nghiên cứu khả năng hấp phụ pb2+ và cd2+ bằng vỏ xoài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Pb2+ VÀ Cd2+ BẰNG VỎ XỒI S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2010 - 76 S KC 0 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 KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Pb2+ VÀ Cd2+ BẰNG VỎ XOÀI MÃ SỐ: SV2010 - 76 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : LÊ VĂN HẠNH NGƯỜI THAM GIA : NGUYỄN HOÀNG ÂN CAO THIÊN TỰ : KHOA CNHH & TP ĐƠN VỊ TP HỒ CHÍ MINH – 03/2011 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi MỤC LỤC Chƣơng I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Sự cần thiết 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC 2.1 Tổng quan Chì 2.1.1 Đặc tính Chì 2.1.2 Ứng dụng Chì 2.1.3 Các nguồn phát sinh Chì 2.1.4 Độc tính chì ngƣời 11 2.2 Tổng quan Cadimi .12 2.2.1 Đặc tính Cadimi 12 2.2.2 Ứng dụng Cadimi .12 2.2.3 Các nguồn phát sinh Cadimi 12 2.2.4 Độc tính Cadimi ngƣời 13 2.3 Tổng quan vỏ xồi : 13 2.4 Các phương pháp xử lý kim loại nặng (Pb 2+ 2+ Cd ) 15 2.4.1 Phƣơng pháp kết tủa hóa học 15 2.4.1.1 Phƣơng pháp keo tụ hydroxit kim loại Me(OH)n .15 2.4.1.2 Phƣơng pháp kết tủa hydroxit kim loại MeS 16 2.4.1.3 Phƣơng pháp kết tủa carbonat kim loại (MeCO 3) 16 2.4.2 Phƣơng pháp trao đổi ion 16 2.4.3 Phƣơng pháp hấp phụ 18 2.4.4 Phƣơng pháp lọc màng .19 2.4.5 Phƣơng pháp điện phân 19 Chƣơng III CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUN LÝ DÙNG VỎ XỒI ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG .19 3.1 Lý thuyết hấp phụ .19 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi 3.2 Cân đẳng nhiệt hấp phụ 20 3.3 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir 21 3.4 Phương trình đẳng nhiệt Freundlich 23 3.5 Lý thuyết phƣơng pháp cực phổ 23 3.5.1 Phƣơng pháp cực phổ 23 3.5.2 Các tƣợng ngăn cản việc xác định 24 3.5.3 Độ chọn lọc 25 3.5.4 Độ nhạy 25 3.5.5 Độ xác 25 Chƣơng IV VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 4.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 26 4.1.1 Hóa chất 26 4.1.2 Dụng cụ .26 4.1.3 Thiết bị 27 4.2 Chuẩn bị mẫu, hóa chất để phân tích .27 4.3 Các bƣớc thực trƣớc thí nghiệm 28 4.4 Cách sử dụng máy cực phổ 28 4.5 Tiến hành thí nghiệm 28 4.5.1 Khảo sát hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì (Pb2+) 28 4.5.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn .28 4.5.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=10mg/l 29 4.5.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì 29 4.5.1.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vỏ xồi lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì 30 4.5.1.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=20mg/l 30 4.5.1.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=30mg/l 30 4.5.1.7 Khảo sát nồng độ Chì tối ƣu cho khả hấp phụ 0.2g vỏ xồi thời gian tiếp xúc tối ƣu ion kim loại Chì 30 4.5.2 Khảo sát hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadimi (Cd2+) 31 4.5.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn .31 4.5.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi xồi ion kim loại Cadimi với nồng độ Co=10mg/l 31 4.5.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadimi 32 4.5.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vỏ xồi lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadimi 32 4.5.2.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadimi với nồng độ Co=20mg/l 33 4.5.2.