Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc PANi bã mía hấp thu hợp chất DDT trong dịch chiết đất ô nhiễm (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ĐẶNG THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐC POLYANILIN - BÃ MÍA HẤP THU HỢP CHẤT DDT TRONG DỊCH CHIẾT ĐẤT Ơ NHIỄM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu HÀ NỘI, 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ĐẶNG THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐC POLYANILIN - BÃ MÍA HẤP THU HỢP CHẤT DDT TRONG DỊCH CHIẾT ĐẤT Ơ NHIỄM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS Nguyễn Quang Hợp HÀ NỘI, 2017 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo ThS Nguyễn Quang Hợp tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho e suốt trình thực nghiệm hồn thành khóa luận Em chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ khoa Hóa Học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức hƣớng dẫn em suốt trình học tập Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu đƣợc suốt trình học tập bốn năm qua khơng tảng cho q trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang q báu để em bƣớc vào đời cách vững tự tin Em xin chân thành cảm ơn bạn bè ngƣời thân tạo điều kiện động viên, khuyến khích em học tập đến ngày hơm Trân trọng! K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, có hỗ trợ từ giáo viên hƣớng dẫn thầy giáo ThS Nguyễn Quang Hợp Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình nghiên cứu trƣớc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng, nhƣ kết khóa luận Hà Nội, ngày 28 tháng 04 năm 2017 Sinh viên Đặng Thị Hiền K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa thuốc BVTV [5] 1.2 Phân loại thuốc BVTV [6, 8] 1.2.1 Phân loại dựa đối tƣợng sinh vật hại 1.2.2 Phân loại theo gốc hóa học 1.3 Thực trạng đất bị ô nhiễm POP nƣớc ta [5] 1.4 Các biện pháp xử lý đất bị nhiễm POP [6, 7] 1.4.1 Các biện pháp xử lý giới 1.4.2 Các biện pháp xử lý Việt Nam 1.5 Tổng hợp ứng dụng polyanilin 10 1.5.1 Nghiên cứu tổng hợp PANi [4] 10 1.5.2 Bã mía ứng dụng bã mía 14 1.6 Hấp phụ chất ô nhiễm [ 1- 3, 9-11] 16 1.6.1 Các khái niệm 16 1.6.2 Quy trình hấp phụ 17 1.6.3 Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 17 1.6.4 Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 19 K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 21 2.1 Thực nghiệm 21 2.1.1 Máy móc thiết bị 21 2.1.2 Dụng cụ hóa chất 21 2.1.3 Tiến hành thí nghiệm 21 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phƣơng pháp chiết rửa thuốc BVTV khỏi đất ô nhiễm 24 2.2.2 Phƣơng pháp hấp phụ chất ô nhiễm 25 2.2.3 Sắc kí khí ghép khối phổ - GCMS 25 2.2.4 Phổ hồng ngoại (IR) 26 2.2.5 Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 26 2.2.6 Phần mềm xử lý số liệu Origin Excel 27 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Hiệu suất tổng hợp vật liệu hấp thu 28 3.2 Đặc trƣng bã mía PANi-BM 28 3.3 Khả hấp thu thuốc BVTV vật liệu 32 3.3.1 Ảnh hƣởng chất vật liệu 32 3.3.2 Ảnh hƣởng thời gian 33 3.3.3 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu 34 3.3.4 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu 35 3.4 Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt thay đổi nồng độ 36 3.4.1 Mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 36 3.4.2 Mơ hình đẳng nhiệt Freundlich 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT APS Amoni pesunfat BVTV Bảo vệ thực vật BM Bã mía CV Vòng tuần hồn đa chu kỳ DDT 1,1,1-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethane (Dichrolo Diphenyl Trichroloethane) EPA Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ GCMS Gas Chromatography Mass Spectometry IR Phổ hồng ngoại PANi PA Polyanilin PANi-BM Polyanilin-bã mía PAH Hợp chất thơm đa vòng PCB Polychlorinated Biphenyls POP Persistent Organic pollutants PPy Polypyrol PT Polythiophen SEM Scanning Electron Microscope VLHT Vật liệu hấp thu WE Điện cực làm việc K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ tổng hợp PANi từ ANi (NH4)2S2O8 Hình 1.2: Hình ảnh thành phần hố học bã mía Hình 1.3: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Hình 1.4: Đồ thị phụ thuộc C/q vào C Hình 1.5: Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Hình 1.6: Đồ thị để tìm số phƣơng trình Freundlich Hình 3.1: Phổ hồng ngoại bã mía Hình 3.2: Phổ hồng ngoại PANi Hình 3.3: Phổ hồng ngoại PANi-BM Hình 3.4: Ảnh SEM bã mía (a), PANi (b) PANi-BM (c) Hình 3.5: Khả hấp thu o, p’-DDT vật liệu gốc PANi bã mía Hình 3.6: Khả hấp thu p, p’-DDT vật liệu gốc PANi bã mía Hình 3.7: Khả hấp thu chất DDT vật liệu PANi bã mía Hình 3.8: Ảnh hƣởng thời gian đến dung lƣợng hấp phụ hợp chất DDT vật liệu gốc PABM21 Hình 3.9: Ảnh hƣởng thời gian đến dung lƣợng hấp phụ hiệu suất hấp phụ DDT tổng vật liệu gốc PABM21 Hình 3.10: Khả hấp thu hợp chất DDT PABM21 thay đổi khối lƣợng vật liệu hấp phụ Hình 3.11: Khả hấp phụ DDT tổng PABM21 thay đổi khối lƣợng vật liệu hấp phụ Hình 3.12: Ảnh hƣởng nồng độ chất bị hấp thu ban đầu đến dung lƣợng hấp phụ o, p’-DDT Hình 3.13: Ảnh hƣởng nồng độ chất bị hấp thu ban đầu đến dung lƣợng hấp phụ p, p’-DDT Hình 3.14: Ảnh hƣởng nồng độ chất bị hấp thu ban đầu đến dung lƣợng hấp phụ hiệu suất hấp phụ hợp chất DDT Hình 3.15: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir PABM21 hợp chất o, p’- K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội DDT Hình 3.16: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir PABM21 hợp chất p, p’DDT Hình 3.17: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir PABM21 DDT tổng Hình 3.18: Mối quan hệ RL với nồng độ o, p’-DDT ban đầu Hình 3.19: Mối quan hệ RL với nồng độ p, p’-DDT ban đầu Hình 3.20: Mối quan hệ RL với nồng độ DDT ban đầu Hình 3.21: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich PABM21 hợp chất o, p’DDT Hình 3.22: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich PABM21 hợp chất p, p’DDT Hình 3.23: Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich PABM21 hợp chất DDT BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Quy kết nhóm chức bã mía Bảng 3.2: Quy kết nhóm chức PANi Bảng 3.3: Quy kết nhóm chức PANi-BM Bảng 3.4: Bảng giá trị thơng số cho mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Bảng 3.5: K39A – SP Hóa Bảng giá trị thơng số cho mơ hình đẳng nhiệt Freundlich Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam nƣớc có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp Với phát triển khoa học kĩ thuật, để nâng cao hiệu kinh tế, nâng cao suất trồng, tăng mùa vụ,… việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) ngày đóng vai trò quan trọng nơng nghiệp Nhƣng việc lạm dụng, sử dụng không cách, hay thiếu hiểu biết việc sử dụng thuốc BVTV gây tác dụng phụ ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái, sản phẩm nông nghiệp, đặc biệt ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe ngƣời Hiện nay, việc xử lý đất bị nhiễm hợp chất hữu khó phân hủy POP có thuốc BVTV vấn đề cấp bách Việt Nam nhƣ nƣớc giới Có nhiều phƣơng pháp đƣợc nghiên cứu sử dụng nhƣ than hoạt tính, sắt nano, mùn cƣa, hay số vật liệu compozit Nhƣng hầu hết phƣơng pháp đƣợc tiến hành tốn kém, hiệu thấp cần trang thiết bị đại tính khả thi khơng cao, khó có khả áp dụng vào thực tế đời sống sinh hoạt nhƣ sản xuất Các phụ phẩm nông nghiệp, vật liệu lignocelluloses nhƣ mùn cƣa, xơ dừa, trấu,… đƣợc nghiên cứu để sử dụng việc xử lý thuốc BVTV đất chúng có ƣu điểm giá thành rẻ vật liệu tái tạo đƣợc thành phần chúng dễ biến tính có tính chất hấp phụ trao đổi ion cao Với mục tiêu tìm kiếm loại phụ phẩm nơng nghiệp có khả xử lý hiệu hợp chất DDT dịch chiết đất nhiễm, có giá thành rẻ, thân thiện với mơi trƣờng q trình xử lý, tơi chọn bã mía để khảo sát khả hấp thu hợp chất DDT dịch chiết đất nhiễm Q trình biến tính bã mía axit clohidric đƣợc áp dụng để xem xét hiệu việc hấp thu hợp chất DDT dịch chiết đất nhiễm Chính lí chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc PANi/Bã mía hấp thu hợp chất DDT dịch chiết đất nhiễm” K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiệu suất tổng hợp vật liệu hấp thu Hiệu suất đƣợc theo công thức: % H  m1  m2 100 m3 Trong đó: m1 khối lƣợng PANi-BM m2 khối lƣợng BM m3 khối lƣơng ANi Từ biểu thức ta dễ dàng tính đƣợc hiệu suất cho mẫu PANi-BM với tỷ lệ khối lƣợng khác nhƣ sau: mPABM11 = 7,8322 gam (m2 = gam, m3 = gam) %H PABM11 = 56,644% mPABM12 = 13,5698 gam (m2 = 10 gam, m3 = gam) %H PABM12 = 71,396% mPABM21 = 11,2216 gam (m2 = gam, m3 = 10 gam) %H PABM21 = 62,216% Hiệu suất tổng hợp VLHT đạt 50% Chứng tỏ việc lựa chọn quy trình tổng hợp VLHT tƣơng đối phù hợp 3.2 Đặc trƣng bã mía PANi-BM Hình 3.1: Phổ hồng ngoại bã mía K39A – SP Hóa 28 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Trên hình 3.1 bảng 3.1 kết phân tích phổ hồng ngoại bã mía, kết cho thấy bã mía có dao động nhóm OH vị trí 3430 cm–1, dao động nhóm COH vị trí 2930 cm–1, dao động nhóm C=O, C=C, C – N, C-O lần lƣợt vị trí 1731 cm–1, 1633 cm–1, 1161 cm–1, 1054 cm–1 Các dao động chứng minh thành phần bã mía xenlulozo, hemixenlulozo, tạo nên cấu trúc xốp vật liệu biến tính để trở thành VLHT tốt Bảng 3.1: Quy kết nhóm chức bã mía Số sóng v (cm–1) Nhóm chức 3430 vOH 2930 vCOH 1731 vC=O 1633 vC=C 1161 vC-N 1054 vC-O Hình 3.2: Phổ hồng ngoại PANi Trên hình 3.2 bảng 3.2 kết phân tích phổ hồng ngoại PANi, kết cho thấy PANi có dao động nhóm chức đặc trƣng cho PANi nhƣ: nhóm N-H vị trí 3444 cm–1, nhóm chức benzoid quinoid vị trí 1567 cm–1 1488 cm–1; nhóm =N–quinoid-N= vị trí 1299 cm-1; dao động nhóm C-H vị trí K39A – SP Hóa 29 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 814 cm-1dao động nhóm C – N+ 1113 cm–1 Kết khẳng định lại nhóm chức có PANi làm sở để tổng hợp biến tính với phụ gia Bảng 3.2: Quy kết nhóm chức PANi Số sóng ν (cm–1) Nhóm chức 3444 vN-H 1567 Benzoid 1488 Quinoid 1299 -N=quinoid=N- 1113 Nhóm C – N+ 814 vC-H Hình 3.3: Phổ hồng ngoại PANi-BM Trên hình 3.3 bảng 3.3 kết phân tích phổ hồng ngoại PANi-BM, kết cho thấy PANi-BM có dao động nhóm chức đặc trƣng cho PANi BM nhƣ: vị trí 3440 cm–1 dao động nhóm OH nhóm N-H, nhóm chức benzoid