.4 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0 10 y = 0.886x + 0.216 R² = 0.966 15 Ce (mg/l) 0.5 1.5 log Ce Hình 5.23: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đƣờng thẳng Hình 5.24: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich dạng đƣờng thẳng 12 qe (mg/g) 10 0 10 15 Ce (mg/l) Hình 5.25: Phƣơng trình Freundlich dạng đƣờng cong  Các tham số phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich KL = 18.8 KF = 1.65 Qm = 32.8 mg/g n = 1.13 R2 = 0.6087 R2 = 0.9669 Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình hình ta thấy đƣờng Freundlich có hệ số R2=0.9669 cao nên có độ xác với thực nghiệm đƣờng Langmuir với hệ số R2=0.6087 thấp 47 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nhƣ đƣờng Freundlich có độ tin cậy cao nên ta chọn phƣơng trình Freundlich làm sở tính tốn dung lƣợng hấp phụ cực đại Phƣơng trình Freundlich: q = KF C1/n Dạng tuyến tính: logq = logKF + 𝟏 𝒏 logC Ta có: log KF = 0.2169 => KF = 1.65 𝑛 = 0.8869 => n = 1.13 - Đồ thị hình ta thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại 10.18 mg/g 48 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng VI KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài: “ Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ vỏ dừa nƣớc” hồn thành mục đích đề đạt đƣợc kết sau: - Nghiên cứu thời gian tiếp xúc tối ƣu cho khả hấp phụ vỏ dừa nƣớc khoảng 50 phút - Mơi trƣờng pH tối ƣu cho khả hấp phụ vỏ dừa nƣớc khoảng pH=5 - Lƣợng dừa tối ƣu cho q trình hấp phụ ion Pb2+ 0.4g - Lƣợng dừa tối ƣu cho q trình hấp phụ ion Cd2+ 0.4g - Dung lƣợng hấp phụ cực đại vỏ dừa ion Pb2+ 13.19mg/g - Dung lƣợng hấp phụ cực đại vỏ dừa ion Cd2+ 10.18mg/g - Sự hấp phụ VDN ion Pb2+ Cd2+ tn theo phƣơng trình động học hấp phụ bậc hai tn theo phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich nên VDN có bề mặt hấp phụ khơng đồng có tƣơng tác phân tử bị hấp phụ - Tận dụng đƣợc ngun liệu rẻ tiền, dễ tìm vỏ dừa nƣớc sau lấy ruột dừa để ăn, thay vứt ngồi mơi trƣờng Tuy nhiên, có hạn chế thời gian, sở vật chất, nguồn tài Ngồi hóa chất sử dụng đƣợc sản xuất từ Trung Quốc, việc vệ sinh dụng cụ thí nghiệm khơng đƣợc hồn tồn nhiễm bẩn…Lần đầu thực đề tài nên thao tác thí nghiệm chƣa đƣợc xác Vì lý dẫn đến sai sót thiếu tin cậy kết Đây lý chƣa thể nghiên cứu sâu hấp phụ dừa nƣớc KHUYẾN NGHỊ Sau thực xong đề tài nhóm em xin đề xuất số ý kiến nhƣ sau: - Nghiên cứu ngun liệu giá thành rẻ, dễ tìm để sử dụng hấp thụ kim loại nặng - Khảo sát hấp phụ vỏ dừa nƣớc với kim loại nặng khác (Zn2+, Fe2+, Cu2+,…) Vì nƣớc thải có nhiều kim loại nặng khác 49 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nếu có điều kiện nhóm nghiên cứu thêm: - Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian sấy, nhiệt độ sấy đến khả hấp phụ dừa nƣớc - Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ lắc đến khả hấp phụ dừa nƣớc - Nghiên cứu thêm phƣơng pháp cột lắng Để việc nghiên cứu đƣợc xác, khách quan cần phải có đủ thời gian, trang bị dụng cụ thiết bị thí nghiệm đầy đủ, có độ xác cao Các quan chức cần có mục tiêu, chiến lƣợc cụ thể để phòng ngừa ngăn chặn nhiễm kim loại nặng, có Chì Cadmi 50 Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ VDN GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Phú - Hóa lý hóa keo – nhà xuất khoa học kỹ thuật -2003 [2] Trần Khắc Chƣơng - Mai Hữu Khiêm – Hóa lý (tập 2) Động hóa học xúc tác – nhà xuất ĐH Quốc Gia TPHCM [3] GSTS Hồ Viết Q – Cơ sở hóa học phân tích đại (tập 2) – nhà xuất ĐH Sƣ phạm [4] ThS Lâm Vĩnh Sơn – Kỹ thuật xử lý nƣớc thải – Trƣờng ĐH Kỹ thuật cơng nghệ TPHCM [5] Đào Văn Tƣờng – Động học xúc tác – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Trƣờng ĐH bách khoa Hà Nội [6] GSTS.KH Lê Huy Bá – Độc Học Mơi Trƣờng – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – năm 2008 [7] SV Nguyễn Phan Thúy Hiền – Luận văn tốt nghiệp – năm 2010 [8] http://www.google.com [9] http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A5p_ph%E1%BB%A5 [10] http://www.scribd.com/doc/19706910/Xu-Ly-KL-Nang-Bang-Vo-Trung 51 [...]