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadimi với nồng độ Co=30mg/l 33 4.5.2.7 Khảo sát nồng độ Cadimi tối ƣu cho khả hấp phụ 0.2g vỏ xồi thời gian tiếp xúc tối ƣu ion kim loại Cadimi 33 Chƣơng V KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 34 5.1 Khảo sát hấp phụ vỏ xồi ion Pb2+ 34 5.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn .34 5.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=10mg/l 35 5.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì 36 5.1.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng đến khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì 37 5.1.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=20mg/l 38 5.1.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=30mg/l 39 5.1.7 Khảo sát nồng độ Chì tối ƣu cho khả hấp phụ 0.2g vỏ xồi thời gian tiếp xúc 40 phút ion kim loại Chì 40 5.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn: .42 5.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=10mg/l 43 5.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi 44 5.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=20mg/l 45 5.2.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=30mg/l 46 5.2.6 Khảo sát lƣợng vỏ xồi tối ƣu cho q trình hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi 47 5.2.7 Khảo sát nồng độ Cadmi tối ƣu cho khả hấp phụ 0.2g vỏ xồi thời GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi gian tiếp xúc 30 phút 47 Chƣơng VI KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .50 6.1 Kết luận .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Chƣơng I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Đặt vấn đề - Ơ nhiễm nƣớc giới nói chung Việt Nam nói riêng vấn đề nhức nhối tác hại to lớn chúng đến chất lƣợng mơi trƣờng sức khỏe ngƣời tồn giới Đặc biệt từ cách mạng khoa học cơng nghệ đời mặt suất lao động nâng cao cách đáng kể, đồng thời kèm theo mức độ tàn phá mơi trƣờng sống ngày nghiêm trọng Nƣớc thải cơng nghiệp kèm theo chất độc hại nhƣ kim loại nặng mối nguy hiểm mơi trƣờng - Ở Việt Nam, nhiễm mơi trƣờng nƣớc mức báo động TP.Hồ Chí Minh (HCM), Đà Nẵng, Vinh, Hà Nội, Hải Phòng thành phố lớn nơi dẫn đầu mức độ nhiễm Ở TP.HCM, hầu hết kênh rạch bị nhiễm bẩn trầm trọng: Ơ nhiễm hữu cơ, nhiễm vơ sinh vật, nhiễm GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi kim loại nặng Đặc biệt nhiễm kim loại nặng vấn đề báo động khu cơng nghiệp, sở sản xuất - Hiện nhà khoa học ngồi nƣớc nỗ lực nghiên cứu phƣơng pháp khác để loại bỏ kim loại nặng nƣớc đến mức chấp nhận đƣợc đồng thời đảm bảo tính hiệu mặt kinh tế Ngồi phƣơng pháp vật lý, hóa học nhƣ sinh học dùng đƣợc nghiên cứu để đƣa vào ứng dụng việc nghiên cứu sử dụng vật liệu, chất liệu vấn đề cần thiết cho ngành nghề Đặc biệt sử dụng vật liệu tự nhiên, tái sử dụng phế thải thân thiện với mơi trƣờng ln đƣợc đặt lên hàng đầu nhằm khơng gây tổn hại đến mơi trƣờng, đảm bảo cho phát triển bền vững mà đem lại hiệu cao sử dụng - 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 xồi 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 xồi” 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 xồi ngun liệu rẻ tiền, dễ tìm Nếu nghiên cứu thành cơng khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại nặng mang lại hiệu kinh tế lớn, tận dụng đƣợc vỏ xồi 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 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi - Tìm hiểu vỏ xồi nghiên cứu khả hấp phụ vỏ xồi ion KLN - Nghiên cứu pH tối ƣu, thời gian tối ƣu, lƣợng vỏ xồi 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 vỏ xồi đƣợc lấy vƣờn xồi - Đồng Nai 2+ 2+ - Mẫu Pb , Cd 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 xồi - 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 