Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại nặng Cr(VI) của than cacbon hóa từ vỏ cà phê (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - - NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LOAN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG Cr(VI) CỦA THAN CACBON HÓA TỪ VỎ CÀ PHÊ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa Cơng nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học ThS ĐỖ THỦY TIÊN HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn chân thành nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới Ths Đỗ Thủy Tiên – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2và PGS.TS Trịnh Văn Tuyên,Viện trưởng Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới thầy, giáo khoa Hóa học nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ em suốt trình học tập mái trường ĐH Sư phạm Hà Nội Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè ln tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ em trình học tập Do điều kiện thời gian trình độ hạn chế, nên thân khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy, giáo tồn thể bạn để khóa luận em hoàn thiện Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Phương Loan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân em, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát thực nghiệm hướng dẫn khoa học ThS Đỗ Thủy Tiên Các số liệu kết đo khóa luận trung thực, cá nhân em tiến hành thí nghiệm Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Phương Loan DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tên đầy đủ VLHP Vật liệu hấp phụ IR Phương pháp phổ hồng ngoại (Infrared (IR) spectroscopy) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số số vật lí crom Bảng 1.2 Giá trị giới hạn nồng độ ion kim loại Cr(VI) nước thải công nghiệp Bảng 1.3: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ 16 Bảng 1.4: TOC than cacbon hóa làm từ vật liệu khác 23 Bảng 1.5: Kích thước diện tích bề mặt riêng than cacbon hóa vật liệu khác 23 Bảng 3.1: Sự khác thành phần vỏ cà phê trồng tỉnh Đắk Lắk tỉnh Điện Biên 29 Bảng 3.2: Kết tạo than hiệu suất hấp phụ kim loại Cr(VI) 30 Bảng 3.3: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 32 Bảng 3.4: Kết khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 33 Bảng 3.5: Kết khảo sát ảnh hưởng lượng vật liệu hấp phụ đến dung lượng hấp phụ 34 Bảng 3.6: Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đến khả hấp phụ VLHP 36 Bảng 3.7 Các thông số khảo sát hấp phụ Cr6+ VLHP 37 Bảng 3.8 So sánh số chất hấp phụ sử dụng để loại bỏ Cr(VI) nước 39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 18 Hình 1.2 Sự phụ thuộc Ccb vào Ccb 18 q Hình 3.1 Hiệu hấp phụ Cr(VI) than cacbon hóa từ vỏ cà phê 31 Hình 3.2: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 32 Hình 3.3: Ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 34 Hình 3.4: Ảnh hưởng lượng vật liệu hấp phụ đến dung lượng hấp phụ 35 Hình 3.5: Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) ban đầu đến khả hấp phụ VLHP 36 Hình 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Cr(VI) 38 Hình 3.7 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb VLHP Cr(VI) 38 Hình 3.8 Kết phân tích phổ hồng ngoại IR vật liệu 40 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên tố Crôm 1.1.1 Tính chất vật lí, hóa học Crơm 1.1.2 Công dụng Crôm 1.1.3 Ảnh hưởng Crôm đến sức khỏe người 1.1.4 Sự hình thành crơm hệ thống nước 1.1.5 Một số phương pháp xử lý kim loại nặng 10 1.2.Giới thiệu phương pháp hấp phụ 10 1.2.1 Các khái niệm 10 1.2.2 Cân hấp phụ 14 1.2.3.Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 16 1.3 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP 18 1.3.1.Giới thiệu vỏ cà phê 19 1.3.2.Phân tích lựa chọn phương pháp xử lý nhiễm crôm 20 1.4 Giới thiệu cơng nghệ cacbon hóa, than cacbon hóa 21 1.4.1.Cơng nghệ cacbon hóa 21 1.4.2.Than cacbon hóa 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24 2.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.2 Hóa chất dụng cụ 24 2.2.1 Hóa chất 24 2.2.2 Thiết bị 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 25 2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu 25 2.3.2 Phương pháp phân tích 25 2.3.3 Phương pháp thực nghiệm 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Thành phần vỏ cà phê 29 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đốt than, thời gian nung đến khả hấp phụ vật liệu 29 3.3 Khả hấp phụ kim loại Cr(VI) VLHP 31 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 31 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 33 3.3.3 Ảnh hưởng liều lượng vật liệu hấp phụ đến dung lượng hấp phụ 34 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Cr(VI) ban đầu đến khả hấp phụ VLHP 36 3.4 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ 37 3.5 Phổ IR vật liệu 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU ❖ Lý chọn đề tài Kinh tế Việt Nam so với nhiều năm trước có nhiều chuyển biến, đời sống người dân nâng lên đáng kể.Theo Viện Kiến trúc Quy hoạch (Bộ Xây dựng), tính đến thời điểm tháng 2/2011, Việt Nam có 256 khu cơng nghiệp 20 khu kinh tế thành lập Bên cạnh việc phát triển kinh tế, người quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trường.Tuy nhiên, hoạt động dừng lại mức độ định, đặc biệt vấn đề xử lý chất thải khu công nghiệp Nguyên nhân chủ yếu lượng khu công nghiệp lớn thường xuyên xả chất thải không qua xử lý xử lý chưa triệt để môi trường Lượng chất thải bao gồm nhiều thành phần vô cơ, hữu đặc biệt kim loại nặng Một phần kim loại nặng nằm nước thải, chúng xâm nhập gây ô nhiễm môi trường nước Phần lại tích lũy đất, vào chuỗi thức ăn gây ảnh hưởng tới sức khỏe người sinh vật sống [5].Vì vậy, nhiễm môi trường vấn đề quan tâm Trong đó, nhiễm kim loại nặng thải từ ngành công nghiệp mối đe dọa sức khỏe người an toàn hệ sinh thái Hiện nay, hoạt động nơng nghiệp người sử dụng phân bón có chứa Crơm, bón vào đất, hấp thụ phần phần lại tích tụ đất, sau rửa trơi vào nguồn nước làm cho nước ngày bị ô nhiễm.Dù xâm nhập vào thể người theo đường Crơm hòa tan vào máu nồng độ 0,001mg/l, sau chúng chuyển vào hồng cầu hòa tan nhanh hồng cầu, từ hồng cầu Crơm chuyển vào tổ chức phủ tạng, giữ lại phổi, xương, thận, gan, phần lại chuyển qua nước tiểu Từ quan phủ tạng Crơm hòa tan dần vào máu, đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm Nhiễm độc Crơm có Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang1 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp thể bị ung thư phổi, ung thư gan, loét da, viêm da tiếp xúc, xuất mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn hai mía, viêm thận, đau răng, tiêu hóa kém, gây độc cho hệ thần kinh tim,…[5] Vì vậy, việc xử lí Crơm nước đối tượng đáng quan tâm Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý, phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,…Trong đó, phương pháp hấp phụ áp dụng rộng rãi cho kết khả thi Với mục tiêu tìm kiếm ngun liệu có sẵn tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm, tái tạo để hấp phụ, loại bỏ kim loại nặng nước vấn đề em lựa chọn Một vật liệu sử dụng để hấp phụ kim loại nhiều nhà khoa học quan tâm vật liệu có nguồn gốc sinh học, nguyên liệu vỏ cà phê dùng để sản xuất than cacbon hóa mà khơng đưa vào nguồn nước hóa chất khác, xử lý hiệu Crơm có giá thành rẻ phế phẩm nơng nghiệp Với mục đích áp dụng phương pháp sinh học, rẻ tiền để loại bỏ Cr(VI) nước, đồng thời giúp làm giảm lượng chất thải rắn nông nghiệp, chọn đề tài:“Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại nặng Cr(VI) than cacbon hóa từ vỏ cà phê" ❖ Mục đích nghiên cứu - Chế tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê với điều kiện nhiệt độ thời gian đốt than khác - Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng Cr(VI) nước VLHP chế tạo ❖ Nội dung nghiên cứu - Xác định thành phần vỏ cà phê - Điều chế than cacbon hóa từ vỏ cà phê - Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cr(VI) VLHP điều chế từ vỏ cà phê Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang2 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.2: Kết tạo than hiệu suất hấp phụ kim loại Cr(VI) Mẫu Thời gianNhiệt độ nung Co (mg/l) Ccòn lại (mg/l) H (%) 30p-3000C 20 0,679 96,606 30p-4000C 20 0,669 96,656 30p-5000C 20 1,039 94,807 60p-3000C 20 0,772 96,141 60p-4000C 20 0,693 96,535 60p-5000C 20 0,781 96,097 90p-3000C 20 0,690 96,549 90p-4000C 20 0,582 97,092 90p-5000C 20 0,901 95,496 Kết nghiên cứu cho thấy vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 400oC hiệu hấp phụ Cr(VI) cao nhất, than hóa nhiệt độ 300 va 5000C hệu hấp phụ lại thấp Điều giải thích sau: nhiệt độ thấp q trình cacbon hóa xảy chậm than chưa đốt cháy hồn tồn nên hiệu hấp phụ khơng cao, tăng nhiêt độ lên cao 5000C than bị đốt cháy mãnh liệt dẫn đến phần than chuyển thành dạng tro làm giảm độ xốp than nên hiệu hấp phụ giảm so với than hóa nhiệt độ 4000C Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang30 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Hiệu hấp phụ(%) 97.5 97 96.5 96 95.5 Cacbon hóa 300°C 95 Cacbon hóa 400°C 94.5 Cacbon hóa 500°C 94 93.5 30 60 90 Thời gian nung (phút) Hình 3.1 Hiệu hấp phụ Cr(VI) than cacbon hóa từ vỏ cà phê Khi than hóa 5000C hiệu xử lý thấp với thời gian nung 60 phút vật liêu hấp phụ Cr(VI) tốt Với mẫu than hóa nhiệt độ 3000C 4000C ngược lại, thời gian nung 60 phút cho hiệu hấp phụ thấp Trong nghiên cứu ta nhận thấy mẫu vật liệu than hóa nhiệt độ 4000C thời gian 90 phút có hiệu hấp phụ ion Cr(VI) cao Vì ta chọn mẫu vật liệu cho nghiên cứu 3.3 Khả hấp phụ kim loạiCr(VI) VLHP 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu môi trường pH khác với khối lượngVLHP 0,3 gam, nồng độ đầu Cr(VI) 20mg/l, thời gian khuấy 180 phút, với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng thể qua Bảng 3.3 Hình 3.2 Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang31 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.3: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ pH C0 (mg/l) 20 20 20 20 20 20 Ccòn lại (mg/l) H (%) 4,059 79,701 3,383 83,087 2,823 85,884 2,735 86,325 2,676 86,619 2,676 86,619 87 Hiệu suất hấp phụ (%) 86 85 84 83 82 H(%) 81 80 79 10 pH dung dịch Cr(VI) Hình 3.2: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ Dựa vào kết Bảng 3.3 Hình 3.2 chúng tơi thấy khoảng pH từ 4÷6 hiệu suất hấp phụ Cr(VI) tăng nhanh, gần tuyến tính (79,70% - 85,88%) Hiệu suất hấp phụ tăng chậm dần pH khoảng 6÷8, sau ổn định khoảng pH từ 8÷9.Mơi trường pH cao khả hấp phụ VLHP cation kim loại tăng khả hấp phụ giảm pH giảm Điều giải thích: mơi trường axit mạnh, phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ tích điện dương lực Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang32 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp tương tác lực đẩy tĩnh điện Hơn nữa, nồng độ ion H+ cao nên hỗn hợp phản ứng cạnh tranh với cation kim loại hấp phụ, kết làm giảm hấp phụ cation kim loại Do vậy, chọn pH= dùng làm pH tối ưu Kết sử dụng cho thí nghiệm 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu theo thời gian đạt cân hấp phụ khác với khối lượng VLHP 0,3gam, nồng độ đầu Cr(VI) 20mg/l, thời gian khuấy 30ph, 60ph, 90ph, 120ph, 150ph, 180ph môi trường pH tối ưu (pH=8) với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng thể qua Bảng 3.4 Hình 3.3 Bảng 3.4: Kết khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Thời gian ( phút) 30 60 90 120 150 180 C0 (mg/l) Ccòn lại (mg/l) H (%) 20 4,531 77,346 20 3,589 82,057 20 0,851 95,746 20 1,587 92,066 20 2,382 88,092 20 2,794 86,031 Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang33 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Hiệu suất hấp phụ (%) H(%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 30 60 90 120 150 180 210 Thời gian hấp phụ (phút) Hình 3.3: Ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Theo thuyết hấp phụ đẳng nhiệt phân tử chất bị hấp phụ hấp phụ bề mặt chất hấp phụ di chuyển ngược lại, liên quan đến yếu tố thời gian tiếp xúc chất hấp phụ chất bị hấp phụ, thời gian ngắn chưa đủ đển trung tâm hoạt động bề mặt chất hấp phụ “lấp đầy” Cr(VI) Ngược lại thời gian dài lượng chất bị hấp phụ tích tụ bề mặt chất hấp phụ nhiều, tốc độ di chuyển ngược lại vào nước lớn nên hiệu hấp phụ gần không tăng dần đạt đến trạng thái cân Kết nghiên cứu cho thấy khoảng 30÷90 phút hiệu hấp phụCr(VI) tăng tương đối nhanh (từ 77,34÷ 95,74%) có xu hướng giảm dần ổn định khoảng thời gian 120 ÷180 phút Do vậy, thời gian tiếp xúc 90 phút lựa chọn để thực thí nghiệm 3.3.3 Ảnh hưởng liều lượng vật liệu hấp phụ đến dung lượng hấp phụ Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu theo liều lượng VLHP khác (từ 0,1g đến 0,6g) với nồng độ đầu Cr(VI) 20mg/l, thời gian khuấy 90phút, môi trường pH=8 với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng thể qua Bảng 3.5 Hình 3.4 Bảng 3.5: Kết khảo sát ảnh hưởng lượng vật liệu hấp phụ đến dung lượng hấp phụ Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang34 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khối lượng (gam) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Hiệu suất hấp phụ (%) 0,6 Khóa luận tốt nghiệp C0 (mg/l) Ccòn lại (mg/l) H (%) 20 4,413 77,935 20 4,001 79,996 20 0,851 95,746 20 0,556 97,218 20 0,498 97,512 20 0,498 97,512 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 H(%) 0.2 0.4 0.6 0.8 Khối lượng VLHP (gram) Hình 3.4: Ảnh hưởng lượng vật liệu hấp phụ đến dung lượng hấp phụ Việc tăng hiệu hấp phụ vật liệu hấp phụ Cr(VI) việc tăng số lượng vị trí hấp phụ Tuy nhiên đến giá trị định hiệu hấp phụ cực đại việc tăng liều lượng chất hấp phụ khơng ý nghĩa.Dựa vào Bảng 3.5 Hình 3.4, chúng tơi thấy khoảng 0,1g - 0,3g hiệu suất hấp phụ Cr(VI) tăng tương đối nhanh, tăng theo quy luật gần tuyến tính (từ 77,935 95,74%), liều lượng 0,3g – 0,4g hiệu suất hấp phụ tăng chậm dần ổn định khoảng khối lượng VLHP 0,5-0,6gam Do Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang35 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp vậy, chúng tơi chọn khối lượng VLHP đem hấp phụ dung dịch Cr(VI) 0,5gram Kết sử dụng cho thí nghiệm 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Cr(VI) ban đầuđến khả hấp phụ VLHP Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu theo nồng độ dung dịch Cr(VI)ban đầu khác với khối lượng VLHP 0,5gram, thời gian khuấy 90 phút, môi trường pH=8, tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng thể qua Bảng 3.6 Hình 3.5 Bảng 3.6: Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đến khả hấp phụ VLHP Mẫu Co(mg/l) Ccb (mg/l) H(%) 10 20 30 40 50 0,085 0,174 0,498 2,264 5,031 8,228 98,293 98,263 97,512 92,454 88,894 82,283 Hiệu suất hấp phụ (%) 100 98 96 94 92 90 88 86 10 20 30 40 50 60 Nồng độ Cr(VI) Hình 3.5: Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) ban đầuđến khả hấp phụ VLHP Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang36 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Kết nghiên cứu cho thấy nồng độ cao lượng Cr(VI)bị hấp phụ giảm Ở nồng độ từ 5mg/l tải trọng xử lý cao giảm dần tăng nồng độ từ 10-50mg/l Điều giải thích nồng độ Cr(VI) ban đầu thấp, trung tâm hoạt động bề mặt VLHP chưa lấp đầy Cr(VI) Do đó, nồng độ Cr(VI) tăng hiệu xử lý tăng lên Tuy nhiên, đến thời điểm đó, trung tâm che phủ Cr(VI), khả hấp phụ vật liệu với Cr(VI) giảm nhanh Bề mặt VLHP trở nên bão hòa dần Cr(VI) Qua khảo sát, VLHP hấp phụ tốt nồng độ Cr(VI) 5mg/l Đường đẳng nhiệt hấp phụ mơ hình tốn học mơ tả phân bố hàm lượng Cr(VI) nước, dựa giả định liên quan đến đồng nhất/ không đồng VLHP Qua kết số liệu thực nghiệm xử lý theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir: Ce Ce = + q e q m q m K L 3.4 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Bảng 3.7 Các thông số khảo sát hấp phụ Cr6+ VLHP Co (mg/l) Ccb (mg/l) q (g/mg) Ccb/q (g/l) 0,085 0,983 0,087 10 0,174 1,948 0,135 20 0,498 3,759 0,320 30 2,264 5,547 0,408 40 5,031 6,994 0,719 50 8,858 8,228 1,077 Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang37 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II 1.2 y = 1.5791ln(x) + 4.3134 R² = 0.9672 10 y = 0.1101x + 0.1328 R² = 0.9866 Ccb/q(g/l) q(mg/g) Khóa luận tốt nghiệp 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Ccb(mg/l) 10 Ccb(mg/l) 10 Hình 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 3.7 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Langmuir VLHP Cr(VI) Ccb VLHP Cr(VI) Từ đồ thị ta tính giá trị tải trọng hấp phụ Cr(VI) cực đại số Langmuir: 1 = =9,08(mg/g) tanα 0,1101 1 KL = = =0,8293 b.q m 0,1328×9,08 qm = Kết cho thấy dung lượng hấp phụ Cr6+ cực đại VLPH 9,08 mg/g số Langmuir 0,8293 Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang38 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.8.So sánh số chất hấp phụ sử dụng để loại bỏ Cr(VI) nước STT Chất hấp phụ Dung lượng hấp phụ Cr(VI) cực đại (mg/g) Lõi ngô 0,28 Bã trà 1,63 Bã mía 1,76 Bùn chưng cất 5,7 Than hoạt tính làm từ 7,0 vỏ trấu Cây xương rồng 7,08 Xỉ lò cao 7,5 Mùn cưu 9,55 10 Than hoạt tính làm từ 10,88 vỏ dừa 11 VLHP Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học 9,08 Trang39 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp 3.5 Phổ IR vật liệu 79 75 70 65 667.14cm-1 1047.49cm-1 867.95cm-1 1652.24cm-1 %T 60 619.05cm-1 1121.09cm-1 55 3370.98cm-1 50 45 40 38 4000 1398.60cm-1 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 400 cm-1 Hình 3.8 Kết phân tích phổ hồng ngoại IR vật liệu Từ kết phổ hồng ngoại cho thấy than tồn liên kết: -OH (3370,98 cm ), C=C (1652,24 cm ), C-O (1121,09 cm ), C-H (1398,6 -1 -1 -1 cm ), Dựa vào thay đổi số sóng pic bề rộng độ mạnh -1 pic, ta ngâm tẩm vật liệu với hóa chất khác để làm hoạt hóa nhóm chức bề mặt vật liệu Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang40 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua thời gian nghiên cứu thu kết sau: Đã phân tích thành phần vỏ cà phê Đã chế tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê với điều kiện nhiệt độ thời gian khác sau hấp phụ Cr(VI) điều kiện pH =7, thời gian khuấy 3h, lượng than hấp phụ 1g nồng độ dung dịch Cr(VI) ban đầu 20mg/l cho thấy hiệu hấp phụ cao (trên 97%) Đã xác định loại than có khả hấp phụ Cr(VI) tối ưu than nung nhiệt độ 400oC, thời gian cacbon hóa 90 phút ( đạt hiệu suất hấp phụ 97,09%) Nghiên cứu khả xử lý Cr(VI) than cacbon hóa từ vỏ cà phê: Nghiên cứu khả hấp phụ Cr(VI)của VLHP chọn tìm điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ là: pH = 8, thời gian hấp phụ 90p, liều lượng hấp phụ 0,5g, nồng độ crom ban đầu 5mg/l So sánh với mẫu biochar làm từ vỏ trấu, vỏ dừa tương tự, mẫu VLHP chúng tơi có hiệu xử lý ion kim loại nặng đạt tới 97%, thời gian hấp phụ xử lý kim loại nặng rút ngắn so với vật liệu khác Việc xử lý chế tạo than đơn giản, không cần nhiều thời gian Kết mở triển vọng ứng dụng biochar từ vỏ cà phê lĩnh vực xử lý nước ô nhiễm kim loại đặc biệt cho nước uống Kiến nghị: + Cần tiếp tục