Nghiên cứu xử lý môi trường ô nhiễm Cu2+ và Pb2+ bằng vật liệu PANi-bã cafe

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ************ NGUYỄN THỊ THU TRANG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG Ô NHIỄM Cu2+ VÀ Pb2+ BẰNG VẬT LIỆU PANi-BÃ CAFE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS TRẦN QUANG THIỆN HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths.Trần Quang Thiện thầy cô giáo khoa Hóa học tận tình giảng dạy, định hướng hướng dẫn em tận tình suốt q trình nghiên cứu để em hồn thành khóa luận Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến cô chú, anh chị, cán công nhân viên Viện Kỹ thuật Nhiệt đới tạo điều kiện giúp đỡ em nghiên cứu, học tập hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban chủ nhiệm thầy cô Khoa Hóa học hết lòng quan tâm giúp đỡ em suốt thời gian năm học tập Con cảm ơn bố mẹ, em xin chân thành cảm ơn bạn bè người thân tạo điều kiện động viên em học tập đến đích cuối Hà nội, ngày … tháng … năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Trang ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài em trực tiếp nghiên cứu hướng dẫncủa Ths Trần Quang Thiện Em xin cam đoan kết em đạt thời gian làm khóa luận Nếu có điều khơng trung thực, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà nội, ngày … tháng … năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Trang iii iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu khóa luận Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Polyanilin (PANi) 1.1.1 Cấu trúc phân tử PANi 1.1.2 Tính chất PANi 1.1.2.1 Tính dẫn điện 1.1.2.2 Tính điện sắc 1.1.2.3 Khả tích trữ lượng 1.1.2.4 Khả bảo vệ chống ăn mòn kim loại 1.1.3 Phương pháp tổng hợp PANi 1.1.2.1 Tổng hợp phương pháp điện hóa 1.1.2.2 Tổng hợp phương pháp hoá ho ̣c 11 1.1.4 Ứng dụng polyanilin 12 1.2 Bã cafe 14 1.2.1 Phân loại khoa học cafe 14 1.2.2 Tình hình trồng sản xuất cafe Việt Nam 14 1.2.3 Giới thiệu bã cafe 15 1.3 Xử lí mơi trường PANi bã cafe 16 1.3.1 Xử lí mơi trường PANi 16 1.3.2 Xử lí mơi trường bã cafe 17 v CHƢƠNG 2:THỰC NGHIỆM 19 2.1 Đối tượng nghiên cứu 19 2.2 Hóa chất – dụng cụ, thiết bị 19 2.2.1 Hóa chất 19 2.2.2 Dụng cụ 19 2.2.3 Thiết bị 19 2.3 Phương pháp nghiên cứu vật liệu 20 2.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 20 2.3.2 Phương pháp xử lí số liệu (phương pháp bình phương tối thiểu) 20 2.4 Thực nghiệm 22 2.4.1 Tổng hợp vật liệu hấp thu từ bã cafe 22 2.4.2 Khả hấp thu ion Cu2+ Pb2+ 24 2.4.2.1 Bã cafe 24 2.4.2.2 Polyanilin (PANi) 24 2.4.2.3 Polyanilin-bã cafe (PANi – BCF) 24 CHƢƠNG 3:KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Khả hấp thu ion kim loại nặng 25 3.1.1 Khả hấp thu ion Cu2+ 25 3.1.2 Khả hấp thu ion Pb2+ 27 3.2 Đánh giá khả xử lý ion kim loại 29 3.2.1 Bã cafe (BCF) 29 3.2.2 Polyanilin (PANi) 30 3.2.3 Polyanilin-bã cafe (PANi – BCF) 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 vi BẢNG CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT, KÍ HIỆU Tên tiếng anh Từ viết tắt Têntiếngviệt A Cường độ vạch phổ hấp thụ Ani Anilin Aniline BCF Bã café Coffee grounds Nồng độ nguyên tố cần xác C định mẫu đo phổ CV