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi Chƣơng 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC 2.1 Tổng quan Chì 2.1.1 Đặc tính Chì - Chì (tên La-tinh Plumbum, gọi tắt Pb) ngun tố hóa học nhóm IV bảng hệ thống tuần hồn Mendeleev, số thứ tự ngun tử 82, khối lƣợng ngun tử 207đv.C, nóng chảy 327,4oC, sơi 1.725oC, khối lƣợng riêng 11,34g/cm3 - Chì kim loại có màu xám nhạt, khơng mùi, khơng vị, khơng hòa tan nƣớc, khơng cháy Chì mềm, dễ gia cơng, dùng dao cắt đƣợc dễ nghiền thành bột Chì đƣợc coi mềm nặng tất kim loại thơng thƣờng Tuy nhiên, cần bổ sung lƣợng nhỏ ngun tố nhƣ antimon, bismuth, arsen, đồng hay kim loại kiềm thổ tăng độ cứng Chì lên đáng kể Vì cơng nghiệp chế tạo máy, Chì thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng hợp kim - Chì có mật độ phân tử cao, hấp thụ tia X tốt Đồng thời, đồng vị Chì đồng vị bền vững dãy phóng xạ: phân rã liên GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi tục ngun tố dãy phóng xạ cuối tạo thành đồng vị Chì - Hơi Chì có vị họng nên q khứ số nơi ngƣời ta cho Chì vào rƣợu để làm cho rƣợi Hiện nay, số rƣợu thuốc Trung Hoa nhƣ số thuốc cổ truyền thịnh hành vùng Trung Đơng có chứa lƣợng Chì đáng kể - Về mặt phản ứng với axit, Chì khó bị tác dụng HCl, H2SO4 lỗng Nhƣng H2SO4 đặc đun nóng tác dụng với Chì cho PbSO4 tạo khí aerosol (SO3) Chì hòa tan HNO3 tạo thành Chì nitrat khí NO2  Định tính Chì - Tác dụng với H2S mơi trƣờng clohydric cho kết tủa PbS đen - Tác dụng với KI cho kết tủa vàng tan nƣớc nóng lại kết tinh thành tinh thể vàng óng để nguội - Tác dụng với K2 SO4 cho kết tủa màu vàng PbCrO4 tan dung dịch KOH, khơng tan axit axetic - Tác dụng với HCl H2SO4 cho kết tủa clorua sulfat - Chì có lực mạnh với lƣu huỳnh, tự nhiên thƣờng tồn dƣới dạng sulfit - Chì ngun chất khơng khí thƣờng đƣợc phủ nhanh lớp oxít mỏng PbO - Chì khó bị ăn mòn, tan axit sulfuaric nitric đậm đặc - Trong hợp chất, Chì thƣờng có số oxy hóa +2 +4 Những hợp chất Chì +2 bền - Chì hợp chất Chì chất độc Chì khơng bị phân hủy có khả tích tụ thể sinh vật thơng qua chuỗi thức ăn 2.1.2 Ứng dụng Chì - Chì kim loại thơng dụng từ trƣớc tới Con ngƣời khai thác sử dụng Chì từ xa xƣa, vào khoảng thời kỳ Đồ Đồng Đồ Sắt Ngày nay, Chì đƣợc sử dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống Nhờ tính chất đặc biệt nhƣ dễ nấu chảy, dễ gia cơng, dễ tái chế, dễ tạo hợp kim, khó bị ăn mòn… nên Chì đƣợc sử dụng hầu nhƣ tất loại hình sản xuất cơng nghiệp Đứng đầu cơng nghiệp chế tạo ắc-quy, chiếm tới 60% lƣợng Chì đƣợc ngƣời sử dụng Tiếp theo ngành sản xuất đạn dƣợc, vỏ bọc dây cáp, cán ép Chì, hàn tổng cộng chiếm 15% Ngồi ra, Chì GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi 0.58396 1.09908 1.60948 2.13056 2.68318 3.31556 t/q Đồ thị: y = 0.054x + 0.005 R² = 0.999 3.5 2.5 1.5 0.5 100 80 60 40 20 t/q %Hấp phụ Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Pb2+ (Co=20mg/l) 20 40 60 80 t(phút) Hình 5.8: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc 20 40 t(phut) 60 80 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 = 40 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu ion Pb2+ (Co=20mg/l) 40 phút - Đối với đồ thị hình 5.9 ta thấy hệ số R2=0.999 cao nên hấp phụ vỏ xồi ion Pb2+ (Co=20mg/l) tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.1.