NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG hấp PHỤ THUỐC NHUỘM

1. Kết luận: Đã khảo sát đẳng nhiệt hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng vật liệu tro trấu hoạt tính. Kết quả cho thấy quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir1. Quá trình hấp phụ đạt cân bằng sau 110 phút. Mô hình động học biểu kiến bậc nhất mô tả thích hợp cho quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng vật liệu tro trấu hoạt tính. Đã xác định được năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu là Ea = 1314,381 calmol Đã xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng vật liệu silica hoạt tính ΔH = 6723,41 (kcalmol) < 0 ΔS = 27,3332 (kcalmol.K) < 0

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

KHOA HÓA HỌC

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM

CỦA TRO TRẤU TRONG DUNG DỊCH NƯỚC

Giảng viên cố vấn: Sinh viên thực hiện:

ThS Trần Minh Ngọc 1 Trương Thị Kim Huệ

2 Nguyễn Minh Quân

3 Nguyễn Mạnh

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Đánh giá khả năng hấp phụ chất màu phẩm nhuộm dianix orange S-G 200% của tro trấu trong dung dịch nước

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm của tro trấu trong dung dich nước

NỘI DUNG

TỔNG QUAN

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN VÀ

KIẾN NGHỊ

1 Nguyên liệu vỏ trấu:

- Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát

- Đốt vỏ trấu: 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy và 25% còn lại chuyển thành tro

- Mỗi năm lượng vỏ trấu thải ra

khoảng trên 8.8 triệu tấn

2 Phẩm màu dianix orange S-G:

- Công thức phân tử: C24H21N5O4.

- Công thức cấu tạo:

- Tổng hợp từ 4-nitrobenzen amine diazo, và 2-((2-cyanoethyl) (phenyl) amino) ethyl benzoate

TỔNG QUAN

Loại tương tác Tương tác giữa các phân tử Lực có bản chất hóa học

Bảng 1 Đặc trưng của các loại hấp phụ

4 Các loại chất hấp phụ:

- Than hoạt tính: là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình, một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit

- Silic đioxit: là một ôxít của silic có công thức hóa học là SiO2 Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở

1650oC, không tan trong nước

- Zeolit: là các aluminosilicat tinh thể có cấu trúc không gian 3 chiều với hệ thống lỗ xốp đồng đều và trật tự, còn có tên khác là rây phân tử

- Vật liệu mao quản trung bình

TỔNG QUAN

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Phương pháp trắc quang:

- Nguyên tắc: muốn xác định một cấu tử X nào đó, ta chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự

hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định

- Cơ sở của phương pháp là định luật Bouguer-Lambert-Beer Biểu thức của định luật:

ΔD = log (I0/I) = ɛλLC

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Gồm 2 phương pháp thường dùng:

- Phương pháp định lượng bằng phương pháp trắc quang:

+ Ưu điểm: đơn giản, không cần máy móc đo phổ

+ Nhược điểm: chỉ xác định nồng độ gần đúng của chất cần định lượng

- Phương pháp đường chuẩn:

+ Ưu điểm: xác định được hàng loạt mẫu cùng loại nên nhanh, kinh tế và kết quả tương đối chính xác

+ Nhược điểm: phải có máy đo chính xác và đôi khi có sự sai lệch nền giữa mẫu chuẩn và mẫu phân tích dẫn đến sai lệch kết quả

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nội dung nghiên cứu bằng phương pháp đường chuẩn:

- Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ của tro trấu

- Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ của tro trấu

- Nghiên cứu quá trình đẳng nhiệt hấp phụ

- Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ

- Xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ

-Xác định năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ

2 Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ:

- Các mô hình động học được sử dụng để nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ là: phương trình bậc nhất biểu kiến và bậc hai biểu kiến

- Trong các mô hình này, dung lượng hấp phụ chất màu tại thời điểm t được xác định theo công thức:

- Phương trình động học hấp phụ bậc nhất biểu kiến có dạng:

- Phương trình động học hấp phụ bậc hai biểu kiến được biểu diễn dưới dạng:

 

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ:

- Hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ phổ biến để mô tả trạng thái cân bằng hấp phụ là phương trình đẳng nhiệt Langmuir và phương trình Freundlich

+ Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:

+ Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich:

qe = x/m = K.C1/ne

 

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ:

Các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ gồm: ΔG, ΔH và ΔS xác định thông qua các thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ

Để xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ, cần tiến hành xác định dung lượng hấp phụ của tro trấu đối với chất màu trong nước ở các nhiệt độ khác nhau

 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 1 Phương trình đường chuẩn xác định nồng độ

Phương trình đường chuẩn có dạng y=a+bx với a=0.06 và b=0.010

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2 Nghiên cứu quá trình hấp phụ phẩm nhộm thuốc nhuộm lên tro trấu:

Chuẩn bị 5 mẫu: V=50mL, C=100mg/L, lượng tro trấu 40g/L, pHi=5÷9, λ =489 nm

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu theo pH

Kết luận: hiệu suất hấp phụ của tro trấu thay đổi không đáng kể tại các giá trị pH khác nhau quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu ít phụ thuộc vào pH môi trường

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.2 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ phẩm nhuộm:

mtro=2g, V=50mL, C thay đổi, t=2h, λ =489 nm

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Phương trình mô tả Sự phụ thuộc các tham số

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Các kết quả của quá trình khảo sát ở 3030K:

Mối liên hệ giữa ln qe và ln Ce theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich:

 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 4 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa 1/Ce và 1/qe

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-1 có dạng :

 

 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-2 có dạng :

 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 3 có dạng :

 

Hình 6 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa qe và qe/Ce

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Elovich có dạng :

 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Bảng 6 Các hằng số của các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ tại các nhiệt độ khác nhau của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu

Nhiệt độ (K) Phương trình Các hằng số r2  

      303

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

        343

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.3 Xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ

Các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu được xác định thông qua việc khảo sát sự hấp phụ ở các nhiệt độ khác nhau

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Với Ka: hằng số trong phương trình Langmuir-1

Để nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm trên tro trấu, chúng tôi tiến hành khảo sát

2.4 Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm:

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

8g tro + 200mL dd phẩm nhuộm ( 100mg/L)

Sau 10 phút thì hút 10mL dung dịch đi ly tâm

Lấy phần dd tiến hành đo mật độ quang ở λ = 489 nm

Lắc đều

Tiến hành từ 10-180 phút

Để xác định thời gian hệ đạt cân bằng chúng tôi tiến hành thí nghiệm

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 9 Mối quan hệ giữa qt theo t cuả quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Ở nhiệt độ 303K

(A)

(B)

Ở nhiệt độ 313K

Ở nhiệt độ 323K

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Từ các đồ thị trên, chúng tôi nhận thấy quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu tuân theo phương trình bậc nhất biểu kiến với độ chính xác cao (hệ số tương quan r2 > 0,9 ở các nhiệt độ khảo sát )

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.5 Năng lượng hoạt hóa (Ea)

Năng lượng hoạt hóa được xác định thông qua phương trình:

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Từ kết quả thu được như trên,để xác định năng lượng hoạt hóa Ea, chúng tôi xây dựng đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của

ln k theo 1/T Trong đó k là hằng số tốc độ phản ứng trong phương trình biểu kiến bậc nhất

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Từ đồ thị chúng tôi xác định được năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm trên tro trấu Ea = 1314,381 cal/mol

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận:

Đã khảo sát đẳng nhiệt hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng vật liệu tro trấu hoạt tính

1. Kết quả cho thấy quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir-1

2. Quá trình hấp phụ đạt cân bằng sau 110 phút

3. Mô hình động học biểu kiến bậc nhất mô tả thích hợp cho quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng vật liệu tro trấu hoạt tính

4. Đã xác định được năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu là Ea = 1314,381 cal/mol

5. Đã xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng vật liệu silica hoạt tính

ΔH = - 6723,41 (kcal/mol) < 0 ΔS = -27,3332 (kcal/mol.K) < 0

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

2 Kiến nghị:

1. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu tro trấu sau khi đã sử dụng để hấp phụ màu phẩm nhuộm

2. Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của vật liệu tro trấu hoạt tính

3. Mở rộng nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu tro trấu hoạt tính đối với các dung dịch khác

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Đỗ Diên ( 2014), giáo trình hóa lý các hệ phân tán, Đại học Khoa Học Huế.

