Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion ni2+, pb2+ của vật liệu xơ dừa biến tính bằng chitosan trong dung dịch nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA HỌC TRẦN THỊ HẬU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+, Pb2+ CỦA VẬT LIỆU XƠ DỪA BIẾN TÍNH BẰNG CHITOSAN TRONG DUNG DỊCH NƢỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Đà Nẵng- Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA HỌC NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+, Pb2+CỦA VẬT LIỆUXƠ DỪA BIẾN TÍNH BẰNG CHITOSAN TRONG DUNG DỊCH NƢỚC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Trần Thị Hậu Lớp : 14CHP Giáo viên hướng dẫn : TS Trần Mạnh Lục Đà Nẵng-Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Thị Hậu ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HĨA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LÀM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: TRẦN THỊ HẬU Lớp: 14 CHP Tên đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+, Pb2+ vật liệu xơ dừa biến tính chitosan dung dịch nước” Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ - Nguyên liệu: + Chitosan đƣợc điều chế từ vỏ tôm phế thải công ty xuất nhập thủy sản Thọ Quang, quận Sơn Trà, Thành phố Đà Nẵng + Xơ dừa đƣợc thu mua từ sở Xuân Sang, lô số 10, đƣờng Nguyễn Tƣờng Phổ, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng - Hóa chất: HCl, CH3COOH, H2O2, Ni(NO3)2.6H2O, Pb(NO3)2, Na2CO3, NaCl, MgCl2, CaCl2, CaCO3, NaOH - Dụng cụ: + Dụng cụ thủy tinh: bình tam giác, cốc có mỏ, pipet loại, buret, đũa thủy tinh, bình định mức + Thiết bị điện tử: Cân phân tích, tủ sấy, lò nung Nội dung nghiên cứu - Xác định số tiêu vật lí chitin, chitosan - Xác định tải trọng hấp phụ ion kim loại Ni2+, Pb2+ vật liệu xơ dừa biến tính phƣơng pháp hấp phụ bể Giáo viên hƣớng dẫn: TS Trần Mạnh Lục Ngày giao đề tài: 10/9/2017 Ngày hoàn thành đề tài: 20/4/2018 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ( Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS.Lê Tự Hải TS.Trần Mạnh Lục LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù nhiều hay ít, dù trực tiếp hay gián tiếp ngƣời khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trƣờng Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng đến nay, em nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến q thầy Khoa Hóa Học với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trƣờng Em xin cảm ơn thầy giáo TS.Trần Mạnh Lục, ngƣời hƣớng dẫn tận tình, động viên, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu, thực hồn hành khóa luận Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2018 Sinh viên Trần Thị Hậu MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguồn phế liệu vỏ tôm 1.2.Tổng quan chitin chitosan 1.2.1 Lƣợc sử nghiên cứu chitin/ chitosan 1.2.2 Sự tồn chitin 1.2.3 Đặc điểm cấu tạo tính chất chitin, chitosan 1.2.3.1 Đặc điểm cấu tạo tính chất vật lí chitin 1.2.3.2 Đặc điểm cấu tạo tính chất vật lí chitosan 1.2.3.3 Tính chất hóa học chitin 1.2.3.4 Tính chất hóa học chitosan 10 1.2.3.5 Tính chất sinh học chitosan 10 1.2.