quinoid vị trí 1582 cm–1 14886cm–1; dao động nhóm C – N+ 1113 cm–1; nhóm C-H vị trí 795 cm-1 nhóm =N–quinoid-N= vị trí 1298 cm-1 Kết cho thấy vật liệu đƣợc tổng hợp tồn dƣới dạng compozit PANi-BM K39A – SP Hóa 30 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Bảng 3.3: Quy kết nhóm chức PANi-BM Số sóng ν (cm–1) Nhóm chức 3440 vO-H; vN-H 1582 Benzoid 1486 Quinoid 1298 -N=quinoid=N- 1113 Nhóm C – N+ 795 vC-H b) a) Hình 3.4: Ảnh SEM bã mía (a), PANi (b) PANi-BM (c) c) Kết phân tích ảnh SEM cho thấy khác biệt PANi (c) với mẫu bã mía (a) vật liệu PANi-BM (b) PANi tồn dạng sợi với đƣờng kính nhỏ đạt đƣợc cỡ 50 - 80 nm, bã mía có dạng thớ dài, cấu trúc xốp thành phần xenlulozo, hemixenlulozo, lignin có đƣờng kính lớn cỡ 40 - 60 µm vật liệu PANi-BM sau tổng hợp có dạng sợi, kích thƣớc cỡ 50-70 µm Sự khác biệt K39A – SP Hóa 31 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tƣơng tác PANi bám dính vào bã mía q trình hình thành chuỗi sợi phản ứng tổng hợp vật liệu PANi Tuy nhiên, cấu trúc PANi tổng hợp đƣợc phụ thuộc vào cấu trúc bã mía đƣa vào q trình tổng hợp Nhìn vào cấu trúc SEM vật liệu bã mía compozit cho thấy tƣơng tự mặt cấu trúc xốp vật liệu tổng hợp Tuy nhiên, kích thƣớc xốp vật liệu tổng hợp đƣợc ảnh hƣởng tới khả hấp thu hóa chất BVTV đƣợc thể phần dƣới Sau thực thí nghiệm hấp thu vật liệu trên, mang dung dịch đƣợc hấp thu phân tích phƣơng pháp sắc kí khí ghép khối phổ - GCMS thu đƣợc kết nồng độ hợp chất DDT lại dung dịch 3.3 Khả hấp thu thuốc BVTV vật liệu 3.3.1 Ảnh hưởng chất vật liệu o, p'-DDT 2.0 q (mg/g) 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 PANi PABM11 BM PABM12 PABM21 Hình 3.5: Khả hấp thu o, p’-DDT Hình 3.6: Khả hấp thu p, p’-DDT vật liệu gốc PANi bã mía vật liệu gốc PANi bã mía Từ hình 3.5 ta thấy khả hấp thu o, p’-DDT vật liệu không chênh lệch nhiều, khả hấp thu PABM21 tốt với dung lƣợng hấp phụ 1,74296 mg/g; thấp bã mía với 1,62524 mg/g Tƣơng tự khả hấp thu p, p’-DDT vật liệu hình 3.6, khả hấp thu vật liệu khác Khả hấp thu p, p’-DDT PABM21 tốt với dung lƣợng hấp phụ 21,74296 mg/g, bã mía 20,23534 mg/g thấp K39A – SP Hóa 32 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Từ cho thấy, tổng hợp VLHT với tỉ lệ khác khả hấp thu hợp chất DDT khác Hình 3.7: Khả hấp thu chất DDT vật liệu PANi bã mía Vì khác chất vật liệu nên khả hấp thu hiệu suất hấp phụ chất DDT vật liệu khác Ta thấy VLHT PABM21 có khả hấp thu tốt nhất: dung lƣợng hấp phụ hiệu suất hấp phụ cao đạt 23,48592 mg/g 77,742% Kém BM với dung lƣợng hấp phụ 21,86048 mg/g hiệu suất hấp phụ 72,36173% 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian Hình 3.8: Ảnh hưởng thời gian đến Hình 3.9: Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ hợp chất DDT dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp vật liệu gốc PABM21 phụ DDT tổng vật liệu gốc PABM21 K39A – SP Hóa 33 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Với o, p’-DDT: Khả hấp thu PABM21 tăng theo thời gian, lớn t = 80 phút với dung lƣợng hấp phụ 1,083 mg/g; thấp t = phút Với p, p’-DDT: Khả hấp thu PABM21 tăng theo thời gian, lớn t = 80 phút với dung lƣợng hấp phụ 14,475 mg/g; thấp t = phút Đối với hợp chất DDT, khả hấp thu tăng tăng thời gian hấp thu Ở 40 phút đầu khả hấp thu lớn, từ phút 40 trở dung lƣợng hấp phụ gần nhƣ không thay đổi Chứng tỏ vật liệu đạt đến cân hấp phụ (Hình 3.8) Kết