Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni ra khỏi nước

Nền kinh tế phát triển và dân số tăng nhanh phát sinh rất nhiều hệ lụy liên quan như tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Ô nhiễm xuất hiện ở nhiều nơi cả trong môi trường đất, nước lẫn không khí. Một trong những hình thức phổ biến và dễ nhận thấy nhất đó là ô nhiễm nước. Ô nhiễm nước được gây ra bởi rất nhiều nguyên nhân khác nhau như các ion vô cơ hòa tan (SO42, Cl, PO43), các muối nitơ (NH4+, NO3, NO2), các kim loại nặng (Hg, Pb, As, Cr), các vi sinh vật....chính những chất này gây nguy hại không nhỏ đến người và động vật. Ô nhiễm nước bởi các hợp chất nitơ nói chung và amoni nói riêng có thể là do quá trình xuyên thấm từ tầng nước mặt xuống các tầng phía dưới qua các cửa sổ địa chất thủy văn, nếu như nguồn nước mặt ô nhiễm thì nguồn nước ngầm cũng theo đó mà ô nhiễm. Theo đánh giá của nhiều báo cáo và hội thảo khoa học thì tình trạng ô nhiễm amoni trong nước ngầm đã được phát hiện tại nhiều vùng trong cả nước, như ở phần lớn nước ngầm khu vực đồng bằng Bắc Bộ gồm các tỉnh: Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình và phía nam Hà Nội đều bị nhiễm bẩn amoni rất nặng. Xác suất các nguồn nước ngầm ở các tỉnh này nhiễm amoni có nồng độ cao hơn tiêu chuẩn nước sinh hoạt (3mgl) khoảng 70 80%, còn nước ngầm ở trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn, thành phố Hồ Chí Minh) cũng bị ô nhiễm amoni nặng (68,73 mgl cao gấp 1,9 lần so với năm 2005) 1. Hợp chất của Nitơ ở trong trường nước ngầm có pH từ 6 đến 8 thì nitơ nằm chủ yếu dưới dạng NH4+ (Amoni) 2. Nước ô nhiễm amoni nghiêm trọng rất nhiều vì amoni dễ dàng chuyển hóa thành các chất độc hại khác như nitrit, lại khó xử lý. Chính các sản phẩm chuyển hóa của amoni là chất ảnh hưởng đến sức khỏe con người, khi vào trong cơ thể sẽ chiếm mất oxy. Trong khi đó, máu có oxy mới đi đến khắp các tế bào trong cơ thể. Trẻ em bị nhiễm chất này sẽ xanh xao, ốm yếu, thiếu máu, khó thở. Đến một giai đoạn nào đó, bị nhiễm amoni nặng sẽ ngộp thở, nếu không cấp cứu kịp thời sẽ tử vong. Do đó việc xử lí amoni đang là một trong số vấn đề cấp bách 3. Bên cạnh đó nước ta là một nước nông nghiệp, những phụ phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, vỏ dừa, bã đậu nành, lỗi ngô.... Với số lượng lớn không được sử dụng vào mục đích nào được thải ra môi trường mỗi năm, đồng thời những phụ phẩm này có thành phần chủ yếu là xenluloze, có những đặc tính tốt để có thể sản xuất ra vật liệu hấp phụ giúp lọc nước. Hướng đi này đã có nhiều người nghiên cứu và đạt được những thành tựu nhất định. Trong các phụ phẩm đó thì lõi ngô một nguyên liệu khá mới với mục đích tạo vật liệu hấp phụ. Tuy lõi ngô trước khi biến tính cũng đã có khả năng lọc nước (theo Lalita Prasida người đoạt giải thưởng Google Science Fair với đề tài “Hấp phụ sinh học với chi phí thấp” năm 2011) nhưng hiệu suất không cao do đó chúng ta cần biến tính nó làm vật liệu hấp phụ giúp cho quá trình lọc nước tốt hơn. Có nhiều cách khác nhau để biến tính, một trong số đó là hoạt hóa bằng axít như H3PO4 4,23, HNO3,. nhưng hiện tại những nghiên cứu sử dụng H2SO4 một chất có hoạt tính axít mạnh để biến tính lõi ngô làm vật liệu hấp phụ lọc amoni trong nước còn hạn chế đây là hướng nghiên cứu mới đáng mong đợi. Dựa trên những cơ sở trên tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni ra khỏi nước”.