Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Luận văn thạc sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN XUÂN THÁI NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA BỘT VỎ HÀU VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Xuân Thái NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA BỘT VỎ HÀU VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 8440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS THÁI HOÀNG TS NGUYỄN THÚY CHINH Hà Nội - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: đề tài “Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu khả hấp phụ số ion kim loại nặng” thân thực dưới hướng dẫn của GS TS Thái Hoàng TS Nguyễn Thúy Chinh Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Thái ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, đề tài "Nghiên cứu các đặc trưng của bột vỏ hàu khả hấp phụ số ion kim loại nặng của nó" hồn thành Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại - Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn GS.TS Thái Hồng TS Nguyễn Thúy Chinh ln giúp đỡ, tạo điều kiện, ln tận tình, bảo, hướng dẫn em suốt thời gian qua để em bước hồn thành đề tài luận văn của Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các cán phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại các phòng chuyên môn khác Viện Kỹ thuật nhiệt đới giúp đỡ em thời gian em thực đề tài luận văn phòng Em cũng xin cảm ơn các thầy cô công tác Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam truyền thụ cho em những kiến thức quý báu, làm sở vững chắc cho em thực đề tài luận văn Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln ở bên động viên, giúp đỡ em suốt quá trình thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Thái iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài ………………………………………………………….10 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề ô nhiễm nước bởi kim loại nặng 1.1.1 Ô nhiễm nước bởi các kim loại nặng 1.1.2 Ô nhiễm nước bởi crom 1.2 Một số phương pháp xử lý kim loại nặng nước 1.2.1 Phương pháp kết tủa hóa học 1.2.2 Phương pháp trao đổi ion 1.2.3 Phương pháp điện hóa 10 1.2.4 Phương pháp sinh học 10 1.2.5 Phương pháp hấp phụ 11 1.3 Vật liệu hấp phụ từ vỏ hàu 13 1.3.1.Thành phần cấu trúc của vỏ hàu 13 1.3.2 Các phương pháp xử lý vỏ hàu làm vật liệu hấp phụ khả hấp phụ ion kim loại của 17 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 20 2.1 Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 20 2.2 Quy trình xử lý biến tính vỏ hàu 20 2.3 Thí nghiệm hấp phụ ion Cr6+ 21 2.3.1 Nguyên tắc phương pháp 21 iv 2.3.2 Quy trình hấp phụ 22 2.4 Phương pháp thiết bị nghiên cứu 24 2.4.1 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 24 2.4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 25 2.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 25 2.4.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 26 2.4.5 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 27 CHƯƠNG III KẾT QUẢ THẢO LUẬN 29 3.1 Khả hấp phụ ion Cr6+ của các loại vỏ hàu 29 3.2 Đặc trưng, tính chất của các mẫu bột vỏ hàu 33 3.2.1.Phổ hồng ngoại (IR) 33 3.2.2 Hình thái cấu trúc 38 3.2.3 Nhiễu xạ tia X (XRD) 40 3.2.4 Diện tích bề mặt riêng (BET) 45 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu 48 3.3.1 Ảnh hưởng của pH dung dịch hấp phụ 48 3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ 49 3.3.3 Ảnh hưởng của khối lượng chất hấp phụ 50 3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ đầu của dung dịch chứa ion Cr6+ 50 3.4 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên đầy đủ NP Lớp xà cừ động vật có vỏ PP Lớp canxi lăng trụ động vật có vỏ PY Phú Yên QN Quảng Ninh RP Lớp sừng động vật có vỏ Vh-PY-PP-bd Vỏ hàu Phú Yên tách lớp ban đầu Vh-QN-PP-bd Vỏ hàu Quảng Ninh tách lớp ban đầu Vh-PY-PP-8000C Vỏ hàu Phú Yên tách lớp nung ở 8000C Vh-QN-PP-8000C Vỏ hàu Quảng Ninh tách lớp nung ở 8000C Vh-PY-PP-8000C- Vỏ hàu Phú Yên tách lớp nung ở 8000C biến tính EDTA EDTA Vh-QN-PP-8000C- Vỏ hàu Quảng Ninh tác lớp nung ở 8000C biến EDTA tính EDTA vi UV-Vis Phổ tử ngoại – khả kiến (UV-visible microscopy) Phổ hồng ngoại biến đối Fourier FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) SEM XRD Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction ) Phương pháp đo diện tích bề mặt BET riêng BET (Brunauer, Emmett and Teller) DCP Diphenylcacbazit EDTA Ethylen diamin triacetic axit vii viii DANH MỤC CÁC BẢNG Hình 1.1 Phổ IR lớp PP (a) NP (b) vỏ hàu 16 Bảng 3.1 Dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu (khối lượng bột vỏ hàu 0,1 g, thời gian hấp phụ giờ, nồng độ đầu dung dịch ion Cr6+ 50 mg/l) 30 Bảng 3.2 Dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ lớp PP mẫu bột vỏ hàu (khối lượng bột vỏ hàu 0,1 g, thời gian hấp phụ giờ, nồng độ đầu dung dịch chứa ion Cr6+ 50 mg/l) 32 Bảng 3.3 Vị trí số pic đặc trưng phổ IR mẫu bột vỏ hàu 38 Bảng 3.4 