de tai khoa hoc-Vinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ - ĐẠI HỌC HUẾ HUE UNIVERSITY’S COLLEGE OF EDUCATION BÁO CÁO LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) BẰNG ĐÁ ONG BIẾN TÍNH CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ Mà SỐ: 60440113 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS – TS VÕ VĂN TÂN NGUYỄN THẮNG VINH Các nội dung báo cáo Chương 1: Tổng quan lý thuyết Chương 2: Kỹ thuật thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Nội dung gồm vấn đề chính: Đá ong ứng dụng Đặc điểm, tính chất lý hóa Crom Các trạng thái tồn Crom Các phương pháp hấp phụ Các phương pháp xác định thông số đặc trưng đá ong biến tính Một số phương trình động học trình hấp phụ Chương KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM Biến tính đá ong chế tạo vật liệu hấp phụ - Nghiền đá ong tự nhiên từ 0,074 – 1,000mm rửa sấy khô - Đem vật liệu ngâm dung dịch Fe3+ (lấy dung dịch Fe(NO3)3 tương ứng với tỉ lệ 20g/250ml lắc Sau lắc gạn bỏ dung dịch rửa - Sau lấy vật liệu ngâm 250ml dung dịch NaOH nồng độ 0.1M 20 phút điều chỉnh pH từ 7-8 Kết tinh thủy nhiệt Sau rửa sấy khô thu sản phẩm đá ong biến tính Nghiên cứu khả hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính Sử dụng lượng đá ong biến tính thích hợp cho vào cột chiết, cho Cr(VI) có nồng độ biết trước điều kiện (pH, nhiệt độ, thời gian…) Sau hứng lấy Cr(VI) dư xác định nồng độ Cr(VI) sau trình hấp phụ - Dung lượng hấp phụ Q tính theo phương trình: C0 − CCb Q = V - Hiệu suất hấp phụ tính theo phươngmtrình: Trong đó: H% = C0 − Ccb 100% C0 Q: Dung lượng hấp phụ Cr (VI) (mg/g) Co: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L) Ccb: Nồng độ dung dịch đạt cân hấp phụ (mg/L) V: Thể tích dung dịch (L) m: Khối lượng chất hấp phụ (g) H%: Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) (%) Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1.1 Hình thái học bề mặt vật liệu đá ong biến tính Hình 3.1.a Ảnh SEM đá ong nguyên khai Hình 3.1.b Ảnh SEM đá ong biến tính Từ ảnh SEM vật liệụ đá ong nguyên khai đá ong biến tính hình 3.1.a hình 3.1.b, thấy bề mặt vật liệu đá ong biến tính có nhiều mao quản đá ong nguyên khai Nên vật liệu đá ong biến tính có khả hấp phụ ion Cr(VI) vào mao quản Để tiếp tục chứng minh khả hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính tốt đá ong nguyên khai chọn vật liệu đá ong biến tính để khảo sát phổ hồng ngoại, phổ nhiễu xạ tia X khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cr(VI) 3.1.2 Phổ hồng ngoại IR đá ong biến tính trước hấp phụ sau hấp phụ Hình 3.2.a Phổ hồng ngoại đá ong biến tính trước hấp phụ Cr( VI) Hình 3.2.b Phổ hồng ngoại đá ong biến tính hấp phụ Cr(VI) 3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ dung dịch Cr(VI) đá ong biến tính 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính 30 60 26 24 50 22 20 Dung l­îng HiÖu suÊt 18 16 40 14 30 12 10 20 HiÖu suÊt hÊp phô (%) Dung l­îng hÊp phô (mg/g) 28 10 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thêi gian, Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất dung lượng hấp phu Cr(VI) đá ong biến tính Từ kết nghiên cứu hình 3.4, nhận thấy rằng: dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ tăng dần thời gian tăng Khi tăng thời gian hấp phụ từ 10 đến 150 phút, khả hấp phụ Cr(VI) vật liệu tăng dần đạt cân 150 phút Khoảng thời gian sau dung lượng hấp phụ tăng chậm dần đạt đến trạng thái cân 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính HiÖu suÊt HiÖu suÊt hÊp phô (%) 60 55 50 45 40 35 30 pH Hình 3.