KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION CROM (VI) TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ MỤN DỪA ĐÃ LOẠI LIGNIN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HUỲNH HỮU TRUNG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION CROM (VI) TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ MỤN DỪA ĐÃ LOẠI LIGNIN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH HÓA HỌC MÃ NGÀNH 52440112 Cần Thơ, 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HUỲNH HỮU TRUNG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION CROM (VI) TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ MỤN DỪA ĐÃ LOẠI LIGNIN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH HÓA HỌC MÃ NGÀNH 52440112 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LƯƠNG HUỲNH VỦ THANH Cần thơ, 2017 Trường Đại học Cần Thơ Khoa Khoa học Tự nhiên Bộ mơn: Hóa học Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: Ts Lương Huỳnh Vủ Thanh Tên đề tài: “Khảo sát khả hấp phụ ion Crom (VI) nước vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa loại lignin” Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Trung MSSV: B1303999 Lớp Hóa học – Khóa 39 Nội dung nhận xét: Nhận xét hình thức luận văn tốt nghiệp: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Nhận xét nội dung luận văn tốt nghiệp: Đánh giá nội dung thực đề tài: ………………………………………… ………………………………………………………………………………… Những vấn đề hạn chế: ………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… Nhận xét sinh viên thực đề tài: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Kết luận, đề nghị điểm: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Cán hướng dẫn Lương Huỳnh Vủ Thanh Trường Đại học Cần Thơ Khoa Khoa học Tự nhiên Bộ mơn: Hóa học Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán phản biện: …………………………………………………………… Tên đề tài: “Khảo sát khả hấp phụ ion Crom (VI) nước vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa loại lignin” Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Trung MSSV: B1303999 Lớp Hóa học – Khóa 39 Nội dung nhận xét: Nhận xét hình thức luận văn tốt nghiệp: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Nhận xét nội dung luận văn tốt nghiệp: Đánh giá nội dung thực đề tài: ………………………………………… ………………………………………………………………………………… Những vấn đề hạn chế: ………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… Nhận xét sinh viên thực đề tài: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Kết luận, đề nghị điểm: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Cán phản biện Trường Đại học Cần Thơ Khoa Khoa học Tự nhiên Bộ mơn: Hóa học Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán phản biện: …………………………………………………………… Tên đề tài: “Khảo sát khả hấp phụ ion Crom (VI) nước vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa loại lignin” Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Trung Lớp Hóa học – Khóa 39 MSSV: B1303999 Nội dung nhận xét: Nhận xét hình thức luận văn tốt nghiệp: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Nhận xét nội dung luận văn tốt nghiệp: Đánh giá nội dung thực đề tài: ………………………………………… ………………………………………………………………………………… Những vấn đề hạn chế: ………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… Nhận xét sinh viên thực đề tài: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Kết luận, đề nghị điểm: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Cán phản biện LỜI CẢM ƠN Q trình hồn thành luận văn đồng thời trình để em học hỏi thu thập kiến thức nhiều cho thân Để hồn thành luận văn khơng cố gắng riêng thân em mà giúp đỡ nhiệt tình, động viên, dẫn thầy cô, người thân, bạn bè thân thiết Em xin trân thành cảm ơn thầy cô khoa Khoa học Tự nhiên Khoa Công nghệ giúp đỡ tạo điều kiện cho em q trình học tập hồn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Lương Huỳnh Vủ Thanh ln tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt q trình hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Hội đồng chấm luận văn dành thời gian quý báu đọc đưa nhận xét giúp em hoàn thiện luận văn Sau em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân ln bên cạnh ủng hộ, khích lệ em suốt q trình học tập hoàn thành luận văn Chúc người nhiều sức khỏe, hạnh phúc thành đạt Xin trân trọng cám ơn! Cần Thơ, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Huỳnh Hữu Trung i TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, mụn dừa (hợp chất cellulose-lignin) xử lý với nước NaOH để loại bỏ phần lớn lignin tạp chất, sau sản phẩm nung nhiệt độ 200 C Vật liệu hấp phụ thu ứng dụng cho việc loại bỏ Cr(VI) phương pháp hấp phụ Các phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), phổ hồng ngoại (FT-IR), hấp phụ (BET), cấu trúc pha thành phần pha (XRD), điện tích bề mặt (pHpzc) số tâm axit sử dụng để xác định thành phần cấu trúc đặc tính VLHP Q trình hấp phụ Cr (VI) tối ưu pH thời gian 20 phút nhiệt độ phòng (25±1℃) với nồng độ Cr (VI) ban đầu 100 mg/L đạt hiệu suất hấp phụ 95,23% Ngồi ra, q trình hấp phụ tuân theo phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Từ khóa: Cr(IV), than hoạt tính, mụn dừa, hấp phụ, nước ii LỜI CAM ĐOAN Em Huỳnh Hữu Trung (B1303999) sinh viên lớp Hóa Học K39 khoa Khoa Học Tự Nhiên, trường Đại học Cần Thơ xin cam kết đề tài luận văn “Khảo sát khả hấp phụ ion Crom (VI) nước vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa loại lignin” hoàn thành dựa kết nghiên cứu em kết nghiên cứu chưa dùng cho luận văn cấp khác Cần Thơ, ngày tháng năm 2017 Huỳnh Hữu Trung iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH BẢNG vii DANH SÁCH HÌNH viii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ix CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu mụn dừa 2.2 Than hoạt tính 2.2.1 Định nghĩa 2.2.2 Thành phần than hoạt tính 2.2.3 Chế tạo than hoạt tính 2.2.4 Cấu trúc xốp bề mặt than hoạt tính 2.2.5 Đặc tính hóa học bề mặt than hoạt tính 2.3 Cơ sở lý thuyết trình hấp phụ 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ 11 2.3.3 Cân hấp phụ 11 2.3.4 Các mô hình trình hấp phụ 12 2.3.5 Động học hấp phụ 16 2.4 Giới thiệu Crom 17 2.4.1 Tên gọi vị trí 17 2.4.2 Tính chất vật lý 17 2.4.3 Tính chất hóa học 17 2.4.4 Hợp chất Crom (VI) 18 2.4.5 Các công dụng Crom 19 2.4.6 Đặc tính Crom 19 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 iv 3.1 Thiết bị , dụng cụ, hóa chất 21 3.1.1 Thiết bị dụng cụ 21 3.1.2 Hóa chất 21 3.2 Phương pháp điều chế VLHP 21 3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 21 3.2.2 Phương pháp biến tính VLHP 21 3.2.3 Hiệu suất điều chế VLHP 23 3.3 Các phương pháp đánh giá tính chất VLHP điều chế 23 3.3.1 Phân tích nhiệt lượng (TGA) 23 3.3.2 Cấu trúc thành phần pha (XRD) 23 3.3.3 Diện tích bề mặt riêng (SBET) 23 3.3.4 Phổ hồng ngoại FT-IR 23 3.3.5 Tổng số tâm axit bề mặt VLHP 23 3.3.6 Điện tích bề mặt (pHpzc) 24 3.4 Đường chuẩn nồng độ Crom (VI) 24 3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Crom (VI) VLHP 25 3.5.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ ion Crom (VI) 25 3.5.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ Crom (VI) 25 3.5.3 Ảnh hưởng nồng độ Crom (VI) ban đầu đến khả hấp phụ 26 3.5.4 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến khả hấp phụ Crom (VI) 26 3.5.5 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ Crom (VI) 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 27 4.1 Hiệu suất điều chế 27 4.1.1 Kết đo TGA 27 27 4.1.2 Hiệu suất trình điều chế VLHP 28 4.2 Các phương pháp đánh giá tính chất VLHP 28 4.2.1 Cấu trúc thành phần pha (XRD) 28 4.2.2 Diện tích bề mặt riêng (SBET) 29 4.2.3 Phổ hồng ngoại FT-IR 30 4.2.4 Tổng số tâm axit bề mặt VLHP 31 v 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cr(VI) VLHP 4.3.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ ion Cr(VI) Bảng 4.4 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ ion Cr(VI) pH Ce (mg/L) H (%) qe (mg/g) 0,38 99,62±0,01 4,77 95,23±0,05 58,66 41,34±1,32 70,53 29,47±3,52 85,02 14,98±1,48 84,64 15,36±0,14 91,29 8,71±1,05 49,81 47,62 20,67 14,74 7,49 7,68 4,35 Hiệu suất (%) 100 80 60 40 20 pH Hình 4.7 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vào pH 1.0 0.8 0.6 HCrO4CrO42Cr2O72H2CrO4 0.4 0.2 0.0 10 12 14 pH Hình 4.8 Sự phụ thuộc Cr(VI) theo pH Từ hình 4.7, pH tăng hiệu suất hấp phụ Cr(VI) VLHP giảm mạnh Ở pH hiệu suất hấp phụ đạt tốt 99,62 95,23% 33 Ở pH hiệu suất hấp phụ 43,34 29,47%, pH 5, hiệu suất hấp phụ thấp 14,98, 15,35 8,71% Có thể giải thích rằng, tăng pH làm giảm số lượng tâm axit bề mặt VLHP tăng lượng nhóm OH- dung dịch hấp phụ chứa Cr(VI) Dựa vào hình 4.8, khoảng pH từ đến Cr(VI) tồn chủ yếu Cr2O72- phần HCrO4- Với Cr2O72- chiếm tâm hấp phụ hấp phụ xem kĩ Cr2O72- có Cr nên tính Cr chiếm tâm hấp phụ Nhưng từ pH trở bắt đầu có xuất CrO42-, với CrO42- hấp phụ tâm làm giảm hiệu suất hấp phụ giảm gấp đơi Và VLHP có điểm đẳng điện pH = 5,7 pH > 5,7 VLHP hấp phụ tích điện âm Đồng nghĩa VLHP Cr(VI) mang điện tích âm nên chúng đẩy Với Hiệu suất hấp phụ pH 15,35 8,71% Cr(VI) giữ lại bên lỗ xốp 4.3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ Cr(VI) Bảng 4.5 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ ion Cr(VI) Thời gian (p) Ce (mg/L) H (%) qe (mg/g) 0,00 0,00±0,00 0,00 26,36 73,64±0,80 36,82 19,09 80,9±0,35 40,45 10 10,12 89,88±0,11 44,94 20 4,77 95,23±0,05 47,62 30 3,70 96,30±0,07 48,15 60 1,05 98,95±0,01 49,48 90 0,77 99,23±0,03 49,61 100 Hiệu suất (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 Thời gian (p) 80 90 Hình 4.9 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vào thời gian 34 Từ hình 4.9 cho thấy, khoảng thời gian khảo sát từ 0÷90 (phút) tăng thời gian hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI) tăng Trong phút đầu, khả hấp phụ đặt 73,64% khoảng thời gian lượng Cr (VI) hấp phụ nhanh Vì tâm liên kết dễ dàng tạo tương tác với Cr(VI) vào lỗ xốp Sau đó, khoảng thời gian từ 3÷20 (phút) hiệu suất hấp phụ tăng từ 73,64 lên 95,23%, cạnh tranh Cr(VI) để tương tác với tâm liên kết bề mặt VLHT cần