Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ nitrit của than hoạt tính Cho vào 7 bình tam giác dung tích 250ml mỗi bình 0,5g than hoạt tính rồi thêm vào mỗi bình 50 ml dung dịch nitri
Trang 1CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ XƠ DỪA
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NITRIT TRONG NƯỚC THẢI
ThS Phạm Thị Minh Thúy, Khoa Môi Trường
Abstract
This work studies the activated carbon made from coconut fiber and waste water treatment capabilities of this type of activated carbon The results showed that this adsorbent has good adsorption
capacity and nitrite ions that can be applied to environmental remediation
1 Đặt vấn đề
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, các khu chế xuất đã làm tăng nhanh hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải[1][3] Đã có nhiều công trình nghiên cứu, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau nhằm tách loại các tác nhân gây ô nhiễm trong môi trường nước nói chung và loại bỏ nitrit nói riêng Mỗi phương pháp đều có ưu - nhược điểm riêng, trong đó phương pháp hấp phụ được áp dụng rộng rãi và cho kết quả khả thi[2] Trong nghiên cứu này chúng tôi đề cập đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính chế tạo từ xơ dừa đối với ion nitrit
2 Thực nghiệm
2.1 Dụng cụ - hoá chất
- pH của dung dịch được đo bằng máy đo pH 315i/SET (CHLB Đức)
- Nồng độ ion nitrit được xác định bằng phương pháp đo quang với thuốc thử axit sunfanilic (Griess A) và α - naphtylamin (Griess B), được đo trên máy UV - VIS 752M (Trung Quốc)
- Các hóa chất được sử dụng để nghiên cứu có độ tinh khiết PA
- Máy khấy từ, tủ sấy, các loại bình tam giác, pipet…
2.2 Chế tạo than hoạt tính từ xơ dừa
Xơ dừa băm nhỏ, rửa sạch bằng nước cất, được phơi khô tự nhiên và được sấy khô ở nhiệt độ 80 – 900C trong 24 giờ Cho xơ dừa vào cốc thủy tinh và đốt bằng H2SO4 98% theo tỷ lệ 1:1 về khối lượng, ngâm trong
24 giờ Sản phẩm sau khi đốt bằng H2SO4 98% được rửa sạch nhiều lần bằng nước cất rồi ngâm trong dung dịch NaHCO3 2% trong 24 giờ Lọc lấy sản phẩm và rửa sạch bằng nước cất đến môi trường trung tính Sấy khô ở 120 – 1500C trong vòng 6 giờ rồi nghiền nhỏ đến kích thước khoảng 0,25 – 2,0 mm, thu được than hoạt tính
2.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ nitrit của than hoạt tính
Cho vào 7 bình tam giác dung tích 250ml mỗi bình 0,5g than hoạt tính rồi thêm vào mỗi bình 50 ml dung dịch nitrit nồng độ 10mg/l Đem lắc trên máy lắc trong 60 phút Lọc bằng giấy lọc, lấy nước lọc, xác định nồng độ nitrit còn lại Kết quả thu được thể hiện ở bảng 1 và hình 1
Bảng 1 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
STT pH Nồng độ đầu (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) Hiệu suất (%)
Trang 2Hình 1 Ảnh hưởng của của pH đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
Kết quả thực nghiệm cho thấy trong dải pH từ 2 – 4, hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính tăng dần Khi tăng pH thì hiệu suất hấp phụ giảm dần Điều này cho thấy khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính phụ thuộc nhiều vào pH và chọn pH = 4 là giá trị pH tối ưu cho quá trình thực nghiệm
2.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
Cho vào 7 bình tam giác 250 ml mỗi bình 50ml dung dịch nitrit nồng độ 10 mg/l và 0,5g than hoạt tính Điều chỉnh pH của các dung dịch đến pH = 4 Lắc các bình trên máy lắc trong các khoảng thời gian khác nhau từ 0,5 – 4 giờ Lọc lấy nước lọc, xác định nồng độ nitrit còn lại Kết quả thu được thể hiện ở bảng 2 và hình 2
Bảng 2 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
