Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 10-13 Khả hấp phụ màu Reactive Blue 19 than hoạt tính chế tạo từ gáo dừa tre Lê Văn Chiều1,*,Vũ Ngọc Duy2, Nguyễn Mạnh Tiến2, Cao Thế Hà3 Ban quản lý dự án, ĐHQGHN, 144 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt Nam Khoa Hóa Học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 19 Lê Thánh Tông, Hà Nội, Việt Nam Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường Phát triển Bền vững, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 15 tháng năm 2017 Chỉnh sửa ngày 22 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 20 tháng năm 2017 Tóm tắt: Động học hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Reactive Blue 19 hai loại than hoạt tính gáo dừa tre dạng hạt có kích thước ÷ mm đánh giá nghiên cứu Hai loại than có cấu trúc vi mao quản với diện tích bề mặt riêng tương ứng 687 425 m2/g Các kết nghiên cứu cho thấy rằng, với nồng độ chất màu ban đầu 40 mg/L, thời gian đạt cân hấp phụ hai loại than tương đương Tuy nhiên, dung lượng hấp phụ cực đại than tre cao khoảng 10 lần so với than gáo dừa Kết cho thấy nhóm chức hấp phụ bề mặt than đóng vai trị quan trọng nhiều so với diện tích bề mặt riêng Từ khóa: Reactive Blue 19, động học hấp phụ, đẳng nhiệt hấp phụ, than hoạt tính Tổng quan tiên tiến [2-4] Hiện nay, công nghệ vi sinh áp dụng phổ biến để xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm nhờ ưu điểm thiết bị đơn giản, chi phí thấp, vận hành đơn giản Tuy nhiên, công nghệ không xử lý triệt để độ màu nên sau cần có thêm giai đoạn xử lý tăng cường phương pháp hóa lý Thơng thường hấp phụ than hoạt tính lựa chọn có hiệu cao Việt Nam sản xuất hai loại than hoạt tính từ gáo dừa tre Nhằm cung cấp thêm thông tin để lựa chọn loại than phù hợp cho xử lý nước thải dệt nhuộm, nghiên cứu khảo sát khả hấp phụ chất màu Reactive Blue 19 (RB19) than hoạt tính gáo dừa tre dạng hạt Dệt may ngành công nghiệp quan trọng đất nước Bên cạnh lợi ích kinh tế, ngành công nghiệp tạo lượng nước thải lớn từ q trình nhuộm vải Nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất màu bền vững, khó phân hủy sinh học, chí gây độc cho mơi trường sinh thái [1] Nếu khơng xử lý triệt để gây tác hại nghiêm trọng đến môi trường Đến nay, nhiều công nghệ xử lý chất màu hữu nghiên cứu ứng dụng hấp phụ, keo tụ tạo bông, trao đổi ion, lọc thẩm thấu ngược, xử lý vi sinh vật, ơxi hóa hóa học, ơxi hóa _ Tác giả liên hệ ĐT.: 84-904119229 Email: lechieu@vnu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4680 10 L.V Chiều nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 10-13 11 Biến thiên nồng độ RB19 theo thời gian theo dõi phương pháp đo quang bước sóng đặc trưng 592 nm Thực nghiệm 2.1 Hóa chất Than hoạt tính gáo dừa than hoạt tính tre cung cấp công ty xuất nhập Phương Nam Sau sàng để lây kích thước ÷ mm, than rửa nước cất sấy 105oC đến khối lượng không đổi Chất màu thí nghiệm RB19 có nguồn gốc Trung Quốc có độ tinh khiết 90 %, công thức cấu tạo trình bày hình Kết thảo luận 3.1 Khảo sát đặc trưng than hoạt tính Hai thông số quan trọng ảnh hưởng tới khả hấp phụ than khảo sát nghiên cứu diện tích bề mặt riêng đường kính mao quản Các mẫu đo thiết bị Tristar II 3020 3.02 Bảng Kết đặc trưng than hoạt tính Thơng số Diện tích bề mặt riêng, m2/g Đường kính mao quản*, nm Khả hấp phụ RB19 hai loại than đánh giá thông qua thí nghiệm động học hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Các điều kiện thí nghiệm trình bày bảng Động học hấp phụ thực điều kiện khuấy từ với tốc độ 180 vòng/phút Đẳng nhiệt hấp phụ thực máy lắc ngang với thời gian 12 để đảm bảo cân hấp phụ Bảng Các điều kiện nghiên cứu động học hấp phụ RB19 than hoạt tính CRB19, mg/L Cthan, g/L 40 20 Nhiệt độ, o C 26 ± Bảng Các điều kiện nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ RB19 than hoạt tính 3,2 Các kết trình bày bảng cho thấy hai loại than coi vật liệu vi mao quản (micropore) có đường kính mao quản gần tương đương diện tích bề mặt riêng than hoạt tính gáo dừa cao nhiều than hoạt tính từ tre 3.2 Động học hấp phụ Động học hấp phụ RB19 hai loại than theo dõi cách đo biến thiên độ hấp thụ quang chất màu Dung lượng hấp phụ theo thời gian than (q, mg/g) tính tốn biểu diễn hình 2 pH ÷ 7,5 2,7 : Giá trị trung bình Dung lượng q, mg/g Thể tích, mL 500 Than tre 425 * Hình Cơng thức cấu tạo RB19 2.2 Nội dung nghiên cứu Than gáo dừa 687 1,6 1,2 0,8 Than tre Than gáo dừa 0,4 Thể tích, mL 250 CRB19, mg/L Cthan, g/L Nhiệt độ, o C pH ÷ 2000 20 26 ± ÷ 7,5 100 200 300 Thời gian, phút 400 500 Hình Động học hấp phụ RB19 