Khóa luận tốt nghiệp NGHIÊN cứu xử lý XANH METHYLEN BẰNG vật LIỆU hấp PHỤ SEPIOLITE

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tượng nghiên cứu 32 2.2 Phạm vi nghiên cứu 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 32 2.3.1 Khảo sát khả hấp phụ xanh methylen sepiolite 32 2.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ sepiolite 32 2.3.3 So sánh khả xử lý xanh methylen sepiolite với than hoạt tính 32 2.4 Phương pháp nghiên cứu 32 2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 32 2.4.2 Phương pháp phân tích trắc quang 32 2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Khảo sát khả hấp phụ xanh methylen sepiolite 36 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ sepiolite .36 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian 36 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ xanh methylen ban đầu 39 3.3 So sánh khả xử lý xanh methylen sepiolite với than hoạt tính 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt VLHP Diễn giải : Vật liệu hấp phụ iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng 12 Bảng 1.2: Số liệu xây dựng đườg chuẩn xác định nồng độ Xanh metylen 31 Bảng 3.1: Các thông số hấp phụ 36 Bảng 3.2: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ VLHP 37 Bảng 3.3: Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ 38 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nồng độ Xanh methylen ban đầu đến hiệu suất dung lượng hấp phụ VLHP 40 Bảng 3.5: Các thông số hấp phụ sepiolite than hoạt tính 42 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm Hình 1.2: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 14 Hình 1.3: Đồ thị phụ thuộc Cf /q vào Cf 14 Hình 1.4: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 15 Hình 1.5: Sự phụ thuộc lgq vào lgCcb 15 Hình 1.6 Công thức hóa học xanh methylen 20 Hình 1.7 Dạng oxy hóa khử Xanh methylen 20 Hình 1.8 Trạng thái tự nhiên Sepiolite 23 Hình 1.9 Kết BET vật liệu sepiolite 24 Hình 1.10 Cấu trúc sepiolite 25 Hình 1.11 Hình ảnh không gian ba chiều sepiolite 25 Hình 1.12 Cấu trúc sơ đồ mạch Sepiolite 26 Hình 1.13 Hình ảnh SEM Sepiolite 27 Hình 1.14 Cấu trúc lớp keo Sepiolite 28 Hình 1.15 Đường chuẩn xác định nồng độ Xanh metylen 31 Hình 3.1 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào thời gian 37 Hình 3.2 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP 39 Hình 3.3 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào nồng độ Xanh methylen ban đầu 40 Hình 3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Xanh methylen 41 Hình 3.5 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb xanh methylen 41 vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ô nhiễm môi trường nước vấn đề toàn xã hội quan tâm Ở Việt Nam tồn thực trạng nước thải hầu hết sở sản xuất xử lí sơ chí thải trực tiếp môi trường Hậu môi trường nước kể nước mặt nước ngầm nhiều khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức người, xiết chặt công tác quản lí môi trường việc tìm phương pháp nhằm loại bỏ ion kim loại nặng, hợp chất hữu độc hại khỏi môi trường nước có ý nghĩa to lớn Ngày với phát triển giới mặt, đặc biệt lĩnh vưc công nghiệp tạo ngày nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu người Thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp như: dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm, y tế… Do tính tan cao, thuốc nhuộm tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước hậu tổn hại đến người, sinh vật sống Hơn nữa, thuốc nhuộm nước thải khó loại bỏ chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt tác nhân gây oxi hóa Hiện có nhiều phương pháp xử lý nước thải chủ yếu phương pháp hóa học, phương pháp hấp phụ lựa chọn mang lại hiệu cao Có nhiều chất hấp phụ rẻ tiền, dễ kiếm (như: bã mía, vỏ lạc, lõi