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin chitosan nƣớc 10 1.2.4.1 Tình hình nghiên cứu chitin chitosan giới 10 1.2.4.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin chitosan nƣớc 11 1.3 Giới thiệu xơ dừa 12 1.3.1 Dừa sợi xơ dừa 12 1.3.2 Cấu trúc sợi xơ dừa 13 1.3.3 Tính chất sợi xơ dừa 14 1.3.4 Xử lí sợi xơ dừa 15 1.3.4.1 Lý thuyết chung trình xử lí sợi 15 1.3.4.2 Xử lý sợi tự nhiên tạo loại sợi đáp ứng nhu cầu biến tính 16 1.4 Phƣơng pháp hấp phụ 17 1.4.1 Giới thiệu chung phƣơng pháp hấp phụ 17 1.4.2 Khái niệm hấp phụ 17 1.4.3 Nguyên lí trình hấp phụ 18 1.4.4 Phƣơng trình mơ tả q trình hấp phụ 19 1.4.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ 22 1.4.6 Cơ chế hấp phụ 23 1.5 Tính chất ảnh hƣởng kim loại nặng nƣớc sức khỏe ngƣời sinh vật 24 1.5.1 Khái quát chung 24 1.5.2 Giới thiệu niken chì 25 1.5.2.1 Niken 25 1.5.2.2 Chì 26 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất 27 2.1.1 Nguyên liệu 27 2.1.2 Hóa chất 27 2.1.3 Dụng cụ thiết bị 27 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.2.1 Quy trình tách chitin điều chế chitosan 27 2.2.1.1 Quy trình tách chitin từ vỏ tôm 28 2.2.1.2 Qui trình điều chế chitosan 29 2.2.2 Xác định số tiêu hóa lí chitin/chitosan 31 2.2.2.1 Xác định độ ẩm chitin/ chitosan 31 2.2.2.2 Xác đinh hàm lƣợng tro chitin/chitosan 31 2.2.3 Nghiên cứu chế tạo VLHP xơ dừa biến tính chitosan 32 2.2.3.1 Quy trình xử lí sợi xơ dừa 32 2.2.3.2 Điều chế VLHP xơ dừa biến tính 32 2.2.3.3 Xác định đặc trƣng cấu trúc xơ dừa, VLHP xơ dừa biến tính dựa phổ hồng ngoại 33 2.2.3.4 Xác định đặc trƣng cấu trúc xơ dừa, VLHP xơ dừa biến tính dựa phổ phân tích nhiệt 33 2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+, Pb2+ VLHP xơ dừa biến tính phƣơng pháp hấp phụ bể 34 2.3.1 Cách tiến hành 34 2.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ 36 2.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ ion Ni2+, Pb2+ đến trình hấp phụ 36 2.3.5 Khảo sát ảnh hƣởng lực ion lạ 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Tách chitin từ vỏ tôm 38 3.1.1 Xác định hàm lƣợng chitin vỏ tôm 38 3.1.2 Xác định độ ẩm 39 3.1.3 Xác định độ tro 39 3.2 Deaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan 39 3.2.1 Xác định hiệu suất trình điều chế chitosan từ chitin 39 3.2.2 Xác định hàm lƣợng tro chitosan 40 3.3 Kết nghiên cứu chế tạo VLHP xơ dừa biến tính 41 3.3.1 Xác định hiệu suất q trình xử lí xơ dừa 41 3.3.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ rắn – rắn chitosan/xơ dừa đến trình điều chế VLHP xơ dừa biến tính 41 3.3.3 Hiệu suất trình chế tạo VLHP xơ dừa biến tính 42 3.3.4 Phổ hồng ngoại xơ dừa, VLHP xơ dừa biến tính 43 3.3.5 Phổ phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA xơ dừa, VLHP xơ dừa biến tính 46 3.4 Nghiên cứu khả hấp phụ ion M2+ phƣơng pháp hấp phụ bể 47 3.4.1 Khảo sát ảnh hƣởng pH 47 3.4.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 49 3.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ ion M2+ ban đầu 51 3.4.4 Khảo sát ảnh hƣởng lực ion lạ 54 3.4.4.1 Ảnh hƣởng lực ion NaCl 54 3.4.4.2 Ảnh hƣởng lực ion Na2CO3 55 3.4.4.3 Ảnh hƣởng lực ion Na3PO4 56 3.4.4.4 Ảnh hƣởng lực ion CaCl2 57 3.4.4.5 Ảnh hƣởng lực ion MgCl2 58 3.4.4.6 Ảnh hƣởng cation Na+, Ca2+, Mg2+ 59 3.4.4.7 Ảnh hƣởng anion Cl-, CO32-, PO43- 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU – CÁC CHỮ VIÊT TẮT EDTA : Etilendiamintetraaxetic acid IR : Hồng ngoại ( Infrared Radiation) ET-OO : Eriocrom T đen VLHP : Vật liệu hấp phụ TGA :Thermal Gravimetric Analysis TA : Theomogravimetric Analysis DTA : Differential Thermal Analysis 51 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion M2+ ban đầu Điều kiện tiến hành: Chuẩn bị dãy bình chứa 0,5 g vật liệu có thêm 50 ml dung dịch M2+ có nồng độ thay đổi từ 50 – 500 ppm, giá trị pH = 5, thời gian hấp phụ 2,5 Ni2+, Pb2+, nhiệt độ phòng thí nghiệm Kết nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ ion Ni2+, Pb2+ ban đầu đến khả hấp phụ đƣợc trình bày bảng 3.12 hình 3.14, hình 3.15 Bảng 3.12 Kết ảnh hƣởng nồng độ ion Ni2+, Pb2+ ban đầu đến khả hấp phụ Nồngđộ Ci (ppm) (ppm) 50 STT dung dịch Ni2+ dung dịch Pb2+ H q Cf H q (ppm) (%) (mg/g) (ppm) (%) (mg/g) 50 10.566 78.868 3.9434 12.42 75.16 3.758 100 100 26.41 73.59 7.359 35.19 64.81 6.481 200 200 109.18 45.409 9.0818 74.52 62.74 12.548 300 300 189.61 36.795 11.039 134.55 55.15 16.545 400 400 293.5 26.625 10.65 196.65 50.838 20.335 500 500 381.55 23.69 11.845 267.03 46.594 23.297 Hiệu suất hấp phụ (%) Cf 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Ni(II) Pb(II) 50 100 200 300 400 500 Nồng độ (ppm) Hình 3.14 Ảnh hƣởng nồng độ ion Ni2+, Pb2+ ban đầu đến hiệu suất hấp phụ 52 Tải trọng hấp phụ (mg/l) 25 20 15 Ni(II) 10 Pb(II) 50 100 200 300 400 500 Hình 3.15 Ảnh hƣởng nồng độ ion Ni2+, Pb2+ ban đầu đến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình, ta thấy tải trọng hấp phụ gần nhƣ tăng tuyến tính tăng nồng độ ion kim loại hiệu suất hấp phụ giảm tăng nồng độ ion kim loại Cùng với lƣợng VLHP, điều kiện thí nghiệm nhƣ nhau, nồng độ chất bị hấp phụ lớn khả hấp phụ VLHP xơ dừa biến tính dừa tăng Giải thích: Cùng lƣợng VLHP với nồng độ loãng, ion kim loại chuyển động tự do, có khả hấp phụ tốt Ở nồng độ cao, có va chạm, cản trở chuyển động lẫn chất bị hấp phụ trình hấp phụ nên làm giảm hiệu suất hấp phụ * Xác định tải trọng hấp phụ cực đại Từ số liệu thu đƣợc