Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của than cacbon hóa từ vỏ cà phê (2018)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== LÊ THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Ni(II) CỦA THAN CACBON HÓA TỪ VỎ CÀ PHÊ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa Công nghệ - Môi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS ĐỖ THỦY TIÊN HÀ NỘI - 2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== LÊ THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Ni(II) CỦA THAN CACBON HÓA TỪ VỎ CÀ PHÊ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa Cơng nghệ - Môi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS ĐỖ THỦY TIÊN HÀ NỘI - 2018 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 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 trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới thầy, cô 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 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 2018 Sinh viên thực Lê Thị Hồng Nhung SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân em, đƣợc thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát thực nghiệm dƣới hƣớng dẫn khoa học ThS Đỗ Thủy Tiên Các số liệu kết đo đƣợc khóa luận trung thực, cá nhân em tiến hành thí nghiệm Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên thực Lê Thị Hồng Nhung SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tên đầy đủ VLHP Vật liệu hấp phụ IR Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (Infrared (IR) spectroscopy) TOC Tổng lƣợng cacbon hữu SEM Phƣơng pháp điện tử quét SEM TN Thí nghiệm SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên tố Niken 1.1.1.Tính chất vật lí, hóa học Niken 1.1.2 Công dụng Niken 1.1.3 Ảnh hƣởng Niken 1.2 Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 1.2.1 Các khái niệm 1.2.2 Cân hấp phụ 1.2.3 Các phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ 1.3 Một số hƣớng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP 11 1.3.1 Giới thiệu vỏ cà phê 12 1.3.2 Thành phần vỏ cà phê 13 1.4 Giới thiệu công nghệ cacbon hóa, than cacbon hóa 14 1.4.1 Cơng nghệ cacbon hóa 14 1.4.2 Than cacbon hóa 14 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 16 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 16 2.2 Hóa chất dụng cụ 16 2.2.1 Hóa chất 16 2.2.2 Thiết bị 16 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu 17 2.3.2 Phƣơng pháp phân tích 17 2.3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 17 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2.3.3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn Ni(II) 17 2.3.3.2 Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê 17 2.3.3.3 Quy trình thực nghiệm 18 2.3.3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP 18 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn Ni(II) 21 3.2 Tính tốn khả tạo than từ vỏ cà phê lò nung chứa khí Argon 21 3.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ nung than, thời gian nung đến khả hấp phụ NI(II) vật liệu 23 3.4 Kết đánh giá cấu trúc bề mặt VLHP 24 3.4.1 Phổ IR vật liệu 24 Hình 3.4 Kết phân tích phổ hồng ngoại IR vật liệu 24 3.4.2 Kết chụp SEM 25 3.5 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ Ni(II) VLHP 25 3.5.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP 25 3.5.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP 27 3.5.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng liều lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP 28 3.5.4 Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả hấp phụ VLHP 30 3.6 Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số số vật lí Niken Bảng 1.2: Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Bảng 1.3 Sự khác thành phần vỏ cà phê trồng tỉnh Đắk Lắk tỉnh Điện Biên 13 Bảng 1.4: Kích thƣớc diện tích bề mặt riêng than cacbon hóa vật liệu khác 15 Bảng 3.1 Kết đo độ hấp phụ quang dung dịch Ni(II) với nồng độ khác 21 Bảng 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ khác 22 Bảng 3.3: Hiệu suất hấp phụ kim loại Ni(II) VLHP 23 Bảng 3.4: Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP 26 Bảng 3.5: Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ VLHP 27 Bảng 3.6: Kết khảo sát ảnh hƣởng liều lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP 29 Bảng 3.7: Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả hấp phụ VLHP 30 Bảng 3.8: Các thông số khảo sát hấp phụ Ni(II) VLHP 31 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 11 Hình1.2: Sự phụ thuộc vào Ccb 11 Hình 3.1: Đƣờng chuẩn Ni(II) 21 Hình 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ khác 22 Hình 3.3: Hiệu hấp phụ Ni(II) than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ thời gian nung khác 23 Hình 3.4: Kết phân tích phổ hồng ngoại IR vật liệu 24 Hình 3.5: Hình thái học bề mặt VLHP 25 Hình 3.6: Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP 26 Hình 3.7: Ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ VLHP 28 Hình 3.8: Ảnh hƣởng liều lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP 29 Hình 3.9: Ảnh hƣởng nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP 31 Hình 3.10: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Ni(II) 32 Hình 3.11: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb VLHP Ni(II) 32 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI MỞ ĐẦU  Lý chọn đề tài Đất nƣớc ta ngày phát triển theo hƣớng Cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp gia tăng số lƣợng chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng Lƣợng chất thải bao gồm nhiều thành phần nhƣ vô cơ, hữu đặc biệt kim loại nặng Một phần kim loại nặng nằm nƣớc thải, chúng khó bị loại bỏ biện pháp xử lý nƣớc thải thông thƣờng chúng xâm nhập vào nguồn nƣớc sinh hoạt mức cao cho phép nguồn gốc nhiều bệnh hiểm nghèo, đe dọa sức khỏe tính mạng ngƣời Phần lại tích lũy đất, gián tiếp vào chuỗi thức ăn gây ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời sinh vật sống [5].Vì vậy, vấn đề nhiễm mơi trƣờng đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng thải từ ngành công nghiệp vấn đề đƣợc quan tâm Hiện nay, Niken đƣợc sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp hóa chất, luyện kim, xi mạ, điện tử, nên thƣờng có mặt nƣớc thải công nghiệp, bùn thải Niken xâm nhập vào thể chủ yếu qua đƣờng hơ hấp, gây triệu chứng khó chịu, buồn nơn, đau đầu Nếu tiếp xúc nhiều với Niken ảnh hƣởng đến phổi, hệ thần kinh trung ƣơng, gan, thận Da tiếp xúc với Niken gây tƣợng viêm da, xuất dị ứng, Vì vậy, việc loại trừ thành phần chứa kim loại nặng Ni(II) độc hại khỏi nguồn nƣớc, đặc biệt nƣớc thải công nghiệp mục tiêu bảo vệ môi trƣờng quan trọng cần phải giải Đã xuất nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trƣờng nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý, phƣơng pháp sinh học, phƣơng pháp hóa học,… Trong đó, phƣơng pháp hấp phụ đƣợc áp dụng rộng rãi cho kết tốt [5] Với mục tiêu tìm kiếm ngun liệu có sẵn tự nhiên, dễ kiếm, rẻ tiền, tái tạo lại đƣợc để hấp phụ, loại bỏ kim loại nặng nƣớc (ví dụ nhƣ lõi ngơ, bã trà, bã mía, bùn chƣng cất, vỏ trấu, mùn cƣa, xỉ lò cao,… ) vấn đề mà em lựa chọn Và vỏ cà phê nguyên liệu đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Chính SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn Ni(II) Bảng 3.1 Kết đo độ hấp phụ quang dung dịch Ni(II) với nồng độ khác STT 0.2 0.6 0.8 1.2 0.025 0.074 0.097 0.124 0.147 Nồng độ (mg/l) ABS Đường chuẩn Ni y = 0.1227x + 0.0001 R² = 0.9998 0.2 ABS 0.15 0.1 0.05 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 Nồng độ Ni(II) (mg/l) Hình 3.1: Đường chuẩn Ni(II) Từ Hình 3.1, ta thấy phƣơng trình đƣờng chuẩn dùng để xác định nồng độ Niken sau trình hấp phụ có dạng: y=0.1227x + 0.0001 3.2 Tính toán khả tạo than từ vỏ cà phê lò nung chứa khí Argon Hiệu suất tạo than nung vỏ cà phê qua xử lý nhiệt độ khác đƣợc thể dƣới Bảng 3.2 Hình 3.2 dƣới đây: SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 21 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Bảng 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ khác STT Nhiệt độ nung (oC) Khối lƣợng đầu(g) Khối lƣợng sau(g) Hiệu suất (%) 300 10 7.52 75.2 400 10 5.39 53.9 500 10 3.69 36.9 600 10 2.64 26.4 80 Hiệu suất hấp phụ (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 100 200 300 400 500 600 700 Nhiệt độ nung (oC) Hình 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ khác Từ Bảng Hình ta thấy: Hiệu suất tạo than từ vỏ cà phê giảm dần thay đổi nhiệt độ từ 300÷6000C Khi nung vỏ cà phê 3000C hiệu suất tạo than lớn q trình than hóa xảy khơng hồn tồn Ngƣợc lại, nung 6000C hiệu suất tạo than thấp q trình than hóa xảy hoàn toàn, tạo nhiều tro bay nên khối lƣợng than tạo thành nhỏ SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 22 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 3.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ nung than, thời gian nung đến khả hấp phụ NI(II) vật liệu Với khối lƣợng VLHP 0.5 gam, nồng độ đầu Ni(II) 25.32mg/l, thời gian khuấy 90 phút, môi trƣờng pH=2, với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu với nhiệt độ nung than, thời gian nung khác đƣợc thể qua Bảng 3.3 STT Mẫu Co(mg/l) Ccl (mg/l) H(%) 300-60 25.32 11.24 55.61 400-60 25.32 9.85 61.08 500-60 25.32 17.76 29.86 600-60 25.32 18.41 27.29 400-30 25.32 9.69 61.73 400-90 25.32 13.77 45.63 70.00 70.00 60.00 60.00 50.00 50.00 Hiệu suất (%) Hiệu suất (%) Bảng 3.3: Hiệu suất hấp phụ kim loại Ni(II) VLHP 40.00 30.00 20.00 10.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 200 400 Nhiệt độ nung 600 800 (0C) 50 100 Thời gian nung (phút) Hình 3.3: Hiệu hấp phụ Ni(II) than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ thời gian nung khác Nhiệt độ q trình than hóa ảnh hƣởng đáng kể đến khả hấp phụ Ni(II) than cacbon hóa Kết cho thấy, nung than 300oC, 400oC, 500oC, 600oC khoảng thời gian 60p thấy hiệu suất hấp phụ SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 23 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Ni(II) 400oC cao Điều giải thích nhƣ sau: Ở nhiệt độ thấp (300oC) q trình cacbon hóa chƣa xảy hồn tồn Khi nhiệt độ than hóa tăng lên (500oC , 600oC) trình phân hủy cacbon diễn mạnh hơn, hàm lƣợng cacbon than gốc hoạt động hấp phụ giảm bị oxi hóa [12] Vì than hóa nhiệt độ 500oC 600oC khả hấp phụ Ni(II) giảm dần Từ Hình 3.3 cho thấy vỏ cà phê đƣợc than hóa nhiệt độ 4000C thời gian 30 phút cho hiệu hấp phụ Ni(II) cao Vì nghiên cứu này, em chọn mẫu vật liệu đƣợc than hóa nhiệt độ 4000C với thời gian nung than 30p làm VLHP cho thí nghiệm khảo sát 3.4 Kết đánh giá cấu trúc bề mặt VLHP 3.4.1 Phổ IR vật liệu Hình 3.4: Kết phân tích phổ hồng ngoại IR vật liệu Từ kết phổ hồng ngoại cho thấy than tồn liên kết: -OH (3645.46 cm-1), N-H (3485.37 cm-1), =C-H (3097.68 cm-1), C=C (1573.91 cm-1),… SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 24 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Dựa vào thay đổi số sóng pic bề rộng nhƣ độ mạnh pic, ta ngâm tẩm vật liệu với hóa chất khác để làm hoạt hóa nhóm chức bề mặt vật liệu 3.4.2 Kết chụp SEM Hình 3.5: Hình thái học bề mặt VLHP Kết đánh giá Hình thái học bề mặt than cacbon hóa thơng qua liệu ảnh SEM độ phóng đại 2.000 lần thể Hình 3.5 thấy, mẫu than cacbon hóa chƣa biến tính trơ phản quang, có vi lỗ khơng đồng 3.5 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ Ni(II) VLHP 3.5.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP Hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP nghiên cứu môi trƣờng pH khác với khối lƣợngVLHP 0.5 gam, nồng độ đầu Ni(II) 25.32mg/l, thời gian khuấy 90 phút, với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng đƣợc thể qua Bảng 3.4 Hình 3.6 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 25 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Bảng 3.4: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP STT pH Ccl Co (mg/l) (mg/l) H(%) 25.32 11.89 53.04 25.32 5.29 79.11 25.32 3.58 85.87 25.32 2.68 89.41 25.32 0.64 97.46 25.32 1.87 92.63 120.00 Hiệu suất hấp phụ (%) 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 pH Hình 3.6: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP Dựa vào kết Bảng 3.4 Hình 3.6, em thấy khoảng pH từ hiệu suất hấp phụ Ni(II) tăng nhanh (từ 53.04% - 97.46%) giảm dần pH từ 6÷7 Do vậy, em chọn pH= dùng làm pH tối ƣu Kết đƣợc sử dụng cho thí nghiệm SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 26 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 3.5.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu theo thời gian hấp phụ khác với khối lƣợng VLHP 0,5 gam, nồng độ đầu Ni(II) 25.32 mg/l, thời gian khuấy 20p, 40p, 60p, 80p, 90p, 100p, 120p môi trƣờng pH tối ƣu (pH=6) với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng đƣợc thể qua Bảng 3.5 Hình 3.7 Bảng 3.5: Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ VLHP Co Ccl Thời gian (phút) (mg/l) (mg/l) 20 25.32 11.40 54.97 40 25.32 11.08 56.26 60 25.32 10.67 57.87 80 25.32 7.33 71.06 90 25.32 0.64 97.46 100 25.32 2.76 89.09 120 25.32 2.68 89.41 STT SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG H(%) 27 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 120.00 Hiệu suất hấp phụ (%) 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 20 40 60 80 100 120 140 Thời gian hấp phụ (phút) Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ VLHP Theo thuyết hấp phụ đẳng nhiệt phân tử chất bị hấp phụ hấp phụ bề mặt chất hấp phụ di chuyển ngƣợc lại, liên quan đến yếu tố thời gian tiếp xúc chất hấp phụ chất bị hấp phụ, thời gian ngắn chƣa đủ đến trung tâm hoạt động bề mặt chất hấp phụ đƣợc “lấp đầy” Ni(II) Ngƣợc lại thời gian dài lƣợng chất bị hấp phụ tích tụ bề mặt chất hấp phụ nhiều, tốc độ di chuyển ngƣợc lại vào nƣớc lớn nên hiệu hấp phụ gần nhƣ khơng tăng (hoặc có xu hƣớng giảm) Kết nghiên cứu cho thấy khoảng 20÷90 phút hiệu hấp phụ Ni(II) tăng tƣơng đối nhanh (từ 54.97 ÷ 97.46%) có xu hƣớng giảm khoảng thời gian 100 ÷120 phút Do vậy, thời gian tiếp xúc 90 phút đƣợc lựa chọn để thực thí nghiệm 3.5.3 Kết khảo sát ảnh hưởng liều lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu theo liều lƣợng VLHP khác (từ 0.1 đến 0,6g) với nồng độ đầu Ni(II) 25.32mg/l, thời gian khuấy 90phút, môi trƣờng pH=6 với tốc độ khuấy 120v/phút, nhiệt độ phòng đƣợc thể qua Bảng 3.6 Hình 3.8 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 28 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Bảng 3.6: Kết khảo sát ảnh hưởng liều lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP STT Khối lƣợng (g) Co (mg/l) Ccl (mg/l) H(%) 0.1 25.32 8.96 64.63 0.2 25.32 6.51 74.28 0.3 25.32 5.70 77.50 0.4 25.32 1.21 95.20 0.5 25.32 0.64 97.46 0.6 25.32 0.81 96.81 Hiệu suất hấp phụ (%) 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Liều lƣợng VLHP (g) Hình 3.8: Ảnh hưởng liều lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) VLHP Việc tăng hiệu hấp phụ vật liệu hấp phụ Ni(II) việc tăng số lƣợng vị trí hấp phụ Tuy nhiên đến giá trị định hiệu hấp phụ cực đại việc tăng liều lƣợng chất hấp phụ khơng ý nghĩa Dựa vào Bảng 3.6 Hình 3.8, em thấy khoảng 0,1g - 0,4g hiệu suất hấp phụ Ni(II) tăng tƣơng đối nhanh từ 64.63 97.46%), liều lƣợng 0,4g – 0,5g hiệu suất hấp phụ tăng chậm dần ổn định khoảng khối SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 29 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI lƣợng VLHP 0.5-0.6g Do vậy, em chọn khối lƣợng VLHP đem hấp phụ dung dịch Ni(II) 0.5g Kết đƣợc sử dụng cho thí nghiệm 3.5.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả hấp phụ VLHP Hiệu suất hấp phụ VLHP nghiên cứu theo nồng độ Ni(II) ban đầu khác với khối lƣợng VLHP 0.5g, thời gian khuấy 90 phút, môi trƣờng pH=6, tốc độ khuấy 1280v/phút, nhiệt độ phòng đƣợc thể qua Bảng 3.7 Hình 3.9 Bảng 3.7: Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả hấp phụ VLHP STT Nồng độ Ni(II) đầu (mg/l) Co Ccl H (%) (mg/l) (mg/l) 10 10 0.32 96.82 20 20 1.21 93.93 30 30 3.82 87.26 40 40 8.63 78.42 50 50 14.82 70.35 60 60 22.97 61.71 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 30 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Hiệu suất hấp phụ (%) 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 10 20 30 40 50 60 70 Nồng độ Ni(II) (mg/l) Hình 3.9: Ảnh hưởng nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả hấp phụ Ni(II) VLHP Kết nghiên cứu cho thấy nồng độ cao lƣợng Ni(II) bị hấp phụ giảm Ở nồng độ từ 10mg/l tải trọng xử lý cao giảm dần tăng nồng độ từ 10-60 mg/l Qua khảo sát, VLHP hấp phụ tốt nồng độ Ni(II) ban đầu 10mg/l 3.6 Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Bảng 3.8: Các thông số khảo sát hấp phụ Ni(II) VLHP STT Co (mg/l) Ccb(mg/l) q(mg/g) Ccb/q (g/l) 10 0.32 0.968 0.33 20 1.21 1.879 0.64 30 3.82 2.618 1.46 40 8.63 3.137 2.75 50 14.82 3.518 4.21 60 22.97 3.703 6.20 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 31 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Langmuir TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI y = 0.6471ln(x) + 1.7337 R² = 0.9988 Ccb/q y = 0.2569x + 0.3832 R² = 0.9977 8.00 Ccb/q (g/l) q (mg/g) 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000 6.00 