Nghiên cứu khả năng tách loại và thu hồi một số kim loại nặng trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - VŨ QUANG TÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI VÀ THU HỒI MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - VŨ QUANG TÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI VÀ THU HỒI MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Lời xin gửi tới thầy giáo - PGS TS Lê Hữu Thiềng lời biết ơn chân thành sâu sắc Thầy người trực tiếp giao đề tài tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Khoa Hóa học, anh chị bạn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực đề tài Và xin chân thành cảm ơn đơn vị quan nơi công tác tạo điều kiện để tơi học tập, nghiên cứu hồn thành tốt luận văn Cuối xin cảm ơn người thân u gia đình, ln động viên, cổ vũ để tơi hồn thành tốt luận văn Thái Nguyên, tháng 10 năm 2009 Học viên Vũ Quang Tùng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung số ion kim loại nặng 1.1.1 Các kim loại nặng 1.1.2 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 1.1.3 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người môi trường………………………………………………………………… 1.2 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.1 Các khái niệm 1.2.2 Các mơ hình trình hấp phụ 1.3 Giới thiệu nguyên liệu vỏ lạc 15 1.3.1.Thành phần tính chất vỏ lạc 15 1.3.2 Một số hướng nghiên cứu vỏ lạc làm VLHP 17 1.4.Giới thiệu sơ lược phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 17 1.4.1.Nguyên tắc 17 1.4.2 Điều kiện nguyên tử hóa mẫu………………………… 19 1.4.3 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử…………………19 1.4.4 Phương pháp đường chuẩn…………………………… 20 1.4.5 Ưu điểm phép đo………………………………… 21 Chương 2: THỰC NGHIỆM 22 2.1 Thiết bị hóa chất 22 2.1.1 Thiết bị 22 2.1.2 Hóa chất 22 2.2 Chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 2.3 Các điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng số ion kim loại nặng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 24 2.4 Khảo sát khả hấp phụ số ion kim loại nặng VLHP chế tạo từ vỏ lạc phương pháp hấp phụ động cột 28 2.4.1 Chuẩn bị cột hấp phụ………………………………… 28 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng………………… 29 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu chất bị hấp phụ 36 2.5 Khảo sát khả thu hồi số ion kim loại nặng 44 2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả giải hấp ion Cu2+, Pb2+ Ni 44 2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HNO đến thu hồi ion kim loại Cu2+ Pb2+ .48 2.6 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vỏ lạc 52 2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu 52 2.7 Khảo sát khả tái sử dụng VLHP 61 2.8 Khảo sát khả tách loại thu hồi ion Ni2+trong nước thải nhà máy Z159 phương pháp hấp phụ VLHP chế tạo từ vỏ lạc 64 2.8.1 Khảo sát khả tách loại ion Ni2+ 64 2.8.2 Khảo sát khả giải hấp ion Ni2+ 65 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Hiện nay, môi trường ô nhiễm môi trường vấn đề thời nóng bỏng giới quan tâm Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cần thiết cho sống bị ô nhiễm nghiêm trọng Do việc xử lý ô nhiễm môi trường nước trở thành vấn đề quan tâm khơng Việt Nam mà tồn giới Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, …), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học…Trong phương pháp hấp phụ - sử dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ nguồn tự nhiên vỏ trấu, bã mía, lõi ngô, vỏ đậu, rau câu, để tách loại thu hồi kim loại nặng từ dung dịch nước số tác giả giới nước nghiên cứu [ Loại VLHP có khả ứng dụng lớn kỹ thuật xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng tương lai Phương pháp xử lý sử dụng VLHP sinh học có nhiều ưu việt so với phương pháp xử lý khác giá thành xử lý không cao, tách loại đồng thời nhiều kim loại dung dịch, có khả tái sử dụng VLHP thu hồi kim loại Vỏ lạc nguồn nguyên liệu phổ biến Việt Nam có sản lượng hàng năm lớn [7] Nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi này, tập trung nghiên cứu đề tài : "Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc" Trong đề tài này, thực nội dung sau:  Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn  Khảo sát khả hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Ni2+ VLHP phương pháp hấp phụ động  Giải hấp thu hồi kim loại nặng Cu2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Ni2+  Tái sử dụng VLHP  Xử lý thăm dò khả hấp phụ Ni2+ nước thải VLHP Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung số ion kim loại nặng 1.1.1 Các kim loại nặng  Đồng Đồng nguyên tố vi lượng cần thiết động vật thực vật Với thực vật, thiếu đồng, hàm lượng diệp lục tố đi, bị vàng úa, ngừng bị chết Ở thể người động vật thiếu đồng, hoạt tính hệ men giảm đi, trình trao đổi protein bị chậm lại, làm mơ xương chậm phát triển, thiếu máu, suy nhược…Tuy nhiên, thể người, thừa đồng nguy hiểm nguyên nhân gây bệnh gan, thận, nội tiết…[4, 7, 15] Năm 1982, JECFA (Ủy ban chuyên viên FAO/WHO phụ gia thực phