Nghiên cứu khả năng hấp phụ mn (II) trong nước bằng vật liệu chế tạo từ lõi ngô

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABTRACT iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LÕI NGÔ 1.1.1 Nguồn gốc thành phần cấu tạo 1.1.2 Hiện trạng lõi ngô Việt nam 1.1.3 Các ứng dụng lõi ngô .6 1.2 THAN HOẠT TÍNH, CÁC NGUỒN, CƠNG NGHỆ VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN HOẠT TÍNH 1.2.1 Than hoạt tính 1.2.2 Các ng̀n sản xuất than hoạt tính 1.2.3 Công nghệ quy trình sản xuất than hoạt tính .8 1.2.4 Ứng dụng than hoạt tính 1.3 TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG MANGANESE .10 1.3.1 Sơ lược kim loại nặng Manganese 10 1.3.2 Vai trò Manganese 11 1.3.3 Vấn đề ô nhiễm Manganese nước ngầm .12 1.3.4 Hàm lượng Manganese cho phép nước .14 1.3.5 Các phương pháp xử lý Manganese nước 14 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ iv Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô 1.4 Tổng quan phương pháp hấp phụ 15 1.4.1 Khái niệm hấp phụ (Lê Văn Cát, 2002 Trần Văn Nhân, 1998) .15 1.4.2 Hấp phụ môi trường nước 16 1.4.3 Cân hấp phụ - Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 16 1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Mn BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ 20 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới 20 1.5.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 21 CHƯƠNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22 2.1 THIẾT BỊ, HOÁ CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 22 2.1.1 Thiết bị 22 2.1.2 Dụng cụ 22 2.1.3 Hóa chất 22 2.1.4 Pha chế hóa chất 22 2.2 QUY TRÌNH TẠO VẬT LIỆU TỪ LÕI NGÔ (PHÒNG THÍ NGHIỆM) 23 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 23 2.2.2 Biến tính vật liệu hấp phụ .23 2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG Mn(II) 23 2.4 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 25 2.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (PHÒNG THÍ NGHIỆM) 26 2.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU 28 2.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 29 3.1 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN Mn 29 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÁC ́U TỚ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH XỬ LÝ Mn(II) 29 3.2.1 Khảo sát chiều cao cột lọc ảnh hưởng đến hiệu xử lý Mn(II) .29 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ v Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô 3.2.2 Khảo sát lượng nước qua cột lọc ảnh hưởng đến hiệu xử lý Mn(II) .31 3.2.3 So sánh với vật liệu hấp phụ khác (than hoạt tính chế tạo từ bã mía) 33 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 35 KẾT LUẬN .35 KIẾN NGHỊ .35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC 38 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ vi Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần lõi ngô tự nhiên (Vaughan et al.,2001) Bảng 1.2 Giới hạn cho phép Manganese nước thải 14 Bảng 1.3 Một số đường hấp phụ đẳng nhiệt thông dụng 17 Bảng 1.4 Một số nghiên cứu giới hấp phụ Mn(II) sinh khối thực vật 20 Bảng 2.1 Các phương thức thí nghiệm 27 Bảng PL.1 Số liệu phương trình đường chuẩn 38 Bảng PL.2 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với cột lọc 1cm 38 Bảng PL.3 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với cột lọc 3cm 38 Bảng PL.4 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với cột lọc 5cm 39 Bảng PL.5 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với VLHP lõi ngơ bã mía 39 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ vii Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngơ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây ngô lõi ngô Hình 1.2 Hấp phụ chất bề mặt than hoạt tính Hình 1.3 Đường cong biểu diễn phụ thuộc qe theo Ce 17 Hình 1.4 Đường biểu diễn Ce/qe phụ thuộc vào Ce 18 Hình 2.1 Lõi ngơ trước sau than hóa 23 Hình 2.3 Mơ hình cột so sánh 25 Hình 2.2 Mơ hình cột làm việc .25 Hình 3.1 Đồ thị liên hệ nồng độ MnO4- độ hấp thu A 29 Hình 3.2 Đồ thị ảnh hưởng chiều cao cột lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với lưu lượng qua cột lọc 1mL/phút 30 Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng chiều cao cột lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với lưu lượng qua cột lọc 2mL/phút 30 Hình 3.4 Đồ thị ảnh hưởng chiều cao cột lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với lưu lượng qua cột lọc 4mL/phút 30 Hình 3.5 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng qua cột lọc t lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm 32 Hình 3.6 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng qua cột lọc t lên khả nănghấp phụ Mn(II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm 32 Hình 3.7 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng qua cột lọc t lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm 33 Hình 3.8 Đồ thị so sánh hiệu suất xử lý Mn(II) VLHP lõi ngơ bã mía 34 Hình PL.1 Dựng đường chuẩn Mn nồng độ từ - 10 mg/L .40 Hình PL.2 Mơ hình nghiên cứu .40 Hình PL.3 Chiều cao cột lọc 41 Hình PL.4 Cột lọc vật liệu hấp phụ bã mía lõi ngơ 41 Hình PL.5 Mẫu đo độ hấp thu đầu 41 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ viii Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngơ Hình PL.6 Bếp phá mẫu 42 Hình PL.7 Máy đo quang phổ UV-vis 42 Hình PL.8 Máy đo pH 42 Hình PL.9 Cân phân tích 42 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ ix Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 1/n : Bậc mũ biến C BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường BYT : Bộ Y tế Co (mg/L) : Nồng độ dung dịch ban đầu Ce (mg/L) : Nồng độ cân pha lỏng COD : Nhu cầu oxy hóa học KL : Hằng số Langmuir Kf : Hằng số Freunlich QCVN : Quy chuẩn Việt Nam Qe(mg/g) : Nồng độ cân pha rắn Qo (mg/g) : Khả hấp phụ cực đại vật liệu TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam VLHP : Vật liệu hấp phụ SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ x Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Việc tái chế tận dụng chất thải đem lại lợi ích kinh tế, xã hội mà cịn có ý nghĩa quan trọng bảo vệ mơi trường.Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia Việt Nam định hướng đến năm 2020 xác định mục tiêu “Hình thành phát triển ngành cơng nghiệp tái chế chất thải” Ô nhiễm kim loại nặng vấn đề đáng quan tâm tác động xấu đến môi trường sức khỏe người Các kim loại gây ô nhiễm nước Cd, Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Mn Cr thường phát nước thải cơng nghiệp, điển nước thải ngành si mạ, hoạt động khai thác mỏ, luyện kim, sản xuất pin, thuộc da, lọc dầu, sản xuất sơn, thuốc trừ sâu, sản xuất chất màu, in ấn… vv Không giống chất thải hữu cơ, kim loại nặng thành phần phân hủy chúng tích lũy các mơ sống, gây bệnh nguy hiểm cho người, cần phải loại bỏ chúng trước thải môi trường Ngày nay, giới quan tâm nghiên cứu các phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường vừa có hiệu suất xử lý cao vừa tiết kiệm chi phí xử lý Các phương pháp kết tủa hóa học, trao đổi ion, tách màng, thẩm thấu ngược, điện ly, chiết dung môi ……vv thu hút ý nhà khoa học việc xử lý nước thải chi phí cao hiệu suấtxử lý thấp, dễ sinh sản phẩm phụ ảnh hưởng tới môi trường Phương pháp sử dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) sinh học phương pháp xử lý hóa lý có nhiều ưu việt so với phương pháp xử lý khác tách loại đồng thời nhiều kim loại dung dịch, có khả tái sử dụng VLHP thu hời kim loại Hơn thế, phương pháp sử dụng nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm Tuy nhiên, việc sử dụng phế phẩm nông nghiệp chưa qua xử lý làm chất hấp phụ mang lại số vấn đề khả hấp phụ thấp, nhu cầu oxy hóa cao (COD) nhu cầu sinh hóa (BOD) tổng carbon hữu (TOC) tăng lên phần chất hấp phụ tan vào nước Sự gia tăng COD, BOD TOC gây suy giảm hàm lượng oxy nước đe dọa đến đời sống thủy sinh Do đó, phế phẩm nơng nghiệp cần phải biến tính xử lý trước sử dụng đểloại bỏ ô nhiễm kim loại nặng Việt Nam nước nông nghiệp với đặc trưng trồng lương thực ngơ Tuy hạt ngơ có giá trị thương phẩm cao, các thành phần khác lõi ngơ có số cơng dụng có giá trị thấp làm chất đốt, giá thể trồng nấm, hay vật liệu SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô xây dựng Một số chuyên gia giới tiến hành nghiên cứu sử dụng lõi ngô vật liệu hấp phụ sinh học hấp phụ kim loại nặng nước thải Ở Việt Nam có nhiều nghiên cứu tạo vật liệu hấp phụ từ số phụ phẩm nông nghiệp khác vỏ trấu, bã mía, bã đậu nành lại có đề tài nghiên cứu vật liệu lõi ngơ Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngơ” tiến hành với mong muốn có thêm giải pháp cho vấn đề ô nhiễm Mn(II) nước Mục đích nghiên cứu Biến tính lõi ngơ thành vật liệu hấp phụ Mn(II) Khoá luận thực nhằm mục đích tìm giải pháp cho vấn đề ô nhiễm Mn(II) nước Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Lõi ngơ biến tính + Nước thải tự tạo chứa Mn(II) - Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát khả hấp phụ vật liệu nước thải chứa Mn(II) quy mơ phịng thí nghiệm Nội dung nghiên cứu - Đọc tài liệu Thu thập tài liệu có liên quan mật thiết đến các cơng trình nghiên cứu ngồi nước, tìm hiểu vấn đề cịn tờn tại, vấn đề cần tập trung nghiên cứu, tính tốn thiết kế mơ hình thí nghiệm - Thiết lập mơ hình thí nghiệm Tiến hành lắp ráp bố trí mơ hình thí nghiệm dựa sở lý thuyết tìm hiểu Thực thí nghiệm, nghiên cứu thực tế xử lý quy mơ phịng thí nghiệm - Thực thí nghiệm Chạy mơ hình thí nghiệm để hệ thống hoạt động ổn định phát huy hiệu suất xử lý, đờng thời tìm nguyên nhân điều chỉnh sai sót q trình thiết lập mơ hình + Q trình biến tính lõi ngơ H2SO4 + Thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ Mn(II) vật liệu phương pháp cột lọc: lưu lượng, nồng độ đầu vào, chiều cao cột lọc SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô - Thu mẫu phân tích Chạy mơ hình lấy mẫu phân tích để có số liệu nhằm phân tích đánh giá số liệu - Đánh giá kết Mẫu nước phân tích đánh giá kết để xác định phương pháp xử lý đạt hiệu suất - Phân tích số liệu viết báo cáo thí nghiệm Số liệu sau tổng hợp bắt đầu tiến hành phân tích, biễu diễn, so sánh phầm mềm phân tích, tính toán để người đọc dễ dàng hiểu rõ đề tài nghiên cứu, thấy rõ hiệu suất mơ hình chạy các điều kiện khác điều kiện tối ưu áp dụng phương pháp vào mơ hình thực tế Thời gian địa điểm thực Thời gian nghiên cứu: từ 11/2016 đến 04/2017 Trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Thành phố Hồ Chí Minh Địa điểm: phịng thí nghiệm Mơi trường phòng thực hành Cấp thoát nước Trường Đại học Tài nguyên Môi trường, 263/1B Lê Văn Sỹ, Phường 1, Quận Tân Bình, TP Hờ Chí Minh SVTH: Ngũn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô 2.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU - Đo pH: sử dụng thiết bị đo pH 7110 để chỉnh pH phù hợp Phương pháp phân tích Mn (Mục 3500-Mn B, Standard Methodsfor the examination of water and wastewater 20th edition) 2.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU Số liệu thu thập từ nghiên cứu tổng hợp lại xử lý, vẽ biểu đồ, đồ thị phần mềm Microsoft Excel - - - Tổng hợp liệu: Sau trình nghiên cứu, số liệu phân tích mẫu ghi chép rời rạc, thiếu khoa học nên cần tổng hợp, chọn lọc lại kiểm tra tính đủ liệu Nhập liệu: Dữ liệu nhập vào phần mềm Microsoft Excel cách xác, khoa học lệnh Xử lý liệu: Dữ liệu xử lý thành tổ hợp liệu khác để thuận tiện cho việc đánh giá, nhận xét phần nghiên cứu hàm Microsoft Excel như: tính giá trị trung bình (AVERAGE), tính độ lệch chuẩn (STDEV), cơng thức các phép tính bản, vẽ đồ thị, biểu đồ… Vẽ đồ thị: Dựa vào tổ hợp sau xử lý số liệu để vẽ đờ thị lệnh có Microsoft Excel Đồ thị biểu diễn cho thấy so sánh, tổng hợp liệu, người xem đánh giá chủ thể nhìn vào đờ thị Số liệu nghiên cứu phân tích, đánh giá chủ yếu dựa vào hiệu suất xử lý Mn(II) mẫu nước tự pha có nờng độ: 1, 3, 5, mg/L với chiều cao cột lọc: 1, 3, cm lưu lượng qua cột lọc 1, 2, mL/phút So sánh, đánh giá hiệu suất xử lý chiều cao lưu lượng qa cột lọc SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 28 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN Mn 0,6 0,481 Độ hấp thu A 0,5 0,356 0,4 0,3 0,239 y = 0,0483x - 0,0034 R² = 0,9999 0,166 0,2 0,118 0,1 0,044 0,021 0 10 Nồng độ Mn04- (mg/L) Hình 3.1 Đồ thị liên hệ nồng độ MnO4- độ hấp thu A 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ Mn(II) 3.2.1 Khảo sát chiều cao cột lọc ảnh hưởng đến hiệu xử lý Mn(II) Để khảo sát chiều cao cột lọc ảnh hưởng đến hiệu xử lý Mn(II) vật liệu chế tạo từ lõi ngô, tiến hành khảo sát với chiều cao sau: 1; 3; cm khoảng chiều cao dễ dàng cho thấy chênh lệch hiệu suất xử lý Mn(II) đánh giá thí nghiệm Cho 50 mL dung dịch chứa Mn(II) có nờng độ nước đầu vào lần lượt: 1, 3, 5, mg/Lứng với lượng nướcở với chiều cao vật liệu lọc: 1; 3; cm Sau 50 mL dung dịch chảy qua hết cột lọc, dung dịch đem phân tích nồng độ Mn(II) đầu ra.(Mỗi nồng độ thực lần để kết qua xác) Hiệu xử lý Mn(II) thể qua đờ thị Hình 3.2, Hình 3.3, Hình 3.4 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 29 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô Hiệu suất xử lý (%) 100 94,08 92,38 95 90 86,15 85 84,41 80 76,47 74,62 74,12 72,15 75 70 89,91 82,37 85,14 80,68 nồng độ Mn(II)=7mg/l nồng độ Mn(II)=5mg/l nồng độ Mn(II)=3mg/l nồng độ Mn(II)=1mg/l 65 Chiều cao cột loc (cm) Hình 3.2 Đồ thị ảnh hưởng chiều cao cột lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với lưu lượng qua cột lọc 1mL/phút 95 Hiệu suất xử lý (%) 90 83,12 82,41 80,29 78,23 85 80 76,63 72,67 73,28 70,79 75 70 88,08 86,74 84,26 81,98 nồng độ Mn(II)=7mg/l nồng độ Mn(II)=5mg/l nồng độ Mn(II)=3mg/l nồng độ Mn(II)=1mg/l 65 60 Chiều cao cột loc (cm) Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng chiều cao cột lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với lưu lượng qua cột lọc 2mL/phút Hiệu suất xử lý (%) 80 75,81 74,94 74,49 73,55 72,86 75 71,88 70 69,46 69,03 65,36 63,65 62,11 61,42 65 60 nồng độ Mn(II)=7mg/l nồng độ Mn(II)=5mg/l nồng độ Mn(II)=3mg/l nồng độ Mn(II)=1mg/l 55 Chiều cao cột lọc (cm) Hình 3.4 Đồ thị ảnh hưởng chiều cao cột lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với lưu lượng qua cột lọc 4mL/phút SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 30 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô Nhận xét: Dựa vào Hình 3.2, Hình 3.3, Hình 3.4 ta thấy hiệu suất hấp phụ có xu hướng tăng dần chiều cao vật liệu hấp phụ cột tăng Hiệu suất tăng nhanh tăng chiều cao VLHP từ 1cm lên 3cm tăng chậm chiều cao VLHP từ 3cm lên 5cm Điển hình hiệu suất xử lý Mn(II) mẫu có nờng độ 7mg/L với lưu lượng qua cột lọc 1mL/phút tăng 9,68 % chiều cao cột loc đến 3cm ( từ 76,47% -> 86,15%) tăng 9,46% tăng chiều cao cột lọc lên 5cm (từ 86,15% -> 94,08%) các nờng độ cịn lại tương tự vì: Khi tăng chiều cao cột lọc tức tăng thể tích hấp phụ vật liệu, tăng lỗ xốp hàm lượng Mn(II) không đổi so với nờng độ hiệu suất hấp phụ tăng Ngược lại, dung lượng hấp phụ ngày giảm cạnh tranh VLHP không gian Mn(II) có dung dịch 3.2.2 Khảo sát lượng nước qua cột lọc ảnh hưởng đến hiệu xử lý Mn(II) Để khảo sát lượng nước qua cột lọc ảnh hưởng đến hiệu xử lý Mn(II) vật liệu chế tạo từ lõi ngô, tiến hành khảo sát với lượng nước qua cột lọc lần lượt:1, 2, mL/phút khoảng lượng nước dễ dàng cho thấy chênh lệch hiệu suất xử lý Mn(II) đánh giá thí nghiệm Thực thí nghiệm tương tự mục 3.2.1, cho 50 mL dung dịch chứa Mn(II) có các giá trị nờng độ nước đầu vào: 1, 3, 5, mg/L ứng với lượng nước qua cột lọc lần lượt: 1, 2, 4mL/phút với chiều cao vật liệu lọc Sau 50 mL dung dịch chảy qua hết cột lọc, dung dịch đem phân tích nờng độ Mn(II) đầu (Mỗi nờng độ thực lần để kết qua xác) Hiệu xử lý Mn(II) thể qua đồ thị Hình 3.5, Hình 3.6, Hình 3.7 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 31 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô 80 76,47 74,62 74,12 Hiệu suất xử lý (%) 75 72,67 72,15 70 76,63 74,62 70,79 65,36 63,65 62,11 61,42 65 60 nồng độ Mn(II)=7mg/l nồng độ Mn(II)=5mg/l nồng độ Mn(II)=3mg/l nồng độ Mn(II)=1mg/l 55 50 Lưu lượng qua cột lọc(mL/phút) Hình 3.5 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng qua cột lọc t lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm 90 86,15 84,41 82,37 Hiệu suất xử lý (%) 85 80 83,12 82,41 80,29 80,68 78,23 75 nồng độ Mn(II)=7mg/l 72,86 nồng độ Mn(II)=5mg/l 71,88 70 nồng độ Mn(II)=3mg/l 69,46 69,03 65 nồng độ Mn(II)=1mg/l 60 lưu lượng qua cột lọc(mL/phút) Hình 3.6 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng qua cột lọc t lên khả nănghấp phụ Mn(II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 32 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô 100 94,08 92,38 89,91 Hiệu suất xử lý (%) 95 85 88,08 86,74 84,26 80 81,98 90 85,14 75 70 nồng độ Mn(II)=7mg/l nồng độ Mn(II)=5mg/l 75,81 74,94 74,49 73,55 nồng độ Mn(II)=3mg/l nồng độ Mn(II)=1mg/l 65 Lưu lượng qua cột lọc(mL/phút) Hình 3.7 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng qua cột lọc t lên khả hấp phụ Mn(II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm Nhận xét: Dựa vào Hình 3.5, Hình 3.6, Hình 3.7 ta thấy các nờng độ Mn(II) tăng lưu lượng dung dịch qua cột từ mL/phút lên mL/phút hiệu suất hấp phụ giảm mạnh Dễ thấy dung dịch có nờng độ mg/L Mn(II) hiệu suất giảm dần từ 94,08% xuống 88,08% ( giảm %) tăng lưu lượng từ tới mL/phút, tiếp tục giảm nhạnh xuống 75,81% (giảm 12,27%) tăng tới mL/phút lượng nước qua cột lọc Vì: Quá trình hấp phụ xảy cần có thời gian để Mn(II) di chuyển tiếp xúc với tâm hấp phụ vật liệu hấp phụ nhờ lỗ xốp Vậy nên lưu lượng tăng