TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Mai Phương TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Mai Phương TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Hóa Môi Trường Mã số: 60440120 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS CHU XUÂN QUANG PGS.TS ĐỖ QUANG TRUNG Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Trước trình bày nội dung luận văn, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS CHU XUÂN QUANG PGS.TS ĐỖ QUANG TRUNG, người thầy đáng kính trực tiếp hướng dẫn tận tình bảo em suốt thời gian qua Em xin phép gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo thầy cô giáo, anh/chị cán trường ĐHKHTN - ĐHQGHN nói chung, khoa Hóa học nói riêng tạo điều kiện thuận lợi nhất, giúp đỡ em thời gian em học tập, nghiên cứu trường Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán nghiên cứu phòng Công nghệ Vật liệu Môi trường - Trung tâm Công nghệ Vật liệu nhiệt tình giúp đỡ em thời gian thực nội dung đề tài luận án Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2015 Học Viên Vũ Mai Phương MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Chitosan 1.1.1 Khái quát chitosan 1.1.2 Tính chất chitosan 1.1.3 Ứng dụng chitosan 1.2 Oxit sắt từ 1.2.1 Cấu trúc tinh thể Fe3O4 1.2.2 Tính chất 1.2.3 Một số ứng dụng oxit sắt 1.3 Vật liệu từ tính ứng dụng xử lí nước thải 1.4 Đặc tính số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 1.4.1 Đặc tính nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm 1.4.2 Các loại thuốc nhuộm thông thường 10 1.4.3 Một số phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm 13 1.4.3.1 Phương pháp keo tụ 14 1.4.3.2 Phương pháp oxy hóa tăng cường – AOP .15 1.4.3.3 Phương pháp hấp phụ 16 1.5 Khái niệm chung hợp chất màu azo 18 1.5.1 Đặc điểm cấu tạo 18 1.5.2 Tính chất 19 1.5.3 Độc tính với môi trường 19 CHƯƠNG – THỰC NGHIỆM 20 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 20 2.2 Thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 20 2.2.1 Hóa chất Vật liệu nghiên cứu 20 2.2.2 Thiết bị .20 2.3 Phương pháp phân tích trắc quang xác định nồng độ phẩm màu dung dịch 21 2.4 Tổng hợp vật liệu có từ tính có khả hấp phụ/ trao đổi ion 23 2.5 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu 24 2.5.1 Phương pháp phổ hồng ngoại IR 24 2.5.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét SEM .24 2.5.3 Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng (BET) 25 2.5.4 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD– X–Rays Diffraction) 25 2.5.5 Phương pháp từ kế mẫu rung 26 2.5.6 Phương pháp xác định dung lượng hấp phụ cực đại 27 2.6 Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu vật liệu 30 2.6.1 Khảo sát thời gian cân vật liệu hấp phụ FMM-C31 dung dịch alizarin vàng G .30 2.6.2 Khảo sát thời gian cân vật liệu hấp phụ FMM-C31 dung dịch metyl đỏ 30 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 .31 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ metyl đỏ vật liệu FMM-C31 31 2.6.5 Xác định dung lượng hấp phụ alizarin vàng cực đại vật liệu FMM-C31 .31 2.6.6 Xác định dung lượng hấp phụ metyl đỏ cực đại vật liệu FMM-C31 31 2.6.7 Xác định thời gian lắng vật liệu 32 2.6.8 So sánh hấp phụ alizarin vàng ba loại vật liệu FMM-C11, FMMC21 FMM-C31 32 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Các đặc trưng vật liệu 33 3.1.1 Hình thái học vật liệu 33 3.1.2 Kết phân tích phổ hồng ngoại .33 3.1.3 Kết phân tích nhiễu xạ tia X 34 3.1.4 Xác định đường cong từ hóa từ độ bão hòa 35 3.1.5 Diện tích bề mặt riêng vật liệu 36 3.1.6 Đánh giá khả lắng vật liệu 37 3.1.7 So sánh tính hấp phụ vật liệu 38 3.2 Khảo sát số điều kiện hấp phụ sử dụng vật liệu chitosan/oxit sắt từ FMM-C31 39 3.2.1 Khảo sát số điều kiện hấp phụ phẩm màu metyl đỏ vật liệu hấp phụ FMM-C31 .39 3.2.2 Tiến hành khảo sát khả hấp phụ alizarin vàng G vật liệu FMMC31 42 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC .51 Một số hợp chất azo thường gặp 51 Sơ đồ tổng hợp vật liệu chitosan/Fe3O4 52 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính nướcthải số sở dệt nhuộm Hà Nội Bảng 1.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp dệt may Bảng 2.1 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Methyl đỏ 22 Bảng 2.2 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Alizarin vàng G .22 Bảng 3.1 Bảng khảo sát thời gian lắng vật liệuệu 38 Bảng 3.2 So sánh hấp phụ alizarin vàng loại vật liệu FMM-C11, FMM-C21 FMM-C31 39 Bảng 3.3 Khảo sát thời gian cân hấp phụ vật liệu FMM-C31 phẩm màu metyl đỏ 39 Bảng 3.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ metyl đỏ vủa vật liệu 41 Bảng 3.5 Khảo sát dung lượng hấp phụ metyl đỏ cực đại vật liệu FMM-C31 41 Bảng 3.6 Khảo sát thời gian cân hấp phụ alizarin vàng G 43 Bảng 3.7 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 44 Bảng 3.8 Khảo sát dung lượng hấp phụ alizarin vàng G cực đại vật liệu FMMC31 .45 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ Hình 2.1 Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ quang Methyl đỏ vào pH 21 Hình 2.2 Đồ thị phụ thuộc độ hấp thụ quang Alizarin vàng G vào pH 22 Hình 2.3 Đường chuẩn xác định nồng độ Methyl đỏ 22 Hình 2.4 Đường chuẩn xác định nồng độ alizarin vàng G 23 Hình 2.5: Các kiểu đường hấp phụ-giải hấp đẳng nhiệt theo IUPAC 25 Hình 2.6: Sự phản xạ bề mặt tinh thể 26 Hình 2.7: Sơ đồ khối từ kế mẫu rung 27 Hình 2.8 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 30 Hình 2.9 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf 30 Hình 3.1: Kết chụp SEM vật liệu a Fe3O4; b FMM-C11; c FMM-C21; d FMM-C31 33 Hình 3.2: Phổ IR vật liệu a Chitosan, b FMM-C11, c FMM-C21, d FMM-C31 .34 Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu a Chitosan; b Fe3O4; c FMM-C11; d FMM-C21; e FMM-C31 .35 Hình 3.4: Đường cong trễ từ vật liệu a Fe3O4; b.FMM-C11; c.FMM-C21;d FMM-C31 36 Hình 3.5: Kết chụp BET vật liệu a FMM-C11; b FMM-C21; c FMM-C31 37 Hình 3.6: Khảo sát thời gian lắng vật liệu vật liệu 38 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ metyl đỏ vật liệu 40 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Ct/qt vào Ct metyl đỏ .42 Hình 3.9 : Đường thẳng hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich vật