[2] Đinh Quang Khiếu, Phạm Thị Kim Oanh, Trần Quốc Viêt,Trần Thái Hòa (2009) ,”nghiên cứu tổng hợp vật liệu rây phân tử mao quản trung bình 16”,tạp chí khoa học số 5,Đại học Huế.

SBA-[3] Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008), “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ và trao đổi ion của xơ dừa và vỏ trấu biến tính”

[4] Lê Thị Tịnh (2011), “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ Crom trên vỏ trấu và ứng dụng tách Crom khỏi nguồn nước thải, Luận vẳn thạc sỹ Hóa Học, Trường Đại học Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội.

[5] Niên giám thống kê (2013) nhà xuất bản thống kê.

[6] Nguyễn Trung Minh, Nguyễn Thị Thu, Cù Sĩ Thắng (2009) giáo trình kĩ thuật phân tích vật lý, Nxb khoa học và kỹ thuật Hà Nội.

[7] Phạm Luận (2006) , phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[8] Phan Văn Tường, vật liệu Vô cơ, Khoa Hóa,Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội.

[9] Tạp chí y học thực hành số ( 859), (2013), Nhà xuất bản bộ y tế.

[10] Trần Ngọc Tuyền, Nguyễn Đức Vũ Quyên ( 2010), “ Nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A từ tro trấu “,tạp chí hóa học.

[11] Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung ( 2007).

[12] Trần Văn Đức (2012), Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+ trong nước bằng vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu, Luận văn thạc sĩ Hóa Học, Đại học Đà Nằng.

[15] Ersoz G., (2013), “ Fenton-like oxidation of Reactive Black 5 using rice husk ash based catalyst”, Applied Catalysis B: Enviromental, Vol.147, pp.353-358 [16] Kamash A.M., Zak A.A., M.Abed El Geleel M., (2005), “Modeling batch kinetics and thermodynamics of zinc and cadmium ions removal from waste solutions using synthetic zeolite A”, Juormal of Hazardour Materials, Vol B127, 211-220.

[17] Lakshami U.R., Srivalta V.C., Mall I.D., Lataye D.H., (2008), “Rice husk ash as an effective adsorbent: Evalution of adsorptive charatristics for IC dye” , Journal of Enviromental Management, Vol 90, pp 710-720.

[18] Lin L., Zhai S.R., Xiao Z.Y., Song Y., An Q.D., Song X.W , (2013),” Dye adsorption of mesoporous activated carbons produced from NaOH pretreated rice husk”, Bioresource Technology, Vol 136, pp.437-443.

[19] Liu Y., Guo Y., Zuo B., Zhu Y., Wang Z., Gao W., (2012),” Simultaneous reparation of silica and activated carbons from rice husk ash”, Journal of Cleaner Prodiction Vol 32, pp 204-209.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[20] Mane V.S., Mall I.D., Srivastava V.C., (2006)” Kinetic and equilibrium iso therm studies for the adsotive removal of Brilliant Green dye from aqueous solution

by rice husk ash”, Journal of Enviromental Management, Vol 163, pp 390-400

[21] Naiya T.K., Bhattacharya A.K., Mandal S., Das S.K (2009),” The sorption of lead(II) ions on rice husk ash”, Journal of Hazardous Material, Vol.163, pp 1264

1254-[22] Sharma P., Kaur R., Baskar C., Wook-Jin Chung., (2010),” Removal of methylene blue from aqueous waste using rice husk and rice husk ash”, Desalination, Vol

CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE.