Đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật môi trường nghiên cứu xử lý fe 3 trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Giáo viên hƣớng dẫn : ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu Sinh viên:Mai Thị Thu Thảo Hải Phòng, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ FE3+ TRONG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆUHẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ BÃ CAFE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƢỜNG Giáo viên hƣớng dẫn : ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu Sinh viên : Mai Thị Thu Thảo Hải Phòng, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Mai Thị Thu Thảo Mã SV: 1112301010 Lớp Ngành: Kỹ thuật môi trường : MT1501 Tên đề tài: “Nghiên cứu xử lý Fe3+ nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafe” NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã cafe - Tìm yếu tố tối ưu cho trình hấp phụ sắt vật liệu hấp phụ .…………………………………………………………………………… .…………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán Các số liệu thực nghiệm liên quan đến trình thí nghiệm như: pH, thời gian hấp phụ, tải trọng hấp phụ, giải hấp .…………………………………………………………………………… .…………………………………………………………………………… .…………………………………………………………………………… Địa điểm thực tập tốt nghiệp Phịng thí nghiệm F204 Trường Đại học Dân lập Hải Phòng .…………………………………………………………………………… .…………………………………………………………………………… .…………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ tên: Nguyễn Thị Cẩm Thu Học hàm, học vị: Thạc sĩ Cơ quan công tác: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn: Tồn khóa luận ………………………………………………………………………………… Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hướng dẫn: Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2015 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 28 tháng năm 2015 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Người hướng dẫn Sinh viên Mai Thị Thu Thảo ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: ……………………………………………………………… ……………… …………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………… …… ……………………………………………………………………….….…… …………………………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………… ……… Đánh giá chất lƣợng khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…): Đạt u cầu khóa luận tốt nghiệp ………………………………………… …………………………………… …………………………………………………… ………………………… …………………………………………………….………………………… Cho điểm cán hƣớng dẫn (ghi số chữ): ………………………………………………… ………………………… …………………………………………… ………………………………… .………………………………… ………………………………………… Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Cán hướng dẫn (họ tên chữ ký) ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu PHIẾU NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Cho điểm cán phản biện (ghi số chữ) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt Khóa luận tốt nghiệp, lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô giáo – ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu Trong suốt trình thực đề tài tốt nghiệp ln ln tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ em trình nghiên cứu hồn thành luận văn tốt nghiệp để thu kết tốt mong muốn Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Môi trường – Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng bạn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực đề tài Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, động viên khích lệ em vượt qua khó khăn suốt q trình học tập nghiên cứu Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Mai Thị Thu Thảo Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1.Nước vai trò nước 1.1.2.Một số vấn đề chung ô nhiễm nước 1.1.3.Phân loại ô nhiễm nước 1.1.4.Các thơng số mơi trường xác định nước bị ô nhiễm 1.2.Tổng quan môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1.Tình trạng nhiễm nước kim loại nặng 1.2.2.Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 1.2.3.Ảnh hưởng kim loại nặng đến môi trường sức khỏe người 1.2.4.Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 11 1.3.Giới thiệu vật liệu hấp phụ 19 1.3.1.Nhóm khống tự nhiên 19 1.3.2.Nhóm ngun liệu tự nhiên phế thải nơng nghiệp 20 1.3.3.Một số loại vật liệu hấp phụ khác 21 1.4.Giới thiệu bã cafe 24 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 26 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu khóa luận 26 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 26 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 26 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã cafe 26 2.2.2 phương pháp xác định Fe3+ 26 2.3 Khảo sát điều kiện tối ƣu hấp phụ Fe3+của vật liệu: 29 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu 29 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu 30 Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phịng 2.3.3 Xác định tải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ 30 2.3.4 Khảo sát khả giải hấp – tái sinh vật liệu 30 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu 32 3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ Fe3+ vật liệu 33 3.3 Kết xác định tải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ 35 3.4 Kết khảo sát khả giải hấp – thu hồi vật liệu 37 3.4.1 Khảo sát khả giải hấp 37 3.4.2 Khảo sát khả thu hồi 38 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phịng CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu khóa luận 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu Biến tính bã cafe để chế tạo vật liệu hấp phụ Tìm điều kiện tối ưu trình, từ chứng tỏ khả tách kim loại Fe3+ nước bã cafe biến tính 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Khảo sát điều kiện tối ưu cho hấp phụ Fe3+ nước bã cafe biến tính: - Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu - Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu - Xác định tải trọng hấp phụ vật liệu bã cafe biến tính - Khảo sát khả giải hấp tái sử dụng vật liệu 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Từ phân tích so sánh kết nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu cho hấp phụ ion Fe3+ nước 2.2.1 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã cafe Bước 1: Bã cafe thu về, đem sấy 105oC để loại bỏ nước Bước 2: Bã cafe dạng thô nghiền nhỏ, dùng rây tách lấy phần tử có kích thước d ≤ 1mm Bước 3: Ngâm bã cafe thu với Ethanol ngày Bước 4: Thu bã cafe sau ngâm hoạt hóa H2SO4 0,1N rửa lại với NaOH 0,1N đến pH vật liệu Bước 5: Đem bã cafe thu sấy 105oC giờ, ta thu vật liệu biến tính 2.2.2 phương pháp xác định Fe3+ Xác định trắc quang thuốc thử tioxianat Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 26 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phịng a) Ngun tắc Oxi hóa tồn sắt có mẫu thành sắt (III) Trong mơi trường axit, ion Fe3+ tạo với ion SCN- phức chất màu đỏ b) Thiết bị - Máy đo quang - Cân phân tích - Bếp điện c) Dụng cụ - Bình định mức 200ml - Bình tam giác 250ml - Phễu lọc, giấy lọc - Pipet có vạch chia 5, 10, 20ml d) Hóa chất - Axit sunfuric : Dung dịch H2SO4 : - Axit clohydric: Dung dich HCl 1:1 - Kali penmaganat: Dung dịch khoảng 0,1N Hòa tan 3,2g KMnO4 thành 1l - Axit oxalic: dung dịch khoảng 0,1N Hòa tan 6,3g H2C2O4.2H2O thành 1l - Kali tioxianat, dung dịch 20% - Dung dịch chuẩn phèn sắt: + Dung dịch 1: Hòa tan 0,8631g NH4Fe(SO4).12H2O nước cất, thêm 2ml HCl đặc, định mức thành 1l (1ml dung dich có chứa 0,1mg sắt + Dung dịch 2: Được pha loãng từ dung dịch cách lấy 50ml dung dịch pha loãng thành l.(1ml dung dịch chứa 0,005mg Fe3+ chuẩn) e) Cách tiến hành Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 27 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Lấy lượng mẫu nước cần phân tích cho lượng sắt khơng vượt q 0,2 mg cho vào bình tam giác có dung tích 250 ml Thêm 2,5 ml dung dịch H2SO4 (1 : 2); 2,5 ml dung dịch KMnO4- 0,1N, đun sôi hỗn hợp – phút Nhỏ vào giọt dung dịch axit oxalic đến màu tím, lại thêm cẩn thận giọt dung dịch KMnO4 đến dung dịch vừa xuất màu hồng nhạt Để nguội dung dịch bị đục lọc Thu tất nước lọc nước rửa vào bình định mức 100 ml; thêm 2,5 ml dung dịch HCl (1 : 1), lắc Thêm ml dung dịch