thời gian để Cr(VI) khuếch tán vào lỗ xốp Từ 20÷90 (phút) giai đoạn bão hòa với hiệu suất hấp phụ đạt từ 95,23 đến 99,23% tăng không đáng kể, tâm liên kết lấp đầy Cr(VI) Cr(VI) hấp phụ hết (trường hợp tâm liên kết còn) Chọn thời gian tối ưu cho khảo sát khác 20 (phút) 4.3.3 Động học hấp phụ Để nghiên cứu động học hấp phụ, liệu sử dụng kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Cr(VI) Bảng 4.6 Tính tốn phương trình giả định bậc t (p) qt (mg/g) qe-qt 10 20 30 60 90 36,82 40,45 44,94 47,62 48,15 49,48 49,61 log(qe-qt) 12,79 9,16 4,67 1,99 1,46 0,13 0,00 1,11 0,96 0,67 0,30 0,16 -0,87 - log(qe-qt) y = -0,0762x + 2,5205 R² = 0,9827 0 10 20 30 40 50 60 70 -1 -2 t (p) -3 Hình 4.10 Động học hấp phụ Cr(VI) VLHP theo phương trình phản ứng giả định bậc 35 Bảng 4.7 Tính tốn phương trình giả định bậc t (p) qt (mg/g) 36,82 40,45 10 44,94 20 47,62 30 48,15 60 49,48 90 49,61 t/qt 0,08 0,12 0,22 0,42 0,62 1,21 1,81 t/qt y = 0,0199x + 0,0233 R² = 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -10 10 30 t (p) 70 50 90 Hình 4.11 Động học hấp phụ Cr(VI) VLHP theo phương trình phản ứng giả định bậc Bảng 4.8 Các tham số phương trình giả định bậc bậc qe (mg/g) k1 (1/p) k2 (g/mg.p) R2 a b Bậc -0,0762 2,5205 331,51 -0,0762 - 0,9827 Bậc 0,0199 0,0233 50,25 - 0,0174 Trong đó, qe dung lượng hấp phụ cân thực nghiệm ứng với nồng độ 100 mg/L Hệ số hồi quy tuyến tính R2 phương trình giả định bậc hai cao qe phương trình giả định bậc gần với qe thực nghiệm cho thấy trình hấp phụ Cr(VI) lên VLHP tuân theo động học hấp phụ bậc Với hệ số góc phương trình biểu kiến bậc 2, a = 0,0199 tương đối bé cho thấy khả hấp phụ VLHP tốt Dựa vào hình 4.11, với hệ số góc nhỏ khả hấp phụ nhanh Lấy ví dụ giữ t thời gian định Khi hệ số góc nhỏ kéo theo t/qt nhỏ theo Mà qt tỉ lệ 36 nghịch với t/qt hệ số góc nhỏ làm tăng dung lượng hấp phụ, tăng tốc độ hấp phụ vật liệu hấp phụ Vì việc xác định phương trình động học quan trọng q trình hấp phụ Từ đó, dự đoán khả hấp phụ vật liệu nhanh hay chậm 4.3.4 Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) đầu đến khả hấp phụ Bảng 4.9 Ảnh hưởng nồng độ đầu Cr(VI) đến khả hấp phụ C0 (mg/L) 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 Ce (mg/L) 0,40 1,03 4,77 9,53 17,56 23,57 34,36 53,93 58,25 71,56 78,33 H (%) 99,20±0,01 98,97±0,05 95,23±0,05 92,37±0,28 88,20±0,44 86,53±0,39 82,82±0,53 76,03±0,65 76,70±0,36 73,98±0,29 73,89±0,48 qe (mg/g) 24,80 36,99 47,62 57,73 66,22 75,72 82,82 85,54 95,87 101,72 110,83 Hiệu suất hấp phụ (%) 100 80 60 40 20 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 Nồng độ đầu (mg/l) Hình 4.12 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ đầu Cr(VI) Từ hình 4.12 4.13 tăng nồng độ đầu Cr(VI) dung lượng hấp phụ tăng hiệu suất giảm Khi C0 = 50 mg/L hiệu suất hấp phụ 99,20% q = 24,80 mg/g, tăng C0 = 100 mg/L hiệu suất hấp phụ giảm 95,23% q tăng lên 47,62 mg/g Đến C0 = 200 mg/L hiệu suất hấp phụ giảm 82,82% q tăng lên 82,82 mg/g Ở C0 = 300 mg/L hiệu suất hấp phụ giảm 73,89% q tăng lên tới 110,83 mg/g Có thể thấy khoảng nồng độ từ 50 đến 225 mg/L hiệu suất hấp phụ giảm 37 ổn định, khoảng từ 225 đến 300 mg/L hiệu suất giảm chậm khơng ổn định Có thể giải thích rằng, nồng độ thấp Cr(VI) dễ dàng giữ lại VLHP, nồng độ cao cố định lượng cố định VLHP khơng thể loại bỏ hồn toàn Cr(VI) Nhưng khoảng 225 đến 300 mg/L dung lượng hấp phụ tăng nhanh VLHP hấp phụ đa lớp với Cr(VI) 4.3.5 Đẳng nhiệt hấp phụ Dựa vào khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu Cr(VI), kết dùng để khảo sát đẳng nhiệt hấp phụ Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir - Freundlich Bảng 4.10 Kết khảo sát hấp phụ đẳng nhiệt C0 = 50÷300 mg/L, pH = 2, lượng VLHP = 0,2 g; to = 30 oC; t = 20 (phút) C0 (mg/g) Ce qe Ce/qe logCe logqe 50 0,40 24,80 0,0162 -0,4031 1,3944 75 1,03 36,99 0,0278 0,0342 1,5680 100 4,63 47,69 0,0970 0,6421 1,6784 125 9,53 57,73 0,1652 0,9929 1,7614 150 17,56 66,22 0,2651 1,2479 1,8210 175 23,57 75,72 0,3113 1,3713 1,8792 200 34,36 82,82 0,4148 1,5236 1,9181 225 53,93 85,54 0,6304 1,7310 1,9322 250 58,25 95,87 0,6076 1,7595 1,9817 275 71,56 101,72 0,7034 1,8521 2,0074 300 78,33 110,83 0,7068 1,8856 2,0447 Từ bảng, ta xây dựng đồ thị đẳng nhiệt 120 qe y = 32,969x0,2597 R² = 0,9854 100 80 y = 14,948ln(x) + 31,837 R² = 0,9291 60 40 20 0 20 40 Langmuir 60 80 Freundlich Ce Hình 4.13 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich 38 100 0.9 Ce/qe 0.8 y = 0,0092x + 0,0647 R² = 0,9722 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 Ce Hình 4.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir logqe 2.5 y = 0,2608x + 1,5174 R² = 0,9864 1.5 0.5 -1 -0.5 0.5 1.5 logCe 2.5 Hình 4.15 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Bảng 4.11 Các số đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) VLHP qmax (mg/g) K n Langmuir 𝑞𝑒 𝑞𝑚 = R2 𝐾𝐿 𝐶𝑒 1+𝐾𝐿 𝐶𝑒 108,70 0,144 - 0,9722 - 32,915 3,85 0,9864 1/𝑛 Freundlich 𝑞𝑒 = 𝐾𝐹 𝐶𝑒 Từ hai hình 4.14 4.15 cho thấy nồng độ Cr(VI) thấp (từ 200 mg/L trở xuống) đồ thị gần tuyến tính Có thể giải thích bề mặt VLHP dễ dàng giữ lượng Cr(VI) chuyển động tự nồng độ thấp Khi 39 nồng độ cao (từ 225 đến 300 mg/L), hai đồ thị có biến động lượng Cr(VI) dung dịch lớn làm cản trở chuyển động lẫn Cr(VI) Cũng từ hai hình 4.14 4.15, phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich có hệ số hồi quy tuyến tính R2 = 0,9864 cao R2 = 0,9722 phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir nên có độ xác gần với thực nghiệm Từ thấy VLHP tuân theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Chứng tỏ q trình hấp phụ mang tính thuận nghịch, lượng hấp phụ bề mặt không đồng nhất, có tương tác lẫn phân tử bị hấp phụ VLHP hấp phụ đa lớp Dung lượng hấp phụ cao VLHP 110,83 mg/g Để nhìn nhận rõ khả hấp phụ Cr(VI) VLHP điều chế từ mụn dừa với VLHP điều chế từ nguồn phụ, phế phẩm khác, bảng so sánh khả hấp phụ Cr(VI) số VLHP liệt kê bảng 4.12 Bảng 4.12 So sánh nghiên cứu nước với vật liệu hấp phụ Cr(VI) Chất hoạt hoá Điều kiện Vỏ trấu HCHO 30 ℃/ Bã chè KOH - H2SO4 Khuấy 80℃/ Vũ Xuân Minh 2,34 cộng [3] - Sấy 80℃, giờ, nghiền mịn Bùi Thị Ngọc Hà 9,689 công [20] Vật liệu Bùn đỏ Cây dương xỉ Phân bò H2SO4 120 ℃/ 24 Mùn cưa dừa H2SO4 80 ℃/ 12 Mụn dừa H3PO4 200 ℃/ qmax (mg/g) Tác giả 59,52 Lê Thị Tình [1] 52,083 Đỗ Trà Hương công [2] Das Dharani 4,5 Dhar cộng [17] 3,46 K Selvi công [21] 110,83 Nghiên cứu Từ bảng 4.12 cho thấy hầu hết vật liệu phế hay phụ phẩm Chúng chất gây nhiễm mơi trường sống Trên 40 đề tài nghiên cứu nhằm giải vấn đề nhiễm Cr(VI) Có thể thấy vật liệu điều chế phương pháp dễ dàng hóa chất thơng dụng thị trường Với bùn đỏ hoạt hóa với H2SO4 khuấy 80 ℃ Vũ Minh Xuân cộng có dung lượng hấp phụ Cr(VI) tối đa 2,34 mg/g Hay mùn cưa dừa phân bò hoạt hóa với H2SO4 80 ℃ 12 120 ℃ 24 có dung lượng hấp phụ 3,46 4,5 mg/g Đối với dương xỉ sấy 80 ℃ nghiền mịn Bùi Thị Ngọc Hà cộng dung lượng hấp phụ Cr(VI) 9,689 mg/g cao so với nghiên cứu bùn đỏ, mùn cưa dừa phân bò Với nghiên cứu Lê Thị Tình nghiên cứu Đỗ Trà Hương cộng dung lượng hấp phụ đạt 59,52 52,083 mg/g cho thấy cao nhiều lần so với nghiên cứu Bùi Thị Ngọc Hà công Nhưng nghiên cứu mụn dừa hoạt hóa với H3PO4 200 ℃ cho dung lượng hấp phụ đạt 110,83 mg/g cao gấp gần lần nghiên cứu vỏ trấu bã chè, gấp 12 lần so với dương xỉ Như cho thấy vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa với H3PO4 cho khả hấp phụ cao hẳn so với vật liệu khác Nhưng với vật liệu có thành phần cấu tạo khác nên khả hấp phụ khác dung lượng hấp phụ khác Để hiểu rõ chất trình hấp phụ Cr(VI) hấp phụ vật lý hay hóa học Mơ hình hấp phụ Tempkin D-R sử dụng để tính tốn lượng liên kết chất bị hấp phụ VLHP Kết trình bày hình bảng sau: Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Tempkin D-R Bảng 4.13 Các giá trị phương trình đẳng nhiệt Tempkin D-R Tempkin D-R lnqe Ce lnCe qe 𝜀2 0,40 -0,928220 24,80 9,440405 3,210802 1,03 0,078657 36,99 2,542709 3,610557 4,77 1,548630 47,62 0,220390 3,863174 9,53 2,286202 57,73 0,055616 4,055821 17,56 2,873493 66,22 0,017926 4,193004 23,57 3,157446 75,72 0,010296 4,326983 34,36 3,508313 82,82 0,005167 4,416681 53,93 3,985796 85,54 0,002011 4,448951 58,25 4,051320 95,87 0,001766 4,563024 71,56 4,264532 101,72 0,001157 4,622243 78,33 4,341737 110,83 0,000992 4,708024 41 qe 120 y = 15,024x + 31,602 R² = 0,9266 100 80 60 40 20 -2 -1 lnCe Hình 4.16 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Tempkin Dựa vào hình 4.16, tính số Tempkin bT = 0,1621 kJ/mol Với giá trị nhiệt hấp phụ nhỏ có tương tác yếu chất bị hấp phụ chất hấp phụ, hỗ trợ trình hấp phụ vật lý[22, 23] lnqe y = -0,1308x + 4,3298 R² = 0,6517 0 𝜀2 10 Hình 4.17 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Dubinin - Radushkevich Từ hình 4.17, ta có 𝛽 = 0,1308 suy 𝐸 = √2𝛽 ≈ 1,955 (kJ/mol) Với E nhỏ kJ/mol cho thấy trình hấp phụ vật lý 42 4.3.6 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến khả hấp phụ Crom (VI) Bảng 4.14 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến khả hấp phụ Crom (VI) mVLHP (g) Ce (mg/L) H (%) qe (mg/g) 0,02 74,61 25,39±1,59 126,96 0,04 59,79 40,21±0,34 100,52 0,06 47,84 52,16±0,20 86,94 0,08 38,31 61,69±0,27 77,12 0,1 29,39 70,61±0,44 70,61 0,2 4,77 95,23±0,05 47,62 0,4 0,37 99,63±0,02 24,91 100 90 Hiệu suất (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.2 0.4 Khối lượng VLHP (g) Hình 4.18 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vào khối lượng VLHP Nhìn vào hình 4.16, với lượng VLHP 0,02 0,06 g hiệu suất hấp phụ đạt 25,39 52,16%, với lượng VLHP 0,1 g hiệu suất hấp phụ 70,61%, 0,2 0,4 g hiệu suất hấp phụ 95,23 99,6% Có thể giải thích tăng khối lượng VLHP làm tăng diện tích bề mặt tâm hấp phụ VLHP làm tăng hiệu suất hấp phụ Cr(VI) Nhưng xem xét mối quan hệ lượng VLHP dung lượng hấp phụ thấy dung lượng hấp phụ giảm dần lượng VLHP tăng Dung lượng hấp phụ cao 126,96 (mg/g) lượng VLHP nhỏ 0,02 g Chọn lượng VLHP 0,2 g để khảo sát thí nghiệm 43 4.3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ Cr(VI) Bảng 4.15 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ ion Cr(VI) to (oC) Ce (mg/L) H (%) qe (mg/g) 25 4,77 95,23 ± 0,05 47,62 30 1,63 98,37 ± 0,21 49,18 35 0,84 99,16 ± 0,03 49,58 40 0,53 99,47 ± 0,01 49,74 45 0,37 99,63 ± 0,01 49,81 60 0,37 99,63 ± 0,01 49,82 Hiệu suất 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 25 30 35 40 45 60 Nhiệt độ (oC) Hình 4.19 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vào nhiệt độ Từ hình 4.19 cho thấy, tăng nhiệt độ khảo sát hiệu suất hấp phụ Cr(VI) VLHP tăng Ở 25 30 ℃ hiệu suất hấp phụ 95,23 98,37%, 35÷60 hiệu suất hấp phụ đạt 99% Có thể giải thích rằng, tăng nhiệt độ khảo sát làm độ nhớt nước giảm, khả khuếch tán Cr(VI) nước vào vi lỗ nhanh Vì khả hấp phụ Cr(VI) VLHP tốt 44 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Đề tài đạt kết sau: Điều chế thành công VLHP phương pháp nung mụn dừa với H3PO4 85% (tỉ lệ 1:4) nhiệt độ 200 ℃ Với hiệu suất điều chế 52,54% Điểm đẳng điện pHpzc = 5,7, số tâm axit bề mặt VLHP 1,74×1021 (tâm/g) Diên tích bề mặt riêng đo 48,56 m2/g Với độ rộng vi lỗ 10,02 nm Kết XRD cho thấy VLHP chủ yếu cacbon vơ định hình Các yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ  pH tăng hiệu suất hấp phụ giảm  Khi tăng khối lượng VLHP hiệu suất hấp phụ tăng dung lượng hấp phụ giảm  Khi tăng nồng độ đầu Cr(VI) hiệu suất hấp phụ giảm dung lượng hấp phụ tăng  Khi tăng nhiệt độ hiệu suất hấp phụ tăng không đáng kể Sự hấp phụ Cr(VI) VLHP tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich q = 32.969Ce0.2597 VLHP có bề mặt hấp phụ khơng đồng có tương tác phân tử bị hấp phụ với lượng hoạt hóa E = 1,995 (kJ/mol) 5.2 Kiến nghị Đề tài cần mở rộng theo hướng: Khảo sát khả hấp phụ giải hấp phụ Cr(VI) VLHP phương pháp hấp phụ động cột Khả sát khả hấp phụ kim loại nặng hợp chất hữu có màu,… VLHP 45 TÀI LIỆU KHAM KHẢO [1] L T Tình, "Nghiên cứu khả hấp phụ Cr vỏ trấu ứng dụng xử lý tách Cr khỏi nguồn nước thải", Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 2011 [2] Đ T Hương, Đ V Thành, M Q Khuê, N T K Ngân, "Hấp phụ Cr (VI) môi trường nước Vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH", Vietnam Journal of Chemistry, vol 54, no 1, p 64, 2016 [3] V X Minh, N T Dung, N T Mỹ, L T M Hương, "Nghiên cứu hoạt hóa bùn đỏ axit sulfuric khảo sát khả hấp phụ Cr (VI)", Vietnam Journal of Chemistry, vol 53, no 4, pp 475-479, 2015 [4] K Selvaraj, S Manonmani, S Pattabhi, "Removal of hexavalent chromium using distillery sludge", Bioresource Technology, vol 89, no 2, pp 207-211, 2003 [5] T Shi, Z Wang, Y Liu, S Jia, and D Changming, "Removal of hexavalent chromium from aqueous solutions by D301, D314 and D354 anionexchange resins", Journal of Hazardous Materials, vol 161, no 2, pp 900-906, 2009 [6] R C Bansal and M Goyal, "Activated carbon adsorption", CRC press, 2005 [7] K Santhy and P Selvapathy, "Removal of heavy metals from wastewater by adsorption on coir pith activated carbon", Separation science and Technology, vol 39, no 14, pp 3331-3351, 2004 [8] C Namasivayam and D Sangeetha, "Recycling of agricultural solid waste, coir pith: removal of anions, heavy metals, organics and dyes from water by adsorption onto ZnCl activated coir pith carbon", Journal of Hazardous Materials, vol 135, no 1, pp 449-452, 2006 [9] C Namasivayam and M Sureshkumar, "Removal of chromium (VI) from water and wastewater using surfactant