Nghiên cứu hấp phụ một số thuốc nhuộm trên đá ong biến tính

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ LINH TRANG NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ MỘT SỐ THUỐC NHUỘM TRÊN ĐÁ ONG BIẾN TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC THÁI NGUN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ LINH TRANG NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ MỘT SỐ THUỐC NHUỘM TRÊN ĐÁ ONG BIẾN TÍNH Ngành: Hóa Phân Tích Mã ngành: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Ngơ Thị Mai Việt THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Nghiên cứu hấp phụ số thuốc nhuộm đá ong biến tính" thân tơi thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái Nguyên, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Linh Trang Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Hóa Phân tích, Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, em nhận ủng hộ, giúp đỡ thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Ngơ Thị Mai Việt, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu để em hồn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, giáo Khoa Hóa học, thầy Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân hạn chế, nên kết nghiên cứu em nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 09 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Linh Trang Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục kí hiệu viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN 1.1 Nước thải dệt nhuộm 1.1.1 Khái quát thuốc nhuộm 1.1.2 Phân loại thuốc nhuộm 1.2 Giới thiệu chung xanh metylen, tím tinh thể 1.2.1 Xanh metylen (MB) 1.2.2 Tím tinh thể (CV) 1.3 Giới thiệu PSS 1.4 Phương pháp hấp phụ 1.4.1 Dung lượng hấp phụ cân hiệu suất hấp phụ 1.4.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 1.4.3 Động học hấp phụ 11 1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu 13 Chương THỰC NGHIỆM 16 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị máy móc 16 2.1.1 Hóa chất 16 2.1.2 Dụng cụ 16 2.1.3 Thiết bị máy móc 17 2.2 Xác định điều kiện tối ưu cho q trình biến tính đá ong PSS 17 2.2.1 Khảo sát khả hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 17 2.3 Xác định số đặc trưng hóa lý đá ong biến tính PSS 19 2.3.1 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 19 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2.3.2 Diện tích bề mặt riêng đá ong tự nhiên đá ong biến tính PSS 20 2.3.3 Thế zeta đá ong tự nhiên đá ong biến tính PSS 19 2.4 Khảo sát khả hấp phụ xanh metylen tím tinh thể đá ong biến tính 20 2.4.1 Điều kiện xác định xanh metylen tím tinh thể phương pháp UV-Vis 20 2.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể đá ong biến tính 20 2.5 Động học trình hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính 24 2.6 Tái sử dụng vật liệu 25 2.6.1 Hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính 25 2.6.2 Tái sử dụng vật liệu lần thứ 25 2.6.3 Tái sử dụng vật liệu lần thứ hai 25 2.6.4 Tái sử dụng vật liệu lần thứ ba 26 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Xác định điều kiện tối ưu cho q trình biến tính đá ong PSS 27 3.1.1 Xác định nồng độ polime PSS phương pháp UV-Vis 27 3.2 Xác định số đặc trưng hóa lý đá ong biến tính PSS 40 3.2.1 Ảnh SEM vật liệu 40 3.2.2 Thế zeta vật liệu 41 3.2.3 Diện tích bề mặt riêng đá ong tự nhiên, đá ong biến tính PSS đá ong biến tính sau hấp phụ MB 43 3.3 Khảo sát khả hấp phụ xanh metylen tím tinh thể đá ong biến tính 44 3.3.1 Điều kiện xác định xanh metylen tím tinh thể phương pháp UV-Vis 44 3.