4.00 2.00 0.00 10 20 30 10 20 30 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) Hình 3.10: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Ni(II) = = Hình 3.11: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb VLHP Ni(II) = = 3.89 (mg/g) = = 0.67 Kết cho thấy dung lƣợng hấp phụ Ni(II) cực đại VLPH 3.89 mg/g số Langmuir 0.67 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 32 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua thời gian nghiên cứu em thu đƣợc kết sau: Tính tốn đƣợc hiệu suất tạo than từ vỏ cà phê lò chứa khí Argon Đã chế tạo đƣợc than cacbon hóa từ vỏ cà phê với điều kiện nhiệt độ thời gian khác sau hấp phụ Ni(II) điều kiện pH =2, thời gian khấy 90phút, lƣợng than hấp phụ 0.5g nồng độ dung dịch Ni(II) ban đầu 25.32mg/l cho thấy hiệu hấp phụ cao (hiệu suất 97%) Đã xác định đƣợc loại than có khả hấp phụ Ni(II) tốt than đƣợc nung nhiệt độ 400oC, thời gian nung 30 phút ( đạt hiệu suất hấp phụ 97.14%) Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ Ni(II) mẫu VLHP chọn tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho trình hấp phụ là: pH = 6, thời gian hấp phụ 90 phút, liều lƣợng hấp phụ 0,5g, nồng độ Niken ban đầu 10mg/l Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ Hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại VLHP Ni(II) 3.89mg/g số Langmuir 0.67 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 hấp phụ Ni(II) than cacbon hóa than đƣợc biến tính SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 33 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 15 Báo cáo sản lƣợng cà phê từ năm 2009 đến năm 2013 Sở Nông nghiệp Phát triển Nông thôn tỉnh Đắk Lắk, tháng năm 2014 Lê Huy Bá, (2000), Độc học môi trƣờng, Nhà xuất đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nƣớc nƣớc thải, Nxb Thống Kê Nguyễn Tinh Dung, (2002), Hóa học phân tích, phần III: Các phƣơng pháp định lƣợng hoá học, Nxb Giáo dục Hà Nội Vũ Đăng Độ (1998), Hóa học nhiễm mơi trƣờng, Nxb Giáo dục, Hà Nội Hồng Nhâm, (2001), Hóa vô tập 3, Nhà xuất giáo dục Hà Nội Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lý tập Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, Nxb Khoa học kỹ thuật Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga,(2002), Giáo trình cơng nghệ xử lí nƣớc thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Thị Hạnh, (2012), khóa luận tốt nghiệp Đại học, Tìm hiểu khả hấp phụ niken nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía, Đại học dân lập Hải Phòng Trƣơng Thị Thanh Nga, (2017), khóa luận tốt nghiệp Đại học, “ Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại nặng Ni(II) than hoạt tính biến tính KOH từ vỏ cà phê”, đại học sƣ phạm Hà Nội Trần Thị Phƣơng (2014) “Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm phương pháp hấp phụ sử dụng than cacbon hóa sản xuất từ lõi ngô” Trịnh Thị Thanh, (2001), Độc học môi trƣờng sức khỏe ngƣời, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam 2005, Bộ Tài Nguyên Môi trƣờng E.Clave., J Francois., L Billon, B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 34 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 16 17 18 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI decontamination” , Journal of Applied Polymer Science, vol91, pp.820 – 826 Fekadu Shemekite, 2014 Coffee husk composting: An investigation of the process using molecular and non-molecular tools [Accessed 12 January 2016] 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 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 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 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 35 LỚP: K40B-SP HÓA ... LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI chọn đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ Ni(II) than cacbon hóa từ vỏ cà phê"  Mục đích: - Điều chế đƣợc VLHP từ vỏ cà phê để ứng... Ni(II) 21 Hình 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ khác 22 Hình 3.3: Hiệu hấp phụ Ni(II) than cacbon hóa từ vỏ cà phê nhiệt độ thời gian nung khác ... HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== LÊ THỊ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Ni(II) CỦA THAN CACBON HÓA TỪ VỎ CÀ PHÊ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa Công nghệ - Môi trƣờng