... trung tâm hấp phụ Tại những trung tâm hấp phụ tồn tại lực hấp phụ, chúng là những lực hóa trị chƣa bão hòa tạo ra trên bề mặt chất hấp phụ rắn một trƣờng hấp phụ 19 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu sự hấp phụ của Pb2+ và Cd2+ bằng VDN - Do các phần tử bị hấp phụ vào bề mặt rắn không tƣơng tác nhau nên các trung tâm đã bị hấp phụ và chƣa bị hấp phụ không ảnh hƣởng lẫn nhau Tốc độ hấp phụ r1 và tốc... hóa học sự hấp phụ xảy ra do lực liên kết hóa học đƣợc gọi là hấp phụ hóa học 17 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu sự hấp phụ của Pb2+ và Cd2+ bằng VDN 3.2 Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ Trong hấp phụ cần chú ý: - Khả năng hấp phụ của một chất hấp phụ cho biết khối lƣợng chất hấp phụ cần thiết phải sử dụng hay thời gian hoạt động của sản phẩm thu đƣợc cho một chu kỳ hoạt động - Tốc độ hấp phụ cho... pha và gọi là sự hấp phụ bề mặt Có 2 quá trình hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lí là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực hấp phụ có bản chất vật lí và không hình thành liên kết hóa học, đƣợc thể hiện bởi các lực liên kết yếu nhƣ liên kết Van Đơ Van, lực tƣơng tác tĩnh điện hoặc lực phân tán London Hấp phụ vật lý xảy ra ở nhiệt độ thấp, nhiệt hấp phụ thƣờng nhỏ hơn so với hấp phụ. .. kJ/mol Sự hấp phụ vật lí đặc trƣng nhất là hấp phụ hơi nƣớc trên bề mặt silicagen Hấp phụ hóa học là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực có bản chất hoá học Hấp phụ hóa học thƣờng xảy ra ở nhiệt độ cao với tốc độ hấp phụ chậm Nhiệt hấp phụ hóa học khoảng 80-400 kJ/mol, tƣơng đƣơng với lực liên kết hoá học Hấp phụ hóa học thƣờng kèm theo sự hoạt hoá phân tử bị hấp phụ nên còn đƣợc gọi là hấp phụ hoạt hoá Hấp. .. hoá Hấp phụ hóa học là giai đoạn đầu của phản ứng xúc tác dị thể Hấp phụ hóa học về bản chất khác với hấp phụ vật lý Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tuỳ thuộc tính chất của bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tuỳ thuộc vào điều kiện quá trình (nhiệt độ, áp suất ) Trong quá trình hấp phụ có toả... nồng độ chất hấp phụ ban đầu (mg/l) Ce là nồng độ chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/l) V là thể tích dung dịch (l) m là khối lƣợng chất hấp phụ (g) 18 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu sự hấp phụ của Pb2+ và Cd2+ bằng VDN 3.3 Phƣơng trình động học hấp phụ bậc hai Ta có phƣơng trình giả định động học bậc hai sau: dq t 2  k 2 q e  q t  dt (3.3) Lấy tích phân (3.3) từ t = 0→t và qt =0→qt... bình đem lọc cùng 1 lúc bằng giấy lọc - Đo pH lại của dung dịch sau lọc - Ghi kết quả đo 4.5.2 Khảo sát sự hấp phụ của VDN đối với ion kim loại Chì (Pb2+) 4.5.2.1.Xây dựng đƣờng chuẩn  Cách tiến hành - Lấy 0.5ml dung dịch chuẩn Pb2+ (1000ppm) cho vào bình định mức 50ml rồi định mức bằng nƣớc cất lên 50ml, lắc đều, ta đƣợc Pb2+ 10ppm 26 Nghiên cứu sự hấp phụ của Pb2+ và Cd2+ bằng VDN - GVHD: PGS.TS... trung tâm hấp phụ xác định trên bề mặt chất hấp phụ - Một tâm hấp phụ có thể liên kết với một và chỉ một tiểu phân bị hấp phụ - Các tiểu phân bị hấp phụ không tƣơng tác lẫn nhau - Bề mặt hấp phụ là đồng nhất, tức năng lƣợng hấp phụ trên tất cả các tâm là nhƣ nhau Bề mặt rắn hấp phụ đƣợc giả thuyết là đồng nhất và có những đặc điểm sau: - Bề mặt chất hấp phụ rắn có những vết nứt, các góc, các cạnh,... phẩm nhƣ mong muốn Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ: - Bản chất của chất hấp phụ - Nhiệt độ môi trƣờng - Áp suất - Nồng độ chất hấp phụ, chất bị hấp phụ - Thời gian tiếp xúc của các pha Trong quá trình hấp phụ, khả năng hấp phụ của 1 chất rắn tăng lên khi nồng độ chất hấp phụ Gọi q là khả năng hấp phụ của một chất, C là nồng độ chất hấp phụ Ta xét hệ cấu tử : q = f(C) (3.1) Thí nghiệm ở trạng... cân bằng với Ce của chất hấp phụ Phƣơng trình Langmuir đƣợc xây dựng cho hệ hấp phụ khí – rắn, mô tả mối quan hệ giữa qe và Ce nhƣ sau: qe = qm × 𝐊 𝐋 ×𝐂𝐞 𝟏+𝐊 𝐋 ×𝐂𝐞 (3.9) Trong đó: qe là dung lƣợng hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg chất bị hấp phụ/ g chất hấp phụ) qm là dung lƣợng hấp phụ tối đa (mg/g) KL là hằng số hấp phụ Ce là nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/g) Phƣơng trình (3.9)