modified coconut coir pith as a biosorbent", Bioresource Technology, vol 99, no 7, pp 2218-2225, 2008 [10] C Namasivayam and K Kadirvelu, "Activated carbons prepared from coir pith by physical and chemical activation methods", Bioresource Technology, vol 62, no 3, pp 123-127, 1997 [11] H T N Ý, "Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ mụn dừa khảo sát hấp phụ metyl da cam", Đại Học Cần Thơ, 2016 [12] C N V M Sureshkumar, "Removal of chromium (VI) from water and wastewater using surfactant modified coconut coir pith as a biosorbent" Bioresource Technology, vol., số 99(7), tr 2218-2225., (2008) [13] T X Đại, "Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước", 2009 [14] T V N H T Nga, "Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải", NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội, 2005 [15] L V Cát, "Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải", Nhà xuất thống kê hà nội, 2002 [16] W Tongpoothorn, M Sriuttha, P Homchan, S Chanthai, and C Ruangviriyachai, "Preparation of activated carbon derived from Jatropha curcas fruit shell by simple thermo-chemical activation and characterization of their 46 physico-chemical properties" Chemical Engineering Research and Design, vol 89, no 3, pp 335-340, 2011 [17] D D Das, R Mahapatra, J Pradhan, S N Das, and R S Thakur, "Removal of Cr (VI) from aqueous solution using activated cow dung carbon" Journal of colloid and interface science, vol 232, no 2, pp 235-240, 2000 [18] S F Dyke, A J Floyd, M Sainsbury, and R Theobald, Organic spectroscopy: an introduction Longman, 1978 [19] J Yang and K Qiu, "Preparation of activated carbons from walnut shells via vacuum chemical activation and their application for methylene blue removal" Chemical Engineering Journal, vol 165, no 1, pp 209-217, 2010 [20] Đ T V Trần, B T N Hà, T T Thanh, "Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr (VI) dương xỉ" 2010 [21] K Selvi, S Pattabhi, and K Kadirvelu, "Removal of Cr (VI) from aqueous solution by adsorption onto activated carbon", Bioresource technology, vol 80, no 1, pp 87-89, 2001 [22] J Anwar, U Shafique, Waheed-uz-Zaman, M Salman, A Dar, and S Anwar, "Removal of Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on peels of banana." Bioresource Technology, vol 101: 1752–1755, (2010) [23] H Javadian, F Ghorbani, H Tayebi and S M Hosseini, " Study of the adsorption of Cd (II) from aqueous solution using zeolite-based geopolymer, synthesized from coal fly ash; kinetic, isotherm and thermodynamic studies" Arabian Journal of Chemistry, (2013) 47 ... THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HUỲNH HỮU TRUNG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION CROM (VI) TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ MỤN DỪA ĐÃ LOẠI LIGNIN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH HÓA... DẪN Cán hướng dẫn: Ts Lương Huỳnh Vủ Thanh Tên đề tài: Khảo sát khả hấp phụ ion Crom (VI) nước vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa loại lignin Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Trung MSSV: B1303999... BIỆN Cán phản biện: …………………………………………………………… Tên đề tài: Khảo sát khả hấp phụ ion Crom (VI) nước vật liệu hấp phụ điều chế từ mụn dừa loại lignin Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Trung MSSV: B1303999