Nghiên cứu sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu xử lý Ni(II) trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHAN NGỌC QUÝ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ Ni(II) TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHAN NGỌC QUÝ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ Ni(II) TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRẦN THỊ MINH TS TRẦN LỆ MINH Hà Nội – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực chương trình đào tạo Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu kết luận văn trung thực chưa cơng bố Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, tháng 03 năm 2019 Người thực luận văn Phan Ngọc Quý i LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến TS Trần Thị Minh TS Trần Lệ Minh, người trực tiếp hướng dẫn em, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu từ lúc bắt đầu đến hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô anh chị Viện Khoa học Công nghệ môi trường- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dạy dỗ, bảo em trình học tập, giúp em có kiến thức cần thiết cho việc thực đồ án cho công việc Em xin cảm ơn ủng hộ gia đình, bạn bè, người thân ủng hộ, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn, cảm ơn Phương Anh nguồn động lực cho anh cố gắng Mặc dù nhận giúp đỡ, bảo tận tình hướng dẫn, thân em nỗ lực luận văn tránh khỏi thiếu sót hạn chế thân En mong nhận thông cảm ý kiến đóng góp thầy Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2019 Phan Ngọc Quý ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình đồ thị vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Ô nhiễm niken nước 1.1.1 Một số đặc tính niken 1.1.2 Nguyên nhân trạng ô nhiễm niken nước 1.2 Ảnh hưởng ô nhiễm niken nước đến môi trường người 10 1.3 Xử lý kim loại nặng sinh khối thực vật 11 1.3.1 Đặc điểm sinh khối thực vật 11 1.3.2 Cơ sở phương pháp 12 1.3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý kim loại nặng nước vật liệu sinh học 14 1.3.4 Tình hình nghiên cứu xử lý Ni(II) nước vật liệu sinh học 16 1.3.5 Tiềm sử dụng chất thải trình sản xuất cà phê làm vật liệu sinh học 19 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 21 2.1 Vật liệu hấp phụ 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu quy trình thực nghiệm 22 2.2.1 Hóa chất thiết bị 22 iii 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.3 Quy trình thực nghiệm 24 2.5 Phương pháp đo phân tích 27 2.6 Xử lý thống kê biểu diễn số liệu thực nghiệm 27 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Xác định đặc tính vật liệu 29 3.2 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc tới hiệu suất xử lý Ni(II) 33 3.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Ni(II) 34 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn – lỏng đến hiệu suất xử lý Ni(II) 37 3.5 Đẳng nhiệt hấp phụ 39 3.6 Động học trình xử lý Ni(II) 45 3.7 Thăm dò khả giải hấp phụ 48 3.8 Xử lý nước thải từ trình mạ 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 57 Phụ lục Trích dẫn quy chuẩn kĩ thuật quốc gia nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT 57 Phụ lục Một số số liệu thực nghiệm 58 Phụ lục Ảnh SEM vật liệu CFH B-CFH trước sau xử lý Ni(II) 61 Phụ lục Kết đo diện tích bề mặt CFH 65 Phụ lục Kết đo diện tích bề mặt B-CFH 82 Phụ lục Một số hình ảnh thực nghiên cứu 99 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu: Co : nồng độ ion kim loại ban đầu dung dịch, mg/L E : hiệu suất xử lý, % EG : hiệu suất giải hấp phụ, % pHbd : pH ban đầu pHcb : pH cân R/L : tỉ lệ rắn - lỏng T : độ truyền qua T-N : tổng nitơ T-P : tổng photpho Danh mục chữ viết tắt: Từ viết tắt Tên tiếng Anh BET Brunauer Emmett Teller Tên tiếng Việt BTNMT Ministry of Natural Resources and Environment (MONRE) Bộ Tài nguyên Môi trường FTIR Fourier Transform Infrared Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier HUST Hanoi University of Science and Technology Inductively coupled plasma Trường đại học Bách khoa Hà Nội Institute for Environmental Science and Technology KCN Viện Khoa học Công nghệ Môi trường khu công nghiệp NXB nhà xuất ICP INEST SEM Scanning Electronic Microscope v Quang phổ phát xạ cao tần plasma Kính hiển vi điện tử quét DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hằng số vật lý quan trọng niken Bảng 1.2 Thành phần dòng thải Công ty TNHH Mektec Manufacturing Việt Nam Bảng 1.3 Thành phần nước thải số ngành công nghiệp Bảng 3.1 Hằng số đẳng nhiệt Langmuir Freundlich xử lý Ni(II) 41 Bảng 3.2 Khả hấp phụ Ni(II) CFH B-CFH so với số vật liệu khác 44 Bảng 3.3 Thơng số mơ hình giả động học bậc bậc 47 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ mạ vàng khơng điện phân kèm dịng thải Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ mạ vàng cứng liên tục kèm dịng thải Hình 1.3 Cấu trúc phân tử xenllulo 11 Hình 1.4 Cơ chế sử dụng vật liệu sinh học để xử lý kim loại 13 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu 21 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình thực nghiệm theo mẻ 24 Hình 3.1 Ảnh SEM CFH trước (a) sau xử lý (b) Ni(II) độ phóng đại 5000 lần 29 Hình 3.2 Ảnh SEM B-CFH trước (a) sau xử lý (b) Ni(II) độ phóng đại 2000 lần 30 Hình 3.3 Phổ hồng ngoại vật liệu CFH trước (a) sau xử lý (b) Ni(II) 31 Hình 3.4 Phổ hồng ngoại vật liệu B-CFH trước (a) sau xử lý (b) Ni(II) 32 Hình 3.5 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến hiệu suất xử lý Ni(II) CFH B-CFH 33 Hình 3.6 Ảnh hưởng pHbd pHcb đến hiệu suất xử lý Ni(II) CFH 35 Hình 3.7 Ảnh hưởng pHbd pHcb đến hiệu suất xử lý Ni(II) BCFH 36 Hình 3.8 Ảnh hưởng tỷ lệ R/L đến hiệu suất xử lý Ni(II) 37 Hình 3.9 Lượng Ni(II) hấp phụ tỷ lệ R/L sử dụng CFH B-CFH 38 Hình 3.10 Đẳng nhiệt hấp phụ Ni(II) cân hấp phụ CFH B-CFH 39 Hình 3.11 Đẳng nhiệt Langmuir Ni(II) sử dụng CFH (a) BCFH (b) 42 Hình 3.12 Đẳng nhiệt Freundlich Ni(II) sử dụng CFH (a) B-CFH (b) 43 vii Hình 3.13 Giả động học bậc hấp phụ Ni(II) CFH B-CFH 46 Hình 3.14 Giả động học bậc với hấp phụ Ni(II) CFH B-CFH 48 Hình PL 3.1 Ảnh SEM vật liệu CFH 61 Hình PL 3.2 Ảnh SEM vật liệu CFH sau xử lý Ni(II) 62 Hình PL 3.3 Ảnh SEM vật liệu B-CFH 63 Hình PL 3.4 Ảnh SEM vật liệu B-CFH sau xử lý Ni(II) 64 viii 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 Phụ lục Một số hình ảnh thực nghiên cứu Đo pH Lọc mẫu Chuẩn bị mẫu phân tích Phân tích nồng độ Ni(II) ICP 99 ... tái sử dụng thu hồi kim loại Đề tài ? ?Nghiên cứu sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu xử lý Ni(II) nước? ?? thực nhằm mục đích tận dụng chất thải từ trình chế biến cà phê để chế tạo vật liệu. .. nghiên cứu sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ để xử lý kim loại nặng nước ngày phát triển Phương pháp có ưu điểm vật liệu hấp phụ chế tạo đơn giản, giá thành thấp, xử lý đồng... phụ vật liệu sinh học 1.3.4 Tình hình nghiên cứu xử lý Ni(II) nước vật liệu sinh học Trong năm gần đây, hấp phụ kim loại vật liệu chất thải nông nghiệp nghiên cứu nhiều kể giới Việt Nam Với vật