Nghiên cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) trong môi trường nước

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HOÀNG THỊ NHẠN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BẸ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ Ni(II), Fe(III), Zn(II) TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã ngành: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Hữu Thiềng Thái Nguyên - 2015 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: đề tài thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực chưa công bố công trình khác Nếu sai thật xin hoàn toàn chịu trách nhiệm XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả PGS.TS Lê Hữu Thiềng Hoàng Thị Nhạn XÁC NHẬN CỦA TRƯỞNG KHOA CHUYÊN MÔN PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn thực phòng thí nghiệm Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm – Đại Học Thái Nguyên Để hoàn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng, người thầy hướng dẫn, giúp đỡ động viên em suốt tình học tập thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng đào tạo trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hoá học, cán làm việc phòng Nghiên cứu khoa học, phòng thí nghiệm khoa Hoá học trường Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên góp ý, giúp đỡ tạo điều kiện cho em thực đề tài Xin chân thành cảm ơn cán phòng máy SEM, phòng máy BET Viện khoa học Vật liệu, phòng máy IR - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; khoa xét nghiệm trung tâm y tế dự phòng tỉnh Bắc Kạn; bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhiệt tình giúp đỡ cho suốt trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn động viên, ủng hộ, giúp đỡ người thân gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả luận văn Hoàng Thị Nhạn Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục i Danh mục chữ viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục hình iv MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tài nguyên nước ô nhiễm môi trường nước 1.1.1 Tài nguyên nước 1.1.2 Sự ô nhiễm môi trường nước 1.2 Ảnh hưởng nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng tới sức khoẻ người 1.2.1 Kẽm 1.2.2 Niken 1.2.3 Sắt 1.3 Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.3.1 Phương pháp kết tủa 1.3.2 Phương pháp trao đổi ion 1.3.3 Phương pháp vi sinh 1.3.4 Phương pháp hấp thụ 1.4 Hấp phụ môi trường nước 13 1.4.1 Đặc tính ion kim loại môi trường nước 13 1.4.2 Đặc điểm chung hấp phụ môi trường nước 14 1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 15 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1.6 Giới thiệu bẹ chuối 15 1.6.1 Diện tích sản lượng chuối 15 1.6.2 Thành ph n bẹ chuối 16 1.7 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm chất thải nông nghiệp làm VLHP 17 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 21 2.1 Dụng cụ hoá chất 21 2.1.1 Hoá chất 21 2.1.2 Thiết bị dụng cụ 21 2.2 Chế tạo VLHP từ bẹ chuối 21 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 21 2.2.2 Chế tạo VLHP 22 2.3 Xác định đặc trưng bề mặt VLHP 22 2.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 22 2.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) 25 2.4 Xác định điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ 26 2.4.1 Xác định điểm đẳng điện VLHP 27 2.4.2 Xác định điểm đẳng điện VLHP 28 2.4.3 Xác định điểm đẳng điện VLHP 29 2.5 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II), Zn(II), Fe(III) 30 2.6 Nghiên cứu khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 32 2.6.1 Khảo sát khả hấp phụ NLvà VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 33 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 35 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 38 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 42 2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 46 2.7 Động học hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) 53 2.7.1 Động học hấp phụ VLHP Ni(II) 53 2.7.2 Động học hấp phụ VLHP Fe(III) 61 2.7.3 Động học hấp phụ VLHP Zn(II) 69 