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Chì với nồng độ Co=30mg/l t(phút) Itb(nA) Ce(mg/l) 10 20 30 455.5 400.82 359.74 40 50 60 355.3 364.915 365.095 5.22407 4.568 4.07511 4.02184 4.1372 4.13936 73.8797 77.16 79.6245 79.8908 79.314 79.3032 11.9398 13.58 14.8122 14.9454 14.657 14.6516 %Hấp Phụ qe(mg/g) GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 39 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi 0.83753 1.47275 2.02535 2.67641 3.41134 4.09512 t/q Đồ thị: y = 0.066x + 0.077 R² = 0.997 100 80 60 40 20 t/q %Hấp phụ Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Pb2+ (Co=30mg/l) 20 40 60 80 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 0 t(phút) 20 40 t(phut) 60 80 Hình 5.9: Đồ thị động học bậc Hình 5.8: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Pb2+ (Co=30mg/l) Pb2+ (Co=30mg/l) 5.1.7 Khảo sát nồng độ Chì tối ƣu cho khả hấp phụ 0.2g vỏ xồi thời gian tiếp xúc 40 phút ion kim loại Chì Bảng 8: Kết thí nghiệm Co(mg/l) 10 15 20 25 30 Itb(nA) 40.645 69.255 108.4 227.65 314.4 380.385 Ce(mg/l) %Hấp 0.246505 0.58978 1.05945 2.49025 3.53111 4.32281 95.06989 94.1022 92.937 87.5487 85.8756 85.5906 Phụ qe(mg/g) 11.8837 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 23.5256 34.8514 43.7744 53.6722 64.193 40 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi Ce/qe 0.02074 0.02507 0.0304 0.05689 0.06579 0.06734 logce -0.6082 -0.2293 0.02508 0.39624 0.54791 0.63577 logqe 1.07495 1.37154 1.54222 1.64122 1.72975 1.80749 Đồ thị: y = 0.691x + 1.393 R² = 0.987 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 2.5 logqe Ce/qe y = 0.005x + 0.035 R² = 0.813 1.5 0.5 0 Ce Hình 5.11: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đƣờng thẳng -1 -0.5 logce 0.5 Hình 5.12: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich dạng đƣờng thẳng 120 qe (mg/g) 100 80 60 40 20 0 Ce (mg/l) Hình 5.13: Phƣơng trình Freundlich dạng đƣờng cong Nhận xét: - Nhìn vào đồ thị hình hình ta thấy đƣờng Freundlich có hệ số R2=0.987 cao GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 41 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi nên có độ xác gần với thực nghiệm đƣờng Langmuir với hệ số R2 = 0.813 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 𝟏 Dạng tuyến tính: logq = logKF + logC 𝒏 Ta có: log KF = b = 1.393 => KF = 24.72 𝑛 = a = 0.691 => n = 1.447 Đồ thị hình ta thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại 106.504 mg/g 5.2 Khảo sát hấp phụ vỏ xồi ion Cd2+ 5.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn: Bảng 9: Kết thí nghiệm VCd(ml) 0.025 Itb(nA) 125.7 0.05 0.1 0.15 0.2 211,58 398,615 727,89 960,28 0.25 1105 Đồ thị: y = 2805.x + 73.28 R² = 0.976 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Hình 5.14: Đồ thị đƣờng chuẩn Cd2+ Nhận xét: Với độ xác R2 =0.977 đƣờng chuẩn có độ tin cậy cao để có GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 42 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi thể tính tốn phần với phƣơng trình y = 2672,x + 111,2 Trong đó: x thể tích Cd2+ (ml), y cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) 5.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=10mg/l Bảng 10: Kết thí nghiệm t(phút) 10 20 30 40 50 60 Itb(nA) 622.5 565 557.5 560 562.5 565 3.92 3.51 3.45 3.47 3.49 3.51 Phụ 60.84 64.94 65.47 65.30 65.12 64.94 qe(mg/g) 15.21 16.23 16.37 16.32 16.28 16.23 0.66 1.23 1.83 2.45 3.07 3.70 Ce(mg/l) %Hấp t/q Đồ thị: y = 0.061x + 0.012 R² = 0.999 70 50 40 t/q %Hấp Phụ 60 30 20 10 0 t(phút)50 100 Hình 5.15: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 3.5 2.5 1.5 0.5 0 50 t(phút) 100 Hình 5.16: Đồ thị động học bậc ion Cd2+ (Co=10mg/l) 43 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi ion Cd2+ Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình 5.15 ta thấy thời gian tiếp xúc tối ƣu khoảng 30 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=0.999 cao nên hấp phụ vỏ xồi ion Cd2+ tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi Bảng 11: Kết thí nghiệm pH Itb(nA) 611.475 608.975 1002.93 673.995 580.455 659.245 Ce(mg/l) 9.36 9.31 6.67 4.21 3.51 4.1 %Hấp phụ 6.39 6.86 33.26 57.88 64.88 58.98 qe(mg/g) 0.64 0.69 8.31 14.47 16.22 14.75 Đồ thị: 70 %Hấp phụ 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 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 44 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi 5.