Cyclic voltamertry EM Emeraldine GS Galvanostatic K Hằng số thực nghiệm L Chiều dài môi trường hấp thụ LE PANi Leucoemeraldine Polyanilin PE PANi-BCF Polyaniline Pernigraniline Polyanilin-bã cafe PS Polyaniline-Coffee grounds Potentiostatic vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng1.1 Độ dẫn điện PANi số môi trường khác Bảng 1.2 Thành phần hóa học cafe 15 Bảng 3.1 Hàm lượng hai ion Cu2+ Pb2+ theo thời gian t (phút), vật liệu bã cafe (BCF) 29 Bảng 3.2 Hàm lượng hai ion Cu2+ Pb2+ theo thời gian t (phút), vật liệu polyanilin (PANi) 31 Bảng 3.3 Hàm lượng hai ion Cu2+ Pb2+ theo thời gian t (phút), vật liệu polyanilin-bã cafe (PANi-BCF) 32 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức tổng qt Polyanilin Hình 1.2 Các hình thức chuyển đổi dạng PANi Hình 1.3 Sơ đồ hình thành PANi đường điện hóa 10 Hình 1.4 Sơ đờ tở ng hơ ̣p PANi bằ ng phương pháp hóa ho ̣c 11 Hình 1.5 Hạt cafe 14 Hình 2.1 Bã cafe sau biến tính 23 Hình 3.1 Sự phụ thuộc nồng độ hấp thu Cu2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu C0=20mg/L, pH=7 25 Hình 3.2 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp thu Cu2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 26 Hình 3.3 Sự phụ thuộc nồng độ hấp thu Pb2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu C0=20mg/L, pH=7 27 Hình 3.4 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp thu Pb2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu Co = 20 mg/L, pH=7 28 Hình 3.5 Sự phụ thuộc nồng độ vật liệu bã cafe vào thời gian kim loại nặng pH=7 29 Hình 3.6 Sự phụ thuộc nồng độ vật liệu polyanilin (PANi) vào thời gian kim loại nặng pH=7 30 ix MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày công nghiệp ngày phát triển cách mạnh mẽ nguy gây nhiễm mơi trường ngày cao, đặc biệt vấn đề ô nhiễm kim loại nặng thải từ nghành công nghiệp mối đe dọa với sức khỏe người an tồn hệ sinh thái Nó trở thành vấn đề cấp bách cần giải tính chất độc hại sinh vật sống nói chung người nói riêng Cu2+ Pb2+ hai ion kim loại nặng gây nên ô nhiễm môi trường nước Các nguồn nước thải chủ yếu chứa Cu2+ Pb2+ bao gồm nước thải từ trình khai thác khai thác khống, nước thải nhà máy… Các kim loại có tính độc hại cao có mặt chúng nguồn nước dẫn đến tích tụ sinh vật sống khác gây tác hại xấu đến sức khỏe người loài động, thực vật khác Do đó, việc loại trừ thành phần chứa ion Cu2+ Pb2+ khỏi nguồn nước, đặc biệt nước thải công nghiệp mục tiêu môi trường quan trọng cần phải giải Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường đặc biệt năm gần đây, việc nghiên cứu loại bỏ kim loại nước vật liệu tự nhiên hướng nghiên cứu mới, thân thiện với mơi trường khơng phải bổ sung hóa chất vào dòng thải nên không gây ảnh hưởng thứ cấp tới môi trường mà thu hồi kim loại Do đó, hấp thu ion kim loại Cu2+ Pb2+ vật liệu hấp phụ rẻ tiền bã cafe lựa chọn hấp dẫn mặt kinh tế Bã cafe vật liệu liginxelulozơ, có khả tách kim loại nặng hòa tan màu nước thải nhờ vào cấu trúc xốp thành phần xenlulozơ Bước 5: Thu bã cafe sau sấy 100oC tiếp tục ngâm với dung dịch HCl loãng thời gian rửa lại với NaOH 0,1M đến pH vật liệu Bước 6: Đem lọc bã cafe thu bước sấy 100oC giờ,ta thu vật liệu biến tính Hình 2.1.Bã cafe trước sau biến tính 2.4.1.2 Tổng hợp vật liệu Vật liệu tổng hợp tiến hành qua bước: Bước 1: Lấy 10 gam bã cafe biến tính đựng cốc thủy tinh rửa Bước 2: Pha chế 500ml dung dịch anilin (ANi) 0,2M H2SO4 1M – Dung dịch M0 Dung dịch (NH4)2S2O8 0,5M – Dung dịch M1 Bước 3: Tổng hợp PANi: Lấy 500ml dung dịch M0 đựng cốc thủy tinh nhỏ từ từ 80ml dung dịch M1 vào hết Khuấy dung dịch với tốc độ khuấy 400 vòng/phút, thời gian khuấy Dung dịch thu đem lọc sấy khô thu polyanilin (PANi) Bước 4: Tổng hợp vật liệu từ bã cafe: Lấy 400ml dung dịch M0 cho vào chậu thủy tinh đựng sẵn bã cafe tổng hợp từ bước Tiến hành khuấy đều, nhỏ từ từ 80ml dung dịch M1 vào hết Khuấy hỗn hợp với tốc độ khuấy 400 vòng/phút, thời gian khuấy Hỗn hợp sau khuấy đem lọc sấy khô thu vật liệu compozit PANi-BCF 23 Bước 5: Ngâm PANi PANi-BCF thu hai cốc đựng etanol thời gian để loại bỏ monome (ANi) sản phẩm sau tổng hợp Sau sấy khơ, thu vật liệu cần tổng hợp 2.4.2 Khả hấp thu ion Cu2+ Pb2+ 2.4.2.1 Bã cafe Bước 1: Lấ y 120ml dung dich ̣ ion Cu 2+ (20mg/L), Pb2+ (20mg/L) vào cố c thủy tinh 250ml, sau đó cân 1g vâ ̣t liê ̣u biế n tiń h bã cafe cho vào cố c Bước 2: Tiế n hành khuấ y ở 400 vòng/phút, sau các khoảng thời gian 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút Bước 3: Sau đó lo ̣c lấ y dung dich ̣ và đem xác đinh ̣ la ̣i nồ ng đô ̣ bằ ng phương pháp phổ hấ p thu ̣ nguyên tử AAS 2.4.2.2 Polyanilin (PANi) Bước 1: Lấ y 120ml dung dich ̣ ion Cu2+ (20mg/L), Pb2+ (20mg/L) vào cốc thủy tinh 250ml, sau đó cân 1g vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ polyanilin cho vào cố c Bước 2: Tiế n hành khuấy 400 vòng/phút, sau khác khoảng thời gian 30 phút, 60 phút, 90phút, 120phút, 150phút Bước 3: Sau đó lo ̣c lấ y dung dich ̣ và đem xác đinh ̣ la ̣i nồ ng đô ̣ bằ ng phương pháp phổ hấ p thu ̣ nguyên tử AAS 2.4.2.3 Polyanilin-bã cafe (PANi – BCF) Bước 1: Lấ y 120 ml dung dich ̣ ion Cu2+ (20mg/L), Pb2+ (20mg/L) vào cố c thủy tinh 250ml, sau đó cân 1g vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ polyanilin – bã cafe cho vào cốc Bước 2: Tiế n hành khuấ y ở 400 vòng/phút, sau các khoảng thời gian 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút Bước 3: Sau đó lo ̣c lấ y dung dich ̣ và đem xác đinh ̣ la ̣i nồ ng đô ̣ bằ ng phương pháp phổ hấ p thu ̣ nguyên tử AAS 24 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khả hấp thu ion kim loại nặng Để nghiên cứu khả hấp thu ion Cu2+ (CuSO4) Pb2+ (Pb(NO3)2) vật liệu bã cafe (BCF), polyanilin (PANi) polyanilinbã cafe (PANi-BCF) em tiến hành cố định nồng độ dung dịch ion hấp thu ban đầu (C0 = 20mg/L), thể tích hấp thu (V = 250ml), khối lượng chất hấp thu (m = 1g), thời gian hấp thu tương ứng 30, 60, 90, 120 150 phút, tốc độ khuấy 400 vòng/phút Hàm lượng ion kim loại xác định phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS 3.1.1.Khả hấp thu ion Cu2+ Kết nghiên cứu khả hấp thu vật liệu với ion Cu2+ giới thiệu hình 3.1 hình 3.2 25 BCF C, mg/L 20 PANi 15 PNAi-BCF 10 0 30 60 90 120 150 t, phút Hình 3.1.Sự phụ thuộc nồng độ Cu2+ theo thời gian vật liệu.Nồng độ ban