Nghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafe (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafeNghiên cứu xử lý Fe3+ trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafe

B GIÁO D O I H C DÂN L P H I PHÒNG - KHÓA LU N T T NGHI P NGÀNH: K THU ng d n NG : ThS Nguy n Th C m Thu Sinh viên:Mai Th Thu Th o H i Phòng, 2015 B GIÁO D O I H C DÂN L P H I PHÒNG NGHIÊN C U X LÝ FE3+ V T LI UH P PH CH T O T KHÓA LU N T T NGHI P I H C H CHÍNH QUY NGÀNH: K THU ng d n Sinh viên C B NG BÃ CAFE NG : ThS Nguy n Th C m Thu : Mai Th Thu Th o H i Phòng, 2015 B GIÁO D O I H C DÂN L P H I PHÒNG NHI M V TÀI T T NGHI P Sinh viên : Mai Th Thu Th o Mã SV: 1112301010 L p Ngành: K thu : MT1501 Nghiên c u x lý Fe3+ ch t o t bã cafe ng c b ng v t li u h p ph NHI M V TÀI N i dung yêu c u c n gi i quy t nhi m v tài t t nghi p (v lý lu n, th c ti n, s li u c n tính tốn b n v ) - Ch t o v t li u h p ph t bã cafe - Tìm y u t t p ph s t c a v t li u h p ph Các s li u c n thi thi t k , tính tốn Các s li u th c nghi n q trình thí nghi th i gian h p ph , t i tr ng h p ph , gi i h p m th c t p t t nghi p Phòng thí nghi i h c Dân l p H i Phòng CÁN B NG D TÀI T T NGHI P ng d n th nh t: H tên: Nguy n Th C m Thu H c hàm, h c v : Th i h c Dân l p H i Phòng N ng d n: Tồn b khóa lu n ng d n th hai: H tên: H c hàm, h c v : N ng d n: tài t t nghi Yêu c u ph c ngày 28 tháng n nhi m v mv Sinh viên ng d n Mai Th Thu Th o ThS Nguy n Th C m Thu H i Phòng, ngày HI NG Tr n H u Ngh PH N NH N XÉT TÓM T T C A CÁN B 1.Tinh th c NG D N tài t t nghi p: nhi m v li ng c a khóa lu n (so v i n i dung yêu c t lý lu n, th c ti n, tính tốn s t yêu c u c a m t khóa lu n t t nghi p Cho m c a cán b ng d n (ghi c s ch ): H Cán b ng d n (h tên ch ký) ThS Nguy n Th C m Thu PHI U NH N XÉT TÓM T T C I CH M PH N BI N tài t t nghi p v m t thu th p phân tích s li lý lu n ch t ng thuy t minh b n v , giá tr lý lu n th c ti m c a cán b ph n bi n (ghi c s ch ) H tài L IC có th hồn thành t t Khóa lu n t t nghi p, l g il ic c nh t t i cô giáo ThS Nguy n Th C m Thu Trong su t trình th c hi t tài t t nghi p c ng d n, ch b em trình nghiên c u hoàn thành lu nh c t nghi có th c k t qu t t n Bên c ng xin chân thành c y cô Khoa Mơi i h c Dân L p H i Phòng b ki n thu n l i nh t cho em su t trình th c hi ,t tài Cu i em xin chân thành c ng viên khích l u t tình giúp t qua m t trình h c t p nghiên c u H Sinh viên Mai Th Thu Th o Khóa lu n t t nghi i Phòng M CL C M U NG QUAN 1.1 Gi i thi u chung c vai trò c 1.1.2.M t s v c chung v ô nhi 1.1.3.Phân lo i ô nhi c c 1.1.4.Các thông s c b ô nhi m 1.2.T ng quan v c b ô nhi m kim lo i n ng 1.2.1.Tình tr ng ô nhi c kim lo i n ng 1.2.2.M t s ngu n gây ô nhi m kim lo i n ng 1.2.3 ng c a kim lo i n 1.2.4.M t s ng s c kh lý ngu i c b ô nhi m kim lo i n ng 11 1.3.Gi i thi u v t li u h p ph 19 1.3.1.Nhóm khống t nhiên 19 1.3.2.Nhóm nguyên li u t nhiên ph th i nông nghi p 20 1.3.3.M t s lo i v t li u h p ph khác 21 1.4.Gi i thi u v bã cafe 24 C NGHI M 26 2.1 M c tiêu n i dung nghiên c u c a khóa lu n 26 2.1.1 M c tiêu nghiên c u 26 2.1.2 N i dung nghiên c u 26 u 26 2.2 2.2.1 Ch t o v t li u h p ph t bã cafe 26 nh Fe3+ 