ngô, vỏ dừa, rơm, bèo tây, chuối sợi…) sử dụng để loại bỏ chất gây độc hại môi trường nước Sepiolite khoáng sét có nhiều ứng dụng công nghiệp giới ưu điểm bật trọng lượng riêng thấp, khả hấp phụ cao, thành phần hóa học độ dẫn nhiệt thấp Sepiolite tạo thành từ hỗn hợp MgO-Al2O3-SiO2-H2O Với diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao, cấu trúc riêng biệt nên sepiolite ứng dụng lĩnh vực hấp phụ xúc tác Hơn dạng gel (dạng sepiolitenước) có tính dẻo, điện đông lưu biến đáng quan tâm nên có khả ứng dụng làm chất hấp phụ, xúc tác môi trường nước Xuất phát từ lí trên, thưc đề tài: “Nghiên cứu xử lý xanh methylen vật liệu hấp phụ sepiolite” Mục đích nghiên cứu Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ sepiolite xanh methylen môi trường nước CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nước thải dệt nhuộm Ngành dệt nhuộm ngành quan trọng có từ lâu đời gắn liền với nhu cầu loài người may mặc Sản lượng dệt giới ngày tăng với gia tăng chất lượng sản phẩm, đa dạng mẫu mã, mầu sắc sản phẩm Chẳng hạn Ấn Độ, hàng năm sản xuất khoảng 4000 triệu mét vải với lực lượng lao động ngành xấp xỉ 95 vạn người 670 xí nghiệp (Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, 2005) Ngày nay, nước tiên tiến, sản phẩm dệt may chủ yếu nhập từ nước chậm phát triển Với quốc gia phát triển nguyên vật liệu nhân công rẻ nên ngành dệt nhuộm ngành có khả đem lại lợi nhuận lớn nhờ xuất sản phẩm dệt may Đó yếu tố khách quan thuận lợi giúp cho công nghiệp dệt nhuộm nước có điều kiện cạnh tranh thị trường quốc tế Tuy nhiên, điều kiện lịch sử hoàn cảnh kinh tế, sở ngành dệt nhuộm sử dụng thiết bị dây chuyền công nghệ với mức độ đại khác Các sở xây dựng lựa chọn dây chuyền công nghệ đại với hiết bị có độ tự động hóa độ xác cao, khí nhiều sở khác tiếp tục sử dụng thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, gây ảnh hưởng tới điều kiện làm việc chất lượng sản phẩm môi trường Ở Việt Nam, công nghiệp dệt may đà phát triển mạnh đem lại nhiều lợi nhuận thu nhập kinh tế Tuy nhiên, đặc thù ngành công nghiệp dệt may ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm môi trường trầm trọng, đặc biệt ô nhiễm nước thải Cho dù cải tiến trang thiết bị đại, hóa chất nhuộm thay đổi cải tiến, nguyên nhân ô nhiễm thay đổi ngành dệt may sử dụng hóa chất mang màu làm nguyên liệu công đoạn nhuộm hàng loạt hóa chất khác Cải tiến trang thiết bị đem lại giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể Cho đến nay, toàn ngành dệt may Việt Nam đổi thiết bị đạt 7% Tuy nhiên, tỷ lệ thấp so với nước khu vực (20 - 25%) Thiết bị lại ngành dệt hư mòn nặng nề, nhiều thiết bị cũ kỹ, ngành đủ phụ tùng thay thế, khôi phục tính công nghệ Đây nguyên nhân làm gia tăng chất thải, cần khảo sát kỹ nghiên cứu phương pháp xử lý kịp thời (Trần Ngọc Phú, 2004) 1.1.1 Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm Tùy đặc thù công nghệ sản phẩm sở sản xuất khác mà quy trình sản xuất áp dụng thay đổi cho phù hợp Dây chuyền công nghệ sản xuất dệt nhuộm tổng quát thể hình 1.1, bao gồm bước sau: Nguyên liệu đầu vào Kéo sợi, chải Tinh bột, phụ gia, nước Hồ sợi Nước thải chứa hồ tinh bột Dệt vải NaOH, enzym Dũ hồ Hóa chất, NaOH Nấu H2SO4 , chất tẩy giặt Giặt trung hòa Nước thải chứa hồ tinh bột Nước thải Nước thải H2O2, NaOCl, hóa chất Tẩy trắng Nước thải H2SO4 , chất tẩy giặt Giặt Nước thải Hóa chất, NaOH Làm bóng Nước thải Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa H2SO4 , chất tẩy giặt, H2O2 Giặt Hóa chất Hoàn tất, văng khổ Dịch nhuộm thải Nước thải Nước thải Hình 1.