phân tích khoảng thời gian thực nghiệm từ ÷ 80 phút cho thấy, hiệu suất hấp phụ tăng từ 7,50721 ÷ 88,48319% ; dung lƣợng hấp phụ DDT tổng lớn 15,558 mg/g phút thứ 80 (Hình 3.9) 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu Hình 3.10: Khả hấp thu hợp Hình 3.11: Khả hấp thu DDT tổng chất DDT PABM21 thay đổi khối PABM21 thay đổi khối lượng lượng vật liệu hấp phụ vật liệu hấp phụ Với o, p’-DDT p, p’-DDT: Khả hấp thu PABM21 thay đổi thay đổi lƣợng vật liệu cho vào, từ hình 3.10 ta thấy khối lƣợng tăng dung lƣợng hấp phụ giảm Việc tăng khối lƣợng làm giảm khả hấp thu PABM21 Dung lƣợng hấp phụ o, p’-DDT p, p’-DDT lớn M1 = 0,02 gam lần lƣợt 2,124891 mg/g 15,40572 mg/g Đối với khả hấp thu DDT tổng (Hình 3.11), dung lƣợng hấp phụ tỉ lệ nghịch với khối lƣợng VLHT, dung lƣợng cao M1 17,53061 mg/g Nhƣng hiệu suất hấp phụ không phụ thuộc vào khối lƣợng VLHT nên tăng K39A – SP Hóa 34 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội khối lƣợng ta có hiệu suất hấp phụ lớn Hiệu suất hấp phụ tăng từ 29,9103% lên 79,0311% với khối lƣợng từ M1 tới M5 = 0,1 gam 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Hình 3.12: Ảnh hưởng nồng độ Hình 3.13: Ảnh hưởng nồng độ chất chất bị hấp thu ban đầu đến dung bị hấp thuban đầu đến dung lượng hấp lượng hấp phụ o, p’-DDT phụ p, p’-DDT Từ kết hình 3.12 cho thấy khoảng nồng độ khảo sát, nồng độ ban đầu o, p’-DDT tăng dung lƣợng hấp phụ tăng Ở nồng độ đầu o, p’DDT nhỏ 7,8 mg/l dung lƣợng hấp phụ có xu hƣớng tăng nhanh từ 0,3317 ÷1,08866 mg/g Khi tiếp tục tăng nồng độ đầu dung lƣợng hấp phụ giảm xuống 1,00678 mg/ g, sau từ nồng độ 9,8859 mg/l trở lên dung lƣợng hấp phụ lại tăng cao 1,095mg/g với nồng độ đầu o, p’-DDT 11,708 mg/l Đối với hợp chất p, p’-DDT khả hấp thu tăng liên tục tăng nhanh tăng nồng độ đầu p, p’-DDT Dung lƣợng hấp phụ tăng từ 4,187 ÷ 21,316 mg/g (Hình 3.13) K39A – SP Hóa 35 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hình 3.14: Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp thu ban đầu đến dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ hợp chất DDT Kết phân tích cho thấy, việc thay đổi nồng độ ban đầu dung dịch mẫu ảnh hƣởng đến khả hấp thu hợp chất DDT PABM21, nồng độ ban đầu lớn việc dung lƣợng hấp phụ cao, dung lƣợng hấp phụ tăng liên tục từ 4,5187 ÷ 22,4096 mg/g Ngồi ra, từ phƣơng trình tính hiệu suất hấp phụ (1.2) ta thấy hiệu suất hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ ban đầu nồng độ lại hợp chất DDT, nên ta tăng nồng độ DDT ban đầu hiệu suất hấp phụ DDT vật liệu thay đổi, cụ thể hình 3.14 hiệu suất hấp phụ giảm từ 85,9804 ÷ 75,84237% Từ kết nghiên cứu cho thấy khả hấp thu hợp chất DDT phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chất vật liệu, thời gian hấp thu, khối lượng vật liệu nồng độ đầu hợp chất DDT Do vậy, áp dụng tiến hành xử lí hợp chất DDT dịch chiết đất phải ý đến tất yếu tố 3.4 Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt thay đổi nồng độ 3.4.1 Mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Dựa vào kết khảo sát khả hấp phụ hợp chất DDT theo nồng độ VLHT PABM21, mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đƣợc xác lập để tính tốn thơng số động học hấp phụ Kết đƣợc thể hình 3.15 ÷ 3.17 bảng 3.4 K39A – SP Hóa 36 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 1.6 C/q (g/l) C/q (g/l) 1.3 y = 0.8284x + 0.5626 R² = 0.9787 