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A Optical absorption (Độ hấp thụ quang) AAS Atomic adsorption (Hấp thụ nguyên tử) BET F-AAS Brunauer- Emmett-Teller (Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng) Universal flame atomic adsorption (Phổ hấp thụ nguyên tử lửa) IR Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) NL Nguyên liệu pHpzc SEM Điểm đẳng điện Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VLHP Vật liệu hấp phụ Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Diễn biến sản xuất chuối Việt Nam 16 Bảng 1.2 Thành ph n bẹ chuối 16 Bảng 2.1 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP1 27 Bảng 2.2 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP 28 Bảng 2.3 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP 29 Bảng 2.4 Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa 30 Bảng 2.5 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ Ni(II) 31 Bảng 2.6 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ Fe(III) 31 Bảng 2.7 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ Zn(II) 32 Bảng 2.8 Khảo sát thay đổi tỉ lệ NL: stearic đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 33 Bảng 2.9 Khảo sát thay đổi tỉ lệ NL: fomanđehit đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 34 Bảng 2.10 Khảo sát thay đổi tỉ lệ NL: sunfuric đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 34 Bảng 2.11 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ 35 VLHP Ni(II) 35 Bảng 2.12 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ VLHP Fe(III) 36 Bảng 2.13 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ VLHP Zn(II) 38 Bảng 2.14 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Ni(II) 39 Bảng 2.15 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Fe(III) 40 Bảng 2.16 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Zn(II 41 Bảng 2.17 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ VLHP Ni(II) 43 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Bảng 2.18 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ VLHP Fe (III) 43 Bảng 2.19 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ VLHP Zn (II) 45 Bảng 2.20 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP1 Ni(II), Fe(III), Zn(II) 46 Bảng 2.21 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP2 Ni(II), Fe(III), Zn(II) 48 Bảng 2.22 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đ u đến khả hấp phụ VLHP3 Ni(II), Fe(III), Zn(II 50 Bảng 2.23 Dung lượng cực đại số Langmuir 53 Bảng 2.24 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP Ni(II) 53 Bảng 2.25 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Ni(II) 58 Bảng 2.26 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Ni(II) 60 Bảng 2.27 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP Fe(III) 61 Bảng 2.28: Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Fe(III) 66 Bảng 2.29 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Fe(III) 68 Bảng 2.30 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP 69 Zn(II) 69 Bảng 2.31 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Zn(II) 74 Bảng 2.32 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Zn(II) 76 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Phổ IR nguyên liệu 23 Hình 2.2 Phổ IR VLHP1 23 Hình 2.3 Phổ IR VLHP2 24 Hình 2.4 Phổ IR VLHP3 24 Hình 2.5 Ảnh SEM NL(a), VLHP1(b), VLHP2(c) 26 Hình 2.6 Ảnh SEM NL (a); VLHP3 (b) 26 Hình 2.7 Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP 28 Hình 2.8 Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP2 29 Hình 2.9 Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP3 30 Hình 2.10 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) 31 Hình 2.11: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III) 32 Hình 2.12 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Zn(II) 32 Hình 2.13.Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ Ni(II) 36 Hình 2.14 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ Fe(III) 37 Hình 2.15 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ Zn(II) 38 Hình 2.16 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH hấp phụ Ni(II) 40 Hình 2.17 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH hấp phụ Fe(III) 41 Hình 2.18 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH hấp phụ Zn(II) 42 Hình 2.19 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP hấp phụ Ni(II) 43 Hình 2.20 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP hấp phụ Fe(III) 44 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.40 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Fe(III) Hình 2.41 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Fe(III) Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 67 http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.42 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Fe(III) Bảng 2.29 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Fe(III) VLHP VLHP1 VLHP2 VLHP3 Nồng độ đầu (mg/l) R2 k2 (g.mg phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) 51,87 0,9965 0,020 8,055 8,41 81,81 0,9983 0,010 13,860 14,90 100,30 0,9992 0,009 17,030 18,28 49,92 0,9940 0,015 8,155 8,84 80,80 0,9982 0,010 14,030 15,20 101,65 0,9978 0,014 17,890 18,62 52,00 0,9916 0,024 9,442 8,28 79,15 0,9970 0,015 14,150 14,70 100,30 0,9956 0,013 17,000 18,08 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN -1 68 http://www.lrc.tnu.edu.vn Nhận xét: Từ số liệu bảng 2.28÷2.29 cho thấy: phương trình động học bậc biểu kiến cho kết qe,exp khác nhiều so với qe,cal, hệ số tin cậy R2 chưa cao (R2 0,99) Vì vậy, kết luận trình hấp phụ Fe(III) tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Lagergren 2.7.3 Động học hấp phụ VLHP Zn(II) Bảng 2.30 Số liệu khảo sát động học hấp phụ VLHP Zn(II) VLHP Co(mg/l) 50,25 VLHP1 t(phút) Ccb(mg/l) q(mg/g) log(qe-qt) t/q (phút.g/mg) 10 25,30 6,2375 0,3617 1,603 20 23,44 6,7025 0,2636 2,984 30 22,32 6,9825 0,1917 4,296 40 20,20 7,5125 0,0107 5,324 60 16,10 8,5375 - 7,028 90 15,95 8,5750 - 10,500 100 15,57 8,6700 - 11,530 10 29,75 12,6625 0,2141 0,790 20 28,30 13,0250 0,1055 1,536 30 27,86 13,1350 0,0663 2,284 40 27,23 13,2925 0,0032 3,009 80,40 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 69 http://www.lrc.tnu.edu.vn 101,70 50,65 60 23,20 14,3000 - 4,196 90 22,39 14,5025 - 6,206 100 22,63 14,4425 - 6,924 10 32,34 17,2400 0,2266 0,580 20 31,30 17,500 0,1538 1,143 30 30,43 17,7175 0,0819 1,693 40 29,94 17,8400 0,0354 2,242 60 25,60 18,9250 - 3,170 90 26,37 18,7325 - 4,804 100 26,20 18,7750 - 5,326 10 20,16 7,6225 0,2956 1,312 20 18,45 8,0500 0,1896 2,484 30 16,82 8,4575 0,0569 3,547 40 16,03 8,5800 0,0075 4,662 60 12,26 9,5975 - 6,252 90 12,18 9,6175 - 9,358 100 12,07 9,6450 - 10,370 10 25,84 13,5900 0,2683 0,736 20 24,92 13,8200 0,2108 1,447 30 23,87 14,0825 0,1343 2,130 VLHP2 80,20 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 70 http://www.lrc.tnu.edu.vn 102,93 49,85 40 22,61 14,3975 0,0201 2,778 60 18,42 15,4450 - 3,885 90 18,21 15,4975 - 5,807 100 18,05 15,5375 - 6,436 10 29,39 18,3850 0,1148 0,544 20 28,94 18,4975 0,0755 1,081 30 28,53 18,6000 0,0364 1,613 40 28,19 18,6850 0,0011 2,141 60 24,18 19,6875 - 3,048 90 26,07 19,2150 - 4,684 100 26,02 19,2275 - 5,201 10 23,87 6,4950 0,3806 1,540 20 22,15 6,9250 0,2950 2,888 30 19,84 7,5025 0,1446 3,999 40 18,63 7,8050 0,0384 5,125 60 14,26 8,8975 - 6,743 90 14,17 8,9200 - 10,090 100 14,05 8,9500 - 11,170 10 29,53 12,8775 0,3715 0,777 20 28,47 13,1425 0,3196 1,522 VLHP3 81,04 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 71 http://www.lrc.tnu.edu.vn 101,30 30 26,94 13,5250 0,2317 2,218 40 25,26 13,9450 0,1089 2,868 60 20,12 15,2300 - 3,940 90 20,04 15,2500 - 5,902 100 20,00 15,2600 - 6,553 10 31,53 17,4425 0,1709 0,573 20 30,47 17,7075 0,0854 1,129 30 29,83 17,8675 0,0243 1,679 40 29,76 17,8850 0,0170 2,237 60 25,60 18,9250 - 3,170 90 26,37 18,7325 - 4,804 100 26,08 18,8050 - 5,318 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 72 http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.43 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Zn(II) Hình 2.44 