Nghiên cứu hấp phụ ion cu2+ trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ chitosan, axit humic và tổ hợp chitosan axit humic

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG KHOA HÓA  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ION Cu2+ TRONG DUNG DỊCH NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHITOSAN, AXIT HUMIC VÀ TỔ HỢP CHITOSAN/AXIT HUMIC Sinh viên thực : Phạm Thị Gái Lớp : 14CHP Ngành : CN Hóa Phân tích – Môi trường GVHD : TS Trần Mạnh Lục Đà Nẵng, Tháng Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập – tự – hạnh phúc KHOA HÓA - - NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Phạm Thị Gái Lớp : 14CHP Tên đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ ion Cu2+ dung dịch nƣớc vật liệu hấp phụ chitosan, axit humic tổ hợp chitosan/axit humic” Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị  Nguyên liệu: Vỏ tôm than bùn  Dụng cụ: dụng cụ thủy tinh, tủ sấy, lò nung, cân phân tích, bếp cách thủy,…  Thiết bị : đo phổ IR, đo phân tích nhiệt TG/DTA Nội dung nghiên cứu  Xử lý nguyên liệu vỏ tôm để chitosan  Xử lý nguyên liệu than bùn để axit humic sau tinh chế  Tạo vật liệu hấp phụ tổ hợp chitosan/ axit humic  Xác định đặc tính hóa lý, điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ  Hấp phụ bể ion Cu2+ chitosan, axit humic, chitosan/ axit humic - Nghiên cứu đẳng nhiệt - Tải trọng hấp phụ cực đại - Ảnh hưởng lực ion Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Mạnh Lục Ngày giao đề tài: 03/7/2017 Ngày hoàn thành: 20/4/2018 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn ( Ký ghi rõ họ tên) ( Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS Lê Tự Hải TS Trần Mạnh Lục Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày 27 tháng năm 2018 Kết điểm đánh giá: Ngày……tháng……năm 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ( Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Sau hai tháng thực luận văn tốt nghiệp, em học hỏi nhiều điều kiến thức lĩnh vực mà em nghiên cứu Để hồn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần Mạnh Lục tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu viết Báo cáo Tốt Nghiệp Em chân thành cảm ơn q thầy khoa Hóa, Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng tận tình truyền đạt kiến thức năm em học tập Với kiến thức tiếp thu học hỏi q tình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang cho em để em bước vào xã hội cách vững đầy tự tin Trong trình nghiên cứu báo cáo khóa luận, khó tránh khỏi sai sót, mong thầy bỏ qua Đồng thời, trình độ lý luận kinh nghiệm làm nghiên cứu hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để em học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 23 tháng năm 2018 Sinh viên PHẠM THỊ GÁI MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan chitin/chitosan 1.1.1.Nguồn gốc tồn Chitin/chitosan tự nhiên 1.1.2.Công thức cấu tạo 1.1.2.1.Cấu trúc hóa học chitin 1.1.2.2.Cấu trúc hóa học chitosan 1.1.3 Tính chất vật lý chitin/chitosan 1.1.3.1.Tính chất vật lý chitin 1.1.3.2.Tính chất vật lý chitosan 1.1.4.Tính chất hóa học chitin/ chitosan 1.1.4.1.Tính chất hóa học chitin 1.1.4.2.Tính chất hóa học chitosan 1.1.5.Tính chất sinh học 10 1.1.6.