y = 0.0251x + 0.5792 R² = 0.8965 0.7 0.4 0 C (mg/l) 10 20 C (mg/l) 30 40 Hình 3.15: Phương trình đẳng nhiệt Hình 3.16: Phương trình đẳng nhiệt Langmuir PABM21 hợp Langmuir PABM21 hợp chất chất o, p’-DDT p, p’-DDT 1.8 1.6 1.4 y = 0.0265x + 0.593 R² = 0.9319 C/q (g/l) 1.2 0.8 0.6 10 C20(mg/l)30 40 Hình 3.17: Phương trình đẳng nhiệt Langmuir PABM21 DDT tổng Bảng 3.4: Bảng giá trị thông số cho mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Chất Phƣơng trình dạng tuyến tính R2 qmax KL o,p’- DDT y = 0,8284x + 0,5626 0,9787 1,207 1,473 p,p’-DDT y = 0,0251x + 0,5792 0,8965 39,841 0,043 DDT tổng y = 0,0265x + 0,593 0,9319 37,376 0,045 Từ kết nghiên cứu mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, theo cơng thức (1.7) (mục1.6.3) xác định tham số RL, từ xây dựng đồ thị phụ thuộc RL vào nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ C0, kết đƣợc thể hình 3.18 ÷3.20 K39A – SP Hóa 37 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 0.25 o,p'-DDT 0.20 RL 0.15 0.10 0.05 10 12 Co Hình 3.18: Mối quan hệ RL với Hình 3.19: Mối quan hệ RL với nồng độ o, p’-DDT ban đầu nồng độ p, p’-DDT ban đầu Kết cho thấy, tham số RL phụ thuộc vào nồng độ DDT ban đầu C0, C0 tăng RL dần đến 0, tức nồng độ DDT ban đầu tăng mơ hình có xu tiến dần đến mơ hình khơng thuận lợi Nhƣng < R L< thuận lợi cho trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir DDT tong 0.8 RL 0.6 0.4 10 20 30 40 Co Hình 3.20: Mối quan hệ RL với nồng độ DDT ban đầu K39A – SP Hóa 38 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 0.2 1.6 1.3 Lg q Lg q 3.4.2 Mơ hình đẳng nhiệt Freundlich -0.2 y = 0.4037x - 0.2158 R² = 0.7483 -0.4 Lg C 0.5 y = 0.749x + 0.3022 R² = 0.9422 0.7 -0.6 -0.5 0.4 0.3 0.8 Lg C 1.3 1.8 Hình 3.21: Phương trình đẳng nhiệt Hình 3.22: Phương trình đẳng nhiệt Freundlich PABM21 hợp Freundlich PABM21 hợp chất chất o, p’-DDT p, p’-DDT 1.6 1.4 Lg q 1.2 y = 0.7057x + 0.3245 R² = 0.9354 0.8 0.6 0.4 0.4 0.7 Lg C 1.3 1.6 1.9 Hình 3.23: Phương trình đẳng nhiệt Freundlich PABM21 hợp chất DDT Bảng 3.5: Bảng giá trị thơng số cho mơ hình đẳng nhiệt Freundlich Chất Phƣơng trình dạng tuyến tính R2 N KF o,p’- DDT y = 0,4037x – 0,2158 0,7483 2,477 1,241 p,p’-DDT y = 0,749x + 0,3022 0,9422 1,335 1,353 DDT y = 0,7057x + 0,3245 0,9354 1,417 1,383 Từ phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich: hệ số xác định R2 cao (R2 > 0,7438), hệ số n mơ hình đẳng nhiệt Freundlich: < n < 10 thuận lợi cho trình hấp thu Từ cho thấy phù hợp lý thuyết thực nghiệm mơ hình K39A – SP Hóa 39 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ảnh hƣởng nồng độ ban đầu chất bị hấp thu đến trình hấp thu hợp chất DDT PABM21 Kết cụ thể: - Với o, p’-DDT p, p’-DDT: Quá trình hấp thu vật liệu PABM21 phù hợp với mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Theo dung lƣợng hấp phụ hợp chất o, p’-DDT cực đại PABM21 1,74296 mg/g, dung lƣợng hấp phụ hợp chất p, p’-DDT cực đại PABM21 21,74296 mg/g - Với DDT tổng: Quá trình hấp thu DDT vật liệu PABM21 phù hợp với mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Theo dung lƣợng hấp phụ hợp chất DDT cực đại PABM21 23,48592 mg/g K39A – SP Hóa 40 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đã tổng hợp thành công vật liệu PANi-BM với tỉ lệ khác phƣơng pháp hóa học, hiệu suất tổng hợp đạt 50% Các đặc trƣng vật liệu đƣợc kiểm chứng phổ hồng ngoại IR ảnh