Kích thước tinh thể mẫu bột vỏ hàu khảo sát được tính tốn theo phương trình Scherrer 45 Bảng 3.5 Diện tích bề mặt riêng, thể tích mao quản đường kính mao quản mẫu bột vỏ hàu 47 Bảng 3.6 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu dung dịch hấp phụ có pH khác 48 Bảng 3.7 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu khoảng thời gian hấp phụ khác 49 Bảng 3.8 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu với khối lượng bột vỏ hàu sử dụng khác 50 Bảng 3.9 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu với nồng độ đầu khác dung dịch chứa ion Cr6+ 51 Bảng 3.10 Các thơng số đặc trưng cho q trình hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 51 Bảng 3.11 Các hằng số Langmuir Freundlich theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich (hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu) 53 56 13 Nguyễn Ngọc Khang, Nghiên cứu xử lý nước ô nhiễm bằng khoáng diatomit biến tính, Luận án Tiến sĩ hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2001 14 Nguyễn Phi Hùng, Giáo trình vật liệu mao quản ứng dụng, Đại Học Quy Nhơn Bình Định, 2015 15 Tiêu chuẩn Việt Nam 2011 Tài liệu tham khảo tiếng anh 16 W.H Park, C Polprasert, Roles of oyster shells in an integrated constructed wetland system designed for P removal ecological engineering (2 0 8) 50–56 17 Aung Zaw Oo, Influence of pruning waste biochar and oyter shell on N2O and CO2 emissions from Japanese pear orchard soil jheliyon.2018.e00568 (2018)4-6 18 Hao-Cheng Tsai, Using pretreated waste oyster and clam shells and microwave hydrothermal treatment to recover boron from concentrated wastewater Applied Surface Science 311 (2014) 19 Darioush Alidoust, Mechanism of cadmium biosorption from aqueous solutions using calcined oyster shells Journal of Environmental Management 150 (2015) 103-110 20 Yan Yu, Adsorption of copper to different biogenic oyster shell structures Journal of Colloid and Interface Science 350 (2010) 538– 543 21 Qiong Wua, Jie Chena, Malcolm Clarkb, Yan Yua, Adsorption of copper to different biogenic oyster shell structures Applied Surface Science 311 (2014) 264– 272 22 AsaadF.Hassana, RadimHrdina, Chitosan/nanohydroxyapatite 57 composite based scallop shells as an efficient adsorbent for mercuric ions: Static and dynamic adsorption studies international Journal of Biological Macromolecules 109 (2018) 507–526 23 Jinshan Lu, Zhangyang Lu, Xibao Li, Haitao Xu, Xiaoyong Li, Recycling of shell wastes into nanosized calcium carbonate powders with different phase compositions Journal of Cleaner Production 92 (2015) 223-229 24 Hsing Yuan Yen, Jun Yan Li, Process optimization for Ni(II) removal from wastewater by calcined oyster shell powders using Taguchi method Journal of Environmental Management 161 (2015) 344-349 25 Matthias, Monneron-Gyuritsa, EmmanuelJousseina, Valorization of mussel and oyster shells toward metakaolin-based alkaline Science of the Total Environment 574 (2017) 605–615 26 Yun Yang, Qingqing Yao, Ximing Pu, Zhenqing Hou, Qiqing Zhang, Biphasic calcium phosphate macroporous scaffolds derived from oyster shells for bone tissue engineering Chemical Engineering Journal 173 (2011) 837– 845 27 Liwei Fan, Shuili Zhang, Removal of arsenic from simulation wastewater using nano-iron/oyster shell composites Journal of Environmental Management 156 (2015) 109-114 28 Satoshi Asaoka, Tamiji Yamamoto, Shunsuke Kondo, Shinjiro Hayakawa, Removal of hydrogen sulfide using crushed oyster shell from pore water to remediate organically enriched coastal marine sediments Bioresource Technology 100 (2009) 4127–4132 29 Matthias Monneron-Gyurits, Emmanuel Joussein, Valorization of mussel and oyster shells toward metakaolin-based alkaline activated 58 material Applied Clay Science 162 (2018) 15–26 30 W.H Park, C Polprasert, Roles of oyster shells in an integrated constructed wetland system designed for P removal ecological engineering (2 0 8) 50–56 31 R Paradeloa, M Conde-Cida, L Cutillas-Barreiro, Phosphorus removal from wastewater using mussel shell: Investigation on retention mechanisms ecological engineering (2 0 ) 50–56 32 Solmin Jung, NamSuHeo, EuiJinKim, Feasibility test of waste oyster shell powder for water treatment SafetyandEnvironmentalProtection102 (2016) 129–139 Process ... đánh giá khả hấp phụ số ion kim loại nặng nước của bột vỏ hàu biến tính Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Vỏ hàu, vỏ hàu sau xử lý, biến tính - Một số ion kim loại nặng nước... trưng bột vỏ hàu khả hấp phụ số ion kim loại nặng Mục tiêu đề tài + Xây dựng quy trình thích hợp để xử lý biến tính bột vỏ hàu làm vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng 2 + Từ nghiên cứu, đánh... VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Xuân Thái NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA BỘT VỎ HÀU VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI