Trong nghiên cứu này, bằng phương pháp hấp phụ sử dụng chitosan để xử lý nước ô nhiễm ion kim loại chì. Sự ảnh hưởng của pH, nồng độ ion chì ban đầu và thời gian hấp phụ đã được khảo sát.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nghiên cứu động học, mô hình đẳng nhiệt tối ưu hóa q trình hấp thụ ion chì chitosan Study kinetic, isotherm models and optimize the adsorption process lead ion by chitosan Lê Văn Thủy, Vũ Hoàng Phương Email: levanthuydhsd@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 7/10/2018 Ngày nhận sửa sau phản biện: 24/12/2018 Ngày chấp nhận đăng: 27/12/2018 Tóm tắt Trong nghiên cứu này, phương pháp hấp phụ sử dụng chitosan để xử lý nước ô nhiễm ion kim loại chì Sự ảnh hưởng pH, nồng độ ion chì ban đầu thời gian hấp phụ khảo sát Nghiên cứu động học hấp phụ cho thấy q trình hấp phụ tn theo mơ hình Langmuir Các thông số nhiệt động gồm lượng tự Gibbs, entanpi trình hấp phụ khả thi, tự diễn biến trình thu nhiệt giải nhiệt độ 298K đến 333K Sử dụng quy hoạch thực nghiệm xác định điều kiện tối ưu gồm pH 6,1, nồng độ Pb(II) 1,1 mg/l thời gian 23 phút dung lượng hấp phụ cực đại đạt 24,6 mg/g hiệu suất hấp phụ đạt 98,56% Từ khóa: Chitosan; nhiễm kim loại; hấp phụ Abstract In this study, we used chitosan to treat Pb ion in pollution water The influence of pH, initial concentration of Pb ion, and adsorption time were investigated The adsorption study showed that the adsorption process followed the Langmuir model The thermodynamic parameters include Gibbs free energy, enthalpy indicated that the adsorption process is feasible, self-evolving and is a heat-capture process at 298K to 333K temperature Using experimental planning to determine optimal conditions including pH was 6.1, Pb (II) concentration was 1.1 mg/l and time was 23 minutes, the maximum adsorption capacity was 24.6 mg/g and adsorption efficiency was 98.56% Keywords: Chitosan; metal contamination; adsorption MỞ ĐẦU Ô nhiễm kim loại nặng mối đe dọa nghiêm trọng hệ sinh thái thủy sinh số kim loại có tiềm độc hại, chí nồng độ thấp Ngồi ra, kim loại nặng khơng phân hủy sinh học có xu hướng tích tụ thể sống gây vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe người động vật Trong số nhiều kim loại nặng, kim loại chì nguyên tố độc hại phổ biến thứ ba danh sách kim loại nặng độc tính Chì chất hóa học Tổ chức Y tế giới (WHO) đặt nguyên nhân ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe cộng đồng Khi Người phản biện: PGS.TS Ngô Sỹ Lương TS Hồng Thị Hịa người sử dụng nguồn nước uống có nồng độ chì vượt q giới hạn 0,01 mol/l [1], chì vào thể tích tụ hệ thần kinh, tiêu hóa, miễn dịch, hệ sinh sản… đe dọa đến sức khỏe người, đặc biệt trẻ em [2] Vì vậy, loại bỏ ion chì trở thành mối quan tâm lớn toàn cầu tác động độc hại chúng Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp xử lý kim loại nặng nước, hàng loạt phương pháp nghiên cứu ứng dụng lọc nano, chiết dung môi, thẩm thấu ngược, hấp phụ… Trong phương pháp hấp phụ nhà khoa học tập trung nghiên cứu nhiều nhiều ưu điểm hiệu cao, chi phí thấp, nguồn nguyên liệu có sẵn tự nhiên, dễ xử lý đặc biệt có khả hấp phụ nhiều ion kim loại khác [3] So với vật liệu hấp phụ chi phí cao than hoạt tính loại nhựa trao đổi ion chitosan 82 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM biết đến với chi phí rẻ, khơng độc hại, tính tương thích sinh học hiệu suất hấp phụ cao Chitosan sản phẩm trình deacetyl hóa chitin, polime sinh học cấu thành nên vỏ động vật giáp xác Có sẵn phế phẩm thủy sản nên việc thu hồi chitosan trước hết giải vấn đề ô nhiễm môi trường chất thải ngành thực phẩm, thứ hai với đặc điểm cấu trúc có nhiều nhóm amin (-NH2) nên khả kết hợp với ion kim loại đa dạng [4] Trong nghiên cứu này, chitosan sử dụng hấp phụ ion kim loại chì với nồng độ 0,4 mg/l mức độ cho phép 0,1 mg/l theo QCVN 40:2011 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ pH mơi trường, thời gian hấp phụ, nồng độ ion chì ban đầu… đánh giá chi tiết qua hiệu suất hấp phụ, dung lượng hấp phụ phân tích động học mơ hình đẳng nhiệt THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất vật liệu nghiên cứu Hóa chất phân tích hãng Merk (Đức) gồm Pb(NO3)2, Zn(NO3)2, NaCl, HNO3, thị EDTA, ET-OO Dung dịch nhiễm ion chì pha từ dung dịch gốc Pb(NO3)2 504,39 mg/l, dung dịch đệm NH4Cl-NH3 có pH = 10 Chitosan điều chế từ phế phẩm vỏ tôm theo quy trình: khử khống - khử protein - deacetyl, đạt tiêu độ deacetyl 91,9% [5] Hòa tan 100,0 g chitosan 1000 ml dung dịch axit acetic 1% ta dung dịch chitosan Để sử dụng chitosan tối ưu hơn, tiến hành chế tạo vật liệu lọc sử dụng cát thạch anh làm chất mang theo quy trình sau: Rửa phơi khơ 0,5 kg cát thạch anh có kích thước đồng mm, sau ngâm vào 1000 ml dung dịch chitosan, 30 phút Trung hòa dung dịch sau ngâm cát thạch anh NaOH N, lọc lấy cát, rửa nước cất nhiều lần sau phơi khơ ta hạt lọc chitosan bọc cát thạch anh Thực thí nghiệm bình thủy tinh 1000 ml gồm 500 ml dung dịch 100 g hạt vật liệu, hỗn hợp khuấy thời gian khảo sát 2.2.2 Sự ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Thực 07 thí nghiệm: 500 ml dung dịch chứa Pb2+ nồng độ mg/l, pH = 6, nhiệt độ 250C Thời gian hấp phụ khảo sát từ phút đến 35 phút với bước nhảy phút 2.2.3 Sự ảnh hưởng nồng độ ion hấp phụ đến khả hấp phụ Thực 07 thí nghiệm: 500 ml dung dịch chứa Pb2+, pH = 6, thời gian hấp phụ 20 phút, nhiệt độ 250C Nồng độ ion Pb2+ khảo sát từ 0,4 đến 1,6 mg/l với bước nhảy 0,2 mg/l 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp phân tích thể tích Xác định hàm lượng Pb2+: Cho Pb2+ tác dụng với lượng dư EDTA biết nồng độ pH =10 (sử dụng ml dung dịch đệm), sau chuẩn độ EDTA dư Zn2+ với chất thị ET-OO Nồng độ ion Pb2+ (N) xác định công thức (1): N Pb 2+ = N 2V2 − N1V1 V Pb (1) (1) 2+ đó: NPb2+, N1, N2 (N) nồng độ mol/l Pb2+, Zn2+ EDTA; VPb2+, V1, V2 (ml) thể tích dung dịch Pb2+, Zn2+ EDTA Nồng độ Pb2+(mg/l) xác định cơng thức (2): (2) đó: 207 phân tử khối Pb; điện tích ion Pb2+ 2.3.2 Xác định hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ [6] Hiệu suất hấp phụ H (%) dung lượng hấp phụ q (mg/g) chitosan thí nghiệm xác định theo công thức (3) (4): 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Sự ảnh hưởng pH môi trường đến khả hấp phụ Thực 07 thí nghiệm: 500 ml dung dịch chứa Pb2+ nồng độ mg/l, thời gian hấp phụ 20 phút, nhiệt độ 250C pH khảo sát từ đến với bước nhảy đơn vị đó: Co Ccb (mg/l) nồng độ ion bị hấp phụ ban đầu lại thời điểm cân bằng; V (l) thể tích dung dịch chất bị hấp phụ; m (g) khối lượng vật liệu chitosan bọc cát thạch anh Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 83 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2.3.3 Nghiên cứu mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ đó: R (8,314 j.mol-1.K-1) số khí, T: nhiệt Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Langmuir sử dụng nghiên cứu báo cáo Phương trình Langmuir dạng tuyến tính thể qua công thức (5) (6): độ tuyệt đối (K); số cân k = q/Ccb(l.g-1) q = qmax Ccb q + K L Ccb ⋅ Ccb + qmax qmax K L (5) (5) (6) (6) đó: qmax dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu; KL (L/g) số Langmuir Xây dựng đồ thị phụ thuộc Ccb/q với Ccb xác định giá trị qmax KL Tham số cân RL xác định theo công thức (7): RL = 1 + K L C0 (7) (7) ( giá trị hiệu ứng nhiệt phản ứng ∆H ) ( ) , từ xác định giá biến thiên entanpi tự ∆S K L Ccb = Xây dựng đồ thị phụ thuộc lnk vào T ta xác định trị lượng tự Giá trị lượng tự thời điểm nhiệt độ T cho biết trình thu hay tỏa nhiệt có tự diễn biến hay khơng 2.3.5 Tối ưu hóa q trình hấp phụ quy hoạch thực nghiệm [7] Các nhân tố độc lập Z1 (pH), Z2 (nồng độ ion Pb2+ (mg/l)) Z3 (thời gian phản ứng (phút)) ảnh hưởng đến hàm mục tiêu Y (dung lượng hấp phụ q (mg/g)) trình bày bảng Bảng Các điều kiện thí nghiệm Mức độ phù hợp mơ hình với liệu thực tế thể qua giá trị RL bảng Bảng Mối tương quan RL mức độ phù hợp mô hình Langmuir RL Mơ hình Langmuir RL > Khơng phù hợp RL = Tuyến tính < RL< Phù hợp RL = Thuận nghịch Xây dựng ma trận thực nghiệm biến ảo cách chuyển hệ tọa độ Zi sang hệ tọa độ không thứ ngun Xi theo cơng thức (12): Phương trình Freundlich dạng tuyến tính thể qua cơng thức (8) (9): q = KF ⋅ Cn (8) = lg q lg K F + lg Ccb n (9) (8) (9) Xi = Z i − Z1 ∆Z i (i=1, 3) (12) (12) Ta ma trận thực nghiệm biến ảo biến thực bảng Bảng Ma trận thực nghiệm đó: KF(L/g) số Freundich, n số (n>1) Xây dựng đồ thị phụ thuộc lgq với lgCcb xác định giá trị n KF 2.3.4 Nghiên cứu nhiệt động học trình hấp phụ Tham số nhiệt động trình hấp phụ lượng tự tiêu chuẩn Gibb ( ∆G kJ/mol) xác định qua số cân nhiệt động k theo phương trình (10) (11): ∆G =− RT lnk = ln k ∆S R − ∆H (10) (10) (11) (11) RT Sau xử lý số liệu ta thu phương trình hồi quy có dạng (13): y =b0 + b1 x1 + b x2 + b3 x3 84 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 (13) (13) LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM đó: y dung lượng hấp phụ (q (mg/g)); b0: hệ số hồi quy bậc 0; xi: nhân tố độc lập ảnh hưởng đến hàm mục tiêu y; bi: hệ số hồi quy bậc mô tả ảnh hưởng nhân tố xi đến hàm mục tiêu Tối ưu hóa thực nghiệm theo phương pháp leo dốc Box Willson: Để tìm bước hiệu ta để ý tới số hạng hàm có ảnh hưởng đến hàm mục tiêu nhiều Biến tương ứng nhân tố sở Cách chọn nhân tố sở j* thỏa mãn công thức (14): b j* ∆ = j* max b j ∆ j (14) (14) Khi ta chọn bước nhảy sở hcs, bước nhảy sở biến cịn lại xác định theo cơng thức (15): hi = bi ∆ i bcs ∆ cs hcs (15) (15) Thực thí nghiệm theo bước nhảy nhân tố độc lập, xác định giá trị hàm mục tiêu đạt mục đích nghiên cứu phương pháp quy hoạch kết thúc Kết thí nghiệm xử lý phần mềm SPSS 22.0 hệ thống quản lý liệu khả phân tích thống kê với giao diện thân thiện cho người dùng, mức độ tin cậy 95% KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion kim loại chì chitosan dễ bị hịa tan đặc tính cấu trúc chứa nhiều nhóm amin (-NH2), diện tích tiếp xúc chitosan với ion chì tăng mạnh, thuận lợi cho trình liên kết chúng với Môi trường axit mạnh đạt hiệu suất hấp phụ cao hòa tan chitosan khiến cho chúng lơ lửng dung dịch dễ bị rửa trơi theo dịng nước, chí gây nhiễm bẩn thứ cấp dòng nước sau xử lý ion chì xuất dạng huyền phù chitosan Trong mơi trường axit yếu, trung tính kiềm (pH lớn 6) ta nhận thấy hiệu suất hấp phụ giảm nhanh từ 98,6% xuống 84,3% pH trung tính 72,3% pH Tương tự dung lượng hấp phụ giảm từ 24,6 (pH 6) xuống 22,3 (pH 7) 19,5 (tại pH 8) Quá trình giảm mạnh hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ pH tăng giá trị giải thích kết tủa ion chì mơi trường kiềm Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ ion chì, chúng tơi nhận thấy pH cho kết hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ tối ưu nhất, thuận lợi cho việc sử dụng vật liệu hấp phụ 3.1.2 Sự ảnh hưởng thời gian Kết ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất dung lượng hấp phụ trình bày hình 3.1.1 Sự ảnh hưởng pH Kết ảnh hưởng pH đến hiệu suất dung lượng hấp phụ trình bày hình Hình Sự ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất dung lượng hấp phụ Hình Sự ảnh hưởng pH đến hiệu suất dung lượng hấp phụ Quan sát hình ta nhận thấy hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ đạt giá trị cao miền pH từ đến giảm mạnh môi trường trung tính kiềm Trong mơi trường pH 3, ta nhận thấy hiệu suất hấp phụ gần cực đại (trên 99,4%), điều giải thích sau: Khi mơi trường q axit Quan sát hình ta nhận thấy giá trị hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ tăng nhanh thời gian khuấy tăng từ đến 20 phút, sau 20 phút hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ tăng chậm chí ổn định Sự tăng nhanh hiệu suất dung lượng hấp phụ khoảng thời gian đầu diện tích bề mặt ban đầu vật liệu trống, ion chì chưa bị cạnh tranh, trình hấp phụ diễn thuận lợi Sau khoảng thời gian 20 phút, xâm nhập ion chì đến bề mặt vật liệu hấp phụ bị hạn chế, bề mặt bị Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 85 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC chiếm lan rộng, nhiều nhóm amin bị khóa dẫn đến hiệu suất hấp phụ tăng chậm, khơng đáng kể Vì qua q trình khảo sát thời gian khuấy, chúng tơi nhận thấy thời gian 20 phút tối ưu cho trình hấp phụ Tại thời gian 20 phút, hiệu suất hấp phụ đạt 98,6% dung lượng hấp phụ đạt 24,6 mg/g 3.1.3 Sự ảnh hưởng nồng độ Pb2+ Kết ảnh hưởng nồng độ Pb2+ ban đầu đến hiệu suất dung lượng hấp phụ trình bày hình Quan sát hình ta nhận thấy nồng độ ion chì tăng, hiệu suất hấp phụ giảm dần Sự suy giảm hiệu suất hấp phụ nồng độ ion tăng giải thích dựa sở mối tương quan diện tích bề mặt số lượng phần tử bị hấp phụ Với lượng vật liệu ban đầu tức diện tích bề mặt, số lượng ion chì nhỏ việc tiếp cận bề mặt tạo liên kết với nhóm amin thuận lợi hơn, nồng độ tăng xuất cạnh tranh ion chì với Thậm chí tiếp xúc với bề mặt vật liệu không thuận lợi có ion chì trước chiếm chỗ Tuy nhiên hình cho thấy, nồng độ ion chì tăng từ 0,4 mg/l đến 0,8 mg/l dung lượng hấp phụ tăng mạnh từ 17,12 mg/g đến 23,62 mg/g, sau tăng chậm giữ ổn định với giá trị cực đại 24,6 mg/g nồng độ ion chì 1,0 mg/l 3.2 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Hình Sự ảnh hưởng nồng độ Pb2+ ban đầu đến hiệu suất dung lượng hấp phụ Xây dựng mơ hình đẳng nhiệt dựa kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion chì đến khả hấp phụ ta thu dạng tuyến tính theo mơ hình Langmuir Freundlich hình Hình Dạng tuyến tính theo mơ hình Langmuir Freundlich Dựa vào mơ hình đẳng nhiệt xây dựng hình ta xác định thơng số động học Bảng Thông số động học hấp phụ Quan sát hình ta nhận thấy với mơ hình Langmuir giá trị R2 cao (0,983) chứng tỏ mức độ phù hợp mơ hình lý thuyết với kết nghiên cứu thực tế, phương trình Freundlich giá trị R2 hấp phụ dựa phương trình động học hấp phụ Langmuir Freundlich Kết thơng số động học hấp phụ trình bày bảng đạt 0,6573 tức không đạt độ tin cậy [6] Số liệu bảng cho thấy giá trị dung lượng hấp phụ cực đại theo lý thuyết mơ hình Langmuir đạt giá trị 24,63 