đầu C0=20mg/L, pH=7 25 Kết cho thấy, sau 150 phút nồng độ ion Cu2+ giảm xuống Đối với vật liệu PANi-BCF ban đầu ion kim loại Cu2+ có nồng độ C0=20 mg/L sau khoảng thời gian 150 phút giảm xuống 4,32 mg/L Đối với vật liệu PANi ban đầu ion kim loại Cu2+ có nồng độ C0=20 mg/L sau khoảng thời gian 150 phút giảm xuống 6,12 mg/L Đối với vật liệu BCF ban đầu ion kim loại Cu2+ có nồng độ C0=20 mg/L sau khoảng thời gian 150 phút giảm xuống 7,82 mg/L Khi sử dụng vật liệu PANi-BCF nồng độ Cu2+ trình hấp thu giảm xuống đáng kể so với vật liệu PANi BCF Kết cho thấy, với vật liệu PANi-BCF tổng hợp cho khả hấp thu lớn so với bã cafe biến tính 100 BCF PANi PANi-BCF H,% 80 60 40 20 0 30 60 90 120 150 t, phút Hình 3.2 Sự phụ thuộc hiệu suất Cu2+ theo thời gian vật liệu.Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = Kết cho thấy, sau 150 phút hiệu suất ion Cu2+ vật liệu PANiBCF cao (78,4%), vật liệu BCF (bã cafe) thấp (60,9%), vật liệu lại PANi (69,4%) Khi sử dụng vật liệu compozit hiệu suất trình hấp thu tăng lên đáng kể, tỷ lệ hiệu suất hấp thu vật liệu PANi-BCF, PANi, BCF tương ứng 1,28:1,13:1,00 Kết cho thấy, với 26 vật liệu compozit tổng hợp cho khả hấp thu lớn so với bã cafe biến tính Đối với vật liệu PANi-BCF PANi cho thấy, hiệu suất hấp thu đạt tốt khoảng thời gian từ 30 đến 90 phút, thời gian từ 90 phút đến 150 phút hiệu suất hấp thu tăng không đáng kể gần đạt đến cân Đối với vật liệu biến tính bã Cafe sau khoảng thời gian 90 phút hiệu suất đạt tốt nhất, từ sau 90 phút hiệu suất hấp thu tăng không đáng kể 3.1.2 Khả hấp thu ion Pb2+ Kết nghiên cứu khả hấp thu vật liệu với ion Pb2+ giới thiệu hình 3.3 hình 3.4 C, mg/L 25 BCF 20 PANi 15 PANi-BCF 10 0 30 60 90 120 150 t, phút Hình 3.3.Sự phụ thuộc nồng độ Pb2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu C0=20mg/L, pH=7 Kết cho thấy, sau 150 phút nồng độ ion Pb2+ giảm xuống Đối với vật liệu PANi-BCF ban đầu ion kim loại Pb2+ có nồng độ C0=20 mg/L sau khoảng thời gian 150 phút giảm xuống 4,92 mg/L Đối với vật liệu PANi ban đầu ion kim loại Pb2+ có nồng độ C0=20 mg/L sau khoảng thời gian 150 phút giảm xuống 6,31 mg/L Đối với vật liệu BCF ban đầu ion kim loại Pb2+ có nồng độ C0=20 mg/L sau khoảng thời gian 150 phút giảm 27 xuống 7,52 mg/L Khi sử dụng vật liệu PANi-BCF nồng độ trình hấp thu tăng lên đáng kể Kết cho thấy, với vật liệu PANi-BCF tổng hợp cho khả hấp thu lớn so với bã cafe biến tính 100 BCF PANi PANi-BCF H, % 80 60 40 20 0 30 60 90 120 150 t, phút Hình 3.4 Sự phụ thuộc hiệu suất Pb2+ theo thời gian vật liệu Nồng độ ban đầu Co = 20 mg/L, pH=7 Kết cho thấy, sau 150 phút hiệu suất ion Pb2+ vật liệu PANiBCF cao (75,4%), vật liệu BCF (bã cafe) thấp (62,4%), vật liệu PANi(68,45%) Khi sử dụng vật liệu compozit hiệu suất trình hấp thu tăng lên đáng kể, tỷ lệ hiệu suất hấp thu vật liệu PANi-BCF, PNAi, BCF tương ứng 1,21:1,09:1,00 Kết cho thấy, với vật liệu compozit tổng hợp cho khả hấp thu gần lớn so với bã cafe biến tính Đối với vật liệu PANi-BCF PANi cho thấy, hiệu suất hấp thu đạt tốt khoảng thời gian từ 30 đến 90 phút, thời gian từ 90 phút đến 150 phút hiệu suất hấp thụ tăng không đáng kể gần đạt đến cân Đối với vật liệu biến tính Cafe sau khoảng thời gian 90 phút hiệu suất đạt tốt nhất, từ sau 90 phút hiệu suất hấp thu tăng không đáng kể 28 3.2 Đánh giá khả xử lý ion kim loại 3.2.1 Bã cafe (BCF) So sánh khả hấp thu hai ion Cu2+ Pb2+ vật liệu bã cafe thể hình 3.5 bảng 3.1 25 2+ Cu 2+ Pb C, mg/L 20 15 10 0 30 60 90 120 150 t, phút Hình 3.5 Sự phụ thuộc nồng độ vật liệu bã cafe vào thời gian kim loại nặng pH=7 Bảng 3.1.Hàm lượng hai ion Cu2+ Pb2+ theo thời gian t (phút), vật liệu bã cafe (BCF) Hàm lƣợng (mg/L) Thời gian (phút) Cu2+ Pb2+ 20 20 30 16,02 16,99 60 13,16 13,63 90 10,26 10,86 120 8,99 8,72 150 7,82 7,52 Kết cho thấy, vật liệu BCF thời gian tăng lên từ đến 150 phút khả hấp thu vật liệu hai ion Cu2+ 29 Pb2+giảm xuống Nồng độ hấp thucủa ion Cu2+giảm xuống từ 20mg/L xuống 7,82 mg/L; Nồng độ hấp phụ ion Pb2+cũng giảm xuống đáng kể từ 20mg/L xuống 7,52 mg/L Tức khả hấp thu vật liệu ion kim loại Cu2+ tốt ion kim loại Pb2+ Nguyên nhân ion kim loạiCu2+có số lớp electron n=3 nhỏ ion kim loại Pb2+có số lớp electron n=4, lực hút electron với hạt nhân Cu2+ nhỏ Pb2+ làm cho bán kính ion Cu2+ nhỏ Pb2+ từ suy kích thước ion Cu2+ nhỏ Pb2+ Mặt khác bề mặt vật liệu [11] từ ảnh SEM bã cafe nhận thấy sau nghiền tồn dạng hạt nhỏ kích cỡ µm có cấu trúc xốp sát nhau, mà Cu2+ có kích thước nhỏ len lỏi vào vật liệu làm cho khả hấp thu vật liệu có khả hấp thu tốt Pb2+ 3.2.2 Polyanilin (PANi) So sánh khả hấp thu hai ion Cu2+ Pb2+ vật liệu polyanilin thể hình 3.6 bảng 3.2 25 Cu2+ Pb2+ C, mg/L 20 15 10 0 30 60 90 t, phút 120 150 Hình 3.6 Sự phụ thuộc nồng độ vật liệu polyanilin (PANi) vào thời gian kim loại nặng pH=7 30 Bảng 3.2.Hàm lượng hai ion Cu2+ Pb2+ theo thời gian t (phút), vật liệu polyanilin (PANi) Hàm lƣợng (mg/L) Thời gian (phút) Cu2+ Pb2+ 20 20 30 16,36 16,08 60 12,19 12,02 90 9,21 9,91 120 7,99 7,86 150 6,12 6,31 Kết cho thấy, vật liệu PANi thời gian tăng lên từ đến 150 phút khả hấp thu vật liệu hai ion Cu2+ Pb2+giảm xuống Nồng độ hấp thucủa ion Cu2+giảm xuống từ 20mg/L xuống 6,12 mg/L; Nồng độ hấp thụcủa ion Pb2+cũng giảm xuống đáng kể từ 20mg/L xuống 6,31 mg/L Nguyên nhân ion kim loại Cu2+có số lớp electron n=3 nhỏ ion kim loạiPb2+ có số lớp electron n=4, lực hút electron với hạt nhân Cu2+ nhỏ Pb2+ làm cho bán kính ion Cu2+ nhỏ Pb2+ từ suy kích thước ion Cu2+ nhỏ Pb2+ Mặt khác bề mặt vật liệu [11] polyanilin nhận thấy sau nghiền tồn dạng hạt nhỏ kích cỡ µm có cấu trúc xốp, mà Cu2+ có kích thước nhỏ len lỏi vào vật liệu làm cho khả hấp thu vật liệu có khả hấp thu tốt Pb2+ 3.2.3 Polyanilin-bã cafe (PANi – BCF) So sánh khả hấp thu hai ion Cu2+ Pb2+ vật liệu polyanilin-bã cafe (PNAi-BCF) thể hình 3.7 bảng 3.3 31 25 Cu2+ Pb2+ C, mg/L 20 15 10 0 30 60 90 120 150 t, phút Hình 3.7 Sự phụ thuộc nồng độ vật liệu polyanilin-bã cafe (PANi-BCF) vào thời gian kim loại nặng pH=7 Bảng 3.3.Hàm lượng hai ion Cu2+ Pb2+ theo thời gian t (phút), vật liệu polyanilin-bã cafe (PANi-BCF) Hàm lƣợng (mg/L) Thời gian (phút) Cu2+ Pb2+ 20 20 30 15,83 15,24 60 10,39 10,11 90 8,22 8,16 120 7,19 7,09 150 4,32 4,92 Kết cho thấy, vật liệu BCF thời gian tăng lên từ đến 150 phút khả hấp thu vật liệu hai ion Cu2+ Pb2+giảm xuống Nồng độ hấp thucủa ion Cu2+giảm xuống từ 20mg/L xuống 4,32 mg/L; Nồng độ hấp thụcủa ion Pb2+cũng giảm xuống đáng kể từ 20mg/L xuống 4,92 mg/L 32 Nguyên nhân ion kim loại Cu2+có số lớp electron n=3 nhỏ ion kim loại Pb2+ có số lớp electron n=4, lực hút electron với hạt nhân Cu2+ nhỏ Pb2+ làm cho bán kính ion Cu2+ nhỏ Pb2+ từ suy kích thước ion Cu2+ nhỏ Pb2+ Mặt khác bề mặt vật liệu [11] PANi-BCF nhận thấy sau nghiền tồn dạng hạt nhỏ kích cỡ µm có cấu trúc xốp giống PANi xốp hơn, mà Cu2+ có kích thước nhỏ len lỏi vào vật liệu làm cho khả hấp thu vật liệu có khả hấp thu tốt Pb2+ Trong dung dịch, ion Cu2+ Pb2+ tồn dạng cation, giải thích tượng sau: Dựa cấu trúc vật liệu ta thấy vật liệu BCF, PANi, PNAi-BCF có kích thước cỡ µm có cấu trúc dạng lớp, với mẫu bã cafe cấu trúc tương đối sát nên khả hấp phụ ion kim loại Tuy nhiên với có mặt PANi cấu trúc PANi-BCF có cấu trúc dạng xốp tương tự PANi có cấu trúc xốp nên khả ion Cu2+ Pb2+ len lỏi vào khe hở lớn nên hấp thu ion kim loại nặng tốt so với PANi bã cafe Ngoài dựa vào cấu trúc của vật liệu ta dựa vào kích thước ion kim loại nặng, ta thấy Cu2+ có số lớp electron n=3, Pb2+ có số lớp electron n=4 suy bán kính Pb2+ lớn Cu2+ suy Pb2+ có kích thước lớn Cu2+, từ ta thấy Pb2+ có kích thước lớn lên khả len lỏi vào khe hở để vật liệu hấp thu hạn chế Cu2+ 33 KẾT LUẬN Qua q trình thực nghiệm rút số kết luận sau: Đã tổng hợp thành công vật liệu hấp thu BCF, PANi, PANi-BCF phương pháp hóa học với có mặt chất oxi hóa amonipesunfat Nghiên cứu khả hấp thu ion kim loại nặng Cu2+ Pb2+ vật liệu tổng hợp cho thấy: Khả hấp thu ion kim loại vật liệu PNAi-BCF tốt Đánh giá khả xử lý ion kim loại nặng Cu2+ Pb2+ vật liệu tổng hợp cho thấy: khả hấp thu vật liệu Cu2+ tốt 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Phan Thị Bình (2006), Điện hóa ứng dụng, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Trần Hà Linh (1997), Perparation of polianilin thin films and study oftheir propertis, Luận văn thạc sĩ khoa học khoa học vật liệu, trung tâm quốc tế đào tạo khoa học vật liệu [3] Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Bùi Hải Ninh (2008), Nghiên cứu ảnh hưởng polyaniline đến cấu trúc PbO2, luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học quốc gia Hà Nội [5] Bùi Minh Quý (2015), Nghiên cứu tổng hợpcompozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb (II), Cr (VI) Cd (II)” Luận án tiến sĩ khoa học, Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam [6] Phạm Thị Tốt (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng polianilin đến tính chất quang điện hóa titan đioxit, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội [7] Mai Thị Thanh Thùy (2005), Tổng hợp Polyanilin dạng bột phương pháp xung dòng ứng dụng nguồn điện hóa học, Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Đại học Quốc gia Hà Nội [8] Pham Thị Thanh Thủy (2007), Ứng dụng polyanilin để bảo vệ sườn cực chìtrong acquy axit, Luận văn thạc sĩ hóa học, trường ĐHSP Hà Nội [9] Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2002), Nguyên cứu chế tạo polime đễm PANi bằngphương pháp điện