26 2.3 Kh u ki n t 2.3.1 Kh o sát ng c 2.3.2 Kh o sát ng c a th p ph Fe3+c a v t li u: 29 p ph Fe3+ c a v t li u 29 n kh n kh p ph Fe3+ c a v t li u 30 Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 Khóa lu n t t nghi i Phòng nh t i tr ng h p ph c a v t li u h p ph 30 2.3.4 Kh o sát kh i h p tái sinh c a v t li u 30 T QU VÀ TH O LU N 32 3.1 K t qu kh o sát ng c n kh p ph Fe3+ c a v t li u 32 3.2 K t qu kh o sát ng c a th n trình h p ph Fe3+ c a v t li u 33 3.3 K t qu nh t i tr ng h p ph c a v t li u h p ph 35 i h p thu h i v t li u 37 3.4 K t qu kh o sát kh 3.4.1 Kh o sát kh i h p 37 3.4.2 Kh o sát kh i 38 K T LU N 39 TÀI LI U THAM KH O 40 Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 Khóa lu n t t nghi i Phòng C NGHI M 2.1 M c tiêu n i dung nghiên c u c a khóa lu n 2.1.1 M c tiêu nghiên c u Bi ch t o v t li u h p ph u ki n t a trình, t 3+ tách kim lo ng t kh c b ng bã cafe bi n tính 2.1.2 N i dung nghiên c u Kh h p ph Fe3+ tron u ki n t c b ng bã cafe bi n tính: - Kh o sát ng c - Kh o sát ng c a th p ph Fe3+ c a v t li u n kh n kh p ph Fe3+ c a v t li u - nh t i tr ng h p ph c a v t li u bã cafe bi n tính - Kh o sát kh i h p tái s d ng v t li u 2.2 u T phân tích so sánh k t qu nghiên c h p ph ion Fe3+ u ki n t i c 2.2.1 Ch t o v t li u h p ph t bã cafe 105oC gi c 1: Bã cafe thu v y lo i b c 2: Bã cafe c nghi n nh , dùng rây tách l y c ph n t d c c v i Ethanol ngày c 4: Thu bã cafe sau ngâm ho t hóa b ng H2SO4 0,1N r a l i v i NaO n pH c a v t li u b ng cs y 105oC gi cv t li u bi n tính nh Fe3+ nh tr c quang b ng thu c th tioxianat Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 26 Khóa lu n t t nghi i Phòng a) Ngun t c Oxi hóa tồn b s t có m u thành s ion Fe3+ t c v i ion SCN- ph c ch ng axit, b) Thi t b Cân phân tích B n c) D ng c - nh m c 200ml - Bình tam giác 250ml - Ph u l c, gi y l c - Pipet có v ch chia 5, 10, 20ml d) Hóa ch t - Axit sunfuric : Dung d ch H2SO4 : - Axit clohydric: Dung dich HCl 1:1 - Kali penmaganat: Dung d ch kho ng 0,1N Hòa tan 3,2g KMnO4 thành 1l - Axit oxalic: dung d ch kho ng 0,1N Hòa tan 6,3g H2C2O4.2H2O thành 1l - Kali tioxianat, dung d ch 20% - Dung d ch chu n phèn s t: + Dung d ch 1: Hòa tan 0,8631g NH4Fe(SO4).12H2 c c nh m c thành 1l (1ml dung dich có ch a 0,1mg s t + Dung d c pha loãng t dung d ch b ng cách l y 50ml dung d ch pha loãng thành l.(1ml dung d ch ch a 0,005mg Fe3+ chu n) e) Cách ti n hành Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 27 Khóa lu n t t nghi L i Phòng ng m cc ng s t 0,2 mg cho vào bình tam giác có dung tích 250 ml Thêm 2,5 ml dung d ch H2SO4 (1 : 2); 2,5 ml dung d ch KMnO4- 0,1N, phút Nh ng gi t dung d n m t màu tím, l i thêm c n th n t ng gi t dung d ch KMnO4 màu h ng nh ngu i n u dung d ch b cr nh p3 n dung d ch v a xu t hi n c l c Thu t t c c l c nh m c 100 ml; thêm 2,5 ml dung d ch HCl (1 : 1), l c u Thêm ml dung d ch tioxianat (KSCN 20%), l v ch b cc nh m c t i quang c a dung d ch, dung d ch so sánh m u tr ng L ng chu n B ng 2.1 B ng th tích ch ng chu n Fe3+ xây d STT `1 Dung d ch (ml) 10 20 30 40 50 Dung d ch H2SO4 (1:2) (ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Dung d ch KMnO4 