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể đá ong biến tính 47 3.4 Động học trình hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính 64 3.5 Tái sử dụng vật liệu 66 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT CV : Tím tinh thể ĐOBT : Đá ong biến tính ĐOTN : Đá ong tự nhiên IR : Infrared Spectroscopy MB : Xanh metylen ppm : Part per million PSS : Poly Styrene Sulfonate TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam UV - Vis : Ultraviolet - Visible VLHP : Vật liệu hấp phụ Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các hóa chất cần dùng thực nghiệm 16 Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang dung dịch PSS nồng độ khác bước sóng 224,4 nm 28 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang dung dịch PSS nồng độ khác bước sóng 261,4 nm 29 Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 30 Bảng 3.4 Ảnh hưởng lực ion tới khả hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 32 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng vật liệu tới khả hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 34 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc tới khả hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 36 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS đá ong tự nhiên .38 Bảng 3.8 Khảo sát pH tối ưu cho phép đo xanh metylen 44 Bảng 3.9 Khảo sát pH tối ưu cho phép đo tím tinh thể 45 Bảng 3.10 Độ hấp thụ quang dung dịch xanh metylen nồng độ khác bước sóng 663 nm .46 Bảng 3.11 Độ hấp thụ quang dung dịch tím tinh thể nồng độ khác bước sóng 590 nm .47 Bảng 3.12 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả hấp phụ xanh metylen 48 Bảng 3.13 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả hấp phụ tím tinh thể 49 Bảng 3.14 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ xanh metylen 51 Bảng 3.15 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ tím tinh thể 52 Bảng 3.16 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ xanh metylen .54 Bảng 3.17 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ tím tinh thể 55 Bảng 3.18 Ảnh hưởng lực ion đến khả hấp phụ xanh metylen 57 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.19 Ảnh hưởng lực ion đến khả hấp phụ tím tinh thể 58 Bảng 2.20 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ xanh metylen 60 Bảng 2.21 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ Tím tinh thể 61 Bảng 2.22 Các mơ hình hấp phụ CV, MB đá ong tự nhiên đá ong biến tính 63 Bảng 3.23 Số liệu khảo sát động học hấp phụ CV đá ong biến tính (“-“: không xác định) 64 Bảng 3.24 Một số tham số động học hấp phụ bậc CV .65 Bảng 3.25 Một số tham số động học hấp phụ bậc CV .66 Bảng 3.26 Kết khảo sát trình tái sử dụng vật liệu 66 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo xanh metylen Hình 1.2 Công thức cấu tạo cation MB+ Hình 1.3 Dạng oxy hóa dạng khử xanh metylen Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo tím tinh thể .7 Hình 1.5 Cơng thức cấu tạo PSS Hình 1.6 Đường hấp phụ đẳng nhiệt .10 Hình 1.7 Sự phụ thuộc Langmuir Ccb/q vào Ccb 10 Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc lg(qe - qt) vào t 12 Hình 3.1 Phổ PSS khoảng bước sóng 200 - 400 nm 27 Hình 3.2 Đường chuẩn xác định PSS phương pháp UV - Vis bước sóng 224,4 nm 28 Hình 3.3 Đường chuẩn xác định PSS phương pháp UV - Vis bước sóng 261,4 nm 29 Hình 3.4 Sự ảnh hưởng pH tới dung lượng hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 31 Hình 3.5 Sự ảnh hưởng nồng độ muối NaCl tới dung lượng hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 33 Hình 3.6 Sự ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng vật liệu tới khả hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 35 Hình 3.7 Sự ảnh hưởng thời gian tới dung lượng hấp phụ PSS đá ong tự nhiên .37 Hình 3.8 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .39 Hình 3.9 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 39 Hình 3.10 Ảnh SEM đá ong tự nhiên 40 Hình 3.11 Ảnh SEM đá ong biến tính PSS 40 Hình 3.12 Thế zeta đá ong tự nhiên 41 Hình 3.13 Thế zeta ĐOBT PSS 41 Hình 3.14 Thế zeta ĐOBT sau hấp phụ CV .42 Hình 3.15 Thế zeta ĐOBT sau hấp phụ MB .42 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.21 Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến khả hấp phụ tím tinh thể CNaCl ĐOTN ĐOBT Abs Lần Lần Lần Ccb q (mg/L) (mg/g) Ccb q (mg/L) (mg/g) Ccb q (mg/L) (mg/g) H% Abs H% Abs SD Htb H% 0,417 13,09 7,22 73,38 0,429 13,47 7,19 72,75 0,408 12,81 7,198 73,75 0,509 73,293 0,385 12,08 7,52 75,68 0,393 12,33 7,51 75,27 0,372 11,67 7,653 76,63 0,697 75,860 0,323 10,12 7,85 79,49 0,339 10,63 7,67 78,30 0,305 9,55 7,950 80,62 1,159 79,473 10 0,221 6,90 8,47 85,98 0,219 6,84 8,35 85,93 0,234 7,31 8,348 85,09 0,500 85,670 50 0,316 9,90 7,84 79,84 0,295 9,24 7,84 80,92 0,286 8,95 7,982 81,67 0,922 80,811 75 0,384 12,05 7,54 75,78 0,379 11,89 7,42 75,73 0,401 12,59 7,445 74,73 0,590 75,411 100 0,457 14,36 6,93 70,70 0,463 14,55 7,14 71,06 0,443 13,91 7,318 72,45 0,927 71,401 0,965 30,40 3,76 38,18 0,957 30,15 3,86 39,01 0,924 29,11 3,939 40,36 1,097 39,183 0,926 29,17 4,10 41,29 0,909 28,63 4,25 42,59 0,886 27,91 4,406 44,12 1,415 42,666 0,933 29,39 4,00 40,47 0,945 29,77 3,84 39,23 0,903 28,44 4,172 42,31 1,550 40,671 10 0,867 27,31 4,39 44,55 0,876 27,59 4,20 43,24 0,882 27,78 4,255 43,37 0,720 43,719 50 0,899 28,32 4,16 42,35 0,897 28,25 4,03 41,65 0,868 27,34 4,305 44,05 1,236 42,684 75 0,896 28,22 4,31 43,27 0,873 27,50 4,30 43,87 0,905 28,51 4,261 42,77 0,553 43,305 100 0,908 28,60 4,08 41,62 0,916 28,85 3,90 40,33 0,919 28,95 3,932 40,45 0,711 40,800 58 Hình 3.27 Ảnh hưởng nồng độ Hình 3.28 Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến khả hấp phụ MB muối NaCl đến khả hấp phụ CV vật liệu vật liệu Kết nghiên cứu cho thấy, khảo sát ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến khả hấp phụ xanh metylen vật liệu, đá ong tự nhiên, khơng có mặt NaCl dung lượng hấp phụ xanh metylen cao Đối với đá ong biến tính, có mặt muối NaCl làm tăng hiệu suất hấp phụ xanh metylen nhiên khơng đáng kể so với trường hợp khơng có mặt NaCl đạt hiệu suất cao nồng độ 5mM NaCl Đối với tím tinh thể, có mặt NaCl tăng hiệu suất hấp phụ tím tinh thể đá ong tự nhiên đá ong biến tính, đạt giá trị cao nồng độ 10mM NaCl Do chúng tơi lựa chọn nồng độ muối NaCl 10mM cho thí nghiệm Như vậy, thông số tối ưu cho trình hấp phụ xanh metylen tím tinh thể đá ong tự nhiên đá ong biến tính nghiên cứu Đó là: thời gian đạt cân hấp phụ, tỉ lệ khối lượng vật liệu thể tích dung dịch hấp phụ, pH dung dịch nghiên cứu, nồng độ muối NaCl Từ kết này, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đầu dung dịch nghiên cứu để xác định dung lượng hấp phụ xanh metylen tím tinh thể cực đại vật liệu, qua bước đầu đánh giá hiệu việc sử dụng vật liệu đá ong biến tính polime việc hấp phụ cation chất màu so với đá ong tự nhiên Quá trình thực nghiệm kết nghiên cứu trình bày mục 2.4.2.5 3.3.2.5 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ xanh metylen tím tinh thể vật liệu hấp phụ Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ xanh metylen tím tinh thể VLHP trình bày bảng hình 59 Bảng 3.22 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ xanh metylen Lần ĐOTN ĐOBT C Lần Lần Ccb TB qTB SD Ccb TB/q Ccb (mg/L) q (mg/g) H% Ccb (mg/L) q (mg/g) H% Ccb (mg/L) q (mg/g) H% 25 4,039 3,91 82,88 4,156 3,90 82,43 3,810 3,93 83,76 4,002 3,91 0,68 1,02 50 11,842 7,40 75,74 12,012 7,52 75,78 12,208 7,53 75,52 12,020 7,48 0,31 1,61 75 26,467 9,58 64,41 25,846 9,81 65,49 27,056 9,74 64,28 26,456 9,71 0,66 2,72 100 45,095 10,88 54,68 46,141 10,80 53,93 45,193 10,83 54,50 45,476 10,84 0,39 4,20 125 67,706 11,39 45,69 65,941 11,55 46,68 68,033 11,55 45,92 67,227 11,50 0,52 5,85 150 89,616 11,81 39,72 90,923 11,81 39,38 93,701 11,75 38,53 91,413 11,79 0,61 7,75 175 115,150 11,84 33,95 115,804 11,84 33,82 116,588 11,84 33,68 115,847 11,84 0,13 9,79 200 142,078 11,97 29,64 139,987 11,90 29,83 141,686 11,99 29,73 141,251 11,95 0,09 11,82 25 7,554 3,21 67,97 7,816 3,05 66,12 7,750 3,14 66,96 7,707 3,13 0,93 2,46 50 26,761 4,41 45,18 28,820 4,39 43,24 27,154 4,41 44,82 27,578 4,40 1,03 6,26 75 47,448 5,38 36,20 48,624 5,72 37,05 49,114 5,39 35,44 48,395 5,50 0,81 8,80 100 68,817 6,14 30,83 72,608 6,03 29,34 75,614 6,05 28,58 72,346 6,07 1,15 11,91 125 90,059 6,92 27,75 94,830 6,65 25,97 91,235 6,59 26,52 92,041 6,72 0,92 13,70 150 112,667 7,20 24,22 115,150 7,26 23,97 114,758 7,21 23,90 114,192 7,22 0,17 15,81 175 138,026 7,26 20,82 143,516 7,27 20,22 138,418 7,28 20,82 139,987 7,27 0,35 19,25 200 165,085 7,37 18,25 169,007 7,47 18,10 164,954 7,30 18,12 166,349 7,38 0,08 22,54 60 Bảng 3.23 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ Tím tinh thể ĐOBT ĐOBT C (ppm) 25 50 100 150 200 250 300 350 400 500 25 50 100 150 200 250 300 350 400 500 Ccb (mg/L) 1,841 5,932 15,556 34,413 54,991 78,293 112,326 146,368 199,345 261,647 8,358 19,946 44,441 74,574 115,248 142,956 175,805 218,059 259,041 345,704 Lần q (mg/g) 4,06 8,47 16,52 23,93 29,23 34,23 37,16 40,44 40,39 47,70 2,76 5,67 10,74 15,90 17,17 21,30 24,46 26,10 28,45 30,89 H% 91,68 87,72 84,15 77,66 72,66 68,61 62,32 58,01 50,32 47,69 62,25 58,70 54,72 51,59 42,70 42,69 41,03 37,44 35,45 30,88 Ccb (mg/L) 2,018 6,172 16,251 34,318 53,601 77,819 112,879 143,209 186,316 263,305 8,143 17,735 44,520 69,457 110,194 141,061 173,531 216,875 256,909 340,019 Lần q (mg/g) 4,09 8,61 16,79 23,19 29,91 34,20 37,24 41,07 43,31 46,23 2,86 6,30 11,14 16,48 18,37 21,49 25,11 26,71 29,19 30,89 H% 91,01 87,47 83,78 77,16 73,62 68,72 62,26 58,91 53,75 46,75 63,74 63,98 55,57 54,26 45,47 43,23 41,98 38,11 36,23 31,24 61 Ccb (mg/L) 1,993 6,589 15,777 33,970 54,611 76,556 108,852 145,104 186,789 258,094 8,661 19,883 41,867 70,973 112,089 142,072 174,416 227,061 260,463 332,123 Lần q (mg/g) 4,17 8,61 16,32 23,23 29,90 34,14 37,71 40,63 43,09 47,91 2,84 5,95 11,10 15,83 18,28 21,03 24,60 24,87 28,36 33,10 H% 91,27 86,72 83,80 77,37 73,25 69,04 63,40 58,33 53,56 48,14 62,07 59,93 57,00 52,72 44,92 42,54 41,36 35,38 35,25 33,26 qTB SD Ccb/q lgCcb 4,11 8,56 16,54 23,45 29,68 34,19 37,37 40,71 42,26 47,28 2,82 5,97 10,99 16,07 17,94 21,27 24,72 25,89 28,67 31,63 0,34 0,52 0,21 0,25 0,48 0,22 0,64 0,46 1,93 0,71 0,91 2,77 1,15 1,34 1,47 0,37 0,48 1,42 0,52 1,28 0,48 0,73 0,96 1,46 1,83 2,27 2,98 3,56 4,51 5,52 2,98 3,21 3,97 4,46 6,27 6,68 7,06 8,52 9,03 10,73 0,290 0,795 1,200 1,534 1,736 1,890 2,047 2,161 2,281 2,417 0,924 1,283 1,640 1,855 2,051 2,152 2,242 2,344 2,413 2,531 lgq 0,613 0,933 1,219 1,370 1,472 1,534 1,573 1,610 1,626 1,675 0,450 0,776 1,041 1,206 1,254 1,328 1,393 1,413 1,457 1,500 Dựa vào kết bảng 3.22, 3.23, tiến hành xử lý số liệu theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich, Kết đươc chị hình Hình 3.29 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 3.30 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Langmuir VLHP MB VLHP MB Hình 3.31 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 3.32 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Langmuir VLHP CV VLHP CV Hình 3.33 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 3.34 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlick VLHP CV Freundlick VLHP MB 62 Các kết nghiên cứu cho thấy hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể vật liệu tuân theo hai mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Các thơng số hai mơ hình đẳng nhiệt tóm tắt bảng 3.24 Bảng 3.24 Các mơ hình hấp phụ CV, MB đá ong tự nhiên đá ong biến tính Mơ hình Langmuir Thơng số qmax b R2 (mg/g) Mơ hình Freundlich (L/mg) R2 k Xanh ĐOTN 8,29 0.9934 0.048 0.2952 0.8884 1.713 metylen ĐOBT 12,72 0.9998 0.122 0.2957 0.9892 3.159 Tím tinh ĐOTN 42,02 0.9866 0.008 0.6398 0.9794 0.868 thể ĐOBT 51,55 0.9928 0.028 0.4966 0.9745 3.532 Theo lý thuyết, tham số dễ dàng; 0,5 < có giá trị từ 0,1  0,5, trình hấp phụ xảy < 1,0, trình hấp phụ xảy khó khăn >1,0, trình hấp phụ xảy khó Trong nghiên cứu chúng tơi, giá trị q trình hấp phụ MB CV đá ong biến tính < 0,5, chứng tỏ hấp phụ MB CV đá ong biến tính dễ dàng [34] Kết thu cho thấy, dung lượng hấp phụ tím tinh thể xanh metylen vật liệu đá ong biến tính PSS 51,55 mg/g 12,72 mg/g cao so với đá ong tự nhiên thấp vật liệu đá ong biến tính SDS [4] Kết nghiên cứu cho thấy, dung lượng hấp phụ MB đá ong biến tính PSS thấp vật liệu hấp phụ chế tạo từ quặng sắt [11], vật liệu SiO2 tinh thể nano [5] hay vật liệu đá ong biến tính có gia thêm đất [3] So với vật liệu nanocomposite [23] hay vật liệu nano sắt từ oxit [27] dung lượng hấp phụ CV ĐOBT PSS cao Kết cho thấy dung lượng hấp phụ CV ĐOBT PSS lớn dung lượng hấp phụ MB Kết giải 63 thích dựa vào chất cấu tạo độ phân cực hai chất màu phù hợp với kết đo zeta vật liệu Do dung lượng hấp phụ CV lớn nhiều so với dung lượng hấp phụ MB nên nghiên cứu động học trình hấp phụ CV vật liệu Kết trình bày mục 3.4 3.4 Động học trình hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính Kết khảo sát trình bày bảng 3.25 hình 3.35, 3.36 Bảng 3.25 Số liệu khảo sát động học hấp phụ CV đá ong biến tính (“-“: khơng xác định) Co (mg/L) Thời gian (phút) Ccb (mg/L) q (mg/g) H(%) Log (qe-qt) t/q (phút.g/mg) 15 17,42 6.72 65.85 0.31 2.23 30 14.86 7.23 70.87 0.18 4.15 45 13.03 7.6 74.46 0.06 5.92 60 11.64 7.87 77.18 -0.06 7.62 75 7.25 8.75 85.79 - 8.57 90 9.74 8.25 80.9 -0.3 10.9 105 10.5 8.1 79.42 -0.19 12.96 120 10.6 8.08 79.22 -0.17 14.85 15 107.9 18.29 45.87 1.05 0.82 30 94.64 20.94 52.53 0.94 1.43 45 77.11 24.45 61.32 0.71 1.84 60 64.32 27.01 67.74 0.42 2.22 75 51.29 29.61 74.27 - 2.53 90 55.55 28.76 72.13 -0.07 3.13 105 56.02 28.66 71.9 -0.02 3.66 120 59.34 28 70.23 0.21 4.29 51,01 199,34 64 Hình 3.35 Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc tím tinh thể Hình 3.36 Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc CV Từ phương trình, chúng tơi có tham số mơ hình động học (bảng 3.26 3.27) Bảng 3.26 Một số tham số động học hấp phụ bậc CV Nồng độ đầu R1 k1 (phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) 50,01 0,8047 0,0021 9,19 2,054 199,34 0,7659 0,0046 29,61 13,34 (mg/L) qe,exp : dung lượng hấp phụ cân tính theo thực nghiệm qe,cal : dung lượng hấp phụ cân theo phương trình động học 65 Bảng 3.27 Một số tham số động học hấp phụ bậc CV Nồng độ đầu (mg/L) R2 k2 (g/mg.phút) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) 51,01 0,9948 0,0302 9,19 8,496 199,34 0,9889 0,0029 29,61 31,45 Từ bảng 3.26; 3.27 cho thấy, giá trị hệ số tương quan R2 phương trình động học bậc mơ tả q trình hấp phụ CV đá ong biến tính xa giá trị (R2 ≤ 0,8) Ngoài ra, dung lượng hấp phụ CV thời điểm cân tính theo mơ hình động học bậc 2,054 mg/g (đối với nồng độ CV 50,01 mg/g) 13,34 mg/g (đối với nồng độ CV 199,34 mg/g) khác xa so với giá trị thu từ thực nghiệm (tương ứng 9,19 mg/g 29,61 mg/g) Như vậy, trình hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính khơng tuân theo phương trình động học bậc Đối với mơ hình động học bậc 2, giá trị hệ số tương quan R2 phương trình lớn so với bậc (R2>0,98) Mặt khác, so sánh giá trị dung lượng hấp phụ thời điểm cân tính theo mơ hình động học bậc (qe,cal) theo thực nghiệm (qe,exp) xấp xỉ Do q trình hấp phụ tím tinh thể ĐOBT tn theo phương trình động học bậc 3.5 Tái sử dụng vật liệu Kết tái sử dụng vật liệu trình bày bảng 3.28 hình 3.37 Bảng 3.28 Kết khảo sát trình tái sử dụng vật liệu Abs Ccb (ppm) q (mg/g) H% Hấp phụ lần đầu 0,369 1,699 4,218 92,54 Tái sử dụng lần 0,462 2,735 4,099 88,23 Tái sử dụng lần 0,582 3,279 4,040 86,04 Tái sử dụng lần 0,321 4,024 4,139 83,72 66 Hình 3.37 Đồ thị khảo sát khả tái sử dụng ĐOBT Kết nghiên cứu cho thấy, sau lần sử dụng hiệu suất hấp phụ CV đạt 83% chứng tỏ VLHP chế tạo có khả tái sử dụng tốt Do hồn tồn sử dụng đá ong biến tính PSS để xử lý cation chất màu có nguồn nước 67 KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu, thực đề tài chúng tơi rút số kết luận sau: Xác định điều kiện tối ưu cho q trình biến tính đá ong PSS (pH 4; nồng độ NaCl 50 mM; tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch mg/mL; thời gian 150 phút) Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp SEM, BET, Zeta chứng minh trình biến tính đá ong PSS thành cơng Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể vật liệu phương pháp hấp phụ tĩnh (tỉ lệ khối lượng vật liệu hấp phụ g/L; thời gian 75 phút; pH tối ưu cho hấp phụ xanh metylen 9,0 tím tinh thể 8,0; lực ion 5mM NaCl cho MB; 10mM NaCl cho CV) Sự hấp phụ xanh metylen tím tinh thể vật liệu tn theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Dung lượng hấp phụ cực đại xanh metylen, tím tinh thể đá ong tự nhiên 8,29 mg/g; 42,02 mg/g; đá ong biến tính 12,79 mg/g; 51,55 mg/g Các giá trị mơ hình Freundlich nhỏ 0,5, n chứng tỏ hấp phụ MB, CV đá ong biến tính PSS xảy thuận lợi, dễ dàng Q trình hấp phụ tím tinh thể tuân theo phương trình động học bậc Đã khảo sát khả tái sử dụng vật liệu Kết cho thấy sau lần tái sử dụng, hiệu suất hấp phụ tím tinh thể