than hoạt tính gáo dừa tre L.V Chiều nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 10-13 Để so sánh tốc độ hấp phụ, nghiên cứu sử dụng mơ hình hấp phụ bậc xác định số tốc độ hấp phụ: lg(qe q) lg(qe ) k t 2.303 Trong k số tốc độ hấp phụ, q qe dung lượng hấp phụ thời điểm t thời điểm cân Các số k qe tối ưu từ kết thực nghiệm q - t lệnh Solver excel Bảng Các giá trị k qe tính tốn Loại than Than gáo dừa Than tre k 0,008 0,016 qe, mg/g 1,24 1,78 Các kết tính tốn bảng cho thấy điều kiện thí nghiệm than tre có tốc độ hấp phụ gấp đơi dung lượng cân cao khoảng 44 % so với than gáo dừa 3.3 Đẳng nhiệt hấp phụ Dung lượng hấp phụ cực đại hai loại than xác định từ thí nghiệm đẳng nhiệt hấp phụ Các điều kiện cụ thể thí nghiệm trình bày bảng Các dung dịch hấp phụ đặt máy lắc 12 để đảm bảo cân Dung lượng hấp phụ cân tính từ nồng độ chất màu ban đầu sau bão hòa, nồng độ than hoạt tính Kết biểu diễn hình Dung lượng cân bằng, mg/g 35 30 25 20 3,5 Dung lượng cân bằng, mg/g 12 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 50 100 150 200 Nồng độ RB19 cân bằng, mg/L Hình Đẳng nhiệt hấp phụ RB19 than hoạt tính gáo dừa Các kết xử lý theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir để xác định dung lượng hấp phụ cực đại 3,1 (than gáo dừa) 30 mg/g (than tre) Các giá trị cho thấy có diện tích bề mặt riêng thấp nhiều, đường kính mao quản gần tương đương than hoạt tính từ tre có tốc độ dung lượng hấp phụ cực đại cao nhiều so với than hoạt tính gáo dừa Điều dẫn đến kết luận loại mật độ tâm hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả xử lý chất màu hai loại than hoạt tính khảo sát Kết luận Khả hấp phụ chất màu RB19 hai loại than hoạt tính từ gáo dừa tre so sánh nghiên cứu Các kết thí nghiệm động học đẳng nhiệt hấp phụ than hoạt tính từ tre có khả hấp phụ tốt nhiều diện tích bề mặt riêng nhỏ Điều cho thấy tâm hấp phụ than đóng vai trò định đến khả hấp phụ 15 10 Tài liệu tham khảo 0 500 1000 1500 Nồng độ RB19 cân bằng, mg/L Hình Đẳng nhiệt hấp phụ RB19 than hoạt tính tre 2000 [1] Simphiwe P Buthelezi, Ademola O Olaniran, Balakrishna Pillay, Textile Dye Removal from Wastewater Effluents Using Bioflocculants Produced by Indigenous Bacterial Isolates, Molecules, 17 (2012), 14260 L.V Chiều nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số (2017) 10-13 [2] V K Gupta; S Khamparia; I.Tyagi; D Jaspal; A Malviya, Decolorization of mixture of dyes: A critical review, Global J Environ Sci Manage., (1) (2015) 71 [3] Siew-Teng Ong, Pei-Sin Keng, Weng-Nam Lee, Sie-Tiong Ha, Yung-Tse Hung, Dye Waste Treatment, Water, (2011) 157 13 [4] Gomathi Elango, Rathika G, Santhini Elango, Physico-Chemical Parameters of Textile Dyeing Effluent and Its Impacts with Casestudy, Int J Res Chem Environ., (1), (2017), 17 Adsorption of Reactive Blue 19 on Coconut Shell and Bamboo Activated Carbons Le Van Chieu1, Vu Ngoc Duy2, Nguyen Manh Tien2, Cao The Ha3 VNU Project Management Department, 144 Xuan Thuy, Hanoi, Vietnam Faculty of Chemistry, VNU University of Science, 19 Le Thanh Tong, Hanoi, Vietnam Research Center for Environmental Technology and Sustainable Development, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Abstract: Kinetics and isotherms of Reactive Blue 19 adsorption on two kinds of granular activated carbons from coconut shell and bamboo were determined in this study These activated carbon are micropore materials with specific surface areas of 687 and 425 m2/g, respectively Experimental data shows that equilibrium times are the same for both kinds of activated carbon when ininital concentration of the dye is 40 mg/L However, maximum absorption capacity of bamboo activated carbon is about 10 times higher than that of coconut shell This results reveals that adsorption site density on the surface plays a more important role than specific surface area Keywords: Reactive Blue 19, adsorption kinetics, adsorption isotherms, activated carbon ... riêng than hoạt tính gáo dừa cao nhiều than hoạt tính từ tre 3.2 Động học hấp phụ Động học hấp phụ RB19 hai loại than theo dõi cách đo biến thiên độ hấp thụ quang chất màu Dung lượng hấp phụ theo... hoạt tính gáo dừa Điều dẫn đến kết luận loại mật độ tâm hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả xử lý chất màu hai loại than hoạt tính khảo sát Kết luận Khả hấp phụ chất màu RB19 hai loại than hoạt tính. .. tính từ gáo dừa tre so sánh nghiên cứu Các kết thí nghiệm động học đẳng nhiệt hấp phụ than hoạt tính từ tre có khả hấp phụ tốt nhiều diện tích bề mặt riêng nhỏ Điều cho thấy tâm hấp phụ than