0,1N (ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Dung d ch HCl (1:1)(ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 KSCN 20% (ml) 5 5 5 ng Fe3+ (mg) 0,025 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Abs 0,009 0,015 0,034 0,045 0,061 0,078 Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 28 Khóa lu n t t nghi i Phòng 3+ Hình ng chu n Fe3+ th V (mg) ng chu n c a s nh n ng s t sau trình h p ph có d ng y = 0,3064x+0,0006 Tính k t qu ng s c tính theo cơng th c sau: ng s ng chu n , mg V th tích m 2.3 Kh p ph Fe3+c a v t li u: u ki n t 2.3.1 Kh o sát ng c kh o sát n kh ng c n kh p ph Fe3+ c a v t li u p ph c a v t li u ti n hành thí nghi c 1: Chu n b bình tam giác th y tinh lo i 250 ml Cân xác g v t li u vào m i bình c 2: Dùng pipet hút 100ml dung d ch Fe3+ chu n (10mg/l) cho vào m i bình Ti u ch nh pH t 2÷ Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 29 Khóa lu n t t nghi c3 i Phòng t bình tam giác vào máy l c th i gian 120 phút c 4: L c l y dung d ch sau l nh l i n dung d ch Ti ng chu Fe3+trong c kh i ng l i c a Fe3+ sau h p ph 2.3.2 Kh o sát ng c a th p ph Fe3+ c a v t n kh li u Ti p t u ki n t p ph c a v t li u Ti n hành kh o sát th i gian cân b ng h p ph c 1: Chu n b bình tam giác 250 ml, cân 2g v t li u cho vào m i bình c 2: Hút 100ml dung d ch Fe3+ chu n (10mg/l) cho vào m i bình tam giác u ch nh v giá tr pH t o sát c 3: Ti n hành l c, sau kho ng th i gian 15, 30, 60, 90, 120, 150, 180 phút l Fe3+ l i nh n nht i tr ng h p ph c a v t li u h p ph c 1: Chu n b 10 bình tam giác 250 d ch Fe3+ v i n u ch nh pH 0ml dung u ki n t c 2: Cho vào m i bình 2g v t li u ti n hành l c th i gian 90 phút c 3: Ti l i c a Fe3+sau h p ph nh n 2.3.4 Kh o sát kh i h p tái sinh c a v t li u c 1: Cho vào bình tam giác 100ml dung d ch Fe3+ chu n (10mg/l), cân 2g v t li c th i gian 90 phút Fe3+ l i dung d ch sau h p nh n ph T ng Fe3+ h p ph c 3: Ti n hành gi i h p b ng dung d ch HCl 0,01M Cho 10ml dung d ch HCl0,01M vào bình ch a 2g v t li u v a h p ph phút ng Fe3+ Sinh viên: Mai Th Thu Th o c 15 gi i h p dung d ch.Ti p t c ti n MT1501 30 Khóa lu n t t nghi i Phòng ng Fe3+ c gi i h p h t Ghi l i k t qu tính c hi u su t c a trình gi i h p c 4: Ti n hành kh o sát kh a v t li t li u v a gi i h p cho vào bình tam giác ch a 100ml dung d ch Fe3+ có n 10mg/l u ch nh pH t c 90 phút ng Fe3+ l i dung d ch Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 31 Khóa lu n t t nghi i Phòng T QU VÀ TH O LU N 3.1 K t qu kh o sát ng c p ph Fe3+ c a n kh v t li u c th ng có pH r th i V t li u ng d ti n kh a ngu n x c th i, pH y u t p ph c a v t li c n ti n hành kh o sát s d ng v t li ng c ng tr c t hi u su t cao tìm pH t c s d ng v t li u K t qu th c nghi m nghiên c u s h p ph Fe3+ c a v t li u h p ph B ng 3.1: ng c c trình bày ng c C0 (mg/l) u vào n kh b ng 3.1: n trình h p ph Fe3+ Cf (mg/l) Hi u su t (%) STT pH 10 2,98 70,23 10 1,38 86,42 10 1,20 87,89 10 1,15 88,51 T k t qu dd sau x lý th bi u di n s ng c n kh p ph Fe3+ Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 32 Khóa lu n t t nghi i Phòng pH Hình 3.1: n trình h p ph c a Fe3+ ng c Nh n xét: K t qu cho th u su t trình h p