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Zn(II) Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 73 http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.45 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Zn(II) Bảng 2.31 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Zn(II) VLHP VLHP1 VLHP2 VLHP3 Nồng độ đầu (mg/l) R1 k1 qe,exp qe,cal (phút-1) (mg/g) (mg/g) 50,25 0,9600 0,0260 5,8375 3,08 80,40 0,9594 0,0150 14,3000 1,84 101,50 0,9903 0,0150 18,9250 1,93 50,65 0,9688 0,0190 9,5980 2,31 80,20 0,9475 0,0200 15,4450 2,44 102,93 0,9988 0,0088 19,6900 1,24 49,85 0,9801 0,0270 8,8975 3,22 81,04 0,9376 0,0200 15,2300 3,00 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 74 http://www.lrc.tnu.edu.vn 101,30 0,8811 0,0200 18,9250 1,62 Hình 2.46 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP1 Zn(II) Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 75 http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 2.47 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP2 Zn(II) Hình 2.48 Đồ thị biểu diễn phƣơng trình động học hấp phụ bậc VLHP3 Zn(II) Bảng 2.32 Một số tham số động học hấp phụ bậc VLHP Zn(II) Chất VLHP1 VLHP2 Nồng độ đầu (mg/l) R22 50,25 0,9970 0,015 5,8375 9.30 80,40 0,9991 0,022 14,3000 14,90 101,50 0,9995 0,030 18,9200 10,12 50,65 0,9968 0,015 9,5980 10,13 80,20 0,9984 0,020 15,4450 16,00 102,93 0,9990 0,010 19,6900 19,45 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN qe,exp (g.mg phút ) (mg/g) k2 -1 76 -1 qe,cal (mg/g) http://www.lrc.tnu.edu.vn VLHP3 49,85 0,9952 0,020 8,8975 9,60 81,04 0,9976 0,020 15,2300 15,87 101,30 0,9992 0,033 18,9250 19,08 Nhận xét: Từ bảng 2.31÷2.32 cho thấy: phương trình động học bậc biểu kiến cho kết qe,exp khác nhiều so với q e,cal, hệ số tin cậy R2 chưa cao (R2 0,99) Vì vậy, kết luận trình hấp phụ Zn(II) tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Lagergren Thông qua phương trình động học hấp phụ bậc hai VLHP Ni(II), Fe(III), Zn(II) xác định giá trị số k2 Trong VLHP, giá trị số k2 VLHP3 lớn so với VLHP1, VLHP2 cho thấy tốc độ hấp phụ VLHP3 nhanh Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 77 http://www.lrc.tnu.edu.vn KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút kết luận sau: Đã chế tạo VLHP từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp bẹ chuối thông qua trình xử lý axit stearic, fomandehit axit sunfuric Đã xác định số đặc điểm bề mặt VLHP chế tạo phổ hồng ngoại, ảnh SEM, diện tích bề mặt riêng tính theo BET VLHP3 Các kết cho thấy VLHP có tâm hấp phụ có độ xốp lớn NL Đã xác định điểm đẳng điện VLHP Cụ thể là: VLHP1 pH pzc = 6,2; VLHP2 pH pzc = 6,4; VLHP3 pH pzc = 5,8 Đã khảo sát khả hấp phụ NL VLHP ion Fe(III), Ni(II) Zn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh Kết cho thấy: NL VLHP hấp phụ ion kim loại dung dịch nước Tuy nhiên, khả hấp phụ VLHP tốt NL Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ VLHP Fe(III), Ni(II) Zn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh Các kết thu được: - Trong khoảng thời gian khảo sát (từ 10 phút đến 120 phút), khoảng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Ni(II) 90 phút, Fe(III), Zn(II) 60 phút - Trong khoảng pH khảo sát (1,0 ÷ 6,0), pH tốt để hấp phụ VLHP ion kim loại là: Fe(III): pH 2,5 Ni(II): pH 5,0 Zn(II): pH 4,0 - Trong khoảng khối lượng khảo sát (0,1g ÷0,4g) cho thấy, lượng VLHP c n thiết để hấp phụ tốt ion kim loại 0,2g.(V=50ml; C0 = Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 78 http://www.lrc.tnu.edu.vn 100mg/L) - Nghiên cứu cân hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir xác định dung lượng hấp phụ cực đại (qmax) VLHP ion kim loại là: * VLHP1: Ni(II): qmax = 20,09 (mg/g) Fe(III): qmax = 21,32 (mg/g) Zn(II): qmax = 20,88 (mg/g) * VLHP2: Ni(II): qmax = 21,88 (mg/g) Fe(III): qmax = 22,20 (mg/g) Zn(II): qmax = 21,50 (mg/g) * VLHP3: Ni(II): qmax = 24,00 (mg/g) Fe(III): qmax = 26,25 (mg/g) Zn(II): qmax = 24,30 (mg/g) Khảo sát động học hấp phụ VLHP Ni(II), Fe(III) Zn(II) cho thấy động học hấp phụ VLHP ion kim loại xảy theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Lagergren Trong đó, VLHP3 có tốc độ hấp phụ nhanh VLHP1 VLHP2 Như vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ bẹ chuối để hấp phụ ion kim loại Ni(II), Fe(III) Zn(II) cho kết tốt Từ đó, cho thấy nâng cao mở rộng phạm vi nghiên cứu để sử dụng VLHP việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 79 http://www.lrc.tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hoá học kĩ thuật xử lý nước thải, NXB Thanh niên, Hà Nội Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống Kê Tr n Hồng Côn, Đồng Kim Loan (2003), Độc học vệ sinh công nghiệp, Khoa hoá, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Đặng Kim Chi (2005), Hóa học môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật- Hà Nội Tr n Tứ Hiếu, Phạm Hùng Việt, Nguyễn Văn Nội (1999), Giáo trình Hoá môi trường sở, Khoa Hoá, Đại học Quốc gia Hà Nội Tr n Tứ Hiếu (2004), Hóa học phân tích, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Đình Huề (2000), Giáo trình Hóa lí II, Nxb Giáo dục Hoàng Nhâm (2003), Hóa vô cơ, Tập II, Tập III, Nxb Giáo dục Tr n Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, Nxb Giáo dục 10 Quy chuẩn Việt Nam 2009, Bộ Tài nguyên Môi trường 11 Hoàng Ngọc Quang (2010), Giáo trình tài quản lý tài nguyên nước, Nxb Hà Nội 12 Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích công cụ hoá học đại, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội 13 Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, Nxb Khoa học Kỹ thuật 14 Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Như Quỳnh (2010), “Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+, Ni2+ than vỏ lạc”, Tạp chí phân tích Hoá, Lý Sinh học T 15 (4), tr.160-164 15 Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khoẻ người, Nxb Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 80 http://www.lrc.tnu.edu.vn Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh 16 Issabayeva G., Aroua M K & Sulaiman N M N (2006), “Removal of lead from aqueous solution on palm shell activated carbon” Bioresource Technology, 97, pp 2350-2355 17 Ketty Bilba, Marie- Ange Arsene, Alex Quensanga (2007), “Study of banana and coconut fibers: Botanical composition, thermal degradation and textural abservation”, Bioresourse Technology, Vol 98 (1), pp 58-68 18 Kathiresan Sathasivam and Mas Rosemal HaKim Mas Haris (2010) “Banana trunk fiber as an efficient biosorbent for the removal of Cd(II), Cu(II), and Zn(II) from aqueous solutions”, Journal of the Chilean Chemical Society, Vol 55 (2), pp 278-282 19 Kernit Wilson, Hong Yang, Chung W.Seo, Wayne E.Marshall (2006) “Select metal adsorption by activated carbon made from peanut shell” Bioresoyrce Technology, 97, pp 2266-2270 20 Nguồn: số liệu thống kê FAOSPAT Datase Results 2013 21 Rocha G G Zaia D A M, Alfaya RvD, Alfaya A A d, 2009 “Use of rice straw as biosorbenr for removal of Cu(II), Zn(II), Cd(II), and Hg(II) ions in industrial effluents” Journal of Hazardous Materials, 166, pp 383-388 22 Thomas Anish Johnson, Niveta Jain H C Joshi and Shiv Prasad (2008), Agricultural and agro- processing wastes as low cost adsor bents for metal removal from wastewater: Areviw, Journal of Scientific and Industrial Research, 67, pp 647-658 23 W E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.N John., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology, 69, pp 263-268 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN 81 http://www.lrc.tnu.edu.vn [...]... cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) trong môi trường nước Thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau: - Chế tạo các VLHP từ bẹ chuối qua xử lý bằng fomandehit, axit stearic, axit sunfuric… - Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của VLHP bằng phổ IR, ảnh chụp SEM - Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ. .. thể tạo phức, sự hấp phụ và tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ, điều này làm ảnh hưởng đến cả dung lượng và cơ chế hấp phụ [1], [2] 1.4.2 Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước Hấp phụ trong môi trường nước thường diễn ra khá phức tạp Vì trong hệ có ít nhất ba thành ph n gây tương tác là nước - chất hấp phụ chất bị hấp phụ Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh... ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ Chất được tích luỹ trên bề mặt gọi là chất hấp phụ Bản chất của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Tuỳ theo bản chất của lực tương tác mà người ta chia làm hai loại hấp phụ: Hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học Hấp phụ vật lí: Là sự hấp phụ gây ra bởi lực Vander Vaals (tương tác yếu) giữa các ph n tử chất bị hấp phụ. .. chất hấp phụ Quá trình hấp phụ vật lí là quá trình thuận nghịch Hấp phụ hoá học: Gây ra bởi các lực liên kết hoá học giữa các ph n tử chất bị hấp phụ với ph n tử chất hấp phụ Lực liên kết này bền, khó bị phá vỡ Trong một số hệ hấp phụ, xảy ra đồng thời cả hai quá trình hấp phụ vật lí và hấp phụ hoá học [7], [9] Cân bằng hấp phụ: Sự hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, bên cạnh quá trình hấp phụ còn... thực vật để tách kim loại ra khỏi môi trường nước Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có và không đưa thêm vào môi trường các tác nhân độc hại khác Một trong các nguồn nguyên liệu sẵn có ở nước ta là bẹ chuối rất thích hợp cho việc nghiên cứu biến đổi tạo ra các vật liệu hấp phụ để tách loại các ion kim loại nặng Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: Nghiên. .. giữa các chất bị hấp phụ và dung môi Thông thường, nồng độ chất tan trong dung dịch là nhỏ nên khi tiếp xúc với chất hấp phụ, các ph n tử nước lập tức chiếm chỗ trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ Các chất hấp phụ chỉ có thể đẩy phân tử nước để chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ Điều này xảy ra khi tương tác giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ mạnh hơn tương tác giữa chất hấp phụ và nước Khả năng hấp phụ. .. tán màng: Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tán trong mao quản: Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ - Giai đoạn hấp phụ thực sự: Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ Quá trình hấp phụ được coi như một phản ứng nối tiếp bao gồm các giai đoạn nhỏ, trong đó giai đoạn chậm... phụ và nước Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ đối với chất bị hấp phụ còn phụ thuộc vào tính tương đồng về độ phân cực giữa chúng Chất hấp phụ và chất bị hấp phụ đều phân cực hoặc không phân cực thì sự hấp phụ xảy ra tốt hơn Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi trường Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ Các chất có tính axit yếu hoặc lưỡng tính... bằng dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ cho trước [9] Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức: q (Co  Ccb ).V m (1.1) Trong đó: q: dung lượng hấp phụ V: Thể tích dung dịch (lít) m: Khối lượng chất hấp phụ (g) C0: Nồng độ dung dịch ban đ u (mg/l) [9] * Phương trình động học hấp phụ Trong quá trình hấp phụ, các ph n tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời, bởi vì các ph n tử chất bị hấp phụ khuếch... việc nghiên cứu động học hấp phụ Phương trình này được xây dựng trên các giả thuyết là: - Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định - Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân - Bề mặt của chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các trung tâm là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh - Phương trình hấp ... phát từ lý trên, chọn đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) môi trường nước Thực đề tài này, tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo. .. loại hấp phụ: Hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học Hấp phụ vật lí: Là hấp phụ gây lực Vander Vaals (tương tác yếu) ph n tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ Quá trình hấp phụ vật lí trình thuận nghịch Hấp phụ. .. hấp phụ nước Khả hấp phụ chất hấp phụ chất bị hấp phụ phụ thuộc vào tính tương đồng độ phân cực chúng Chất hấp phụ chất bị hấp phụ phân cực không phân cực hấp phụ xảy tốt Hấp phụ môi trường nước