hóa khả chống ăn mòn, Khóa luận tốt nghệp, ĐHSP Hà Nội [10] Nguyễn Thị Trang (2013), Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính dẫn điện hóa vật liệu nanocomposite polyaniline TiO2, Luận văn thạc sĩ kĩ thuật, Đại học Đà Nẵng 35 [11] Nguyễn Thị Trang (2017), Tổng hợp vật liệu compozit PANi – bã cafe địnhhướng xử lý môi trường ô nhiễm kim loại nặng Mn2+, Đại học Sư phạm Hà Nội TIẾNG ANH [12] Akash Katoch, Markus Burkhart, Taejin Hwang, Sang Sub Kim (2012), “Synthesis of polyaniline/TiO2 hybrid nanoplates via a sol-gel chemical method”, Chemical Engineering Journal, 192, pp 262-268 [13] D.D Brole, R.U Kapadi, P.P Kumbhar, G.D Hundiwale (2002), “Infloence of inorganic and organic supporting electrolytes on the electrochemical synthesis of polyaniline, poly (o- toluidien) and their copolymer thin films”,Materials letters 56, pp 685 – 691 [14] Faris Yilmaz (2007), Polyaniline: synthesis, characterisation, solutionproperties and composites, Ph.D thesis, Miđle East technical University,Cyprus [15] Gurunathan K., Vadivel Murugan A., Marimuthu R., Mulik U P (1999), “Electrechemically synthesized conducting polymeric materials for applications towards technology in electronics, optoelectronics and energy storage devices” – Matericals Chemistry and Physic, 61, pp 173-191 [16] Lu Chih-Cheng, Huang Yong-Sheng, Huang Jun-Wei, Chien-Kuo Chang and Wu Sheng-Po (2010), “A Macroporous TiO2 Oxygen Sensor Fabricated Using Anodic Alumminium Oxide as an Etching Mash”, Sensors, 10 (1), pp 670-683 [17] N.Gospodinova; L.Terlemezyan (1998),“Conducting polimers prepared by oxidative polimerzation: Polianilin S 0079 – 6700(98)00008 – 2”,Prog.polym.Sci, Vol 23 [18] Nguyen Hong Minh (2003), “Synthesis and characteristic studies Polyaniline By Chemiscal Oxydative Polymeriation”, Master Thesis of Materials ScienceHa Noi University of Technology 36 [19] R Ansari and F Raofie (2006), Removal of Mercuric Ion from Aqueous Solutions Using Sawdust Coated by Polyaniline, E-Journal of Chemistry [20] Reza Ansari (2006), Application of polyaniline and its composites for adsorption/ recovery of chromium (VI) from aqueous solutions, Acta Chim, Slov [21] Vahid Mottaghitalab (2006), Development and characterisation of polyaniline – carbon nanotube conducting composite fibres, Ph.D thesis, University of Wollongong, Australia TRANG WEB [22] https://en.wikipedia.org/wiki/Polyaniline [23] http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/3548-sn-lng-ca-phe-mua-v-muav201314.html 37 ... luận tập trung vào Nghiên cứu xử lý môi trường ô nhiễm Cu2+ Pb2+ vật liệu PANi-bã cafe Mục tiêu nghiên cứu khóa luận - Tổng hợp khảo sát tính chất vật lí compozit từ polyanilin b cafe phương pháp... loại nặng khỏi môi trường đặc biệt năm gần đây, việc nghiên cứu loại bỏ kim loại nước vật liệu tự nhiên hướng nghiên cứu mới, thân thiện với môi trường khơng phải bổ sung hóa chất vào dòng thải... nặngCu2+ Pb2+ khỏi dung dịch ô nhiễm vật liệu tổng hợp Phạm vi nghiên cứu Trong phòng thí nghiệm, thực nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm nghiên cứu trường Đại họcSư phạm Hà Nội Phƣơng pháp nghiên