ph pH = hi u su t c a trình h p ph t t nh t M t khác pH > b t u xu t hi n k t t a Fe(OH)3 (do tích s tan c a Fe(OH)3 = 1,1.10-36) V y ch n pH =3 cho nghiên c u ti p theo 3.2 K t qu kh o sát ng c a th n trình h p ph Fe3+ c a v t li u K t qu th c nghi m nghiên c u s trình h p ph Fe3+ c a v t li Sinh viên: Mai Th Thu Th o c trình bày MT1501 ng c a th n b ng 3.2: 33 Khóa lu n t t nghi i Phòng B ng 3.2 ng c a th n trình h p ph Stt Th i gian (phút) C0 (mg/l) 15 Cf (mg/l) dd sau x lý Hi u su t (%) 10 6,48 35,25 30 10 3,86 61,36 60 10 2,30 77,02 90 10 1,46 85,38 120 10 1,41 85,90 150 10 1,36 86,42 180 10 1,25 87,47 Hình 3.2: u vào ng c a th Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 n trình h p ph 34 Khóa lu n t t nghi i Phòng Nh n xét: K t qu th c nghi m cho th y hi u su t c a trình h p ph nhanh theo th i gian h p ph t 15 - 90 phút t 35,25 th i gian 100 phút n 85,38% T i n 180 phút hi u su t c a trình g i, q trình h p ph hơng thay t tr ng thái cân b ng T k t qu trên, ta ch n th i gian h p ph 90 phút cho nghiên c u sau 3.3 K t qu nht i tr ng h p ph c a v t li u h p ph o sát ng c a pH t c ti n hành kh o sát v t li u ng c a th i gian ti p Fe3+ ng c a n n kh p ph c a pH = 3, th i gian 90 phút K t qu th c nghi m nghiên c u p ph c a v t li u h p ph bã cafe bi h p ph c n kh c trình bày b ng 3.3 K t qu bi u di n d p ph th hình 3.3 T Fe3+ ng c a n ng nhi t Langmuir th i qmax c a v t li u h p ph c giá tr t i tr ng i v i Fe3+ B ng 3.3: T i tr ng h p ph c a v t li u h p ph STT C0 (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) Cf/q 10 1,46 0,43 3,43 20 2,98 0,85 3,50 30 4,91 1,25 3,91 40 6,99 1,65 4,24 50 9,09 2,05 4,44 60 11,17 2,44 4,58 70 13,79 2,81 4,90 80 15,87 3,21 4,95 90 19,53 3,52 5,54 10 100 26,32 3,68 7,14 (Co : n Fe3+ Sinh viên: Mai Th Thu Th o u vào ; Cf: n MT1501 Fe3+ sau h p ph ) 35 Khóa lu n t t nghi i Phòng T k t qu b ng ta v c an Fe3+ th bi u di n kh c k t qu kh o sát ng p ph c a v t li u 3+ th nh t i tr ng h p ph c a v t li u h p ph K t qu th c nghi m cho th y n ph c a v t li Fe3+ i tr ng h p n D a vào s li u th c nghi m c, v th bi u di n s ph thu c Cf /q Cf theo lý thuy t h p ph ng nhi t Langmuir c a v t li u h p ph bã cafe bi 3.4 c mô t 3+ th bi u di n s ph thu c c a Cf/q vào Cf Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 36 Khóa lu n t t nghi i Phòng S ph thu c c a Cf/q Y = 0,137x + 3,1282 Ta có tg = 1/qmax c mơ t qmax = 0,137 = 7,3 (mg/g) Các k t qu kh o sát cho th y mơ hình h p ph ng nhi t Langmuir c a v t li u h p ph mô t t t s li u th c nghi c th hi n qua ch s h i quy R2 T i tr ng h p ph c i qmax tính theo mơ hình h p ph ng nhi t i v i Fe3+ 7,3 (mg/g) Langmuir c a v t li u h p ph 3.4 K t qu kh o sát kh i h p thu h i v t li u 3.4.1 Kh o sát kh ih p Cho 2g v t li u h p ph vào 100ml dung d ch Fe3+ n l c c a dung d ch sau x N Fe3+ l i: 1,48 (mg/l) N Fe3+ 10 mg/l c k t qu p ph : 8,52 (mg/l) n hành gi i h p tách Fe3+ kh i v t li u b ng dung d ch axit HCl 0,01M Các k t qu c th hi n b ng 3.4 B ng 3.4 K t qu gi i h p v t li u h p ph b ng HCl 0,01M ng Fe3+ h p TT S l nr a ph v t ng Fe3+ c r a gi i li u (mg/l) (mg/l) Hi u su t(%) L n1 8,52 4,12 48,36 L n2 4,40 3,86 87,72 L n3 0,56 - - D a vào b ng s li u kh a gi i v t li u h p ph b ng HCl0,01M t t u v t li u h p ph ch a 8,54 mg Fe3+ l n ch l i 0,56 mg Fe3+ v t li u, hi u su t gi i h p Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 c r a gi i t 87,72% 37 Khóa lu n t t nghi i Phòng 3.4.2 Kh o sát kh i i h p vào 100 ml dung d ch Fe3+ Cho 2g v t li u h p ph n ph 10 mg/l l c 90 phút, c k t qu Fe3+ sau h p pH b ng b ng 3.6 B ng 3.5: K t qu tái sinh v t li u h p ph C0(mg/l) Cf (mg/l) Hi u su t (%) 10 2,98 70,20 K t qu cho th y kh gi i h p v n r t kh quan, hi u su Sinh viên: Mai Th Thu Th o p ph c a v t li u h p ph sau t 70,20% MT1501 38 Khóa lu n t t nghi i Phòng K T LU N Qua q trình th c hi tài khóa lu n lý Fe3+ Nghiên c u x cm ts c b ng v t li u h p ph ch t o t bã cafe k t qu t c v t li u h p ph t ngu n nguyên li u ph ph m nông nghi p bã cafe thơng qua q trình x lý hóa h c b ng Ethanol H2SO4 Kh o sát kh p ph c a v t li u theo pH, k t qu cho th y pH cho trình h p ph ion Fe3+ pH = 3 Kh o sát ng c a th th c nghi m cho th y th n trình h p ph s t K t qu t cân b ng h p ph c a v t li u 90 phút i v i ion Fe3+ theo mơ hình Mơ t q trình h p ph c a v t li c giá tr t i tr ng h p ph c Kh o sát trình gi i h p tái s th y kh i qmax = 7,3 (mg/g) d ng c a v t li u h p ph cho a gi i v t li u h p ph b ng HCl 0,01M t t Hi u su t r a gi i g n 90% Th c nghi y kh h p ph sau gi i h p v n r t kh quan, hi u su p ph c a v t li u t 70,20% y, vi c s d ng v t li u h p ph bã cafe bi n tính q trình x lý ngu c b ô nhi m Fe3+ t có nhi m.V t li u khơng nh ng r ti c h i mà có kh i Fe3+ t t V i nh ng thu n l m t tri n v ng kh quan cho vi c nghiên c u vi c s d ng bã cafe - ngu n nguyên li u t ch t th i nông nghi p, giá thành r , thân thi n v ng, góp ph n vào trình x lý ngu b nhi m nh m th c hi n m c tiêu phát tri n b n v ng c c c ta p hóa hi Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 39 Khóa lu n t t nghi i Phòng TÀI LI U THAM KH O Lê Huy Bá, c h ng, Nhà xu t b i h c qu c gia Thành ph H Chí Minh, 2000 , H p ph i ion tx c th i, NXB th ng kê Hà N i, 2002 Nguy n c, Hóa h c phân tích Nga, Giáo trình cơng ngh x Tr th i, Nhà xu t b n Khoa h Tr nh Th Thanh, xu t b i h c Thái Nguyên, 2008 c t, Hà N i, 2002 ch ng s c kh i, Nhà i H c qu c gia Hà N i, 2001 Tiêu chu n Vi t Nam 2011 7.http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc_ %C4%91%C3%B3ng_vai_tr%C3%B2_quan_tr%E1%BB%8Dng_nh%C6% B0_th%E1%BA%BF_n%C3%A0o%3F 8.http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/3548-sn-lng-ca-phe-mua-v-muav-201314.html Sinh viên: Mai Th Thu Th o MT1501 40 ... nghiên c u có nhi v t li u giá thành th p, d ki m, thân thi n v Chính nh c u x lý Fe3+ tr u, m s d ng ng n hành nghiên c tài: c b ng v t li u h p ph ch t o t bã cafe thêm v t li u m i có kh lý. .. u h p ph t bã cafe 26 nh Fe3+ 26 2.3 Kh u ki n t 2.3.1 Kh o sát ng c 2.3.2 Kh o sát ng c a th p ph Fe3+c a v t li u: 29 p ph Fe3+ c a v t li u 29 n kh n kh p ph Fe3+ c a v t... 1112301010 L p Ngành: K thu : MT1501 Nghiên c u x lý Fe3+ ch t o t bã cafe ng c b ng v t li u h p ph NHI M V TÀI N i dung yêu c u c n gi i quy t nhi m v tài t t nghi p (v lý lu n, th c ti n, s li u c