khảo sát ảnh hƣởng nồng độ ion kim loại ban đầu đến khả hấp phụ ion Ni2+, Pb2+ lên VLHP xơ dừa biến tính ta tính tốn giá trị q, Cf, Cf/q để xây dựng phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ cho phép đánh giá, mô tả chất trình hấp phụ, tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho việc sử dụng chất hấp phụ Ở đây, phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmiur đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ VLHP xơ dừa biến tính dung dịch Phƣơng trình giả thiết hấp phụ xảy đơn lớp bề mặt vị trí định bề mặt VLHP Ái lực hấp phụ tất tâm hấp phụ nhƣ Từ xác định tải trọng hấp phụ cực đại 53 Kết đƣợc trình bày hình 3.16 hình 3.17 25 Cf/q 20 15 y = 0.0518x + 2.8244 R² = 0.9971 10 0 100 200 300 400 500 Cf Hình 3.16 Dạng tuyến tính phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ion Ni2+ Từ phƣơng trình y = 0,051x + 2,824, ta xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại số cân hấp phụ ion Ni2+ nhƣ sau: qmax = = 19,6 (mg/g) b= = 0,018 (ppm) 14 12 Cf/q 10 y = 0.03x + 3.7216 R² = 0.9719 0 50 100 150 200 250 300 Cf Hình 3.17 Dạng tuyến tính phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ion Pb2+ 54 Từ phƣơng trình y = 0,03x + 3,721, ta xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại số cân hấp phụ ion Pb2+ nhƣ sau: qmax = = 33,33 ( mg/g) = 8,063.10-3 ( ppm) b= Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình cho thấy đại lƣợng hấp phụ (Cf/q) tăng dần theo chiều tăng nồng độ ion kim loại Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả xác hấp phụ Ni2+, Pb2+ lên VLHP xơ dừa biến tính ( thể qua hệ số tƣơng quan R2 phƣơng trình hồi quy) Từ phƣơng trình thu đƣợc, chúng tơi xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại số cân hấp phụ kim loại 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng lực ion lạ 3.4.4.1 Ảnh hưởng lực ion NaCl Điều kiện tiến hành: VLHP xơ dừa biến tính: 0,5 g; thể tích dung dịch: 50 ml, nồng độ dung dịch NaCl thay đổi từ 20 ppm đến 100 ppm; khuấy nhiệt độ phòng 24 Kết ảnh hƣởng lực ion NaCl đƣợc trình bày bảng 3.13 hình 3.18 Bảng 3.13 Ảnh hƣởng lực ion NaCl đến trình hấp phụ dung dịch Ni2+ STT nồng độ Ci (ppm) (ppm) dung dịch Pb2+ Cf H Cf H (ppm) (%) (ppm) (%) 20 120 51,069 57,4425 12,432 89,64 40 120 54,004 54,99667 18,648 84,46 60 120 57,526 52,06167 26,936 77,55333 80 120 59,874 50,105 31,08 74,1 100 120 62,222 48,14833 37,297 68,91917 Hiệu suất hấp phụ ( %) 55 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Ni(II) Pb(II) 20 40 60 80 100 Nồng độ NaCl (ppm) Hình 3.18 Ảnh hƣởng lực ion NaCl đến hiệu suất hấp phụ Ni2+, Pb2+ Nhận xét: Lực ion NaCl ảnh hƣởng nhiều đến hiệu suất hấp phụ Hiệu suất hấp phụ VLHP giảm hàm lƣợng NaCl tăng từ 20 đến 100 ppm nhƣ trình bày hình Trong trƣờng hợp này, lực ion tác động mạnh đến khả hấp phụ Điều cho thấy ion Cl- cạnh tranh với anion Ni2+, Pb2+ 3.4.4.2 Ảnh hưởng lực ion Na2CO3 Điều kiện tiến hành: VLHP xơ dừa biến tính: 0,5 g; thể tích dung dịch: 50 ml, nồng độ dung dịch Na2CO3 thay đổi từ 20 ppm đến 100 ppm; khuấy nhiệt độ phòng 24 Kết ảnh hƣởng lực ion Na2CO3 đến trình hấp phụ đƣợc trình bày bảng 3.14 hình 3.19 Bảng 3.14 Ảnh hƣởng lực ion Na2CO3 đến trình hấp phụ dung dịch Ni2+ STT nồng độ Ci (ppm) (ppm) dung dịchPb2+ Cf H Cf H (ppm) (%) (ppm) (%) 20 120 52,243 56,46417 103,5 13,75 40 120 45,786 61,845 82,8 31,00 60 120 40503 66,2475 72,45 39,625 80 120 35,22 70,65 51,75 56,875 100 120 29,35 75,54167 31,05 74,125 56 Hiệu suất hấp phụ (%) 80 70 60 50 40 30 Ni(II) 20 Pb(II) 10 20 40 60 80 100 Nồng độ Na2CO3 (ppm) Hình 3.19 Ảnh hƣởng lực ion Na2CO3 đến hấp phụ Ni2+, Pb2+ Nhận xét: Lực ion Na2CO3 ảnh hƣởng đến chuyển hóa hấp phụ Khi nồng độ Na2CO3 tăng từ 20 đến 100 ppm, có tăng nhẹ độ chuyển hóa hấp phụ VLHP ion kim loại Ni2+ có tăng mạnh độ chuyển hóa hấp phụ VLHP ion kim loại Pb2+ Điều cho thấy ion CO32- cạnh tranh với anion Ni2+, cạnh tranh nhiều với anion Pb2+ 3.4.4.3 Ảnh hưởng lực ion Na3PO4 Điều kiện tiến hành: VLHP xơ dừa biến tính: 0,5 g; thể tích dung dịch: 50 ml, nồng độ dung dịch Na3PO4 thay đổi từ 20 ppm đến 100 ppm; khuấy nhiệt độ phòng 24 Kết ảnh hƣởng ion Na3PO4 đến trình hấp phụ đƣợc trình bày bảng 3.15 hình 3.20 Bảng 3.15 Ảnh hƣởng lực ion Na3PO4 đến trình hấp phụ STT Dung dịch Ni2+ nồng độ Ci (ppm) (ppm) dung dịch Pb2+ Cf H Cf H (ppm) (%) (ppm) (%) 20 120 67,505 43,74583 31,08 74,1 40 120 61,635 48,6375 24,864 79,28 60 120 55,765 53,52917 20,72 82,73333 80 120 49,308 58,91 16,576 86,18667 100 120 44,025 63,3125 10,36 91,36667 Hiệu suất hấp phụ (%) 57 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Ni(II) Pb(II) 20 40 60 80 100 Nồng độ Na3PO4 (ppm) Hình 3.20 Ảnh hƣởng củaNa3PO4 lực ion đến hấp phụ Ni2+, Pb2+ Nhận xét: Lực ion Na3PO4 ảnh hƣởng đến độ chuyển hóa hấp phụ Độ chuyển hóa VLHP tăng nhẹ hàm lƣợng P043- tăng từ 20 đến 100 ppm hai ion kim loại Ni2+, Pb2+ 3.4.4.4 Ảnh hưởng lực ion CaCl2 Điều kiện tiến hành: VLHP xơ dừa biến tính: 0,5 g; thể tích dung dịch: 50 ml, nồng độ dung dịch CaCl2 thay đổi từ 20 ppm đến 100 ppm; khuấy nhiệt độ phòng 24 Kết ảnh hƣởng lực ion CaCl2 đến trình hấp phụ đƣợc trình bày bảng 3.16 hình 3.21 Bảng 3.16 Ảnh hƣởng lực ion CaCl2 đến trình hấp phụ nồng độ Ci (ppm) (ppm) 20 STT dung dịchNi2+ dung dịch Pb2+ Cf H Cf H (ppm) (%) (ppm) (%) 120 69,853 41,78917 20,72 82,73333 40 120 72,788 39,34333 31,08 74,1 60 120 76,31 36,40833 43,512 63,74 80 120 79,245 33,9625 51,8 56,83333 100 120 82,767 31,0275 64,232 46,47333 Hiệu suất hấp phụ (%) 58 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Ni(II) Pb(II) 20 40 60 80 100 Nồng độ CaCl2 (ppm) Hình 3.21 Ảnh hƣởng CaCl2 lực ion đến hấp phụ Ni2+, Pb2+ Nhận xét: Lực ion CaCl2 ảnh hƣởng đến chuyển hóa hấp phụ Khi nồng độ CaCl2 tăng từ 20 đến 100 ppm, có giảm nhẹ độ chuyển hóa hấp phụ VLHP ion kim loại Ni2+ có giảm mạnh độ chuyển hóa hấp phụ VLHP ion kim loại Pb2+ Điều cho thấy ion Cl- cạnh tranh với anion Ni2+, cạnh tranh nhiều với anion Pb2+ 3.4.4.5 Ảnh hưởng lực ion MgCl2 Điều kiện tiến hành: VLHP xơ dừa biến tính: 0,5 g; thể tích dung dịch: 50 ml, nồng độ dung dịch MgCl2 thay đổi từ 20 ppm đến 100 ppm; khuấy nhiệt độ phòng 24 Kết ảnh hƣởng ion CaCl2 đến trình hấp phụ đƣợc trình bày bảng 3.17 hình 3.22 Bảng 3.17 Ảnh hƣởng lực ion MgCl2 đến trình hấp phụ STT nồng độ (ppm) Ci (ppm) 20 40 60 80 100 120 120 120 120 120 dung dịch Ni2+ Cf H (ppm) (%) 73,375 38,85417 80,419 32,98417 88,05 26,625 95,094 20,755 100,377 16,3525 dung dịch Pb2+ Cf H (ppm) (%) 24,864 79,28 35,224 70,64667 47,656 60,28667 60,088 49,92667 72,52 39,56667 59 Hiệu suất hấp phụ (%) 90 80 70 60 50 40 30 Ni(II) 20 Pb(II) 10 20 40 60 80 100 Nồng độ MgCl2 (ppm) Hình 3.22 Ảnh hƣởng MgCl2 lực ion đến hấp phụ Ni2+, Pb2+ Nhận xét: Lực ion MgCl2 ảnh hƣởng đến chuyển hóa hấp phụ Khi nồng độ MgCl2 tăng từ đến 100 ppm, có giảm nhẹ độ chuyển hóa hấp phụ VLHP ion kim loại Ni2+ có giảm mạnh độ chuyển hóa hấp phụ VLHP ion kim loại Pb2+ Điều cho thấy ion Cl- cạnh tranh với anion Ni2+, cạnh tranh nhiều với anion Pb2+ 3.4.4.6 Ảnh hưởng cation Na+, Ca2+, Mg2+ Để so sánh cation loại ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ Ni2+, Pb2+ thể hình 3.23 3.24 Hiệu suất hấp phụ (%) 70 60 50 40 30 Na Na+ 20 Mg2+2+ 10 Ca2+ + Mg Ca2+ 20 40 60 80 100 Nồng độ (ppm) Hình 3.23 Ảnh hƣởng cation Na+, Ca2+, Mg2+ đến hiệu suất hấp phụ Ni2+ Hiệu suất hấp phụ (%) 60 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Na+ Na + Mg2+ Mg2+ Ca2+ Ca2+ 20 40 60 80 100 Nồng độ (ppm) Hình 3.24 Ảnh hƣởng cation Na+, Ca2+, Mg2+ đến hiệu suất hấp phụ Pb2+ Nhận xét: Các cation Na+, Ca2+, Mg2+ làm ảnh hƣởng mạnh đến khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Trong đó, Na+ ảnh hƣởng nhiều nhất, sau Mg2+ Ca2+ Khi tăng nồng độ cation Na+, Ca2+, Mg2+ làm giảm nhẹ khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Điều cho thấy ba cation cạnh tranh với Ni2+, Pb2+ 3.4.4.7 Ảnh hưởng anion Cl-, CO32-, PO43Để so sánh anion loại ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ Ni2+, Pb2+ thể hình 3.25 3.26 Hiệu suất hấp phụ (%) 80 70 60 50 40 Na+ Cl- 30 CO3CO32- 20 PO43PO43- 10 20 40 60 80 100 Nồng độ (ppm) Hình 3.25 Ảnh hƣởng anion Cl-, CO32-, PO43- đến hiệu suất hấp phụ Ni2+ 61 Hiệu suất hấp phụ (%) 100 90 80 70 60 50 ClNa+ 40 30 CO32CO3- 20 PO43PO43- 10 20 40 60 80 100 Nồng độ (ppm) Hình 3.26 Ảnh hƣởng anion Cl-, CO32-, PO43- đến hiệu suất hấp phụ Pb2+ Nhận xét: Các anion Cl-, CO32-, PO43- ảnh hƣởng mạnh đến khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Khi