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm ( Trần Ngọc Phú, 2004) Nguồn nước thải phát sinh công nghệ dệt nhuộm từ công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm hoàn tất, lượng nước thải chủ yếu trình giặt sau công đoạn Nhu cầu sử dụng nước nhà máy dệt nhuộm lớn thay đổi theo mặt hàng khác Nhu cầu sử dụng nước cho mét vải nằm phạm vi từ 12 đến 65 lít thải từ 10 đến 40 lít Vấn đề ô nhiễm chủ yếu ngành dệt nhuộm ô nhiễm nguồn nước (Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, 2005; Đặng Xuân Việt, 2007) Các chất gây ô nhiễm nước thải công nghiệp dệt nhuộm bao gồm: - Các tạp chất tách từ vải sợi dầu mỡ, hợp chất chứa nitơ, pectin, chất bụi bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi) - Các hoá chất sử dụng quy trình công nghệ hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3… loại thuốc nhuộm, chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Lượng hoá chất sử dụng với loại vải, loại màu thường khác chủ yếu vào nước thải công đoạn tương ứng (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Ngọc, 2002) 1.1.2 Tác hại ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu ngày sử dụng nhiều dệt may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm ngành công nghiệp thực phẩm Vì thuốc nhuộm có đặc điểm: sử dụng dễ dàng, giá thành rẻ, ổn định đa dạng so với màu sắc tự nhiên Tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi thuốc nhuộm sản phẩm chúng gây ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng tới người môi trường Khi vào nguồn nước nhận sông, hồ…với nồng độ nhỏ thuốc nhuộm cho cảm giác màu sắc Màu đậm nước thải cản trở hấp thụ oxy ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho hô hấp, sinh trưởng loại thuỷ sinh vật Như tác động xấu đến khả phân giải vi sinh chất hữu nước thải Đối với cá loại thủy sinh: thử nghiệm cá 3000 thuốc nhuộm nằm tất nhóm từ không độc, độc vừa, độc đến cực độc Trong có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc cho cá thủy sinh, 2% thuốc nhuộm mức độ độc cực độc cho cá thủy sinh (E García-Romero M Suarez Sepiolite–palygorskite, 2013; LU Hai-jun, 2006) Đối với người gây bệnh da, đường hô hấp, phổi Ngoài ra, số thuốc nhuộm chất chuyển hoá chúng độc hại gây ung thư (như thuốc nhuộm Benzidin, Sudan) Các nhà sản xuất châu Âu ngừng sản suất loại này, thực tế chúng tìm thấy thị trường giá thành rẻ hiệu nhuộm màu cao (E GarcíaRomero M Suarez Sepiolite–palygorskite, 2013) CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Dung dịch chất hữu xanh methylene - Vật liệu hấp phụ sepiolite 2.2 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Bộ Môn Hóa, tự pha dung dịch gốc xanh methylen 1000 mg/l, từ dung dịch gốc pha nồng độ cần thiết - Phạm vi thời gian: 1/2016- 5/2016 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.3.1 Khảo sát khả hấp phụ xanh methylen sepiolite 2.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ sepiolite 2.3.2.1 Ảnh hưởng thời gian 2.3.2.2 Ảnh hưởng khối lượng VLHP 2.3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ xanh methylene 2.3.3 So sánh khả xử lý xanh methylen sepiolite với than hoạt tính 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu - Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Tiến hành thu thập báo, luận văn, luận án, công trình nghiên cứu công bố nước quốc tê liên quan đến hấp phụ chất màu vật liệu hấp phụ - Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: kết thu từ trình thực nghiệm 2.4.2 Phương pháp phân tích trắc quang 2.4.2.1 Nguyên tắc Chuyển cấu tử cần phân tích hợp chất màu có khả hấp thụ ánh sáng thuốc thử thích hợp Dựa vào khả hấp thụ ánh sáng hợp chất màu xác định hàm lượng (nồng độ) cấu tử cần phân tích 32 2.4.2.2 Độ hấp thụ quang (A) Cơ sở phương pháp phân tích trắc quang định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer-Lambert-Beer Biểu thức định luật độ hấp thụ quang (A) tính theo công thức: (2.1) Trong đó: A độ hấp thụ (mật độ quang) Io cường độ ánh sáng vào dung dịch I cường độ ánh sáng khỏi dung dịch L bề dày dung dịch ánh sáng qua C nồng độ chất hấp thụ ánh sáng dung dịch ε hệ số hấp thụ mol phân tử, phụ thuộc vào chất chất hấp thụ ánh sáng bước sóng ánh sáng tới (ε= f(λ)) Như vậy, độ hấp thụ quang A hàm đại lượng: bước sóng, bề dày dung dịch nồng độ chất hấp thụ ánh sáng A= f (λ,L,C) (2.2) Do đo A bước sóng λ định với cuvet có bề dày L xác định đường biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = ax đường thẳng Tuy nhiên yếu tố ảnh hưởng đến hấp thụ ánh sáng dung dịch (bước sóng ánh sáng tới, pha loãng dung dịch, nồng độ H+, có mặt ion lạ) nên đồ thị dạng đường thẳng với giá trị nồng độ Do biểu thức (2.1) có dạng: A= k ε L(Cx)b (2.3) Trong đó: Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng dung dịch K : số thực nghiệm b : số có giá trị < b ≤1 Nó hệ số gắn liền với nồng độ Cx Khi Cx nhỏ b =1, Cx lớn b < Đối với chất phân tích dung môi xác định cuvet có bề dày xác định ε= const L= const Đặt K= k.ε.L ta có: 33 Aλ= KCb (2.4) Phương trình (2.3) sở để định lượng chất theo phương pháp phổ hấp thụ quang phân tử UV –Vis (phương pháp trắc quang) Trong phân tích người ta sử dụng vùng phổ nồng độ tuyến tính A C, vùng tuyến tính rộng hay hẹp phụ thuộc vào chất chất hấp thụ quang chất điều kiện thực nghiệm (Trần Tứ Hiếu, 2003) 2.4.2.3 Phương pháp phân tích định lượng trắc quang Có nhiều phương pháp khác để định lượng chất phương pháp trắc quang Từ phương pháp đơn giản không cần máy móc như: phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu, phương pháp cân màu mắt… phương pháp đơn giản, không cần máy móc đo phổ xác định nồng độ gần chất cần định lượng, thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép chất xem có đạt hay không Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như: phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi sai,… Tùy theo điều kiện đối tượng phân tích cụ thể mà ta chọn phương pháp thích hợp Trong đề tài sử dụng phương pháp đường chuẩn để định lượng xanh methylen Phương pháp đường chuẩn: Cơ sở phương pháp: Dựa phụ thuộc tuyến tính độ hấp thụ quang A vào nồng độ cấu tử cần xác định mẫu Aλ= KCb Tiến hành: Pha chế dãy dung dịch chuẩn có nồng độ hấp thụ ánh sáng nằm vùng nồng độ tuyến tính (b=1) Đo độ hấp thụ quang A dung dịch chuẩn Xây dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ quang A vào nồng độ cấu tử cần nghiên cứu (phụ thuộc tuyến tính) A= f (C) Đồ thị 34 gọi đường chuẩn Đường chuẩn có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ Pha chế dung dịch phân tích với điều kiện xây dựng đường chuẩn đem đo độ hấp thụ quang A với điều kiện xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh, cuvet, bước sóng) Dựa vào giá trị độ hấp thụ quang A đường chuẩn tìm nồng độ Cx (Trần Tứ Hiếu, 2003) 2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phương pháp tổng hợp để thu thập số liệu trình thực nghiệm Sau sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý số liệu thu trình thực nghiệm 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát khả hấp phụ xanh methylen sepiolite Cho 50ml dung dịch xanh metylen có nồng độ 50 mg/l vào bình tam giác 250ml, thêm vào bình 0,02 gam vật liệu Tiến hành lắc máy lắc với tốc độ 120 vòng/phút 10 phút (thời gian lắc thời gian hấp phụ), nhiệt độ phòng (27±10C) Lọc bỏ chất rắn, lấy dịch lọc xác định nồng độ Xanh methylen lại dung dịch Tính dung lượng hấp phụ q (mg/g) hiệu suất hấp phụ H (%) VLHP xanh methylen theo công thức: (3.1) (3.2) Trong đó: Co, C1: nồng độ Xanh methylene ban đầu sau hấp phụ tương ứng (mg/l) V: thể tích dung dịch xanh methylen (l) m: lượng VLHP (g) Kết bảng 3.1 Bảng 3.1: Các thông số hấp phụ C0 (mg/l) C1 (mg/l) H (%) 50 6,058 87,884 Nhận xét: Kết bảng 3.1 cho thấy VLHP sepiolite có khả hấp phụ xanh methylen 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ sepiolite 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian Tiến hành hấp phụ với khối lượng VLHP 0,02 g 50ml dung dịch xanh methylen có nồng độ khác (50÷200 mg/l) Lắc dung dịch với tốc độ 120 vòng/phút khoảng thời gian khác từ ÷ 45 phút, nhiệt độ phòng (27±10C) Lọc bỏ bã rắn, xác định nồng độ dung dịch xanh 36 methylen lại dung dịch sau hấp phụ Tính hiệu suất hấp phụ VLHP đốivới xanh methylen Kết bảng 3.2 hình 3.1 Bảng 3.2: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ VLHP Thời gian hấp phụ Nồng độ Xanh methylene ban đầu C0 (mg/l) 50 (phút) 100 150 200 Hiệu suất H (%) 85,799 61,958 51,846 52,419 10 86,714 62,794 52,924 52,981 15 87,960 66,329 53,0864 53,574 30 89,525 68,037 53,928 54,849 45 90,417 69,766 56,271 58,001 Hình 3.1 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào thời gian Nhận xét: Tử kết thu bảng 3.2 hình 3.1 cho thấy khoảng thời gian khảo sát hấp phụ từ ÷ 45 nồng độ ban đầu khác xanh methylen hiệu suất hấp phụ VLHP tăng Khi nồng độ xanh methylen ban đầu cao hiệu suất hấp phụ tăng chậm, nồng độ xanh methylen ban đầu thấp hiệu suất hấp phụ tăng nhanh (ảnh hưởng thời 37 gian rõ ràng) Mặt khác, nồng độ ban đầu khác xanh methylen hiệu suất hấp phụ VLHP tăng khoảng 15 phút đầu tương đối ổn định từ phút 15÷45 Do chọn 15 phút thời gian đạt cân VLHP 3.2.2 Ảnh hưởng khối lượng VLHP Tiến hành hấp phụ điều kiện: 50ml dung dịch xanh methylen nồng độ 100 mg/l khối lượng VLHP thay đổi từ 0,02÷0,1 g, lắc dung dịch với tốc độ 120 vòng/phút, thời gian hấp phụ từ 5÷30 phút, nhiệt độ phòng (27±10C) Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ Xanh methylen lại dung dịch sau hấp phụ Tính hiệu suất hấp phụ VLHP xanh metyl Kết trình bày bảng 3.3, hình 3.2 Bảng 3.3: Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Thời gian hấp phụ Khối lượng VLHP (g) 0,02 0,04 (phút) 0,06 0,08 0,1 Hiệu suất H (%) 57,719 71,104 85,788 89,525 92,276 10 60,173 76,499 88,094 91,221 94,844 15 63,742 79,283 90,256 92,704 96,246 30 73,726 82,928 91,759 93,279 96,965 38 Hình 3.2 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP Nhận xét: Các kết thực nghiệm thu cho thấy khối lượng VLHP tăng từ 0,02÷0,1g/ 50 ml dung dịch, thời gian hấp phụ khác hiệu suất hấp phụ VLHP tăng Ở tất thời gian hấp phụ khác nhau: với khối lượng VLHP từ 0,02÷0,06g/50ml dung dịch, hiệu suất hấp phụ VLHP tăng nhanh; với khối lượng VLHP từ 0,06÷0,1g/50ml dung dịch, hiệu suất hấp phụ VLHP tăng chậm Sự hấp phụ tăng lên khối lượng VLHP giải thích tăng lên diện tích bề mặt vị trí hấp phụ VLHP 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ xanh methylen ban đầu Tiến hành hấp phụ với 0,06g VLHP 50ml dung dịch xanh methylene có nồng độ xác định khác (50÷200 mg/l),lắc dung dịch với tốc độ 120 vòng/phút, thời gian hấp phụ 15 phút, nhiệt độ phòng (27±10C) Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ xanh methylen lại dung dịch sau hấp phụ Tính dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP Xanh methylen Kết trình bày bảng 3.4 39 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nồng độ Xanh methylen ban đầu đến hiệu suất dung lượng hấp phụ VLHP C0 (mg/l) Ccb (mg/l) H (%) q (mg/g) Ccb/q (g/l) 50 2,2718 95.4564 39,7735 0.077 100 10,2175 89.7825 74,8188 0.167 150 27,7991 81.4673 101,8341 0.253 200 45,5364 77.2318 128,7197 0.314 Hình 3.3 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào nồng độ Xanh methylen ban đầu Nhận xét: Từ kết thực nghiệm thu cho thấy thời gian hấp phụ khác nồng độ xanh metyl ban đầu tăng hiệu suất hấp phụ giảm Trong khoảng nồng xanh metyl ban đầu khảo sát (50÷200 mg/l) hiệu suất hấp phụ VLHP giảm từ 95.4564÷77.2318% Từ kết thu bảng 3.4 nghiên cứu cân hấp phụ Xanh metylen theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 40 Hình 