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=20mg/l Bảng 12: Kết thí nghiệm t(phút) 10 20 30 40 50 60 Itb(nA) 850.835 778.945 768.58 764.985 781.585 781.58 Ce(mg/l) 13.86 12.58 12.39 12.33 12.63 12.63 %Hấp Phụ 30.70 37.10 38.03 38.35 36.87 36.87 qe(mg/g) 6.14 7.42 7.61 7.67 7.37 7.37 t/q 1.63 2.69 3.94 5.22 6.78 8.14 Đồ thị: y = 0.133x + 0.067 R² = 0.997 45 40 30 25 t/q %Hấp Phụ 35 20 15 10 0 20 40 t(phút) 60 80 0 50 t(phút) 100 Hình 5.18: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Hình 5.19: Đồ thị động học bậc đối với Cd2+ (Co=20mg/l) Cd2+ (Co=20mg/l) Nhận xét: GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 45 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi - Dựa vào đồ thị hình 5.18 ta thấy khả hấp phụ đạt cân t = 40 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu ion Cd2+ (Co=20mg/l) 40 phút - Đối với đồ thị hình 5.19 ta thấy hệ số R2=0.997 cao nên hấp phụ vỏ xồi ion Cd2+ (Co=20mg/l) tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.2.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi với nồng độ Co=30mg/l Bảng 13: Kết thí nghiệm t(phút) 10 20 30 40 50 60 Itb(nA) 621.2 605.34 569.46 573.23 592.37 615.35 19.091 18.49 17.15 17.29 18.01 18.87 36.38 38.36 42.83 42.36 39,98 37.11 qe(mg/g) 5.46 5.75 6.43 6.35 6.01 5.57 t/q 1.83 3.48 4.67 6.2947 8.34 10.78 Ce(mg/l) %Hấp Phụ 50 45 40 35 30 25 20 15 10 12 y = 0.172x - 0.105 R² = 0.990 10 t/q %Hấp Phụ Đồ thị: 0 50 t(phút) 100 -2 50 t(phút) 100 Hình 5.20: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Hình 5.21: Đồ thị động học bậc Cd2+ (Co=30mg/l) Cd2+ (Co=30mg/l) Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình 5.20 ta thấy khả hấp phụ đạt cân t = 30 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu ion Cd2+ (Co=30mg/l) 30 phút GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 46 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi Đối với đồ thị hình 5.21 ta thấy hệ số R2=0.990 cao nên hấp phụ - vỏ xồi ion Cd2+ (Co=30mg/l) tn theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 5.2.6 Khảo sát lƣợng vỏ xồi tối ƣu cho q trình hấp phụ vỏ xồi ion kim loại Cadmi Bảng 14: Kết thí nghiệm m(g) 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Itb(nA) 1025 850.26 554.7 452.87 356.42 359.3 336.18 308.48 312.52 317.08 Ce(mg/l) 6.79 5.54 3.43 2.71 2.02 2.04 1.87 1.68 1.71 1.74 Phụ 32.14 44.6 65.67 72.94 79.81 79.61 81.26 83.23 82.942 82.62 qe(mg/g) 32.14 22.3 16.419 12,16 9.98 7.96 6.77 5.95 5.18 4.59 0.6 0.8 %Hấp %Hấp Phụ Đồ thị: 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.2 0.4 m(g) Hình 5.22: Đồ thị khảo sát lƣợng vỏ xồi tối ƣu Cd2+ Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.22 ta thấy, liều lƣợng vỏ xồi tăng phần trăm hấp phụ tăng, m=0.7g lƣợng vỏ xồi hấp phụ tối ƣu 5.2.7 Khảo sát nồng độ Cadmi tối ƣu cho khả hấp phụ 0.2g vỏ xồi thời gian tiếp xúc 30 phút Bảng 15: Kết thí nghiệm Co(mg/l) Itb(nA) 10 15 20 25 30 40 50 447.235 580.455 600 768.58 795.465 838.88 930.115 1097.65 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 47 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi Ce(mg/l) 2.5151379 3.512256 4.573182 4.920325 5.121552 5.67344 7.661717 11.18687 %Hấp Phụ 49.697242 64.87744 69.51212 75.39838 79.51379 81.08853 80.84571 77.62627 qe(mg/g) 6.2121552 16.21936 26.06704 37.69919 49.69612 60.8164 80.84571 97.03284 Ce/qe 0.4048736 0.216547 0.175439 0.130515 0.103057 0.093288 0.09477 0.115289 0.4005618 0.545586 0.660218 0.691994 0.709402 0.753846 0.884326 1.048708 0.7932423 1.210034 1.416092 1.576332 1.696322 1.784021 1.907657 1.986919 logce logqe Đồ thị: y = 0.342x + 0.122 R² = 0.969 y = -0.024x + 0.303 R² = 0.382 0.45 0.4 0.3 log(Ce) Ce/qe 0.35 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Ce 10 Hình 5.23: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đƣờng thẳng GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 15 log(qe) Hình 5.24: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich dạng đƣờng thẳng 48 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi 120 100 qe 80 60 40 20 0 Ce 10 15 Hình 5.25: Phƣơng trình Freundlich dạng đƣờng cong Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình hình ta thấy đƣờng Freundlich có hệ số R2=0.889 cao nên có độ xác thực nghiệm đƣờng Langmuir với hệ số R2=0.382 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 𝟏 Dạng tuyến tính: logq = logKF + logC 𝒏 Ta có: log KF = b = 0.013 => KF = 1.03 𝑛 = a = 0.469 => n = 2.13 Đồ thị hình ta thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại 97.03 mg/g GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 49 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi Chƣơng VI KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Đề tài: “ Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ Cd2+ vỏ xồi” hồn thành mục đích đề đạt đƣợc kết sau: - Nghiên cứu thời gian tiếp xúc tối ƣu cho khả hấp phụ ion Pb2+ vỏ xồi khoảng 40 phút, ion Cd2+ khoảng 30 phút - Mơi trƣờng pH tối ƣu cho khả hấp phụ ion Pb2+ vỏ xồi khoảng pH=3, ion Cd2+ khoảng pH=5 - Lƣợng vỏ xồi tối ƣu cho q trình hấp phụ ion Pb2+ 0.5g, ion Cd2+ 0.4g - Sự hấp phụ vỏ xồi ion Pb2+ Cd2+ tn theo phƣơng trình động học hấp phụ bậc hai (hấp phụ hóa học) tn theo phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich nên bề mặt vỏ xồi, tâm hấp phụ khơng đồng nhất, hấp phụ đơn lớp có tƣơng tác phân tử bị hấp phụ GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 50 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi - Tận dụng đƣợc ngun liệu tự nhiên, rẻ tiền, dễ tìm vỏ xồi sau lấy ruột xồi để ăn, thay vứt ngồi mơi trƣờng lại đƣợc tận dụng để hấp phụ kim loại nặng Tuy nhiên, có hạn chế thời gian, sở vật chất, nguồn tài chính, ngồi hóa chất sử dụng đƣợc sản xuất từ Trung Quốc, việc vệ sinh dụng cụ thí nghiệm khơng đƣợc hồn tồn sạch, khơng nhiễm bẩn…Lần đầu thực đề tài nên thao tác thí nghiệm chƣa đƣợc xác cao Vì lý dẫn đến sai sót thiếu tin cậy kết Đây lý chƣa thể nghiên cứu sâu hấp phụ vỏ xồi 6.2 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 xồi với kim loại nặng khác (Zn2+, Fe2+, Cu2+,…) nƣớc thải có nhiều kim loại nặng khác Nếu có điều kiện nhóm nghiên cứu thêm: - Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian sấy, nhiệt độ sấy đến khả hấp phụ vỏ xồi - Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ lắc đến khả hấp phụ vỏ xồi - 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 Cadimi GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 51 Hấp phụ chì, cadimi vỏ xồi 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] http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A5p_ph%E1%BB%A5 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 52