mg/g gần sát với giá trị 24,6 mg/g 86 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM khảo sát thực nghiệm, điều cho thấy mơ hình Langmuir phản ảnh xác thực tế Để biết trình hấp phụ ion kim loại chì bề mặt chitosan đơn lớp hay đa lớp ta tiến hành xác định giá trị tham số cân RL thời điểm dung lượng hấp phụ cực đại (nồng độ ion chì đạt giá trị 1,0 mg/l) theo công thức (7) Thay giá trị KL C0 vào công thức (7) ta xác định tham số cân đạt giá trị 0,74, theo bảng giá trị hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Langmuir, khẳng định hấp phụ ion chì chitosan trình hấp phụ đơn lớp 3.3 Động học trình hấp phụ chitosan trình thu nhiệt Giá trị lượng tự Gibb ( ∆G ) mang dấu âm (-2,54 298K, -2,66 308K, -2,7 313K, -2,79 323K -2,88 333K) cho biết dải nhiệt độ khảo sát, trình hấp phụ trình tự diễn biến 3.4 Kết tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm Thực thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm thu kết trình bày bảng Bảng Kết thực theo quy hoạch thực nghiệm Kết đồ thị phụ thuộc lnk nhiệt độ T trình bày hình Xử lý số liệu SPSS 22.0 cho kết mơ Hình Đồ thị phụ thuộc lnk T hình hồi quy tuyến tính phù hợp với tổng thể liệu nghiên cứu, nhân tố độc lập (pH Từ hình ta xác định giá trị nhiệt động trình hấp phụ, kết trình bày bảng mơi trường, nồng độ ion Pb2+ ban đầu thời gian Bảng Giá trị thơng số nhiệt động chuẩn hóa ta xác định phương trình hồi quy khuấy) tác động có ý nghĩa lên biến phụ thuộc (dung lượng hấp phụ, q (mg/g)) khơng có tượng đa cộng tuyến chúng Từ hệ số chưa sau: y = 21, 25 + 4,1x1 + 23, x2 + 0, x3 Từ phương trình hồi quy ta nhận thấy biến x2 (nồng độ ion Pb2+) có ảnh hưởng mạnh đến hàm mục tiêu (dung lượng hấp phụ), sau đến biến x1 (pH mơi trường) biến x3 (thời gian), chúng tơi chọn biến x2 làm biến sở lựa chọn bước nhảy 0,1 Thực nghiệm thí Từ kết bảng ta nhận thấy nhiệt độ khác nhau, hiệu ứng nhiệt ( ∆H ) trình hấp phụ mang dấu dương (4,48 kj.mol-1) nên nói q trình hấp phụ ion kim loại chì nghiệm theo phương pháp leo dốc Box Willson, kết dung lượng hấp phụ (q) hiệu suất hấp phụ (H%) tương ứng với thí nghiệm trình bày bảng Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 87 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Bảng Kết thực nghiệm leo dốc Box Willson Kiểm định phương sai đồng cho kết yếu tố pH, nồng độ ion Pb2+ thời gian khuấy tác động đến dung lượng hấp phụ có khác biệt, đủ điều kiện để thực phân tích hậu kiểm Kết phân tích hậu kiểm trình bày bảng Bảng Kết phân tích hậu kiểm Post Hoc Tests Dựa vào kết bảng ta nhận thấy thí nghiệm 12 thí nghiệm 13 giá trị sig thu 0,6220 lớn 0,05 tức thí nghiệm 12 thí nghiệm 13 khơng có khác biệt ý nghĩa thống kê Ngược lại thí nghiệm 12 với thí nghiệm 14 (sig đạt 0,013), thí nghiệm 13 với thí nghiệm 14 (sig đạt 0,00) giá trị sig nhỏ 0,05 tức thí nghiệm 12 với 14, thí nghiệm 13 với 14 có khác biệt ý nghĩa thống kê Sự sai khác thí nghiệm 14 với thí nghiệm cịn lại thể chỗ giảm mạnh dung lượng hấp phụ 21,72 mg/g hiệu suất hấp phụ 90,1% Điều giải thích tương tự khảo sát yếu tố độc lập, mơi trường pH chuyển dần sang trung tính kiềm gia tăng trình kết tủa ion Pb2+, bên cạnh nồng độ Pb2+ tăng làm tăng q trình cạnh tranh chiếm bề mặt vật liệu hấp phụ khiến cho trình hấp phụ giảm hiệu Vì vậy, ta loại bỏ thí nghiệm 14 q trình phân tích lựa chọn tối ưu Giữa hai thí nghiệm 12 13 sai khác khơng có ý nghĩa nên ta chọn thí nghiệm hai thí nghiệm Dựa kết bảng ta thấy thí nghiệm 12 88 