3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Xanh methylen Hình 3.5 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb xanh methylen Nhận xét: Từ kết khảo sát cho thấy: Sự hấp phụ VLHP dung dịch xanh methylen mô tả tốt theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Từ đồ thị biểu diễn phụ thuộc Ccb/q vào Ccb xanh methylen hình 3.5, tính giá trị dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir b VLHP 1/qmax= 0,0016 => qmax= 625 mg/g 1/( b*qmax) = 0,0035 => b= 0,457 41 3.3 So sánh khả xử lý xanh methylen sepiolite với than hoạt tính Để dánh giá khả hấp phụ màu sepiolite tiến hành so sánh dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ vật liệu với than hoạt tính điều kiện tối ưu Tiến hành tương tự sepiolite kết xác định điều kiện hấp phụ than hoạt tính xanh methylen 10 phút Tiến hành hấp phụ với 0,06g loại vật liệu: sepiolite than hoạt tính với 50ml dung dịch xanh methylen có nồng độ xác định khác nhau100mg/l, lắc dung dịch với tốc độ 120 vòng/phút, thời gian hấp phụ 15 phút (đối với sepiolite) 10 phút than hoạt tính, nhiệt độ phòng (27±10C) Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ xanh methylen lại dung dịch sau hấp phụ Tính dung lượng hiệu suất hấp phụ sepioliet than hoạt tính xanh methylen Bảng 3.5: Các thông số hấp phụ sepiolite than hoạt tính Sepiolite Than hoạt tính C0 (mg/l) Ccb (mg/l) H (%) q (mg/g) C0 (mg/l) Ccb(mg/l) H (%) q (mg/g) 100 88,985 74,1548 100 70,3905 11,0142 15,5314 84,468 Nhận xét: Từ kết thực nghiệm thu ta thấy hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ cao so với than hoạt tính 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu dựa số kết thực nghiệm thu được, rút số kết luận sau: Biết VLHP có diện tích bề mặt 143,8 m2/g, thể tích lỗ xốp 0,984 cm3/g kích thước lỗ 246,831 Å Đã xác định đặc điểm bề mặt VLHP kính hiển vi điện tử quét(SEM): Chất hấp phụ Sepiolite hình sợi, kích thước đồng đều, đường kính sợi nằm khoảng 100 -120 nm Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Xanh methylen VLHP Sepiolite: - Thời gian đạt cân hấp phụ 15 phút - Khảo sát khối lượng VLHP từ 0.02- 0.1g,khi tăng khối lượng VLHP hiệu suất hấp phụ tăng từ 63,742 % - 96,246 % - Khảo sát nồng độ dung dịch Xanh methylen ban đầu từ 50 – 200 mg/l, tăng nồng độ dung dịch Xanh methylen ban đầu hiệu suất hấp phụ giảm dần từ 95.4564 % - 77.2318% - Dung lượng hấp phụ cực đạu vật liệu 625 mg/g So sánh khả hấp phụ VLHP sepiolite với than hoạt tính điều kiện tối ưu vật liệu cho thấy hiệu suất hấp phụ sepiolite tốt KIẾN NGHỊ - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ chất màu sepiolite biến tính môi trường alcohol môi trường NH4F 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Cát (1999) Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lí nước thải Nhà xuất Thanh niên, Hà Nội Lê Văn Cát (2002) Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải NXB Thống kê, 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, Ngô Thị Ngọc (2002) Giáo trình công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998) Hóa lí tập II NXB Giáo dục, Hà Nội Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005) Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Trần Ngọc Phú (2004) Nghiên cứu thiết kế mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp ozon hoá quy mô bán thực địa Luận văn thạc sĩ khoa học Môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội 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, Hà Nội 10 Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh (1995) Hoá học thuốc nhuộm NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 11 A Gurses, S Karaca, C.Dogar, R Bayrak, M Acıkyıldız, M Yalcın (2004) Determination of adsorptive properties of clay/water system: methylene blue sorption J.Colloid Interf Science 269, pp 