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằngđá ong biến tính Từ hình 3.5 nhận thấy rằng, pH tăng từ 1,2 đến 7,4 khả hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính có tăng nhanh, bán kính ion hiđrat hóa Cr(VI) lớn H+ Khi pH thấp, trình hấp phụ Cr(VI) xảy yếu hấp phụ cạnh tranh ion H+ có dung dịch Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) lớn pH = 6,2 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) đến khả hấp phụ đá ong biến tính 50 60 40 50 35 30 Dung l­îng HiÖu suÊt 25 40 30 20 15 HiÖu suÊt hÊp phô (%) Dung l­îng hÊp phô (mg/g) 45 20 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Nång ®é, N Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) đến hiệu suất dung lượng hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính Từ hình 3.6 nhận thấy tăng nồng độ Cr(VI) từ 0,01236 N đến 0,0536 N dung lượng hấp phụ Cr(VI) có xu hướng tăng Khi nồng độ ban đầu dung dịch Cr(VI) tăng khả cạnh tranh Cr(VI) với ion khác dung dịch tăng lên nên dung lượng hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính tăng lên Tuy nhiên nồng độ ban đầu dung dịch Cr(VI) lớn nồng độ cân Cr(VI) sau trình hấp phụ nhiều, hiệu suất hấp phụ tương đối thấp 3.2.4 Ảnh hưởng kích thước hạt vật liệu đến khả hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính 30 25 50 20 40 15 30 10 HiÖu suÊt hÊp phô (%) Dung l­îng hÊp phô (mg/g) 60 Dung l­îng HiÖu suÊt 20 0,15 - 0,35 0,35- 0,50 0,50 - 0,65 0,65 - 1,00 >1,00 KÝch th­íc h¹t (mm) Hình 3.7 Ảnh hưởng kích thước hạt đến hiệu suất dung lượng hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính Từ hình 3.7 thấy cỡ hạt lớn hiệu suất hấp phụ yếu, cỡ hạt từ 0,15 đến 0,25 mm có dung lượng hiệu suất cao nhất, nghĩa khả hấp phụ Cr(VI) tốt nhất, cỡ hạt Ca (II) > Fe (III) bán kính ion ion lạ tăng dần nên hiệu suất dung lượng hấp phụ Cr(VI) giảm ngược lại 3.3.1 Phương trình động học trình hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính theo phương trình Langmuir y = 63.36461 + 0.05613x R =0.9938 800 700 Ccb/Q, (g/l) 600 500 400 300 200 100 2000 4000 6000 8000 Ccb, (mg/l) 10000 12000 14000 3.3.2 Phương trình động học trình hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính theo phương trình Freundlich 1.24 1.22 1.20 y = 0.49557 + 0.1766x R = 0.97763 1.18 LgQ 1.16 1.14 1.12 1.10 1.08 1.06 1.04 3.2 3.4 3.6 LgCcb 3.8 4.0 4.2 Từ kết phương trình động học Langmuir Freudlich tính dung lượng hấp phụ sau: Từ phương trình Langmuir thu xác định dung lượng hấp phụ cực đại Qmax Cr(VI) đá ong biến tính là: 17,82 mg/g Từ phương trình Freundlich thu xác định dung lượng hấp phụ cực đại Qmax Cr(VI) đá ong biến tính là: 5,66 mg/g Từ kết thấy mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mô tả xác trình hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính ( giá trị lý thuyết 17,82 mg/g xấp xỉ giá trị thực nghiệm 16,85mg/g) KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu biến tính đá ong để hấp phụ Cr(VI), thu số kết sau: Đã nghiên cứu chế tạo thành công đá ong biến tính phòng thí nghiệm Đã khảo sát đặc trưng đá ong biến tính nhiễu xạ tia X, ảnh SEM, phổ hồng ngoại IR cho thấy sản phẩm đá ong biến tính thu có nhiều mao quản đá ong nguyên khai Lần nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thời gian, pH, nồng độ dung dịch Cr(VI), kích thước hạt đá ong biến tính đến trình hấp phụ Cr(VI) đá ong biến tính điều kiện thích hợp sau đây: - Nồng độ dung dịch Cr(VI) ban đầu 0,01236N, pH = 6,2, cỡ hạt đá ong biến tính 0,20 mm, thời gian hấp phụ đạt cân 150 phút Khi có mặt ion lạ Na+, Ca2+, Fe3+ dung dịch Cr(VI) hiệu suất hấp phụ Cr (VI) đá ong biến tính giảm theo chiều Na+ >Ca2+>Fe3+ Dung lượng hấp phụ cực đại Cr(VI) đá ong biến tính khoảng 17,82 mg/g phù hợp tuân theo phương trình động học Langmuir