nghiên cứu khả biến tính than cacbon hóa để nâng cao hiệu suất xử lý chất ô nhiễm, mang lại hiệu thực tiễn cao + Cần làm thí nghiệm so sánh hiệu suất xử lý Cr(VI) than cacbon hóa than biến tính Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang41 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên Môi trường (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT), Hà Nội [2] Tiêu chuẩn Việt Nam 2005, Bộ Tài Nguyên Môi trường [3] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, Nxb Thống Kê [4] Nguyễn Trung Dũng, Nguyễn Công Hào (2009), “Đánh giá khả hấp phụ kim loại nặng Cr6+ màu nước thải dệt nhuộm bã cà phê”, [5] Phạm Thị Thùy Dương (2012) “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sắt nano để xử lý nước ô nhiễm crôm”,Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên [6] Vũ Đăng Độ (1998), Hóa học nhiễm mơi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội [7] Trần Văn Huệ, luận văn thạc sĩ khoa học: Nghiên cứu cơng nghệ cacbon hóa chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu,Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội [8] Lò Văn Huynh (2002), “Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ số chất hữu mơi trường nước”, Luận văn tiến sĩ Hóa học, Hà Nội [9] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lý tập [10] Trần Thị Phương (2014) “Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm phương pháp hấp phụ sử dụng than cacbon hóa sản xuất từ lõi ngơ”, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang42 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp [11] Báo cáo sản lượng cà phê từ năm 2009 đến năm 2013 Sở Nông nghiệp Phát triển Nông thôn tỉnh Đắk Lắk, tháng năm 2014 [12] Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, Nxb Khoa học kỹ thuật [13] TS Trịnh Văn Tun,“Cơng nghệ carbon hố chất thải rắn thị”, Viện Công nghệ Môi trường, Viện KH&CN Việt Nam [14] Ngô Thị Trang (2010), “Nghiên cứu xác định dạng Crôm nước trầm tích phương pháp hóa lí đại”, Luận văn thạc sĩ Hóa học, Đại học Thái Nguyên – Trường Đại học Sư phạm [15] E.Clave., J Francois., L Billon, B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontamination” , Journal of Applied Polymer Science, vol91, pp.820 – 826 [16] Nobuhito Kamikuri, Yoshihiro Hamasuna, Daisuke Tashima et al (2014) Low-cost Activated Carbon Materials Produced from Used Coffee Grounds for Electric Double-layer Capacitors International Journal of Engineering Science and Innovative Technology (IJESIT), 3, 492-500 [17] Osvaldo Kamitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291 – 1297 [18] Fekadu Shemekite, 2014 Coffee husk composting: An investigation of the process using molecular Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học and non-molecular tools Trang43 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3989049/ [Accessed 12 January 2016] [19] W.E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.M Johns., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid” Bioresource Technology 69, pp.263 – 268 Nguyễn Thị Phương Loan –K39D Hóa học Trang44 ... tài: Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại nặng Cr(VI) than cacbon hóa từ vỏ cà phê" ❖ Mục đích nghiên cứu - Chế tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê với điều kiện nhiệt độ thời gian đốt than khác - Nghiên. .. Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng Cr(VI) nước VLHP chế tạo ❖ Nội dung nghiên cứu - Xác định thành phần vỏ cà phê - Điều chế than cacbon hóa từ vỏ cà phê - Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cr(VI). .. Cr(VI) than cacbon hóa từ vỏ cà phê 31 Hình 3.2: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 32 Hình 3.3: Ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 34 Hình 3.4: Ảnh hưởng lượng vật liệu hấp phụ