310–314 12 D Karamanis, A.N Ökte, E Vardoulakis, T Vaimakis (2011) Water vapor adsorption and photocatalytic pollutant degradation with TiO2– sepiolite nanocomposites Applied Clay Science 53, pp181–187 44 13 D Ghosh, K.G Bhattacharyya (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl Clay Science 20, pp 295–300 14 E Galan (1996) Properties and applications of palygorskite-sepiolte clays Clay Minerals 31, pp443-453 15 E García-Romero M Suarez Sepiolite–palygorskite (2013) Textural study and genetic considerations Applied Clay Science 86, pp129–144 16 K.V Kumar, V Ramamurthi, S Sivanesan (2005) Modeling the mechanism involved during the sorption of methylene blue onto fly ash J Colloid Interf Science 284, pp 14–21 17 K.G Bhattacharyya, A Sharma (2005) Kinetics and thermodynamics of methylene blue adsorption on Neem (Azadirachta indica) leaf powder Dyes Pigments 65, pp 51–59 18 LU Hai-jun (2006) Preparation and Properties of Organically Modified Sepiolite/High-performance Epoxy Nanocomposites Chinese Journal of Aeronautics 19, pp 41-46 19 M Alkan, M Dogan , Y Turhan, O Demirbas, P Turan (2008) Adsorption kinetics and mechanism of maxilon blue 5G dye on sepiolite from aqueous solutions Chemical Engineering Journal 139, pp 213–223 20 Mas Rosemal, H.Mas Haris and Kathiresan Sathasivam (2009) The removal of methyl red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers American Journal of applied sciences 6(9): 1690-1700, ISSN 1546-9237 21 S Senthilkumar, P.R Varadarajan, K Porkodi, C.V Subbhuraam (2005) Adsorptionof methylene blue onto jute fiber carbon: kinetics and equilibrium studies J Colloid Interf Science 284, PP 78- 82 22 Silvia C.R Santos, Rui A.R Boaventura (2008) Adsorption modelling of textile dyes by sepiolite Applied Clay Science 42, pp137–145 23 Sun, Q.Y., Yang, L.Z (2003) The adsorption of basic dyes from aqueous solution on modified peat-resin particle Water Research 37 (7), 1535– 1544 45 24 T.Santhi, Smanonmani, T.Ssmitha (2010) Removal of methyl red from aqueous solution by activated carbon prepared from the annona squmosa seed by adsorption Chemical Engineering Research Bulletin 14, 11-18 25 V Vadivelan, K.V Kumar (2005) Equilibrium, kinetics, mechanism, and process designfor the sorption of methylene blue onto rice hush J Colliod Interf Science 286, pp 90-100 26 Yalei Zhang, Daojie Wang, Gaoke Zhang (2011) Photocatalytic degradation of organic contaminants by TiO2/sepiolite composites prepared at low temperature Chemical Engineering Journal 173, pp1– 10 27 W.G Xu, S.F.Liu, S.X Lu, S.Y Kang Y Zhou, H.F Zhang (2010) Photocatalytic degradation in aqueous solution using quantum-sized ZnO particles supported on sepiolite Journal of colloid and Interface Science Vol 351, pp 210-216 28 UV- Việt Nam Xanh methylen- thông tin cho người nuôi trồng thủy sản ThS Huỳnh Trường Giang, Khoa Thủy Sản, Đại học Cần Thơ http://uvvietnam.com.vn/NewsDetail.aspx?newsId=2571/ Thứ tư ngày 12/1/2016 29 ESMA – European Specialty Minerals Association (Member of IMAEurope) Sepiolite http://www.ima-europe.eu/about-industrial- minerals/industrial-minerals-ima-europe/sepiolite/ Thứ ngày 24/3/2016 46 ... hấp phụ Hấp phụ vật lý tính chọn lọc Quá trình hấp phụ vật lý trình thuận nghịch tức có cân động chất hấp phụ bị hấp phụ Nhiệt lượng tỏa hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol Sự hấp phụ vật lý phụ. .. lí trên, thưc đề tài: Nghiên cứu xử lý xanh methylen vật liệu hấp phụ sepiolite Mục đích nghiên cứu Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ sepiolite xanh methylen môi trường nước... nhiều trình hấp phụ xảy đồng thời hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy hấp phụ vật lý, tăng nhiệt độ khả hấp phụ vật lý giảm, khả hấp phụ hóa học tăng lên (Trần Văn Nhân,