tăng nồng độ anion ion CO32-, ion PO43- làm tăng khả hấp phụ Ni2+, Pb2+nhƣng ion CO32- làm tăng mạnh khả hấp phụ Pb2+, ion Cl- làm giảm nhẹ khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Điều cho thấy ion Cl- ion PO43- cạnh tranh với anion Ni2+, Pb2+, ion CO32- cạnh tranh mạnh với anion Pb2+ cạnh tranh với anion Ni2+ 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu đề tài, đạt đƣợc số kết nhƣ sau: Đã điều chế đƣợc chitosan từ vỏ tôm Đã điều chế đƣợc VLHP xơ dừa biến tính Đã nghiên cứu đƣợc điều kiện tối ƣu để hấp phụ ion M2+ lên VLHP xơ dừa biến tính phƣơng pháp hấp phụ bể: - Đối với trình hấp phụ bể Ni2+: pH = 5, thời gian hấp phụ 2,5 giờ, tỉ lệ rắn – lỏng 1/100 dung dịch Ni2+ 50ppm Và sử dụng đồng thời điều kiện tải trọng hấp phụ cực đại Ni2+ qmax = 19,6 (mg/g) lực hấp phụ b = 0,018 - Đối với trình hấp phụ bểPb2+: pH = 5, thời gian hấp phụ giờ, tỉ lệ rắn – lỏng 1/100 dung dịch Pb2+ 50ppm Và sử dụng đồng thời điều kiện tải trọng hấp phụ cực đại Pb2+ qmax = 33,33 (mg/g) lực hấp phụ b = 8,063.10-3 Đã nghiên cứu ảnh hƣởng lực ion đến trình hấp phụ: - Đối với cation: Các cation Na+, Ca2+, Mg2+ làm giảm khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Trong đó, Na+ ảnh hƣởng nhiều nhất, sau Mg2+ Ca2+ - Đối với anion: Các anion Cl-, CO32-, PO43- ảnh hƣởng mạnh đến khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Trong đó, ion Cl- làm giảm khả hấp phụ Ni2+, Pb2+, ion CO32-, PO43- ngƣợc lại làm tăng khả hấp phụ Ni2+, Pb2+ Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ ion kim loại nặng khác VLHP xơ dừa biến tính để từ đánh giá đƣợc khả hấp phụ cách hoàn thiện tối ƣu Nghiên cứu khả giải hấp VLHP khả tái sử dụng VLHP sau xử lí nƣớc thải Nghiên cứu khả hấp phụ VLHP xơ dừa biến tính ion kim loại nặng nƣớc thải cơng nghiệp để đƣa vào xử lí nƣớc thải cho nhà máy, góp phần bảo vệ mơi trƣờng 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trịnh Bình, Phạm Lê Dũng, Cao Vân Điềm ( 2002), “Về độ độc chitin chitosan”, tạp chí khoa học, 40(2), tr 74-76 Lê Văn Cát (2002), “Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước thải”, NXB Thống Kê, Hà Nội Nguyễn Hữu Đức, “Ứng dụng chitosan y học”, Đại học Y Dƣợc TPHCM Phạm Thị Bích Hạnh (2003), “Nghiên cứu phản ứng đồng trùng hợp ghép số vinyl momome với chitin thăm dò khả hấp phụ kim loại nặng”, Luận văn Tiến sĩ Hóa Học, Hà Nội Nguyễn Hoàng Hà, Đào Quốc Ân (2000), “Sản xuất chitin chitosan từ đầu vỏ tôm phế thải ngành xuất thủy – hải sản”, tạp chí khoa hoch, tr 21, số Nguyễn Đức Huệ, giáo trình “ Độc học mơi trường”, Đại học Quốc Gia Hà Nội Hồng Văn Huệ (2004), “Cơng nghệ Mơi trường – Xử lí nước”, tập 1, NXB Xây dựng Nguyễn Hữu Hƣng (2000), “Góp phần nghiên cứu cách xác định số tính chất chitosan”, Tạp chí dƣợc học, số Lê Thƣợng Mãn, Nguyễn Bảo Vệ, Vũ Ngọc Tồn, “Xử lí nước thải dệt nhuộm