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM dung lượng hấp phụ đạt 23,26 mg/g, hiệu suất hấp phụ đạt 98,8% thí nghiệm 13 dung lượng hấp phụ đạt 24,6 mg/g hiệu suất 98,56% Với mục tiêu lựa chọn yếu tố tối ưu để dung lượng hấp phụ vật liệu chitosan cực đại nên chúng tơi lựa chọn thí nghiệm 13 Tại điều kiện pH 6,1; nồng độ Pb2+ 1,1 mg/l thời gian 23 phút, dung lượng hấp phụ cực đại chitosan 24,6 mg/g hiệu suất hấp phụ đạt 98,56% KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu yếu tố độc lập ảnh hưởng đến hiệu suất dung lượng hấp phụ gồm pH dung dịch, nồng độ ion Pb2+, thời gian hấp phụ Kết cho thấy pH 6, nồng độ Pb2+ đạt 1,0 mg/l thời gian hấp phụ 20 phút, hiệu suất hấp phụ đạt 98,8% dung lượng hấp phụ cực đại đạt 24,6 mg/g Nghiên cứu mơ hình đẳng nhiệt cho thấy q trình hấp phụ ion kim loại chì chitosan tn theo mơ hình Langmuir, trình hấp phụ đơn lớp Nghiên cứu động học hấp phụ cho thấy trình hấp phụ thu nhiệt theo chiều hướng tự diễn biến Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, đề tài xác định điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ gồm: pH dung dịch 6,1; nồng độ Pb2+ 1,1 mg/l thời gian 23 phút Với điều kiện trên, kết dung lượng hấp phụ cực đại chitosan 24,6 mg/g hiệu suất hấp phụ đạt 98,56% and wastewater treatment Ind Eng Chem Res 2011, 50, 13589–13613 [2] Li, Z.Y.; Ma, Z.W.; Kuijp, T.J.; Yuan, Z.W.; Huang, L (2014) A review of soil heavy metal pollution from mines in China: Pollution and health risk assessment Sci Total Environ 2014, 468–469, 843–853 [3] Zhao, G.X.; Li, J.X.; Ren, X.M.; Chen, C.L.; Wang, X.K (2011) Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management Environ Sci Technol 2011, 45, 10454–10462 [4] Gerente, C., V.K.C Lee, P Le Cloirec, and G McKay (2017) Aplication of Chitosan for the Removal of Metals from Wastewaters by Adsorption – Mechanisms and Models Review Critical Reviews in Environmental Science & Technology, Vol 37: 41–127 [5] Lê Văn Thủy, Vũ Hoàng Phương (2018) Nghiên cứu điều chế chitosan từ vỏ tôm, ứng dụng xử lý nấm mốc chân tường hỗn hợp chitosan/ TiO2 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, số 2(61), tr.81-88 [6] Ali Kara & Emel Demirbel (2012) Kinetic, Isotherm and Thermodynamic Analysis on Adsorption of Cr (VI) Ions from Aqueous Solutions by Synthesis and Characterization of Magnetic-Poly (divinylbenzenevinylimidazole) Microbeads Water Air Soil Pollut, TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmaruzzaman, M.; Gupta, V.K (2011) Rice husk and its ash as low-cost adsorbents in water 2012, 223, 2387–2403 [7] Lê Đức Ngọc (2001) Xử lý số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm Khoa Hóa, Đại học Quốc gia Hà Nội Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 89 ... 83 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2.3.3 Nghiên cứu mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ đó: R (8,314 j.mol-1.K-1) số khí, T: nhiệt Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Langmuir sử dụng nghiên cứu báo cáo Phương trình. .. giá chi tiết qua hiệu suất hấp phụ, dung lượng hấp phụ phân tích động học mơ hình đẳng nhiệt THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất vật liệu nghiên cứu Hóa chất phân tích hãng Merk... độ ion chì 1,0 mg/l 3.2 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Hình Sự ảnh hưởng nồng độ Pb2+ ban đầu đến hiệu suất dung lượng hấp phụ Xây dựng mô hình đẳng nhiệt dựa kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion chì