liệu FMM-C31 42 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ alizarin vàng G vật liệu 43 Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Ct/qt vào Ct alizarin vàngG 45 Hình 3.12: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu FMM-C31 45 Hình 3.13: Phương trình đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 46 MỞ ĐẦU Hiện nay, phát triển ngày lớn mạnh đất nước kinh tế xã hội, đặc biệt phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp ảnh hưởng lớn đến môi trường sống người Bên cạnh lớn mạnh kinh tế đất nước lại gia tăng ô nhiễm môi trường Một ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường lớn ngành dệt nhuộm Bên cạnh công ty, nhà máy có hàng ngàn sở nhỏ lẻ từ làng nghề truyền thống Với quy mô sản xuất nhỏ, lẻ nên lượng nước thải sau sản xuất không xử lý, mà thải trực tiếp hệ thống cống rãnh đổ thẳng xuống hồ ao, sông, ngòi gây ô nhiễm nghiêm trọng tầng nước mặt, mạch nước ngầm ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người Với dây chuyền công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn sản xuất khác nên nước thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hợp chất hữu độc hại, đặc biệt công đoạn tẩy trắng nhuộm màu Việc tẩy, nhuộm vải loại thuốc nhuộm khác thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán… khiến cho lượng nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm khác (chất tạo màu, chất làm bền màu ) [7,8] Bên cạnh lợi ích chất tạo màu họ azo công nghiệp nhuộm, tác hại không nhỏ mà chất thải môi trường Gần đây, nhà nghiên cứu phát tính độc hại nguy hiểm hợp chất họ azo môi trường sinh thái người, đặc biệt loại thuốc nhuộm gây ung thư cho người sử dụng sản phẩm [19,30] Nghiên cứu, xử lý nước thải có chứa hợp chất azo vấn đề quan trọng nhằm loại bỏ hết chất trước xả môi trường, bảo vệ người môi trường sinh thái Với mục đích góp phần nghiên cứu kỹ thuật xử lý phẩm màu hữu phương pháp hấp phụ, đặc biệt xử lý phẩm màu họ azo vật liệu hấp phụ có từ tính, nên đề tài luận văn “Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính khảo sát khả tách loại phẩm màu azo môi trường nước ” lựa chọn thực Bảng 3.1 Bảng khảo sát thời gian lắng vật liệuệu Thời gian (phút) FMM11 FMM21 FMM31 Chitosan thô Chitosan oligome Chitosan polime 10 15 20 30 60 548 282 90,3 45,4 32,5 23,5 12,8 3,95 108 34,8 13,3 7,2 6,04 5,15 3,31 1,75 132 34,9 9,02 6,71 6,03 5,9 4,86 3,36 968 508 264 180 166 155 123 77 864 524 486 466 451 425 408 359 1410 336 235 177 169 152 91,9 43,4 1600 Độ đục (NTU) 1400 1200 FMM11 1000 FMM21 800 FMM31 Chitosan thô 600 chitosan oligome 400 chitosan polime 200 0 20 40 60 80 Thời gian lắng (phút) Hinh rHình 3.6: Khảo sát thời gian lắng vật liệu vật liệu 3.1.7 So sánh tính hấp phụ vật liệu Tiến hành lắc hỗn hợp g vật liệu với 100 ml dung dịch Alizarin vàng G 500 mg/L bình tam giác với loại vật liệu FMM-C11, FMM-21 FMM-C31 vòng 180 phút Giữ nguyên pH, đo ghi lại giá trị pH Lấy lượng mẫu định đem lọc, đo độ hấp phụ quang Kết trình bày bảng 3.2 38 Bảng Bảng ６Bảng 3.2 So sánh hấp phụ alizarin vàng loại vật liệu FMMC11, FMM-C21 FMM-C31 