OZON, kết hợp với xúc tác dị thể” 10 Phan Thanh Nguyệt (2004), “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm chitosan phục vụ xử lí nước thải” Luận văn tốt nghiệp đại học , Trƣờng Đại Học Cần Thơ 11 Phạm Luận , “Vai trò muối khống nguyên tố vi lượng sống người”, ĐHTH Hà Nội, 1994/2004 12 Trần Mạnh Lục, “ Vật liệu hấp phụ xử lí mơi trường”, Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng 13 Đỗ Đình Ràng, Phạm Đình Cƣờng (2000), “Xác định hàm lượng chitin số loài thủy sản Việt Nam”, Tạp chí HH CNHH, số 64 14 Đào Đình Thức (2007), “ Một số phương pháp ứng dụng phổ hóa học”, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội 15 Hƣơng Trà, “Xuất tôm 2016, dự án 2017,10-1-2017”, Tổng cục thủy sản 16 GS.TS Lâm Minh Triết - T.S Diệp Ngọc Sƣơng, “Các phương pháp phân tích kim loại nước nước thải” 17 Bùi Hải Đăng Sơn (2016), “ Nghiên cứu biến tính Diatomit Phú Yên ứng dụng hấp phụ xúc tác” 18 Lê thị Hải Yến, Nguyễn Thị Ngọc Tú (2003), “Khảo sát động học phản ứng deaxetyl hóa chitin thành chitosan nhiệt độ thường” tạp chí khoa học, tr41, số 19 Bách Khoa toàn thƣ mở Wikipedia “Dừa” 20 Bánh khoa tồn thƣ mở Wikipedia “Tơm thẻ châm trắng” Tiếng Anh 21 A K Bledki, J Gassan, Composites reinforced with cellulose based fibers 22 Eric Guibal, (2006) A Review of the use of chitosanfor the removal of particulate and dissolved contaminants, “Separation Science And Technology”, v 41, pp 2487 – 2514 23 FAO, Coconut palm products their processing indeveloping countries, No.99, Rome, pp 124 – 145, 1975 24 George A F Roberts (1992), “Chitin chemistry”, McMillan, London 25 Ming – Shen Chiou, Pang – Yen Ho, HSing – Ya Li “Adsorption of anionicdyes in acid solution using chemically sross – linked chitosan beads” 26 M Sudhakaran, Rillai, R Vasudev, Applications of coir in agricultural textiles, International seminar on technical textiles 2-3 June, 2001, Mumbai, India 27 Shahidi,F., Synowiecki, J.,1991 “Isolatation and characterization of nutrients and value- added products from snow crap (Chinoecefes opilio) and Shrimp ( Pandalus borealis) processing discards” Jourmal of Agricultural and Food Chemistry 65 ... Pb2 +của vật liệu xơ dừa biến tính chitosan dung dịch nước Mục đích nghiên cứu - Tách chitin từ vỏ tôm phế liệu điều chế chitosan từ chitin thu đƣợc - Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) xơ dừa biến. .. HẬU Lớp: 14 CHP Tên đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+, Pb2+ vật liệu xơ dừa biến tính chitosan dung dịch nước Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ - Nguyên liệu: + Chitosan đƣợc điều chế từ vỏ... ngoại xơ dừa, VLHP xơ dừa biến tính 43 3.3.5 Phổ phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA xơ dừa, VLHP xơ dừa biến tính 46 3.4 Nghiên cứu khả hấp phụ ion M2+ phƣơng pháp hấp phụ bể 47 3.4.1 Khảo