đạt 83% 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT: Dương Thị Tú Anh (2014), Giáo trình phương pháp phân tích cơng cụ, Nxb Giáo dục Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải, Nxb Thống Kê Ma Thị Vân Hà (2015), “nghiên cứu khả nằn hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính”, Luận văn Thạc sĩ trường ĐHSP - ĐHTN Trương Thị Hoa (2017), "Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể đá ong biến tính chất hoạt động bề mặt", Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP–ĐHTN Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hữu Nghị, Trần Hữu Bằng, Đặng Thị Thanh Lê (2014), Tổng hợp khảo sát hấp phụ xanh metylen vật liệu SiO2 tinh thể nano, Tạp chí Hóa học, tập 52, số 5A, tr 16 – 21 Đỗ Trà Hương, Trần Thuý Nga (2014), Nghiên cứu hấp phụ màu metylen xanh vật liệu bã chè, Tạp chí Phân tích Hố, Lý Sinh học, tập 19, số 4, tr.27 - 32 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, NXB Giáo dục, Hà Nội Đặng Trấn Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội 10 Lê Hữu Thiềng (2011), Nghiên cứu khả hấp phụ số kim loại nặng chất hữu độc hại môi trường nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía khảo sát khả ứng dụng chúng, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ 11 Nguyễn Thị Thương (2015), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau - Thái Nguyên khảo sát khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu hấp phụ ”, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP-ĐHTN 69 12 Ngô Thị Mai Việt, Honglatda Taochanhxay, Nguyễn Thị Hằng (2018), Hấp phụ amoni, Mn(II) đá ong biến tính chất hoạt động bề mặt, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, T - 23, số 2, trang 93-101 13 Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hằng, Phạm Thị Quỳnh, Nghiêm Thị Hương, Ngô Thành Trung (2019), Tách loại amoni, Mn(II) nước sử dụng cột hấp phụ đá ong biến tính chất hoạt động bề mặt, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, T - 24, số 1, trang 90-95 14 Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hoa (2017), “Hấp phụ xanh metylen, metyl da cam phenol đỏ quặng apatit Lào Cai biến tính sắt từ oxit”, Tạp chí Hóa học, tập 55, số 5e12, trang 128–133 15 Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hoa (2017), “Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen phenol đỏ quặng apatit Lào Cai”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 22, số 3, trang 124–131 TIẾNG ANH: 16 A Safa Özcan, Bilge Erdem, Adnan Özcan, “Adsorption of Acid Blue 193 from aqueous solutions onto BTMA-bentonite”, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 266 (2005), pp 73–81 17 Asok Adak, Manas Bandyopadhyay, Anjali Pal (2006), “Fixed bed column study for the removal of crystal violet (C I Basic Violet 3) dye from aquatic environment by surfactant-modified alumina”, Dyes and Pigments 69 (2006), pp 245-251 18 C Wang, C Feng, Y Gao, X Ma, Q Wu, and Z Wang, “Preparation of a graphenebased magnetic nanocomposite for the removal of an organic dye from aqueous solution,” Chemical Engineering Journal, vol 173, no 1, pp 92-97, 2011 19 Docampo, R.; Moreno, S.N (1990), “The metabolism and mode of action of gentian violet”, Drug Metab Rev 22 (2-3): 161-178)] 20 Ghosh, K.G Bhattacharyya, (2002), “Adsorption of methylene blue on kaolinite”, Appl Clay Sci 20, pp 295–300 21 Gorgas, Ferdinand J S (1901), “Pyoctanin - Methyl-Violet - Pyoctanine”, Dental Medicine A Manual Of Dental Materia Medica And Therapeutics, 7th edition (chestofbooks.com) 70 22 M.A.M Salleh, D.K Mahmoud, W.A.W.A Karim, A Idris, Desalination 280 (2011) 23 M.Gholami, M.T Vardini, G.R Mahdavinia (2016), Investigation of the effect of magnetic particles on the Crystal Violet adsorption onto a novel nano composite based on carrageenan g – poly (methacrylic acid), Carbohydr Polym., 136, pp 772 – 781 24 Martin A Schoonen, Jan M.T Schoonen, “Removal of crystal violet from aqueous solutions using coal”, Journal of Colloid and Interface Science 422 (2014), pp 1–8 25 Ming Chen, Karen Shafer-Peltier, Stephen J Randtke, Edward Peltier (2018) , “Competitive association of cations with poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) and heavy metal removal from water by PSS-assisted ultrafiltration” p 155-164 26 Pham Thu Thao, Pham Tien Duc (2018), Adsorptive removal of Rhodamine B using sodium dodecyl sulfate modified laterite soil, Vietnam Journal of Science and Technology, Vol 56 (6), pp 706-713 27 S Hamidzadeh, M Torabbeigi, S.J.Shahtaheri (2015), Removal of crystal violet from water by magnetically modified activated carbon and nanomagnetic iron oxide, J Environ Health Sci.Eng, 13, p 28 Shaobin Wang, Z.H Zhu, Anthony Coomes, F Haghseresht, G.Q Lu (2004), The physical and surface chemical characteristics of activated carbons and the adsorption of methylene blue from waste water, Journal of Colloid and Interface Science 284, pp 440 – 446 29 Shuang xing Zha, et al (2013), The removal of amoxicilin from wastewater using organobentonite, Journal of Environmental Management, 219, pp 569-576 30 Sudipta Chatterjee, Dae S Lee, Min W Lee, Seung H Woo, “Enhanced adsorption of congo red from aqueous solutions by chitosan hydrogel beads impregnated with cetyl trimethyl ammonium bromide”, Bioresource Technology 100 (2009), pp 2803-2809 31 Thi Phuong Minh Chu, et al (2019), Synthesis, characterization, and modification of alumina nanoparticales for cationic dye removal, Materials, 12, 450, pp 1-15 32 Tien Duc Pham, Hoang Hiep Nguyen, Ngoc Viet Nguyen, Thanh Tu Vu, Thi 71 Ngoc Mai Pham, Thi Hai Yen Doan, Manh Ha Nguyen and Thi Mai Viet Ngo (2017), Adsorptive Removal of Copper by Using Surfactant Modified Laterite Soil, Journal of Chemistry, Vol.2017, pp 1-10 33 Tran Thi Thuy, Le Van Anh, Pham Tien Duc (2017), Adsorptive removal of oxytetracyline antibiotic from aqueous solution using surfactant modified alumina, Vietnam Journal of Chemistry, Vol 55 (2e), pp 172-176 34 C Wang, C Feng, Y Gao, X Ma, Q Wu, and Z Wang, “Preparation of a graphenebased magnetic nanocomposite for the removal of an organic dye from aqueous solution,” Chemical Engineering Journal, vol 173, no 1, pp 92–97, 2011 72 ... tài: "Nghiên cứu khả hấp phụ số thuốc nhuộm đá ong biến tính" Trong đề tài nghiên cứu nội dung sau: Nghiên cứu điều kiện tối ưu hấp phụ PSS đá ong tự nhiên (Điều kiện tối ưu để biến tính đá ong. .. tinh thể môi trường nước đá ong tự nhiên đá ong biến tính theo phương pháp tĩnh Nghiên cứu động học hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính Nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu Số hóa Trung tâm Học... tinh thể đá ong biến tính 20 2.5 Động học trình hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính 24 2.6 Tái sử dụng vật liệu 25 2.6.1 Hấp phụ tím tinh thể đá ong biến tính