STT Thời gian (giờ) Nồng độ đầu (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) Hiệu suất (%)
Hình 2 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
20 40 60 80 100
pH Hiệu suất (%)
60 70 80 90 100
Thời gian (h) Hiệu suất (%)
Trang 3Kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ tăng dần theo thời gian Sau 2 giờ hiệu suất hấp phụ nitrit của than hoạt tính tăng nhanh, tương đối ổn định Nếu tiếp tục tăng thời gian thì hiệu suất hấp phụ nitrit của than hoạt tính vẫn tăng nhưng không đáng kể Chọn thời gian tối ưu để hấp phụ nitrit đối với than hoạt tính là 2 giờ
2.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến khả năng hấp phụ nitrit
Cho vào 7 bình tam giác 250 ml mỗi bình 50ml dung dịch nitrit nồng độ 10 mg/l Điều chỉnh pH của các dung dịch đến pH = 4 Cho vào mỗi bình từ 0,5 – 1,9g than hoạt tính Lắc các bình trên máy lắc trong thời gian 2 giờ Lọc lấy nước lọc, xác định nồng độ nitrit còn lại Kết quả thu được thể hiện ở bảng
3 và hình 3
Bảng 3 Ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến khả năng hấp phụ nitrit
STT Khối lượng (kg) Nồng độ đầu
(mg/l)
Nồng độ sau (mg/l) Hiệu suất (%)
Hình 3 Ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến khả năng hấp phụ nitrit
Kết quả cho thấy khi khối lượng than hoạt tính tăng dần thì hiệu suất hấp phụ tăng dần Hiệu suất hấp phụ tăng nhanh khi khối lượng than hoạt tính tăng từ 0,3 – 0,7g Tiếp tục tăng khối lượng than hoạt tính, hiệu suất hấp phụ vẫn tăng nhưng không đáng kể, quá trình hấp phụ gần như đạt bão hòa Chọn khối lượng than hoạt tính tối ưu là 0,7g cho các nghiên cứu tiếp theo
2.6 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nitrit đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Cho vào 8 bình tam giác dung tích 250 ml mỗi bình 50ml dung dịch nitrit với các nồng độ khác nhau và 0,7g vật liệu hấp phụ Điều chỉnh pH = 4 và tiến hành lắc trong khoảng thời gian 2 giờ Lọc và xác định nồng độ nitrit sau xử lý Kết quả thu được thể hiện ở bảng 4 và hình 4, hình 5
Bảng 4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nitrit đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính
50 60 70 80 90 100
Khối lượng (g) Hiệu suất (%)
Trang 4STT C 0 (mg/l) C f (mg/l) Tải trọng hấp phụ q (mg/g) Tỷ lệ C f /q
Hình 4 Ảnh hưởng của nồng độ nitrit dến khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Hình 5 Sự phụ thuộc của C f /q vào nồng độ cân bằng C f
0 5 10 15 20 25
Cf (mg/l)
q (mg/g)
y = 0,0399x + 0,6138 R² = 0.974
0 5 10 15 20 25 30
Trang 5Kết quả thực nghiệm cho thấy sự hấp phụ nitrit được miêu tả theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir
y = 0,0399x + 0,6138
ta có: tgα = 1/qmax hay qmax = 25,01(mg/g)
3 KẾT LUẬN
- Đã chế tạo được than hoạt tính từ xơ dừa với chất oxi hóa mạnh là axit sunfuric
- Đã xác định được thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu là 2 giờ
- Đã khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu đối với ion nitrit tốt nhất ở pH = 4
- Đã khảo sát ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến quá trình hấp phụ đối với ion nitrit Khối lượng vật liệu hấp phụ tối ưu là 0,7g
- Đã xác định được tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu là 25,01mg/g
4 TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Nguyễn Đình Bảng, Giáo trình các phương pháp xử lý nước và nước thải, NXB Đại học Khoa học tự
nhiên, Hà Nội 2004
2 Lê Văn Cát, Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải, Nhà xuất bản thống kê, Hà
Nội 2002
3 Trịnh Thị Thanh, Độc học môi trường và sức khoẻ con người Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội
2001