Co(mg/l) Ct(mg/l) Qt (mg/g) FMM-C11 500 322 17,8 FMM-C21 500 129,6 37,04 FMM-C31 500 42,4 45,76 Từ phương trình đường chuẩn, ta tính nồng độ Alizarin vàng G lại 322 mg/L; 129,6 mg/L 42,4 mg/L Kết cho thấy, vật liệu FMM-C31 có khả hấp phụ Alizarin vàng G tốt 3.2 Khảo sát số điều kiện hấp phụ sử dụng vật liệu chitosan/oxit sắt từ FMM-C31 Trên sở thực nghiệm lựa chọn biện luận mục 3.1 Tôi tiến hành tổng hợp vật liệu với quy trình cách tiến hành nêu dùng vật liệu FMM-C31 để khảo sát khả hấp phụ phẩm màu Alizarin vàng G Methyl đỏ 3.2.1 Khảo sát số điều kiện hấp phụ phẩm màu metyl đỏ vật liệu hấp phụ FMM-C31 a Khảo sát thời gian cân hấp phụ vật liệu FMM-C31 phẩm màu Methyl đỏ Lấy g vật liệu FMM-C31 khuấy 100 ml dung dịch Methyl đỏ 20 mg/L (Co) Sau khoảng thời gian khác nhau, lấy lượng mẫu định lọc qua giấy lọc Đem đo quang, xác định nồng độ metyl đỏ lại dung dịch (Ct) Kết trình bày bảng 3.3 hình 3.7 Bảng ７8Bảng 3.3 Khảo sát thời gian cân hấp phụ vật liệu FMM-C31 phẩm màu Methyl đỏ Thời gian (phút) Co (mg/L) Ct (mg/L) Qt (mg/g) 20 19,9 0,001 15 20 11,5 0,85 30 20 6,1 1,39 60 20 3,87 1,61 90 20 3,77 1,62 39 120 20 3,66 1,63 180 20 3,45 1,66 240 20 3,4 1,66 1.8 1.6 1.4 qt(mg/g) 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 Thời gian(phút) Hinh sHình 3.7: Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ metyl đỏ vật liệu Từ đồ thị hình ta thấy, vật liệu FMM-C31 thời gian từ đến 60 phút Dung lượng hấp phụ Methyl đỏ tăng dần, sau 60 phút dung lượng hấp phụ không đổi b Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Methyl đỏ vật liệu Tiến hành khuấy hỗn hợp g vật liệu FMM-C31 với 100 ml dung dịch Methyl đỏ 50 mg/L (Co) vòng 180 phút, mẫu điều chỉnh giá trị pH từ 28 Lấy lượng mẫu định lọc qua giấy lọc, điều chỉnh pH dung dịch thu giá trị pH tương ứng với đường chuẩn phẩm màu Đem dung dịch đo độ hấp thụ quang, xác định nồng độ phẩm màu lại dung dịch, tính tải trọng hấp phụ phẩm màu Dựa vào đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir tìm hấp phụ cực đại (qmax) phẩm màu Kết trình bày bảng 3.4 Qua bảng cho thấy Methyl đỏ, pH sau xử lý pH thấp có xu hướng tăng nhẹ Đối với pH cao > có xu hướng giảm, dao động xung quanh pH = Quá trình hấp phụ màu xảy mạnh pH = Ở pH cao, hiệu suất xử lý độ màu thấp 40 ９10Bảng 3.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Methyl đỏ vủa vật liệu pH ban đầu pH sau hấp phụ Co (mg/L) Ct (mg/L) Qt (mg/g) 2,36 50 7,05 4,29 6,41 50 6,9 4,31 7,54 50 8,6 4,1 7,79 50 14,35 3,56 10 8,17 50 14,29 3,57 c Khảo sát dung lượng hấp phụ Methyl đỏ cực đại vật liệu FMM-C31 Tiến hành khuấy hỗn hợp g vật liệu FMM-C31 với 100 ml dung dịch Methyl đỏ, có nồng độ ban đầu (Co) khác khoảng thời gian 180 phút Lấy lượng mẫu định lọc qua giấy lọc Đem đo quang, xác định nồng độ Methyl đỏ lại dung dịch (Ct) từ tính dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu (mg/g) Kết trình bày bảng 3.5 hình 3.8; hình 3.9 １１１２Bảng 3.5 Khảo sát dung lượng hấp phụ Methyl đỏ cực đại vật liệu FMM-C31 Co (mg/L) Ct (mg/L) qt (mg/g) Ct/qt logCt logqt 0 0 0 10 1,56 0,84 1,85 0,19 20 3,45 1,65 2,08 0,54 0,22 30 10,5 1,95 5,38 1,02 0,29 40 20,12 1,99 10,12 1,30 0,30 60 40,11 1,99 20,16 1,60 0,30 41 25 y = 0.4898x + 0.4152 R² = 0.9976 Ct/qt 20 15 10 0 10 20 30 40 50 Ct(ppm) Hinh tHình 3.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Ct/qt vào Ct Methyl đỏ Từ đồ thị ta tính vật liệu FMM-C31 có dung lượng hấp phụ metyl đỏ cực đại: qmax=1/0,4898= 2,04 (mg/g) 0.4 y = 0.1822x + 0.0584 R² = 0.8159 0.35 0.3 logqt 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.5 1.5 logCt uHình 3.9 : Đường thẳng hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich vật liệu FMM-C31 Từ kết trên, ta thấy trình hấp phụ metyl đỏ vật liệu FMM-C31 phù hợp với phương trình Langmuir 3.2.2 Tiến hành khảo sát khả hấp phụ Alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 a Khảo sát thời gian cân hấp phụ Lấy g vật liệu FMM-C31 khuấy 100 ml dung dịch Alizarin vàng G 200 mg/L (Co) Sau khoảng thời gian khác nhau, lấy lượng mẫu định lọc qua 42 giấy lọc Đem dung dịch đo độ hấp phụ quang, xác định nồng độ Alizarin vàng G lại dung dịch (Ct) Kết trình bày bảng 3.6 hình 3.10 Bảng １３Bảng 3.6 Khảo sát thời gian cân hấp phụ Alizarin vàng G Thời gian (phút) Co (mg/L) Ct (mg/L) Qt (mg/g) 200 197,43 0,26 15 200 188,71 1,13 30 200 176,54 2,35 60 200 149,67 5,03 90 200 140,21 5,98 120 200 125,23 7,48 180 200 113,7 8,63 240 200 113,7 8,63 360 200 113,7 8,63 10 qt(mg/g) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Thời gian Hinh vHình 3.10: Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ alizarin vàng G vật liệu Từ đồ thị hình, cho ta thấy vật liệu FMM-C31 thời gian từ đến 180 phút, dung lượng hấp phụ Alizarin vàng G tăng dần, sau 180 phút dung lượng hấp phụ gần không tăng 43 b Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 Tiến hành khuấy g vật liệu FMM-C31 với 100 ml dung dịch Alizarin vàng G 400 mg/L (Co) vòng 180 phút, mẫu điều chỉnh giá trị pH từ 2-8 Lấy lượng mẫu định lọc qua giấy lọc, điều chỉnh pH dung dịch thu giá trị pH tương ứng với đường chuẩn phẩm màu Đem dung dịch đo độ hấp thụ quang, xác định nồng độ phẩm màu lại dung dịch, tính tải trọng hấp phụ phẩm màu Dựa vào đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir tìm hấp phụ cực đại (qmax) phẩm màu Kết trình bày bảng 3.7 １４Bảng 3.7 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 pH ban đầu pH sau hấp phụ Co (mg/L) Ct (mg/L) qt (mg/g) 2,39 500 40,28 45,97 5,18 500 147,28 35,72 5,7 500 190,28 30,97 6,3 500 397,44 10,26 10 6,66 500 418,86 8,11 Qua bảng 3.7 nhận thấy: Đối với dung dịch Alizarin vàng G, pH sau xử lý pH thấp có xu hướng tăng nhẹ Đối với pH cao > có xu hướng giảm, dao động xung quanh pH = Quá trình hấp phụ màu xảy mạnh pH = Ở pH cao, hiệu suất xử lý độ màu thấp c Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại Tiến hành khuấy g vật liệu FMM-C31 với 100 ml dung dịch alizarin vàng G, có nồng độ ban đầu (Co) khác khoảng thời gian 180 phút Lấy lượng mẫu định lọc qua giấy lọc Đem dung dịch đo độ hấp phụ quang, xác định nồng độ Alizarin vàng G lại dung dịch (Ct) từ tính dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu (mg/g) Kết trình bày bảng 3.8 hình 3.11; hình 3.12; hình 3.13 44 １５Bảng 3.8 Khảo sát dung lượng hấp phụ Alizarin vàng G cực đại vật liệu FMM-C31 Co (mg/L) Ct (mg/L) qt (mg/g) Ct/qt logCt Logqt 0 0 0 100 1,07 9,89 0,11 0,03 0,99 200 1,16 19,88 0,06 0,06 1,30 400 39,8 0,05 0,30 1,60 600 10,13 58,99 0,17 1,00 1,77 800 45,08 75,49 0,60 1,65 1,88 1000 157,7 84,23 1,87 2,20 1,92 y = 0.0116x + 0.0479 R² = 0.9979 Ct/qt 1.5 0.5 0 50 100 150 200 Ct Hinh wHình 3.11: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Ct/qt vào Ct Alizarin vàng G 90 80 70 qt(mg/g) 60 50 40 30 20 10 0 50 100 150 200 Ct(mg/L) xHình 3.12: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu FMM-C31 45 Từ đồ thị ta tính vật liệu FMM-C31 có dung lượng hấp phụ Alizarin vàng G cực đại: qmax=1/0,0116= 86 (mg/g) 2.5 y = 0.3497x + 1.2718 R² = 0.7484 logqt 1.5 0.5 0 0.5 1.5 2.5 log Ct y Hình 3.13: Phương trình đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ Alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 Từ phương trình đẳng nhiệt trên, ta thấy trình hấp phụ Alizarin vàng G vật liệu FMM-C31 phù hợp với phương trình đẳng nhiệt Langmuir 46 KẾT LUẬN Qua trình thực đề tài luận văn nghiên cứu ‘‘Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính khảo sát khả tách loại phẩm màu azo môi trường nước”, thu kết sau: - Đã tổ hợp vật liệu Chitosan/Fe3O4 từ loại chitosan thương mại có bán thị trường Việt Nam (có độ deaxetyl hóa phân tử lượng khác nhau) oxit sắt từ thương mại Vật liệu có từ tính có khả hấp phụ phẩm màu môi trường nước Vật liêu tổ hợp từ chitosan có độ deaxetyl hóa cao phân tử lượng cao (chitosan polyme) phù hợp - Đã sử dụng phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), diện tích bề mặt riêng (BET) để xác định đặc trưng vật liệu Kết cho thấy Fe3O4 phân tán tốt với chitosan, vật liệu có khả lắng tốt vật liệu chitosan thông thường Thời gian lắng để đạt độ đục thấp 10 NTU phút - Đã khảo sát điều kiện tính hấp phụ vật liệu Chitosan/Fe3O4 FMM-31 phẩm màu azo tan nước Methyl đỏ Kết cho thấy thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút; khoảng pH phù hợp pH = - 6; tải trọng hấp phụ cực đại mg/g - Đã khảo sát điều kiện tính hấp phụ vật liệu Chitosan/Fe3O4 FMM-31 phẩm màu azo dễ tan nước Alizarin vàng G Kết cho thấy thời gian đạt cân hấp phụ 180 phút; khoảng pH phù hợp pH = - 4; tải trọng hấp phụ cực đại 86 mg/g Như vậy, kết nghiên cứu cho thấy tổ hợp vật liệu hấp phụ có từ tính khả ứng dụng tốt Tuy nhiên, nghiên cứu cần sâu đánh giá, lí giải khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chế hấp phụ, khả tái sử dụng bước hoàn thiện điều kiện chế tạo vật liệu nhằm nâng cao hiệu hấp phụ vật liệu 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội Cục Thẩm định Đánh giá tác động môi trường - Tổng cục môi trường (2009), Hướng dẫn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án dệt nhuộm, Hà Nội Phạm Lê Dũng, Trịnh Bình, Lại Thị Hiền (1997), Vật liệu sinh học từ chitin, Viện hóa học – viện công nghệ sinh học, trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia, Hà Nội Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, NXB Giáo dục, Hà Nội Đặng Trấn Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lý nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đặng Trấn Phòng (2004), Sinh thái môi trường dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lâm Ngọc Thụ (2000), Cơ sở Hóa phân tích - Các phương pháp phân tích hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 10 Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh (1995), Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 48 12 Đặng Xuân Việt (2007), Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải dệt nhuộm, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Tài liệu tiếng Anh 13 A.G.Liew Abdullah, MA, Mohd Salled, M.K.Siti Mazlina, M.J Megat Mohd Noor, M.R Osman, R.Wagiran, and S.Sobri (2005), “Azo dye removal by adsorption using waste biomass: Sugarcane bagasse”, international Journal of engineering and technogy, vol.II(1), pp 8-13 14 Buxton G.V., Grennstock C.L., Helman W.P., Ross A.B (1988), “Critical review of rate constants for reactions of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals (OH•/O•−) in aqueous solution”, J Phys Chem Ref Data, 17(2), pp 513-886 15 E Ríos, S Abarca, P Daccarett, H Nguyen Cong, D Martel, J.F Marco, J.R Gancedo, J.L Gautier (2008), “Electrocatalysis of oxygen reduction on CuxMn3xO4 spinel particles/polypyrrole composite electrodes”, International Journal of Hydrogen Energy, 33 (19), pp 4945-4954 16 Eric Guibal, Laurent Dambies, CelineMilot and Jean Roussy (1999), “Influence of polymer structural parameters and experimental conditions on metals anion sorption by chitosan”, Journal of Polymer, Vol.29, No.99, pp 670-680 17 Eric R Bandala, Miguel A Peláez, A Javier García-López, Maria de J Salgado, Gabriela Moeller (2008), " Photocatalytic decolourisation of synthetic and real textile wastewater containing benzidine-based azo dyes", Chemical Engineering and Processing, 47(2), pp 169-176 18 Fenton H.J.H (1894), "Oxydation of tartaric acid in the presence of iron", J Chem Soc, 65, pp 899 19 H.M Pinheiro, O Thomas, E Touraud (2004), "Aromatic amines from azo dye reduction: status review with emphasis on direct UV spectrophotometric detection in textile industry wastewater", Dyes Pigments, 61(2), pp 121-139 20 H Nguyen Cong, V de la Garza Guadarrama, J L Gautier, P Chartier (2003), "Oxygen Reduction on NixCo3-xO4 spinel particles/polypyrrole composite 49 electrodes: hydrogen peroxyde formation", Electrochimica Acta, 48(17), pp 2389- 2395 21 H Zollinger (1991), color Chemistry-Synthesis Properties and Application of Organic Dyes and Pigments, VCH Publishers, New York 22 Haag W.R., Yao C.C.D (1992), "Rate constants for reaction of hydroxyl radicals with several drinking water contaminants", Environ Sci Technol, 26(5), p p 1005- 1013 23 Haber F., Weiss J (1934), "The catalytic decomposition of hydrogen peroxyde by iron salts", Proc R Soc, 147(861), pp 332-351 24 JiYe Fang, Amar Kumbhar, Weilie L.Zhou, Kevin L.Stokes (2003), "Nanoneedles of maghemite iron oxide prepared from a wet chemical route", Materials Research Bulletin, No.38(3), pp 461-467 25 