tioxianat (KSCN 20%), lắc định mức tới vạch nước cất Đo mật độ quang dung dịch, dung dịch so sánh mẫu trắng Lập đường chuẩn Bảng 2.1 Bảng thể tích chất để xây dựng đƣờng chuẩn Fe3+ STT `1 Dung dịch (ml) 10 20 30 40 50 Dung dịch H2SO4 (1:2) (ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Dung dịch KMnO4 0,1N (ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Dung dịch HCl (1:1)(ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 KSCN 20% (ml) 5 5 5 Hàm lượng Fe3+ (mg) 0,025 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Abs 0,009 0,015 0,034 0,045 0,061 0,078 Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 28 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp 0.09 y = 0.306x + 0.000 R² = 0.997 0.08 0.07 Abs 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0.05 0.1 0.15 Hàm lƣợng Fe3+ 0.2 0.25 0.3 (mg) Hình 2.1: Đồ thị đƣờng chuẩn Fe3+ Vậy phương trình đường chuẩn sắt dùng để xác định nồng độ sắt sau trình hấp phụ có dạng y = 0,3064x+0,0006 Tính kết Hàm lượng sắt tính theo cơng thức sau: Trong C – lượng sắt tính theo đường chuẩn , mg V – thể tích mẫu nước đem phân tích, ml 2.3 Khảo sát điều kiện tối ƣu hấp phụ Fe3+của vật liệu: 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu tiến hành thí nghiệm sau: Bước 1: Chuẩn bị bình tam giác thủy tinh loại 250 ml Cân xác g vật liệu vào bình Bước 2: Dùng pipet hút 100ml dung dịch Fe3+ chuẩn (10mg/l) cho vào bình Tiến hành điều chỉnh pH từ 2÷ Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 29 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Bước 3: Sau đặt bình tam giác vào máy lắc, đem lắc thời gian 120 phút Bước 4: Lọc lấy dung dịch sau lắc, xác định lại nồng độ Fe3+trong dung dịch Tiến hành đo Abs Dựa vào đường chuẩn ta xác định khối lượng lại Fe3+ sau hấp phụ 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu Tiếp tục tìm điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ vật liệu Tiến hành khảo sát thời gian cân hấp phụ sau: Bước 1: Chuẩn bị bình tam giác 250 ml, cân 2g vật liệu cho vào bình Bước 2: Hút 100ml dung dịch Fe3+ chuẩn (10mg/l) cho vào bình tam giác trên, điều chỉnh giá trị pH tối ưu khảo sát Bước 3: Tiến hành lắc, sau khoảng thời gian 15, 30, 60, 90, 120, 150, 180 phút lấy đem lọc xác định nồng độ Fe3+ lại 2.3.3 Xác địnhtải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ Bước 1: Chuẩn bị 10 bình tam giác 250 ml thêm vào 100ml dung dịch Fe3+ với nồng độ khác nhau, điều chỉnh pH điều kiện tối ưu Bước 2: Cho vào bình 2g vật liệu tiến hành lắc thời gian 90 phút Bước 3: Tiến hành xác định nồng độ lại Fe3+sau hấp phụ 2.3.4 Khảo sát khả giải hấp – tái sinh vật liệu Bước 1: Cho vào bình tam giác 100ml dung dịch Fe3+ chuẩn (10mg/l), cân 2g vật liệu cho vào bình, đem lắc thời gian 90 phút Bước 2: Xác định nồng độ Fe3+ lại dung dịch sau hấp phụ.Từ tính lượng Fe3+ bị hấp phụ Bước 3: Tiến hành giải hấp dung dịch HCl 0,01M Cho 10ml dung dịch HCl0,01M vào bình chứa 2g vật liệu vừa hấp phụ, đem lắc 15 phút Sau đem đo lượng Fe3+đã bị giải hấp dung dịch.Tiếp tục tiến Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 30 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng hành lượng Fe3+được giải hấp hết Ghi lại kết tính hiệu suất q trình giải hấp Bước 4: Tiến hành khảo sát khả tái sinh vật liệu Đem vật liệu vừa giải hấp cho vào bình tam giác chứa 100ml dung dịch Fe3+ có nồng độ 10mg/l Điều chỉnh pH tối ưu, đem lắc 90 phút, xác định lượng Fe3+ lại dung dịch Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 31 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu Nước thải thường có pH khác tùy theo đặc trưng nguồn thải Vật liệu ứng dụng để xử lý nước thải, pH yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả hấp phụ vật liệu Để sử dụng vật liệu đạt hiệu suất cao cần tiến hành khảo sát ảnh hưởng pH để tìm pH tối ưu cho việc sử dụng vật liệu Kết thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ trình bày bảng 3.1: Bảng 3.1: Ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ Fe3+ C0 (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) STT pH dd đầu vào dd sau xử lý 10 2,98 70,23 10 1,38 86,42 10 1,20 87,89 10 1,15 88,51 Từ kết ta có đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Fe3+ Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 32 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp 100 90 80 Hiệu suất % 70 60 50 40 30 20 10 0 pH Hình 3.1: Ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ Fe3+ Nhận xét: Kết cho thấy pH tăng lên hiệu suất trình hấp phụ tăng, pH = hiệu suất trình hấp phụ tốt Mặt khác pH > bắt đầu xuất kết tủa Fe(OH)3 (do tích số tan Fe(OH)3 = 1,1.10-36) Vậy chọn pH =3 cho nghiên cứu 3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ Fe3+ vật liệu Kết thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Fe3+ vật liệu trình bày bảng 3.2: Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 33 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.2 Ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ Stt Thời gian (phút) C0 (mg/l) Cf (mg/l) dd đầu vào dd sau xử lý Hiệu suất (%) 15 10 6,48 35,25 30 10 3,86 61,36 60 10 2,30 77,02 90 10 1,46 85,38 120 10 1,41 85,90 150 10 1,36 86,42 180 10 1,25 87,47 100 90 80 70 Hiệu suất % 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian (phút) Hình 3.2: Ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 34 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy hiệu suất trình hấp phụ tăng nhanh theo thời gian hấp phụ từ 15 - 90 phút từ 35,25% đến 85,38% Tại thời gian 100 phút đến 180 phút hiệu suất trình gần khơng thay đổi, q trình hấp phụ đạt trạng thái cân Từ kết trên, ta chọn thời gian hấp phụ 90 phút cho nghiên cứu sau 3.3 Kết xác địnhtải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ Sau khảo sát ảnh hưởng pH ảnh hưởng thời gian tiếp tục tiến hành khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến khả hấp phụ vật liệu pH = 3, thời gian 90 phút Kết thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ bã cafe biến tính trình bày bảng 3.3 Kết biểu diễn dựa phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir trình bày đồ thị hình 3.3 Từ đồ thị xác định giá trị tải trọng hấp phụ cực đại qmax vật liệu hấp phụ Fe3+ Bảng 3.3: Tải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ STT C0 (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) Cf/q 10 1,46 0,43 3,43 20 2,98 0,85 3,50 30 4,91 1,25 3,91 40 6,99 1,65 4,24 50 9,09 2,05 4,44 60 11,17 2,44 4,58 70 13,79 2,81 4,90 80 15,87 3,21 4,95 90 19,53 3,52 5,54 10 100 26,32 3,68 7,14 (Co : nồng độ Fe3+ đầu vào ; Cf: nồng độ Fe3+ sau hấp phụ) Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 35 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Từ kết bảng ta vẽ đồ thị biểu diễn kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đầu vào đến khả hấp phụ vật liệu Tải hấp phụ q (mg/g) 3.5 2.5 1.5 0.5 0 10 Nồng độ 15 Fe3+ sau 20 25 30 hấp phụ (mg/l) Hình 3.3: Đồ thị xác định tải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ Fe3+tăng tải trọng hấp phụ vật liệu tăng dần Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf /q Cf theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu hấp phụ bã cafe biến tính mơ tả hình 3.4 y = 0.137x + 3.128 R² = 0.959 Tỉ lê Cf/q 0 10 Nồng độ 15 Fe3+ sau 20 25 30 hấp phụ (mg/l) Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào Cf Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 36 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Sự phụ thuộc Cf/q mơ tả phương trình sau: Y = 0,137x + 3,1282 Ta có tgα = 1/qmax →qmax = 1/ tgα = 1/0,137 = 7,3 (mg/g) Các kết khảo sát cho thấy mơ hình hấp phụđẳng nhiệt Langmuir vật liệu hấp phụ mô tả tốt số liệu thực nghiệm, điều thể qua số hồi quy R2 Tải trọng hấp phụ cực đại qmax tính theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vật liệu hấp phụ Fe3+ 7,3 (mg/g) 3.4 Kết khảo sát khả giải hấp – thu hồi vật liệu 3.4.1 Khảo sát khả giải hấp Cho 2g vật liệu hấp phụ vào 100ml dung dịch Fe3+ nồng độ 10 mg/l lắc 90 phút Đo nồng độ dung dịch sau xử lý ta thu kết sau: Nồng độ Fe3+ lại: 1,48 (mg/l) Nồng độ Fe3+ hấp phụ: 8,52 (mg/l) Sau tiến hành giải hấp tách Fe3+ khỏi vật liệu dung dịch axit HCl 0,01M Các kết thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết giải hấp vật liệu hấp phụ HCl 0,01M TT Số lần rửa Lƣợng Fe3+ hấp Lƣợng Fe3+ phụ vật đƣợc rửa giải liệu (mg/l) (mg/l) Hiệu suất(%) Lần 8,52 4,12 48,36 Lần 4,40 3,86 87,72 Lần 0,56 - - Dựa vào bảng số liệu khả rửa giải vật liệu hấp phụ HCl0,01M tốt Ban đầu vật liệu hấp phụ chứa 8,54 mg Fe3+ sau rửa giải lần lại 0,56 mg Fe3+ vật liệu, hiệu suất giải hấp đạt 87,72% Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 37 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp 3.4.2 Khảo sát khả thu hồi Cho 2g vật liệu hấp phụ qua giải hấp vào 100 ml dung dịch Fe3+ nồng độ 10 mg/l lắc 90 phút, pH Đo nồng độ Fe3+ sau hấp phụ ta kết bảng 3.6 Bảng 3.5: Kết tái sinh vật liệu hấp phụ C0(mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) 10 2,98 70,20 Kết cho thấy khả hấp phụ vật liệu hấp phụ sau giải hấp khả quan, hiệu suất đạt 70,20% Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 38 Trƣờng ĐHDL Hải Phòng Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Qua q trình thực đề tài khóa luận: “Nghiên cứu xử lý Fe3+ nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cafe“, thu số kết sau: Đã chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp bã cafe thơng qua q trình xử lý hóa học Ethanol H2SO4 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu theo pH, kết cho thấy pH cho trình hấp phụ ion Fe3+ pH = 3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt Kết thực nghiệm cho thấy thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 90 phút Mơ tả q trình hấp phụ vật liệu ion Fe3+ theo mô hình Langmuir thu giá trị tải trọng hấp phụ cực đại qmax = 7,3 (mg/g) Khảo sát trình giải hấp tái sử dụng vật liệu hấp phụ cho thấy khả rửa giải vật liệu hấp phụ HCl 0,01M tốt Hiệu suất rửa giải gần 90% Thực nghiệm cho thấy khả hấp phụ vật liệu hấp phụ sau giải hấp khả quan, hiệu suất đạt 70,20% Như vậy, việc sử dụng vật liệu hấp phụ bã cafe biến tính q trình xử lý nguồn nước bị nhiễm Fe3+ tỏ có nhiều ưu điểm.Vật liệu rẻ tiền, không độc hại mà cịn có khả tách loại Fe3+ tốt Với thuận lợi mở triển vọng khả quan cho việc nghiên cứu việc sử dụng bã cafe - nguồn nguyên liệu từ chất thải nông nghiệp, giá thành rẻ, thân thiện với mơi trường, góp phần vào q trình xử lý nguồn nước bị nhiễm nhằm thực mục tiêu phát triển bền vững nước ta giai đoạn “cơng nghiệp hóa – đại hóa” Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 39 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá,Độc học môi trường, Nhà xuất đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2000 Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải, NXB thống kê Hà Nội, 2002 Nguyễn Đăng Đức, Hóa học phân tích, Đại học Thái Ngun, 2008 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2002 Trịnh Thị Thanh, Độc học, môi trường sức khỏe người, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 2001 Tiêu chuẩn Việt Nam 2011 7.http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc_ %C4%91%C3%B3ng_vai_tr%C3%B2_quan_tr%E1%BB%8Dng_nh%C6% B0_th%E1%BA%BF_n%C3%A0o%3F 8.http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/3548-sn-lng-ca-phe-mua-v-muav-201314.html Sinh viên: Mai Thị Thu Thảo – MT1501 40 ... đường chuẩn Fe3 + 28 Bảng 3. 1: Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Fe3 + 32 Bảng 3. 2 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ 34 Bảng 3. 3: Tải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ 35 Bảng 3. 4 Kết giải... chuẩn Fe3 + 29 Hình 3. 1: Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Fe3 + 33 Hình 3. 2: Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ 34 Hình 3. 3: Đồ thị xác định tải trọng hấp phụ vật liệu hấp phụ 36 ... từ bã cafe 26 2.2.2 phương pháp xác định Fe3 + 26 2 .3 Khảo sát điều kiện tối ƣu hấp phụ Fe3 +của vật liệu: 29 2 .3. 1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Fe3 + vật liệu 29 2 .3. 2