Ưu, nhược điểm chitin/chitoan 11 1.1.7.Nguyên tắc điều chế chitin/ chitosan 12 1.1.7.1.Điều chế chitin từ vỏ tôm 12 1.1.7.2.Quá trình điều chế chitosan 13 1.1.8.Một số ứng dụng chitosan 13 1.1.8.1.Ứng dụng chitosan ngành công nghệ thực phẩm 13 1.1.8.2.Ứng dụng chitosan y dược: 13 1.1.8.3.Ứng dụng chitosan công nghiệp 14 1.1.8.4.Ứng dụng chitosan nông nghiệp 14 1.1.8.5.Ứng dụng chitosan công nghệ in ấn phim ảnh 14 1.2 Tổng quan axit humic 14 1.2.1.Sự hình thành axit humic 14 1.2.2.Đặc điểm axit humic 15 1.2.3.Thành phần nguyên tố axit humic 15 1.2.4.Cấu tạo axit humic 15 1.2.5.Bản chất tương tác axit humic với ion kim loại dung dịch nước 17 1.2.6.Ứng dụng axit humic nông nghiệp môi trường 18 1.3 Giới thiệu Đồng 19 1.3.1.Nguồn gốc Đồng nước 19 1.3.2.Hàm lượng đồng nước thiên nhiên nước thải 19 1.3.3.Tính độc hại 20 1.3.4.Nồng độ đồng cho phép 20 1.3.5.Đồng đất, phân vi lượng đồng 21 1.4 Phƣơng pháp hấp phụ 21 1.4.1.Giới thiệu chung phương pháp hấp phụ 21 1.4.2.Khái niệm hấp phụ 22 1.4.3.Cơ sở lý thuyết q tình hấp phụ mơi trường nước 22 1.4.4.Phương trình mơ tả q trình hấp phụ 23 1.4.4.1.Phương trình hấp phụ Freundlich 23 1.4.4.2.Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 25 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Nguyên liệu 27 2.2 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 27 2.2.1.Dụng cụ, thiết bị 27 2.2.2.Hóa chất 27 2.3 Điều chế vật liệu 27 2.3.1.Điều chế chitin từ vỏ tôm 27 2.3.2.Điều chế chitosan từ vỏ chitin 28 2.3.3.Điều chế axit humic 28 2.3.4.Điều chế tổ hợp chitosan- axit humic 28 2.4 Đặc tính hóa lý vật liệu hấp phụ 29 2.4.1.Xác định độ ẩm, độ tro 29 2.4.1.1.Xác định độ ẩm khơng khí 29 2.4.1.2.Xác định hàm lượng tro 30 2.4.2.Điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ 30 2.4.3.Phổ hồng ngoại, phổ phân tích nhiệt DTA/TG 31 2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ nƣớc vật liệu hấp phụ phƣơng pháp hấp phụ bể 31 2.5.1.Nghiên cứu đẳng nhiệt 31 2.5.2.Xác định tải trọng hấp phụ cực đại 32 2.5.3.Ảnh hưởng lực ion 33 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 35 3.1 Kết điều chế vật liệu hấp phụ 35 3.1.1.Kết điều chế chitin 35 3.1.2.Kết điều chế chitosan 37 3.1.3.Kết nghiên cứu điều chế axit humic từ than bùn 38 3.1.4.Kết nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp chitosan- axit humic 39 3.2 Đặc tính hóa lý vật liệu hấp phụ 41 3.2.1.Xác định độ ẩm 41 3.2.2.Xác định độ tro 41 3.2.3.Kết khảo sát điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ 42 3.2.4.Phổ hồng ngoại, phổ phân tích nhiệt DTA/TG 43 3.3 Kết nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ nƣớc vật liệu hấp phụ phƣơng pháp hấp phụ bể 45 3.3.1.Kết nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 46 3.3.1.1.Kết nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ chitosan 46 3.3.1.2.Kết nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ axit humic 48 3.3.1.3.Kết nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ chitosan/axit humic 50 3.3.1.4.Tải trọng hấp phụ cực đại chitosan 53 3.3.1.5.Tải trọng hấp phụ cực đại axit humic 54 3.3.1.6.Tải trọng hấp phụ cực đại chitosan/ axit humic 56 3.3.4.Kết ảnh hưởng lực ion 58 3.3.4.1.Ảnh hưởng lực ion NaCl 58 3.3.4.2.Ảnh hưởng lực ion Na2CO3 59 3.3.4.3.Ảnh hưởng lực ion Na3PO4 60 3.3.4.4.Ảnh hưởng lực ion MgCl2 61 3.3.4.5.Ảnh hưởng lực ion CaCl2 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DTA/ TG : Phân tích nhiệt trọng lượng vi sai ( Diffenetial Thermal IR : Phổ hồng ngoại ( Infrared) VLHP : Vật liệu hấp phụ Analysis) DANH MỤC CÁC HÌNH STT 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 Tên hình Cơng thức cấu tạo chitin Cơng thức cấu tạo chitosan Công thức phức chitin/ chitosan với kim loại Ni2+ Công thức phân tử axit humic Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Sơ đồ trình điều chế chitin Hình ảnh vỏ tơm Chitin thu từ vỏ tơm Sơ đồ q trình điều chế chitosan từ chitin Chitin Chitosan thu Sơ đồ trình điều chế axit humic từ than bùn Axit humic thu Sơ đồ điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/ axit humic Vật liệu hấp phụ chitosan/axit humic tỉ lệ 0,5 : Đồ thị xác định điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ Phổ IR vật liệu hấp phụ chitosan/ axit humic Phổ TG/ DTA vật liệu hấp phụ chitosan/ axit humic Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến tải trọng hấp phụ Cu2+ chitosan Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến tải trọng hấp phụ Cu2+ axit humic Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Cu2+ axit humic Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến tải trọng hấp phụ Cu2+ chitosan/ axit humic Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan/ axit humic Dạng tuyến tính phương trình Langmuir chitosan Dạng tuyến tính phương trình Freundlich chitosan Dạng tuyến tính phương trình Langmuir axit humic Dạng tuyến tính phương trình Freundlich axit humic Dạng tuyến tính phương trình Langmuir chitosan/ Trang 10 16 24 26 35 36 36 37 37 37 38 38 39 40 42 43 45 47 47 49 50 52 52 54 54 55 55 56 Cf/q 460,8 mg/l 652,8 mg/l 814,08 mg/l 1020,8 mg/l 1232 mg/l 200 400 600 800 1000 1200 Cf lg q Hình 3.20 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir Cu2+ chitosan 2,5 2,45 2,4 2,35 2,3 2,25 2,2 2,15 2,1 2,05 460,8 mg/l 652,8 mg/l 814,08 mg/l 1020,8 mg/l 1232 mg/l 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 lg Cf Hình 3.21 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Cu2+ chitosan Nhận xét: Qua hình 3.20 3.21, bảng 3.12, ta thấy hai mơ hình đẳng nhiệt có hệ số xác định cao (R2 1) Đối với mơ hình Langmuir qmax nồng độ 1232 mg/l cao với hệ số k thấp.Đối với mơ hình freundlich 1/n nhỏ kf lại lớn Từ kết bảng hình cho thấy hai mơ hình đẳng nhiệt mơ tả xác hấp phụ Cu2+ lên chitosan Điều thể qua hệ số tương quan R2 phương trình hồi quy 3.3.1.5 Tải trọng hấp phụ cực đại axit humic Điều kiện tiến hành: Vdd = 100ml, t = 24 giờ, pH = khối lượng axit humic hấp phụ thay đổi khoảng từ 50 – 300 mg Kết tình bày bảng 3.13 biểu diễn hình 3.22 hình 3.23 SVTH: Phạm Thị Gái Trang 54 Bảng 3.13 Đẳng nhiệt hấp phụ mơ hình Langmuir Freundlich nồng độ khác Cu2+ axit humic Nồng độ Cu2+ (mg/l) 460,8 652,8 814,08 1020,8 1232 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir qmax k R2 196,08 3,58.10-3 0,9918 769,23 5,68.10-4 0,9732 -3 238,09 2,32.10 0,981 -3 370,37 9,89.10 0,9712 -4 1111,11 3,61.10 0,9889 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 1/n kf R2 0,3596 17,23 0,9712 0,8091 1,117 0,9987 0,4224 9,035 0,9773 0,5694 3,647 0,9902 0,7754 1,398 0,9985 Cf/q 460,8 mg/l 652,8 mg/l 814,08 mg/l 1020,8 mg/l 1232 mg/l 200 400 600 800 1000 1200 Cf lg q Hình 3.22 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir Cu2+ axit humic 2,55 2,5 2,45 2,4 2,35 2,3 2,25 2,2 2,15 2,1 2,05 460,8 mg/l 652,8 mg/l 814,08 mg/l 1020,8 mg/l 1232 mg/l 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 lg Cf Hình 3.23 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Cu2+ axit humic Nhận xét: Qua hình 3.22, 3.23 bảng 3.13, ta thấy hai mơ hình đẳng nhiệt có hệ số xác định cao (R2 SVTH: Phạm Thị Gái 1) Đối với mơ hình Langmuir qmax nồng độ Trang 55 1232 mg/l cao với hệ số k thấp Đối với mơ hình freundlich 1/n nhỏ kf lại lớn Từ kết bảng hình cho thấy hai mơ hình đẳng nhiệt mơ tả xác hấp phụ Cu2+ lên axit humic Điều thể qua hệ số tương quan R2 phương trình hồi quy 3.3.1.6 Tải trọng hấp phụ cực đại chitosan/ axit humic Điều kiện tiến hành: Vdd = 100ml, t = 24 giờ, pH = khối lượng chitosan/ axit humic hấp phụ thay đổi khoảng từ 50 – 300 mg Kết tình bày bảng 3.14 biểu diễn hình 3.24 hình 3.25 Bảng 3.14 Đẳng nhiệt hấp phụ mơ hình Langmuir Freundlich nồng độ khác Cu2+ chitosan/axit humic Nồng độ Cu2+ (mg/l) 460,8 652,8 814,08 1020,8 1232 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir qmax k R2 263,16 4,53.10-3 0,9822 -4 909,09 5,63.10 0,9828 -3 322,58 1,59.10 0,9717 -3 312,5 1,68.10 0,9751 -4 1428,57 3,05.10 0,981 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 1/n kf R2 0,4702 10,244 0,9934 0,818 1,241 0,9993 0,528 5,401 0,9864 0,4415 9,264 0,9686 0,7975 1,339 0,9987 5,5 Cf/q 4,5 460,8 mg/l 3,5 652,8 mg/l 814,08 mg/l 2,5 1020,8 mg/l 1232 mg/l 1,5 200 400 600 800 1000 1200 Cf Hình 3.24 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir Cu2+ chitosan/axit humic SVTH: Phạm Thị Gái Trang 56 2,6 lg q 2,5 2,4 460,8 mg/l 2,3 652,8 mg/l 2,2 814,08 mg/l 1020,8 mg/l 2,1 1232 mg/l 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3,2 lg Cf Hình 3.25 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Cu2+ chitosan/ axit humic Nhận xét: Qua hình 3.24, 3.25 bảng 3.12, ta thấy hai mơ hình đẳng nhiệt có hệ số xác định cao (R2 1) Đối với mơ hình Langmuir qmax nồng độ 1232 mg/l cao với hệ số k thấp.Đối với mơ hình freundlich 1/n nhỏ kf lại lớn Từ kết bảng hình cho thấy hai mơ hình đẳng nhiệt mơ tả xác hấp phụ Cu2+ lên chitosan/ aixt humic Điều thể qua hệ số tương quan R2 phương trình hồi quy Nhận xét chung: Như trình bày bảng 3.12, 3.13, bảng 3.14 hai mô hình có hệ số xác định cao (R2 1) VLHP Đối với mơ hình Langmuir, giá trị k giá trị số cân phụ thuộc vào nhiệt độ, không bị ảnh hưởng nồng độ ban đầu Tuy nhiên, quan sát bảng 3.12, 3.13 3.14 giá trị k qmax khơng có tăng tăng nồng độ Quan sát tương tự cho thông số mô hình Freundlich khơng tăng mà tăng giảm tăng nồng độ Việc tính tốn thơng số khơng đem lại kết xác Qua bảng ta thấy qmax 1/n chitosan/axit humic cao so với hai vật liệu Do chitosan/ axit humic tổ hợp chitosan axit humic nên có bề mặt mao quản tốt hấp phụ mạnh SVTH: Phạm Thị Gái Trang 57 3.3.4 Kết ảnh hƣởng lực ion lạ 3.3.4.1 Ảnh hưởng lực ion NaCl Điều kiện tiến hành: Dung dịch Cu2+: C = 280 mg/l V = 20ml; pH = 5; t = 24 Thay đổi nồng độ dung dịch muối NaCl từ: - 100 mg/l Kết trình bày bảng 3.15 hình 3.26 Bảng 3.15 Ảnh hưởng lực ion NaCl đến hấp phụ Cu2+ chitosan, axit humic chitosan/ axit humic Nồng độ dung dịch (mg/l) % Hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan % Hiệu suất hấp % Hiệu suất hấp phụ phụ Cu2+ axit Cu2+ chitosan/ humic axit humic 55,92 60,12 78,27 20 58,34 63,54 81,77 40 62,73 68,75 83,38 60 68,75 71,36 85,09 80 71,36 73,12 86,98 100 79,16 78,36 89,58 % Hiệu suất hấp phụ 100 90 80 70 Chitosan - axit humic 60 Axit humic 50 Chitosan 40 30 20 40 60 80 100 120 Nồng độ NaCl (mg/l) Hình 3.26 Ảnh hưởng lực ion NaCl đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ Nhận xét: Lực ion NaCl bị ảnh hưởng đến trình hấp phụ, thực tế có tăng nhẹ độ chuyển hóa hấp phụ chitosan từ 47,92% đến 58,34%; axit SVTH: Phạm Thị Gái Trang 58 humic từ 53,12% đến 63,54% độ chuyển hóa hấp phụ chitosan/axit humic 78,27% đến 81,77% nồng độ NaCl tăng từ đến 100 mg/l Điều cho thấy ion Cl- cạnh tranh với anion đồng Và chitosan/ aixt humic có hấp phụ tốt có bề mặt mao quản tốt nên hấp phụ mạnh 3.3.4.2 Ảnh hưởng lực ion Na2CO3 Điều kiện tiến hành: Dung dịch Cu2+: C = 280 mg/l V = 20ml; pH = 5; t = 24 Thay đổi nồng độ dung dịch muối Na2CO3 từ: - 100 mg/l Kết trình bày bảng 3.16 hình 3.27 Bảng 3.16 Ảnh hưởng lực ion Na2CO3 đến hấp phụ Cu2+ chitosan, axit humic chitosan/ axit humic Nồng độ dung dịch (mg/l) % Hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan 57,31 69,36 72,82 78,71 80,88 83,49 20 40 60 80 % Hiệu suất hấp phụ 100 % Hiệu suất hấp % Hiệu suất hấp phụ phụ Cu2+ axit Cu2+ chitosan/ humic axit humic 61,23 75,24 81,77 83,41 86,91 88,61 79,24 84,41 86,15 87,78 89,6 91,33 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 Axit humic Chitosan Chitosan/axit humic 20 40 60 80 100 120 Nồng độ Na2CO3 (mg/l) Hình 3.27 Ảnh hưởng lực ion Na2CO3 đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ SVTH: Phạm Thị Gái Trang 59 Nhận xét: Khác với NaCl, lực ion Na2CO3 ảnh hưởng nhiều đến độ chuyển hóa hấp phụ đồng axit humic 73,96% đến 88,61%, chitosan/axit humic 79,24% đến 91,33% chitosan từ 66,97% đến 83,49% tăng nồng độ từ đến 100 mg/l Điều cho thấy, lực ion tác động mạnh đến khả hấp phụ Cả ba VLHP hấp phụ gần xác 3.3.4.3 Ảnh hưởng lực ion Na3PO4 Điều kiện tiến hành: Dung dịch Cu2+: C = 280 mg/l V = 20ml; pH = 5; t = 24 Thay đổi nồng độ dung dịch muối Na3PO4 từ: - 100 mg/l Kết trình bày bảng 3.17 hình 3.28 Bảng 3.17 Ảnh hưởng lực ion Na3PO4 đến hấp phụ Cu2+ chitosan, axit humic chitosan/ axit humic Nồng độ dung dịch (mg/l) % Hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan % Hiệu