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LÕI NGÔ LÀM CHẤT HẤP PHỤ ĐỂ LỌC AMINI RA KHỎI NƯỚC Trình độ đào tạo : Đại học quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành : Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn : ThS Diệp Khanh Sinh viên thực : Bùi Thị Thùy Dung MSSV : 12030272 Lớp : DH12HD Bà rịa - Vũng Tàu, năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định việc tổ chức, quản lý hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBR VT ngày 16/7/2013 Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ tên sinh viên: Bùi Thị Thùy Dung Ngày sinh: 9/10/1994 MSSV : 12030272 Lớp: DH12HD Địa : 106/1A Hàn Thuyên, phường 11, thành phố Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu E-mail: thuydung94vt@gmail.com Trình độ đào tạo: Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành: Hóa dầu Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni khỏi nước Giảng viên hướng dẫn: ThS Diệp Khanh Ngày giao đề tài: 22/2/2016 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 22/6/2016 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày…tháng năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Toi cam doan an tot nghiep la cöng trinh nghien cuu cua rieng toi va duoc su huong dan khoa hoc cua ThS Diep Khanh Cac noi dung nghien cuu, ket qua de tai la trung thuc va chua cong bo duoi bat ki hinh thuc nao truoc day Trong luan van co su dung mot so nhan xet, danh gia cüng nhu so lieu cua cac tac gia, co quan to chuc khac deu co trich dan va chu thich ro rang ve nguon goc Neu phat hien bat cu gian lan nao toi xin hoan toan chiu trach nhiem ve noi dung luan van cua minh va chiu moi hinh thuc ki luat theo quy dinh Vũng Tàu, ngày…tháng…năm 2016 Sinh viên thực Bùi Thị Thùy Dung LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, khoa Hóa học va Công nghệ thực phẩm tạo điều kiền cho mượn dụng cụ phòng thí nghiệm để hoàn thành đồ án Đặc biệt, gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Dipeej Khanh tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian nghiên cứu đề tài Cảm ơn Quý thầy cô khoa Hóa học va Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu dạy dỗ truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trường Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp dành thời gian đọc đưa lời nhận xét giúp hoàn thiện đồ án Cảm ơn gia đình bạn bè tiếp thêm niềm tin, nghị lực giúp đỡ suốt thời gian qua Xin gửi đến lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất! Vũng Tàu, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Bùi Thị Thùy Dung MỤC LỤC 38 DANH MỤC CÁC TỪ VIÉT TẮT SEM: Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử truyền qua) XRD: X-ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) DANH MỤC BẢNG Bảng 3.8: Ảnh hưởng độ pH đến trình hấp phụ Amoni lõi ngô biến tính 52 53 Bảng 3.9: Các thông số trình tái hấp phụ DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nền kinh tế phát triển dân số tăng nhanh phát sinh nhiều hệ lụy liên quan tình trạng ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng Ô nhiễm xuất nhiều nơi môi trường đất, nước lẫn không khí Một hình thức phổ biến dễ nhận thấy ô nhiễm nước Ô nhiễm nước gây nhiều nguyên nhân khác ion vô hòa tan (SO 42-, Cl-, PO43-), muối nitơ (NH4+, NO3-, NO2), kim loại nặng (Hg, Pb, As, Cr), vi sinh vật chất gây nguy hại không nhỏ đến người động vật Ô nhiễm nước hợp chất nitơ nói chung amoni nói riêng trình xuyên thấm từ tầng nước mặt xuống tầng phía qua cửa sổ địa chất thủy văn, nguồn nước mặt ô nhiễm nguồn nước ngầm theo mà ô nhiễm Theo đánh giá nhiều báo cáo hội thảo khoa học tình trạng ô nhiễm amoni nước ngầm phát nhiều vùng nước, phần lớn nước ngầm khu vực đồng Bắc Bộ gồm tỉnh: Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình phía nam Hà Nội bị nhiễm bẩn amoni nặng Xác suất nguồn nước ngầm tỉnh nhiễm amoni có nồng độ cao tiêu chuẩn nước sinh hoạt (3mg/l) khoảng 70 - 80%, nước ngầm trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn, thành phố Hồ Chí Minh) bị ô nhiễm amoni nặng (68,73 mg/l cao gấp 1,9 lần so với năm 2005) [1] Hợp chất Nitơ trường nước ngầm có pH từ đến nitơ nằm chủ yếu dạng NH4+ (Amoni) [2] Nước ô nhiễm amoni nghiêm trọng nhiều amoni dễ dàng chuyển hóa thành chất độc hại khác nitrit, lại khó xử lý Chính sản phẩm chuyển hóa amoni chất ảnh hưởng đến sức khỏe người, vào thể chiếm oxy Trong đó, máu có oxy đến khắp tế bào thể Trẻ em bị nhiễm chất xanh xao, ốm yếu, thiếu máu, khó thở Đến giai đoạn đó, bị nhiễm amoni nặng ngộp thở, không cấp cứu kịp thời tử vong Do việc xử lí amoni số vấn đề cấp bách [3] Bên cạnh nước ta nước nông nghiệp, phụ phẩm nông nghiệp vỏ trấu, vỏ dừa, bã đậu nành, lỗi ngô Với số lượng lớn không sử dụng vào mục đích thải môi trường năm, đồng thời phụ phẩm có thành phần chủ yếu xenluloze, có đặc tính tốt để sản xuất vật liệu hấp phụ giúp lọc nước Hướng có nhiều người nghiên cứu đạt thành tựu định Trong phụ phẩm lõi ngô - nguyên liệu với mục đích tạo vật liệu hấp phụ Tuy lõi ngô trước biến tính có khả lọc nước (theo Lalita Prasida - người đoạt giải thưởng Google Science Fair với đề tài “Hấp phụ sinh học với chi phí thấp” năm 2011) hiệu suất không cao cần biến tính làm vật liệu hấp phụ giúp cho trình lọc nước tốt Có nhiều cách khác để biến tính, số hoạt hóa axít H3PO4 [4,23], HNO3, nghiên cứu sử dụng H2SO4 - chất có hoạt tính axít mạnh để biến tính lõi ngô làm vật liệu hấp phụ lọc amoni nước hạn chế hướng nghiên cứu đáng mong đợi Dựa sở thực đề tài: “Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni khỏi nước” Mục đích nghiên cứu Tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni khỏi nước Nhiệm vụ ❖ Xây dựng quy trình hoạt hóa lõi ngô nhằm nâng cao khả xử lí amoni nước vật liệu hấp phụ Khảo sát số đặc điểm cấu trúc vật liệu hấp phụ tạo từ lõi ngô ❖ ❖ Khảo sát khả hấp phụ amoni, lựa chọn điều kiện thuận lợi cho trình hấp phụ Phương pháp nghiên cứu > Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: ❖ Thu thập, tổng hợp, nghiên cứu phân tích tài liệu, tư liệu, sách báo nước có liên quan đền đề tài ❖ Xử lí thông tin lý thuyết đưa vấn đề cần thực trình thực nghiệm > Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: ❖ Thu gom xử lý mẫu lõi ngô ❖ Hoạt hóa lõi ngô axít sunfuric ❖ Xác định nồng độ amoni phương pháp phân tích trắc quang ❖ Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): xác định cấu trúc vật liệu ❖ Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM): xác định vi cấu trúc hình thái bề mặt mẫu vật liệu hấp phụ Bố cục Trong đồ án tìm hiều lý thuyết liên quan quy trình tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngỗ, khảo sát yếu tố để tạo vật liệu hấp phụ tốt nhất, bên cạnh khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ amoni trình bày qua chương bài: Chương Tổng quan; Chương Thực nghiệm; Chương Kết thảo luận Nhận xét: Dựa vào kết bảng 3.2 hình 3.2 ta thấy nồng độ axít lớn độ hấp phụ lớn tăng nồng độ axít làm tăng phân tử axít, phân tử thấm vào lõi ngô, hình thành nên tâm hoạt động vật liệu hấp phụ giúp cho trình hấp phụ tốt hơn, nâng cao khả hấp phụ vật liệu Bên cạnh đó, nồng độ axít tăng làm cho khả oxi hóa ligin hemixenlulozơ, vật liệu hấp phụ tạo có khả loại amoni khỏi nước tốt Ta lựa chọn axít sunfuric đậm đặc 97% để hoạt hóa lõi ngô cho trình khảo sát 3.3.2 Khảo sát thời gian ngâm lõi ngô Kết khảo sát thời gian ngâm lõi ngô với axít H 2SO4 thể bảng 3.3 hình 3.6 Bảng 3.3: Ảnh hưởng thời gian ngâm lõi ngô với axít H2SO4 đến trình hấp phụ amoni lõi ngô biến tính Nồng NH4+ đầu C0 (mg/0 lượng Thời ban than sử dụng ngâm (h) (g) độ Khối gian Độ đo Nồng độ NH4+ Độ hấp phụ G quang (A) sau hấp (mg/g) phụ C 38,6 (mg/l) 21,15 1,31 3,00 12 37,8 20,47 1,33 100 3,00 37,1 19,88 1,34 100 3,00 18 24 36,0 18,95 1,35 100 3,00 30 34,6 17,77 1,37 100 3,00 36 33,5 16,84 1,39 100 3,00 42 33,3 16,67 1,39 100 3,00 48 33,2 16,58 1,39 100 3,00 100 Nhận xét: Khi tăng thời gian ngâm ban đầu độ hấp phụ amoni vật liệu hấp phụ tăng lên ngâm 36 độ hấp phụ không thay đổi nhiều Sự thay đổi lúc ban đầu tăng thời gian axít thẩm thấu vào lõi ngô nguyên liệu tốt hơn, thời gian oxi hóa tăng làm tăng nhóm chức axít bề mặt làm độ hấp phụ tăng đến mức độ thời gian mức độ oxi hóa đạt cực đại vật liệu đạt trạng thái cân nên độ hấp phụ không thay đổi nhiều, theo kết bảng 3.3 ta chọn thời gian ngâm vật liệu với axít 36 tiếng phù hợp cho trình tạo vật liệu hấp phụ Hình 3.6: Ảnh hưởng thời gian ngâm lõi ngô với axít H2SO4 đến độ hấp phụ lõi ngô biến tính 3.3.3 Khảo sát nhiệt độ xử lí Yếu tố khảo sát cuối chọn để tạo vật liệu hấp phụ nhiệt độ xử lí, kết trình bày bảng 3.4 hình 3.7 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ xử lí lõi ngô hoạt hóa đến trình hấp phụ amoni lõi ngô biến tính Nồng độ Khối lượng NH4+ ban than sử dụng (g) đầu Co (mg/l) Nhiệt độ Độ đo quang Nồng độ Độ hấp phụ nung (oC) (A) NH4+ sau G (mg/g) hấp phụ C (m /l) g 100 1,00 100 114,4 85,22 1,48 100 1,00 200 113,8 84,72 1,53 100 1,00 110,7 1,00 100 1,00 500 112,8 115,2 82,10 83,87 1,79 100 300 400 100 1,00 600 100 1,00 100 1,00 85,90 1,61 1,41 119,1 89,20 1,08 700 121,1 800 122,1 90,89 91,73 0,91 0,83 Hình 3.7: Ảnh hưởng nhiệt độ xử lí lõi ngô hoạt hóa đến độ hấp phụ lõi ngô biến tính Nhận xét: Theo kết thí nghiệm thể bảng 3.4 hình 3.7 ta thấy nhiệt độ 300oC ta thu độ hấp phụ cao nhất, ta chọn nhiệt độ để xử lí nhiệt lõi ngô tạo vật liệu hấp phụ Ban đầu nhiệt độ thấp có nước với liên kết vật lí loại khỏi lõi ngô đến 300 oC CO2 loại bỏ để lại lỗ xốp, tăng nhiệt độ lên 300 oC cấu trúc lõi ngô biến tính ổn định bị phá vỡ làm cho khả lọc amoni vật liệu hấp phụ giảm nên độ hấp phụ giảm Qua yếu tố khảo sát ta có quy trình tối ưu để tạo vật liệu trình bày hình 3.8 Hình 3.8: Sơ đồ tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngô 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ amoni vật liệu hấp phụ 3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi khối lượng chất hấp phụ Kết khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi khối lượng chất hấp phụ thể bảng 3.5 hình 3.9 Bảng 3.5: Ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ đến trình hấp phụ amoni lõi ngô biến tính Nồng độ Nồng độ NH4+ ban đầu C0 (mg/l) NH4+ sau Khối lượng Nồng độ + Độ đo quang hấp phụ C NH4 Độ hấp phụ chất hấp phụ (A) (m /l) hấp phụ C1 G (mg/g) g (g) (mg/l) 100 0,05 124,1 93,42 6,58 13,15 100 0,10 100 86,75 80,83 13,25 19,17 13,25 9,59 100 0,20 0,40 116,2 109,2 97,6 71,02 28,98 7,24 100 0,60 93,3 67,39 32,61 5,44 100 0,80 92,0 66,29 33,71 4,21 100 1,00 100 62,06 55,22 37,94 44,78 3,79 3,73 100 1,20 1,40 87,0 78,9 78,2 54,62 45,38 3,24 100 1,60 77,2 53,78 46,22 2,89 100 1,80 74,2 51,24 48,76 2,71 Nhận xét: Khi khối lượng chất hấp phụ tăng nồng độ NH 4+ hấp phụ tăng theo diện tích bề mặt hấp phụ tăng, lượng tăng không đáng kể độ hấp phụ ban đầu tăng lên theo khối lượng than sử dụng từ 0,05g (G = 13,15mg/g) lên 0,1g (G = 13,25mg/g) sau độ hấp phụ giảm dần khối lượng chất hấp phụ tăng dần thấy kết khảo sát với khối lượng chất hấp phụ 1,8g (G = 2,71mg/g) độ hấp phụ định nghĩa khối lượng chất bị hấp phụ đơn vị khối lượng chất hấp phụ điều kiện xác định nồng độ nhiệt độ nên khối lượng chất hấp phụ tăng lên nhiều mà lượng chất hấp phụ tăng không đáng kể dẫn đến độ hấp phụ giảm Do lựa chọn khối lượng chất hấp phụ 0,1g giúp đạt hiệu kinh tế cao sử dụng cho khảo sát Hình 3.9: Ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ đến độ hấp phụ lõi ngô biến tính 3.4.2 Khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi nồng độ chất bị hấp phụ Kết khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi nồng độ chất bị hấp phụ thể bảng 3.6 hình 3.10 Đồ thị thể phương trình hấp phụ đẳng nhiệt lõi ngô hoạt hóa theo phương trình Langmuir trình bày hình 3.11, theo phương trình Freundlich hình 3.12 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich: G = K.Cn hay lgG = lgK + - lgC Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: G = Gmax.-^- hay - = — c + — ( Gmax Gmax.b (3.2) ) l+b c G Bảng 3.6: Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ đến trình hấp phụ amoni lõi ngô biến tính Nồng độ NH4+ Nồng độ NH4+ Khối lượng chất sau hấp phụ Độ hấp phụ G Độ đo quang ban đầu C0 hấp phụ C (A) (mg/g) (g) (mg/1) (mg/1) 0,10 14,1 0,44 0,56 10 30 0,10 22,5 7,54 2,46 0,10 42,1 24,11 5,89 50 0,10 61,7 40,68 9,32 100 150 0,10 74,07 25,93 0,10 101,2 152,6 117,51 32,49 200 0,10 210,1 166,12 33,88 Hình 3.10: Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ đến độ hấp phụ lõi ngô biến tính Hình 3.11: Đồ thị thể phương trình Langmuir lõi ngô biến tính Hình 3.12: Đồ thị thể phương trình Freundlich lõi ngô biến tính Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 3.10 ta nhận thấy tăng nồng độ chất bị hấp phụ độ hấp phụ tăng nồng độ chất bị hấp phụ cao nên khả tiếp xúc chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ tăng làm cho độ hấp phụ tăng Nhưng sau tăng nồng độ chất bị hấp phụ lượng tăng độ hấp phụ giảm chất hấp phụ gần trạng thái bão hòa hấp phụ nữa, bên cạnh nồng độ amoni lớn gây cạnh tranh ion amoni để hấp phụ lên bề mặt khả hấp phụ giảm nồng độ amoni lớn Vì chọn nồng độ chất bị hấp phụ 100mg/l cho thí nghiệm ta nhận thấy lượng tăng độ hấp phụ cao Theo đồ thị hình 3.11, 3.12 ta nhận thấy phương trình hấp phụ đẳng nhiệt thích hợp cho trình hấp phụ amoni lõi ngô hoạt hóa thí nghiệm phương trình Freundlich: y = 0,732x - 0,106 hệ số tương quan R = 0,981 cao Từ phương trình ta tính hệ số đặc trưng phương trình Freundlich: n = 1,366; K = 0,783 3.4.3 Khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi thời gian hấp phụ Kết khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi thời gian hấp phụ trình bày trình bày bảng 3.7 hình 3.13 Bảng 3.7: Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến trình hấp phụ Amoni lõi ngô biến tính Nồng độ Nồng độ Khối lượng NH4+ ban chất hấp phụ đầu C0 (m /l) g (g) Thời gian hấp Độ đo quang (A) phụ (phút) NH4+ sau hấp phụ C (m /l) g Độ hấp phụ G (mg/g) 100 0,10 30 102,3 75,00 25,00 100 0,10 100 0,10 60 90 99,1 95,5 72,29 69,25 27,71 30,75 100 0,10 100 0,10 120 150 92,2 78,2 66,46 54,62 33,54 45,38 100 0,10 180 78,5 54,88 45,12 100 0,10 210 78,3 54,71 45,29 Hình 3.13: Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến độ hấp phụ lõi ngô biến tính Nhận xét: Khi tăng thời gian hấp phụ độ hấp phụ tăng dần đễn chất hấp phụ đạt trạng thái bão hòa không hấp phụ độ hấp phụ không tăng, theo kết thí nghiệm chọn thời gian 150 phút thời gian hấp phụ tốt 3.4.4 Khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi độ pH Kết khảo sát khả hấp phụ amoni thay đổi độ pH thể bảng 3.8 hình 3.14 Bảng 3.8: Ảnh hưởng độ pH đến trình hấp phụ Amoni lõi ngô biến tính Nồng độ Nồng độ Khối lượng NH4+ ban đầu chất hấp phụ (g) C0 (mg/l) 100 0,10 Độ pH Độ đo quang NH4+ sau (A) hấp phụ C (m /l) g 121,3 91,06 Độ hấp phụ G (mg/g) 8,94 100 0,10 0,10 110,9 104,8 82,27 77,11 17,73 22,89 100 100 0,10 98,2 71,53 28,47 100 0,10 88,9 63,67 36,33 100 0,10 85,6 0,10 73,2 60,88 50,40 39,12 100 100 0,10 73,3 50,48 49,52 49,60 Nhận xét: Khi độ pH tăng độ hấp phụ amoni lõi ngô hoạt hóa tăng môi trường axít mạnh phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ tích điện dương lực tương tác lực đẩy tĩnh điện, bên cạnh nồng độ H + cao xảy cạnh tranh với amoni trình hấp phụ nên làm giảm hiệu suất, ta nhận thấy độ pH = độ hấp phụ cao nên ta chọn điều kiện tối ưu cho trình Chúng ta không khảo sát pH lớn amoni (NH4+) nước chuyển hóa phần dạng ammoniac (NH3) bay mà thí nghiệm cần khả kiểm tra khả hấp phụ vật liệu nên để môi trường pH lớn ảnh hưởng đến kết hấp phụ nên ta chọn pH nhỏ để khảo sát trình [19] Hình 3.14: Ảnh hưởng độ pH đến độ hấp phụ lõi ngô biến tính 3.5 Khảo sát trình tái hấp phụ vật liệu Kết khảo sát trình tái hấp phụ vật liệu thể bảng 3.9 hình 3.16 Bảng 3.9: Các thông số trình tái hấp phụ Nồng độ NH4+ Khối lượng Lần ban đầu Co chất hấp phụ (g) (mg/l) Nồng độ NH4+ Độ đo quang (A) sau hấp Độ hấp phụ G phụ C (mg/l) (mg/g) 682,60 739,24 317,40 942,87 57,13 1000 1,00 821,1 1000 1,00 1000 1,00 888,1 1129 260,76 Hình 3.15: Đồ thị thể thông số trình tái hấp phụ Nhận xét: Độ hấp phụ của lõi ngô hoạt hóa lần cao nhất, giảm dần lần lần Tuy nhiên lần lần độ hấp phụ chênh lệch không nhiều, ta sử dụng vật liệu tái hấp phụ lần KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ Kết luân: Sau thời gian nghiên cứu đề tài thu số kết sau: Quá trình tạo vật liệu hấp phụ > Khảo sát số đặc điểm cấu trúc bề mặt vật liệu hấp phụ • Khảo sát cấu trúc vật liệu qua nhiễu xạ tia X (XRD) vật liệu hấp phụ thấy cấu trúc lõi ngô trước sau biến tính có thay đổi • Khảo sát đặc điểm bề mặt vật liệu hấp phụ qua ảnh SEM cho thấy trước biến tính hệ thống lỗ xốp chưa đồng đều, xếp lộn xộn lỗ xốp Sau biến tính ta thấy có nhiều lỗ xốp hơn, hệ thống lỗ xốp theo ta thấy đồng đều, cấu trúc vật liệu hấp phụ tổ ong Cho thấy khả hấp phụ khả hấp phụ tốt > • • • Khảo sát yếu tố giúp tạo vật liệu tốt Lõi ngô xử lý với axít đậm đặc H2SO4 97%; Thời gian xử lí với H2SO4 36 tiếng; Nhiệt độ nung lõi ngô sau xử lí với H2SO4 NaHCO3 300oC Quá trình hấp phụ > Xây dựng đường chuẩn Amoni có phương trình: y = 1,183x + 13,58 với R = 0,998 > Xác định điều kiện tốt cho trình hấp phụ với lượng dung dịch amoni dùng 100ml: • Khối lượng chất hấp phụ 0,1g; • Nồng độ chất bị hấp phụ 100mg/l • Thời gian hấp phụ 150 phút; • Độ pH phù hợp > Khả hấp phụ Amoni lõi ngô hoạt hóa tuân theo phương trình Freundlich: y = 0,732x - 0,106 với R = ,981 với hệ số n = 1,366; K = 0,783 > Khả tái hấp phụ lõi ngô biến tính chưa tốt Kiến nghi: Có thể tăng hiệu suất hấp phụ lõi ngô biến tính cách làm nhiều lớp lõi ngô để lọc có thời gian tiếp tục khảo sát yếu tố Có thể biến tính lõi ngô axít khác để xử lí amoni axít citric, axít nitric hay axít clohydric Để tăng hiệu kinh tế lõi ngô trình làm than hoạt tính kết hợp với trình tạo axít lactic etanol từ lõi ngô, trình sử dụng H2SO4 Sử dụng số phương pháp định tính vật liệu giúp có thêm thông số vật liệu hấp phụ phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại (FTIR - Fourier Transformation Infrared), phân tích nhiệt vi sai (DTA Differential scanning calorimetry), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM Transmission Electron Microscopy) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2012 - 2016 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Phạm Xuân Quý (2008), Nguồn gốc phân bố amoni asenic [1] tầng nước chứa nước đồng Sông Hồng, Báo cáo kết đề tài Khoa Học Công Nghệ năm 2007 - 2008, Đại Học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội [2] Nguyễn Việt Anh (2005), Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm phương pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội Nguyễn Việt Anh, Phạm Thúy Nga, Nguyễn Hữu Thắng, Nguyễn Văn Tín, [3] Trần Đức Hà (2005), Nghiên cứu xử lí nước ngầm nhiễm amoni phương pháp sinh học kết hợp nitrat hóa khử nitrat với giá thể vi sinh sợi acrylic, Tuyển tập báo cáo khoa học hội nghị môi trường toàn quốc 2005 [4] Nguyễn Văn Long (2015), Nghiên cứu biến tính than làm từ lõi ngô H3PO4 để xứ lí amoni nước ngầm địa bàn Hà Nội, Đồ án tốt nghiệp, Đại học tài nguyên môi trường Hà Nội, Hà Nội [5] Đào Chánh Thuận, Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi amoni nhựa cation, Đồ án tốt nghiệp, Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội, Hà Nội [6] Nguyễn Thành Hưng (2014), Đánh giá ô nhiễm amoni nước thải bãi rác thử nghiệm phương pháp xử lí kết tủa Magie Amoni Photphat (MAP) làm phần bón, Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường, Đại học Thái Nguyên, Thái Nguyên [7] Bùi Thì Lan Anh (2016), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ để xử lý amoni nước thải bệnh viện, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học quốc gia Hà Nội - Trường đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội [8] Ngô Hữu Tính (2003), Cầy ngô, Viện nghiên cứu phổ biến kiến thức bách khoa - Nhà xuất Nghệ An [9] Cục trồng trọt - Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn (2011), Định hướng phát triển cầy ngô vụ đông vụ xuân tỉnh phía Bắc, Báo cáo, Sơn La [10] Nguyễn Thị Thanh Hà (2012), Nghiên cứu trình lên men axít lactic từ lõi ngô, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng [11] Hồ Sĩ Tráng (2005), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [12] Trịnh Xuân Đại (2009), Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước, Luận văn thạc sĩ , Trường đại học khoa HóaHồ HọcChí Và Công Nghệ Thực Phẩm học tựKhoa nhiên, Minh 54 Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thùy Dung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2012 - 2016 Nguyễn Bin (2008), Các trình thiết bị công nghệ hóa chất [13] thực phẩm - tập truyền khối, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú (2006), Hóa Lý Hóa Keo, Nhà xuất khoa học kỹ [14] thuật, Hà Nội Trần Chí Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thu UV-VIs, Nhà xuất [15] đại học quốc gia, Hà Nội Vũ Thị Dịu (2009), “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến bột [16] hydroxyapatite kích thước nano điều chế từ canxi hydroxit", Luận văn thạc sĩ khoa học, Viện Hóa học - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Trần Thu Thủy (2014), Nhiễu xạ tia X Mo, Khóa luận tốt nghiệp đại học, [17] Đại học Tây Bắc, Sơn La Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ metyl đỏ [18] dung dịch dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thử nghiệm xử lí môi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học sư phạm, Thái Nguyên Huỳnh Thị Ngọc Trinh, Nguyễn Thị Yến Nhi, Nghiên cứu cấu trúc tính [19] hấp phụ ammoniac nước than trà bắc, Khoa học công nghệ, Số 06 tháng năm 2012 [20] Phạm Thị Dinh (2015), Nghiên cứu biến tính từ đay làm vật liệu xử lý số kim loại nặng nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường đại học khoa học tự nhiên, Hà Nội Trần Quang Huy (2012), Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ xơ dừa [21] phương pháp oxy hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lí nước thải, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học dân lập Hải Phòng, Hải Phòng [22] Đồng than hoạt tính Thị Huệ(2009), Nghiên từ vỏ trấu cứu chế tạo phương pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lí nước thải, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học dân lập Hải Phòng, Hải Phòng Tài liệu tiếng Anh [23] Gamal O El-Sayed, Mohamed M Yehia, Amany A Asaad, Assessment of activated carbon prepared from corncob by chemical activation with phosphoric acid, Sciencedirect, Volumes 7-8, September 2014 Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm 55 Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thùy Dung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2012 - 2016 [24] Barl, B.; Biliaderis, C.; Murray, E.; Macgregor, A Combined chemical and enzymatic treatments of corn husks lignocellulosics J Sci Food Agric, 1991, 56, 195-214 [25] M Pointner*, P Kuttner, T Obrlik, A Jäger and H Kahr, Composition of corncobs as a substrate for fermentation of biofuels, Agronomy Research 12(2), 391396, 2014 [26] Wan Nor Roslam Wan Isahak, Mohamed Wahab Mahamed Hisham, and Mohd Ambar Yarmo, High porous carbon materials from biomass by chemical and carbonization method, Journal of Chemistry, Volume 2013, Article ID 620346, 2013 [27] Matheus Poletto, Vinícios Pistor and Ademir J Zattera, Structural Characteristics and Thermal Properties of Native Cellulose, 2013, Poletto et al., licensee InTech Website [28] http://sieuthidungmoi.com.vn/Tin-tuc/So-che-sinh-khoi-bang-muoi-long-Ion- liquids.aspx [29] http://www.atntlabs.com/CornCob.pdf Khoa Hóa Học Và Công Nghệ Thực Phẩm 56 Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thùy Dung [...]... Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn ❖ Hấp phụ hóa học Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với các phân tử chất bị hấp phụ. .. trường nước Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất là ba thành phần gây tưong tác: nước, chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ Cặp nào có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó Tính chọn lọc của... với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp phụ Đó là quá trình đi ra của chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Tùy theo bản chất lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học ❖ Hấp phụ vật lý Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion )... và nitrat sẽ chuyển hóa thành dạng khí N2 ❖ Phương pháp hấp phụ Phương pháp hấp phụ dựa vào lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ (amoni) trong đó các chất bị hấp phụ được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ đó mà quá trình lọc được thực hiện Thường khi sử dụng phương pháp này thì nồng độ của amoni trong nước thấp sẽ đem lại hiệu quả tốt hơn tuy nhiên nó có thể lọc amoni trong nước xuống... chế hấp phụ là ngưng tụ mao quản 1.4 Các lý thuyết về quá trình hấp phụ 1.4.1 Hiện tượng hấp phụ [13,14] Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng) Chất có bề mặt mà trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ Ngược với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp phụ. .. tác phụ thuộc vào yếu tố: Độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa hoặc tính kỵ nước của chất bị hấp phụ, mức độ kỵ nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường nước 1.4.2 Các phương trình hấp phụ đắng nhiệt [13] Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch Các phần tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang Theo thời gian, lượng chất. .. Trong đó: G: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) V: Thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (l) m: Khối lượng chất bị hấp phụ (g) Co: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/l) Ccb: Nồng độ của chất hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) ❖ Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Bảng 1.3: Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Bản chất sự hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp Phương trình phụ Langmuir V b p vm... xuống nồng độ dưới 1,5mg/l nên có thể sử dụng phương pháp này để sản xuất nước cấp được Để có thể cải thiện khả năng lọc của chất hấp phụ có nồng độ lớn ta có thể sử dụng phương pháp sử dụng nhiều lớp chất hấp phụ với các kích thước khác nhau giúp cải thiện khả năng lọc nước 1.2 Giới thiệu về nguyên liệu lõi ngô 1.2.1 Tổng quan về cây ngô 1.2.1.1 Giới thiệu chung Ngô là cây nông nghiệp một lá mầm thuộc... đem đo độ hấp phụ quang ở bước sóng 640nm Sau khi ghi kết quả từ máy ta xử lý với hệ số pha loãng sẽ cho kết quả nồng độ của mẫu mà ta cần đo 2.4 Tạo vật liệu Hình 2.1: Quy trình tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngô Các bước tiến hành tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngô: Lõi ngô ban đầu được cắt ra với kích thước nhỏ hơn sau đó cho ngâm với nước cất trong 24 giờ để loại bỏ một số chất bẩn từ lõi ngô ra rồi mang... phụ Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí.) Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol Trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối, vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học ❖ Hấp phụ trong