SEM, vật liệu có cấu trúc dạng sợi, kích cỡ 50-70 µm Đã so sánh khả hấp thu hợp chất DDT dịch chiết đất thay đổi chất vật liệu, thời gian hấp thu, khối lƣợng vật liệu nồng độ đầu hợp chất DDT dịch chiết đất Khi thay đổi tỉ lệ khối lƣợng ANi/BM hiệu suất hấp phụ thay đổi đặc biệt PABM21 có khả hấp thu tốt hẳn đạt hiệu suất cao 77.74%, ứng với dung lƣợng hấp phụ hợp chất DDT 23,48592 mg/g Khi thay đổi thời gian hấp thu thời điểm t = 80 phút hiệu suất hấp phụ lớn đạt 88,48319% Khi thay đổi khối lƣợng vật liệu, nồng độ DDT ban đầu, điều kiện phù hợp khối lƣợng, nồng độ hiệu suất hấp phụ tƣơng đối cao đạt 75% Kiến nghị: Đề tài cần có nghiên cứu thêm động học trình hấp thu nghiên cứu chế, chất trình hấp thu hợp chất DDT dịch chiết đất vật liệu gốc PANi-bã mía Ngồi cần nghiên cứu thêm hợp chất hữu gây ô nhiễm môi trƣờng khác vật liệu gốc PANi K39A – SP Hóa 41 Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Cát, 2002, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nƣớc thải, NXB Thống kê, Hà Nội Lê Văn Cát, 1999, Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nƣớc, NXB Thanh niên, Hà Nội Nguyễn Thị Thu, 2002, Hóa keo, NXB Sƣ phạm, Hà Nội Nguyễn Quang Hợp, “ Nghiên cứu chế tạo xử lý Polyanilin định hướng làm vật liệu hấp thu chất hữu xơ độc hại gây ô nhiễm môi trường”, Chuyên đề Tiến sĩ, Chun ngành Hóa Hữu cơ, Viện Hóa Học Cơng Nghiệp Việt Nam Nguyễn Quang Hợp, Trần Thị Hà, Dƣơng Quang Huấn, Lê Xuân Quế, “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu PANi/ mùn cưa hấp thụ DDT dịch chiết đất ô nhiễm”, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội 2, Viện Kỹ Thuật Hóa Học, Sinh Học Tài liệu Nghiệp vụ, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Phạm Thị Lân, 2013, “Nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân hủy (POPs) phương pháp chiết nước với phụ gia QH3”, Khóa luận tốt nghiệp, Chuyên ngành Hóa Hữu cơ, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Phan Thị Ngát, 2013, “Nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân hủy (POPs) phƣơng pháp chiết nƣớc với phụ gia QH2”, Khóa luận tốt nghiệp, Chuyên ngành Hóa hữu cơ, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Trần Trọng Tuyền, 2014, “ Nghiên cứu q trình khống hóa số chất hữu gây nhiễm khó phân hủy (POP) hợp chất nano”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Văn Hai, 2004, Những hiểu biết thuốc BVTV, khuyennongnghean.com.vn/Noi_dung_thuoc_BVTV_30, tài liệu khuyến nông 10 Trần Văn Nhân, 1998, Hóa keo, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội 11 Trần Văn Nhân (chủ biên), 1998, Hóa lý (tập II), NXB Giáo dục, Hà Nội 12 Vũ Ngọc Ban, 2007, Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội K39A – SP Hóa 42 Đặng Thị Hiền ... hợp PANi/ Bã mía phƣơng pháp hóa học Hấp thu hợp chất DDT PANi/ Bã mía dịch chiết đất ô nhiễm Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu tình hình nhiễm thu c BVTV Nghiên cứu phƣơng pháp tổng hợp PANi/ bã. .. Hình 3.6: Khả hấp thu p, p’ -DDT vật liệu gốc PANi bã mía Hình 3.7: Khả hấp thu chất DDT vật liệu PANi bã mía Hình 3.8: Ảnh hƣởng thời gian đến dung lƣợng hấp phụ hợp chất DDT vật liệu gốc PABM21... Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc PANi/ Bã mía hấp thu hợp chất DDT dịch chiết đất nhiễm K39A – SP Hóa Đặng Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Mục đích nghiên cứu Tổng