suất hấp phụ Cu2+ axit humic % Hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan/ axit humic 72,29 82,69 84,65 85,27 86,24 88,67 74,02 83,52 85,98 87,02 88,11 89,36 79,82 86,98 89,36 90,48 91,57 93,08 20 40 60 80 % Hiệu suất hấp phụ 100 95 90 85 80 Chitosan Axit humic Chitosan/axit humic 75 70 65 20 40 60 80 100 120 Nồng độ Na3PO4 (mg/l) Hình 3.28 Ảnh hưởng lực ion Na3PO4 đến hấp phụ Cu2+ VLHP SVTH: Phạm Thị Gái Trang 60 Nhận xét: Lực ion Na3PO4 ảnh hưởng nhiều đến độ chuyển hóa hấp phụ đồng chitosan 72,29% đến 82,69%, chitosan/axit humic 73,82% đến 86,98% axit humic từ 74,02% đến 83,52 tăng nồng độ từ đến 100 mg/l Điều cho thấy, lực ion tác động mạnh đến khả hấp phụ Và chitosan/ axit humiccó khả hấp phụ tốt 3.3.4.4 Ảnh hưởng lực ion MgCl2 Điều kiện tiến hành: Dung dịch Cu2+: C = 280 mg/l V = 20ml; pH = 5; t = 24 Thay đổi nồng độ dung dịch muối MgCl2 từ: - 100 mg/l Kết trình bày bảng 3.18 hình 3.29 Bảng 3.18 Ảnh hưởng lực ion MgCl2 đến hấp phụ Cu2+ chitosan, axit humic chitosan/ axit humic Nồng độ dung dịch (mg/l) % Hiệu suất hấp % Hiệu suất hấp phụ % Hiệu suất hấp phụ phụ Cu2+ axit Cu2+ chitosan/ 2+ Cu chitosan humic axit humic 64,32 60,66 53,99 52,25 46,06 37,97 % Hiệu suất hấp phụ 20 40 60 80 100 68,64 66,32 63,17 61,53 51,75 46,26 77,47 74,95 73,66 69,04 61,37 49,89 100 90 80 70 60 50 40 30 Chitosan Axit humic Chitosan/axit humic 20 40 60 80 100 120 Nồng độ MgCl2 (mg/l) Hình 3.29 Ảnh hưởng lực ion MgCl2 đến hấp phụ Cu2+bằng VLHP SVTH: Phạm Thị Gái Trang 61 Nhận xét: Lực ion MgCl2 ảnh hưởng đến chuyển hóa khả hấp phụ đồng Trong trường hợp này, ion MgCl2 làm giảm nhẹ khả hấp phụ đồng Trong VLHP chitosan/ axit humic cho thấy độ giảm chuyển hóa hấp phụ Cu2+ từ dung dịch MgCl2 40 – 100mg/l; Trong VLHP chitosan axit humic có tăng giảm khơng chuyển hóa hấp phụ Cu2+ 3.3.4.5 Ảnh hƣởng lực ion CaCl2 Điều kiện tiến hành: Dung dịch Cu2+: C = 280 mg/l V = 20ml; pH = 5; t = 24 Thay đổi nồng độ dung dịch muối CaCO3 từ: - 100 mg/l Kết trình bày bảng 3.19 hình 3.30 Bảng 3.19 Ảnh hƣởng lực ion CaCl2 đến hấp phụ Cu2+ chitosan, axit humic chitosan/ axit humic Nồng độ dung dịch (mg/l) % Hiệu suất hấp phụ Cu2+ chitosan 68,72 62,24 56,16 59,75 49,89 38,83 20 40 60 80 % Hiệu suất hấp phụ 100 % Hiệu suất hấp % Hiệu suất hấp phụ phụ Cu2+ axit Cu2+ chitosan/ humic axit humic 69,48 60,64 55,98 54,82 49,36 40,44 72,91 69,23 64,89 60,62 53,57 43,32 80 70 60 Chitosan 50 Axit humic 40 Chitosan/axit humic 30 20 40 60 80 100 120 Nồng độ CaCl2 (mg/l) Hình 3.30 Ảnh hưởng lực ion CaCl2 đến hấp phụ Cu2+ VLHP SVTH: Phạm Thị Gái Trang 62 Nhận xét: Lực ion CaCl2 ảnh hưởng đến khả hấp phụ đồng Trong trường hợp này, lực ion CaCl2 làm giảm nhẹ khả hấp phụ đồng Nhưng VLHP chitosan/ axit humic nồng độ giảm từ – 100 mg/l, hai VLHP tăng giảm khơng Vì vậy, CaCl2 ảnh hưởng nhiều đến VLHP chitosan/axit humic Tóm lại, ảnh hưởng lực cation đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ cation cản trở hấp phụ đồng vật liệu làm cho nồng độ đồng sau hấp phụ thấp Còn ảnh hưởng lực anion đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ nhiều Vì anion làm tăng khả hấp phụ Cu2+ Nó khơng cản trở cation SVTH: Phạm Thị Gái Trang 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, khóa luận tốt nghiệp đạt kết quả: Đã điều chế VLHP: - Đã điều chế chitosan từ vỏ tôm - Đã điều chế axit humic từ than bùn - Đã điều chế tổ hợp chitosan/ axit humic với tỉ lệ 0,5 : 2 Đặc tính hóa lý xác định qua: - Đã nghiên cứu điểm đẳng điện chitosan, axit humic chitosan/axit humic 7,5; 7,62; 7,7 - Phổ IR DTA/TG Đã nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ vật liệu hấp phụ - Khả hấp phụ tốt VLHP nồng độ Cu2+ 814,08 – 1232 mg/l - Lượng chất hấp phụ tốt 250 – 300mg - Tải trọng hấp phụ cực đại chitosan nồng độ 460,8 mg/l; 652,8 mg/l; 814,08 mg/l; 1020,8 mg/l; 1232 mg/l 175,44; 500; 200; 285,7; 909,09 mg/g - Tải trọng hấp phụ cực đại axit humic nồng độ 460,8 mg/l; 652,8 mg/l; 814,08 mg/l; 1020,8 mg/l; 1232 mg/l 196,08; 769,23; 238,09; 370,37; 1111,11 mg/g - Tải trọng hấp phụ cực đại chitosan nồng độ 460,8 mg/l; 652,8 mg/l; 814,08 mg/l; 1020,8 mg/l; 1232 mg/l 263,16; 909,09; 322,58; 312,5; 1428,57 mg/g Đã nghiên cứu ảnh hưởng lực ion đến trình hấp phụ đồng chitosan, axit humic chitosan/axit humic - Ảnh hưởng cation: Cản trở đến trình hấp phụ đồng VLHP Trong đó, chitosan/ axit humic ảnh hưởng nhiều - Ảnh hưởng anion: Làm tăng khả hấp phụ đồng SVTH: Phạm Thị Gái Trang 64 Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ chitosan/axit humic ion kim loại khác - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng lực ion NaCl, Na2CO3, Na3PO4, MgCl2, CaCl2 đến trình hấp phụ ion kim loại vật liệu hấp phụ khác SVTH: Phạm Thị Gái Trang 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thị Kim Bích (2015), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ chitosan/ than bùn hoạt tính ứng dụng xử lý ion Cu2+, Ni2+ nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [2] Trần Thanh Biển (2010), Điều chế chitin/ chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng xử lý ô nhiễm Cu2+ Cd2+ nước, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [3] Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình (1998), Nghiên cứu khả tách ion Co (II), Mn(II), U (VI) từ dung dịch nước axit humic, Tạp chí khoa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội, T.14, số 4, trang – 13 [4] Phan Hoàng Du, Nghiên cứu tách chiết acid HCl từ than bùn khảo sát khả tạo phức với nguyên tố dung dịch trồng ứng dụng phân bón, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Cần Thơ [5] Nguyễn Đức Huy (2013), Nghiên cứu điều chế Glucosamin từ vỏ tôm, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Hà Nội [6] Lê Thị Hồng Dương (2011), Nghiên cứu hoạt hóa than bùn axit HCl ứng dụng làm vật liệu hấp phụ Cu2+, Pb(II), Zn(II) dung dịch nước, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Đà Nẵng [7] Lê Thị Cẩm Giang (2011), Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Cu2+, Zn(II), Pb (II) axit humic, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [8] Nguyễn Thị Thu Lan, Tìm hiểu chitosan [9] Lê Thị Thùy Linh (2008), Nghiên cứu hoạt hóa than bùn axit HCl ứng dụng làm vật liệu hấp phụ ion