làm giảm thời gian tiếp xúc VLHP với ion kim loại, chưa kịp tiếp xúc Mn(II) trơi ngồi, nên hiệu suất hấp phụ giảm dần 3.2.3 So sánh với vật liệu hấp phụ khác (than hoạt tính chế tạo từ bã mía) Vật liệu so sánh than hoạt tính chế tạo từ bã mía bạn Tôn Nữ Thanh Khương chế tạo, nhằm nghiên cứu cho đề tài : “Đánh giá khả xử lý Cr(VI) vật liệu chế tạo từ bã mía” Từ kết các thí nghiệm mục 3.2.1 3.2.2 ta có chiều cao vật liệu lọc lượng nước qua cột lọc xử lý Mn(II) hiệu là: 3cm, mL/phút Cho 50 mL dung dịch có nờng độ Mn(II) 1, 3, 5, mg/L, lượng nước qua cột lọc 2mL/phút với chiều cao lớp than hoạt tính than hóa từ bã mía lõi ngơ 3cm SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 33 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô Sau 50 mL dung dịch chảy qua hết cột lọc, dung dịch đem phân tích nồng độ Mn(II) đầu (Mỗi nồng độ thực lần để kết qua xác) So sánh hiệu xử lý Mn(II) với vật liệu chế tạo từ lõi ngơ bã mía Hiệu suất xử lý % Hiệu xử lý Mn(II) thể qua đờ thị Hình 3.8 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 83,42 83,12 82,91 82,41 80,29 79,35 78,65 VLHP lõi ngơ VLHP bã mía 78,23 Nồng độ Mn(II) mg/L Hình 3.8 Đồ thị so sánh hiệu suất xử lý Mn(II) VLHP lõi ngơ bã mía Nhận xét: Dựa vào đờ thị ta thấy hiệu suất xử lý Mn(II) hai VLHP lõi ngơ bã mía giảm tăng nờng độ Mn(II) Điển hình: Hiệu suất xử lý Mn(II) lõi ngơ giảm dần từ 83,12% cịn 82,41%, giảm xuống 80,29 giảm cịn lại 78,65% với nờng độ lần lượt: 1, 3, 5, mg/L Đối với bã mía hiệu suất xử lý Mn(II) giảm rõ ràng từ 82,91% xuống cịn 79,35% với nờng độ từ lên mg/L, nồng độ lên 3mg/L từ lên 7mg/L giảm không đáng kể (từ 83,42% xuống 82,91% từ 79,35% 78,23%) Nhìn chung hiệu suất xử lý Mn(II) VLHP chế tạo từ bã mía cao so với VLHP từ lõi ngô Nhưng để chế tạo VLHP từ bã mía q trình sản xuất cần cơng đoạn luộc bã mía để loại bỏ đường hịa tan SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 34 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài thực nghiên cứu bước đầu đánh giá khả hấp phụ Mn(II) vật liệu từ lõi ngơ biến tính H2SO4 thu kết sau: Đã chế tạo vật liệu hấp phụ than hoạt tính phương pháp oxy hóa lõi ngơ H2SO4 đặc Đã khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến quá trình hấp phụ VLHP Mn(II), kết đạt sau: Các điều kiện tối ưu quá trình hấp phụ Mn(II) xác định pH 7, chiều cao cột lọc 3cm, lưu lượng qua côt lọc 2mL/phút với nồng độ Mn(II) là: 1, 3, 5, mg/L So sánh hiệu suất xử lý VLHP chế tạo từ lõi ngô bã mía Có thể áp dụng thực để tăng tính đa dạng phong phú than hoạt tính có ý nghĩa mặt kinh tế môi trường KIẾN NGHỊ Do hạn chế thời gian thực hiện, đề tài số vấn đề chưa thực nghiên cứu Do đó, đề tài cần nghiên cứu thêm số hướng sau: - Khảo sát thêm ảnh hưởng kích thước vật liệu đến dung lượng hấp phụ VLHP - Thực biến tính vật liệu với nhiều phương pháp khác để so sánh hiệu suất tìm phương pháp mang lại hiệu suất kinh tế, xử lý tốt kim loại nặng nước lại chi phí bỏ thấp - Tiến hành khảo sát số loại nước thải thực tế để kiểm tra ảnh hưởng ion kim loại khác đến hiệu suất xử lý Mn(II) - Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ khuấy, nhiệt độ áp suất đến khả hấp phụ - Nghiên cứu khả hoàn nguyên tái sử dụng vật liệu sau hấp phụ SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 35 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LỆU TIẾNG VIỆT Acmetop (1976) Hóa học vơ tập hai Nxb Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, 431-442 Đặng Trần Phòng & Trần Hiếu Nhuệ (2005) Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, Nxb Khoa Học Kĩ Thuật, Hà Nội Lý Quang Anh (2011) Tổng quan ô nhiễm Sắt Mangan nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước Lê Huy Bá (2008) Độc học môi trường bản, Nxb Đại Học Quốc Gia Lê Văn Cát (2002) Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải Nxb Thống kê, Hà Nội Nguyễn Đức Vận (2004) Hóa lý vơ tập II: Các kim loại điển hình, Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Tinh Dung (2000) Hóa học phân tích, phần III – Các phương pháp phân tích định lượng hóa học Nxb Giáo dục Nguyễn Thị Huyền Anh (2013) Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngơ phương pháp oxy hóa biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008) Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính Tạp chí phát triển KH&CN, tập 11, số Trần Văn Nhân, Hờ Thị Nga (2005) Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 11 Trung Tâm CNTT (2011) Biến phế phẩm thành chất đốt - giải pháp thân thiện với môi trường [Online] Cổng thông tin điện tử - Sở tài nguyên môi trường tỉnh Vĩnh Phúc 12 http://vatlieuloc.net/cong-nghe-va-quy-trinh-san-xuat-than-hoat-tinh.html SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 36 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô TÀI LIỆU TIẾNG ANH Lewis,E and Sturtevant (1894) Notes On Maize, Bulletin of the Torrey Botanical Club Leyva-Ramos, R, Landin-Rodriguez, L, E, Leyva-Ramos, S and Medellin-Castillo, N A (2012) Modification of corncob with citric acid to enhance its capacity for adsorbing cadmium(II) from water solution Chemical Engineering Journal, 180, 113120 Khan, M K & Wahab, M F (2007) Characterization of chemically modified corncobs and its application in the removal of metal ions from aqueous solution Journal of Hazardous Materials, 141, 237-244 Omri, A and Benzina, M (2012) Removal of manganese(II) ions from aqueous solutions by adsorption on activated carbon derived a new precursor: Ziziphus spina-christi seeds Alexandria Engineering Journal, 51, 343-350 Reddad, Z, Gérente, C, Andrès, Y, Thibault, J, F and Cloirec , P, L (2003) Cadmium and lead adsorption by a natural polysaccharide in MF membrane reactor: experimental analysis and modelling Water Research, 37, 3983-3991 Tan, G, Yuan, H, Liu, Y and Xiao, D (2010) Removal of lead from aqueous solution with native and chemically modified corncobs Journal of Hazardous Materials, 174, 740-745 Vaughan, T, Chung, W, Seo and Wayne, E, Marshall (2001) Removal of selected metal ions from aqueous solution using modified corncobs Bioresource Technology, 78, 133-139 Zhenze, L, Shigeyoshi, I, Takeshi, K, Toru, I, Xiaowu, T and Qiang, T (2010) Manganese removal from aqueous solution using a thermally decomposed leaf J Hazard Mater, 177, 501–507 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 37 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô PHỤ LỤC TỔNG HỢP SỚ LIỆU THÍ NGHIỆM Bảng PL.1 Số liệu phương trình đường chuẩn STT mẫu C MnO4- (mg/L) 0,5 2,5 3,5 7,5 10 Độ hấp thu (A) 0,021 0,044 0,118 0,166 0,239 0,356 0,481 Pt đường chuẩn A = 0,0483C - 0,0034 R² = 0,9999 Bảng PL.2 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với cột lọc 1cm Nồng dộ đầu ra(mg/L) Nồng độ đầu vào Lưu lượng qua cột lọc ml/phút Lưu lượng qua cột lọc ml/phút Lưu lượng qua cột lọc ml/phút mg/L HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC 72.15 1.95 1.96 1.94 1.95 0.01 70,79 2,02 2,05 2,06 2,04 0,02 61,42 2,71 2,68 2,71 2,70 0,01 74.12 1.28 1.285 1.32 1.29 0.02 72,67 1,37 1,35 1,38 1,37 0,01 62,11 1,88 1,88 1,92 1,89 0,02 74.62 0.76 0.77 0.75 0.76 0.01 74,62 0,76 0,75 0,77 0,76 0,01 63,65 1,08 1,1 1,09 1,09 0,01 76.47 0.235 0.22 0.25 0.24 0.01 76,63 0,24 0,24 0,225 0,23 0,01 65,36 0,35 0,36 0,33 0,35 0,01 Bảng PL.3 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với cột lọc 3cm Nồng độ đầu ra(mg/L) Nồng độ đầu vào Lưu lượng qua cột lọc ml/phút Lưu lượng qua cột lọc ml/phút Lưu lượng qua cột lọc ml/phút mg/L HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC 72.15 1,38 1,33 1,35 1,35 0,02 70,79 1,54 1,54 1,49 1,52 0,02 69,03 2,16 2,18 2,16 2,17 0,01 74.12 0,88 0,89 0,87 0,88 0,01 72,67 0,99 0,97 1.01 0,99 0,02 69,46 1,55 1,54 1,49 1,53 0,03 74.62 0,45 0,48 0,475 0,47 0,01 74,62 0,54 0,55 0,49 0,53 0,02 71,88 0,83 0,85 0,85 0,84 0,01 76.47 0,15 0,12 0,15 0,14 0,01 76,63 0,16 0,16 0,19 0,17 0,01 72,86 0,275 0,26 0,28 0,27 0,01 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 38 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô Bảng PL.4 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với cột lọc 5cm Nồng độ đầu ra(mg/L) Nồng độ đầu vào mg/L Lưu lượng qua cột lọc ml/phút Lưu lượng qua cột lọc ml/phút Lưu lượng qua cột lọc ml/phút HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC 85,14 1,03 1,05 1,04 1,04 0,01 81,98 1,25 1,27 1,26 1,26 0,01 73,55 2,16 2,18 1,84 1,85 0,01 89,91 0,53 0,49 0,49 0,50 0,02 84,26 0,81 0,8 0,75 0,79 0,03 74,49 1,55 1,54 1,27 1,28 0,01 92,38 0,22 0,23 0,23 0,23 0,01 86,74 0,4 0,39 0,40 0,40 0,01 74,94 0,83 0,85 0,74 0,75 0,01 94,08 0,06 0,05 0,05 0,06 0,00 88,08 0,12 0,11 0,13 0,12 0,01 75,81 0,275 0,26 0,26 0,24 0,01 Bảng PL.5 Số liệu nồng độ Mn(II) đầu với VLHP lõi ngơ bã mía Nồng độ đầu (mg/L) Nồng độ đầu vào VLHP lõi ngô VLHP bã mía (mg/L) HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC HS TN1 TN2 TN3 TB ĐLC 83.12 0.15 0.19 0.17 0.17 0.02 83.42 0.17 0.165 0.16 0.17 0.01 82.41 0.5 0.53 0.55 0.53 0,02 82.91 0.49 0.52 0.53 0.51 0.02 80.29 0.01 0.98 0.98 0.99 0.01 79.35 1.01 1.05 1.04 1.03 0,01 78.23 1.52 1.53 1.525 1.52 0.01 78.65 1.51 1.495 1.48 0.01 0,01 SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 39 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô TỔNG HỢP HÌNH ẢNH Hình PL.1 Dựng đường chuẩn Mn nồng độ từ - 10 mg/L Hình PL.2 Mơ hình nghiên cứu SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 40 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngơ Hình PL.3 Chiều cao cột lọc Hình PL.4 Cột lọc vật liệu hấp phụ bã mía lõi ngơ Hình PL.5 Mẫu đo độ hấp thu đầu SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 41 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngơ Hình PL.6 Bếp phá mẫu Hình PL.8 Máy đo pH Hình PL.7 Máy đo quang phổ UV-vis Hình PL.9 Cân phân tích SVTH: Ngũn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 42 ... đề tài nghiên cứu vật liệu lõi ngơ Vì vậy, đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ Mn( II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô? ?? tiến hành với mong muốn có thêm giải pháp cho vấn đề ô nhiễm Mn( II) nước Mục... nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn( II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài thực nghiên cứu bước đầu đánh giá khả hấp phụ Mn( II) vật liệu từ lõi ngơ biến tính... khả nănghấp phụ Mn( II) vật liệu với chiều cao cột lọc cm SVTH: Nguyễn Thục Uyên Thanh GVDH: TS Thái Phương Vũ 32 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu khả hấp phụ Mn( II) nước vật liệu chế tạo từ lõi ngô