M.A Brown, S De Vito (1993), "Predicting azo dye toxycity", Crit Rev Environ Sci Technol, 23 (3), pp 249-324 26 M Bhaska, A Gnanamani, R.J Ganeshjeevan, R Chandrasekar, S Sadulla, G Radhakrishnan (2003), "Analyses of carcinogenic aromatic amines released from harmful azo colorants by Streptomyces sp SS07", J Chromatogr A, 1081(1), pp 117-123 27 M Khadhraoui, H Trabelsi, M Ksibi, S Bouguerra, B Elleuch (2008), "Discoloration and detoxycification of a Congo red dye solution by means of ozone treatment for a possible water reuse", Journal of Haradous Materials, 161(2-3), pp 974-981 28 Minghua Zhou, Qinghong Yu, Lecheng Lei, Geoff Barton (2007), "ElectroFenton method for the removal of methyl red in an efficient electrochemical system", Separation and Purification Technology, 57(2), pp 380-387 29 Staehelin J., Hoigné J (1982), "Decomposition of ozone in water: rate of initiation by hydroxyde ions and hydrogen peroxyde", Environ Sci Technol, 16(10), p p 676- 681 30 Y.M Slokar, A.M Le Marechal (1998), "Methods of decoloration of textile wastewater", Dyes Pigments, 37(4), pp 335-356 50 31 R.J.Eldride (1995), "Moving-bed ion exchange with magnetic resins", Review in Chemical Engineering, Vol.11(3), pp 185-228 32 Bergemann C., Müller-Schulte D., Oster J., Brassard L., Lübbe A.S.(1999), "Magnetic ion-exchange nano- and microparticles for medical, biochemical and molecular biological applications", J of Magnetism and Magnetic Materials, 194, pp 45-52 PHỤ LỤC Một số hợp chất azo thường gặp * Hợp chất metyl đỏ - Tên quốc tế : axit para – dimetylaminoazobenzoic -Công thức phân tử : C15H15N3O2 - Công thức cấu tạo: -Khối lượng phân tử: 269,34đvc -Là chất bột màu đỏ, tan nước, độ tan xấp xỉ 0,1 g/l -Khoảng chuyển màu metyl đỏ 4,2 -6,3, pKa = 5,2 -Metyl đỏ thuộc loại thuốc nhuộm axit có nhóm –COOH chứa liên kết –N=N–trong phân tử, công nghiệp metyl đỏ thường sử dụng để nhuộm loại sợi động vật, loại sợi có chứa nhóm bazơ len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit môi trường axit -Metyl đỏ có tính độc, nhiễm độc metyl đỏ gây bệnh da, mắt, đường hô hấp, đường tiêu hoá * Hợp chất Alizarin vàng G - Tên Quốc tế: sodium;3-[(3-nitrophenyl)hydrazinylidene]-6-oxocyclohexa-1,4diene-1-carboxylate - Tên gọi: Alizarin yellow GG, 5-(3-Nitrophenylazo)salicylic acid sodium salt - Công thức phân tử: C13H8N3NaO5 51 - Công thức cấu tạo: - Khối lượng phân tử: 309,209489 g/mol - Là chất bột rắn tinh thể, màu vàng ánh kim - Tan nước lạnh, độ hòa tan nước: 12 mg/ml 25°C - Nhiệt độ sôi: 479.1 °C 760 mmHg - Dạng dung dịch có pH từ 3-5 - Alizarin Yellow GG hợp chất ổn định nhiệt độ thường, sử dụng nhiều công nghiệp dệt nhuộm có màu óng đẹp Thuốc nhuộm có khả hấp thu vào da tiếp xúc trực tiếp, chúng bị phân hủy hệ trao đổi chất thể sản sinh chất amin thơm gây ung thư [9] Sơ đồ tổng hợp vật liệu chitosan/Fe3O4 Hỗn hợp Chitosan+CH3COOH Thêm NaOH Khuấy nhẹ, thêm oxit sắt từ Tiếp tục khuấy Lọc, rửa pH=7-8, sấy khô Chitoan/Fe3O4 dạng bột Rửa nước cất Ngâm HCl Sấy, nghiền nhỏ 52 Thu dung dịch Chitosan/Fe3O4 Rửa sản phẩm đến pH=7-8 Ngâm dung dịch Glutaldehyt