Cu2+ dung dịch nước, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [10] Trần Mạnh Lục (2014), Giáo trình Hóa học hệ phân tán keo, Khoa Hóa, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng SVTH: Phạm Thị Gái Trang 66 [11] TS Trần Mạnh Lục (2011), Nghiên cứu khả ứng dụng than bùn Đà Nẵng axit humic chiết tách từ than bùn Đà Nẵng làm vật liệu hấp phụ ion Cu2+, Pb(II), Zn(II) dung dịch nước, Báo cáo tổng kết, Đề tài Khoa học – Công nghệ, Cấp Đại học Đà Nẵng [12] Nguyễn Thị Khánh Ly (2015), Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Cu2+ axit humic, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [13] Nguyễn Thị Như Mai, Lê Thị Hải, Hồ Thị Bích Ngọc, Võ Tấn Thiện, Nguyễn Văn Sức, Nguyễn Mộng Sinh, Khảo sát khả hấp phụ Hg, Cd, Cu Zn nước chitosan, Tạp chí hóa học, T.42, số 3, Tr 285 - 288, 2004 [14] Nguyễn Thị Nga (2013), Nghiên cứu Thu nhận chitin/ chitosan từ vỏ tôm để ứng dụng làm màng bao sinh học bảo quản thực phẩm, Đề tài Khoa học cấp trường, Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu [15] Nguyễn Thị Lan Phương (2011), Điều chế chitin/ chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo tây, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [16] Bùi Hải Đăng Sơn (2016), Nghiên cứu biến tính Diatomit Phú Yên ứng dụng hấp phụ xúc tác, Luận án Tiến sĩ hóa lý thuyết hóa lý, Đại học Khoa Học, Đại học Huế [17] Chế Thị Phương Thảo (2011), Điều chế chitin/ chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng màng chitosan bảo quản táo ta, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [18] Nguyễn Văn Thơm (2015), Nghiên cứu đánh giá khả xử lý bùn đỏ Thái Nguyên số ion độc hại nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa Học – Tự Nhiên, Đại học Hà Nội [19] Huỳnh Thị Lệ Trang (2015), Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Pb(II) axit humic, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [20] Bùi Thanh Trung (2013), Đề tài sản xuất chitin/ chitosan từ vỏ tôm ứng dụng chitosan làm màng bao bảo quản cà chua, Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Gái Trang 67 [21] Lê Thị Hải Yến, Nguyễn Thị Ngọc Tú, Khảo sát Động học phản ứng deacetyl hóa chitin thành chitosan nhiệt độ thường, Tạp chí hóa học, T.41, số 3, Tr 54-60, 2003 [22] Trịnh Thị Yến (2015), Sử dụng axit humic kết tủa ion Cu2+ nước, Khóa luận tốt nghiệp, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam SVTH: Phạm Thị Gái Trang 68 ... đề tài “ Nghiên cứu hấp phụ ion Cu2+ dung dịch nƣớc vật liệu chitosan, axit humic tổ hợp SVTH: Phạm Thị Gái Trang chitosan /axit humic Kết nghiên cứu nhằm tạo vật liệu hấp phụ để hấp phụ kim loại... phụ Ảnh hưởng lực ion Na3PO4 đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ Ảnh hưởng lực ion MgCl2 đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ Ảnh hưởng lực ion CaCl2 đến hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ 29 35 38 3.3... điện vật liệu hấp phụ Phổ IR vật liệu hấp phụ chitosan/ axit humic Phổ TG/ DTA vật liệu hấp phụ chitosan/ axit humic Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến tải trọng hấp phụ Cu2+ chitosan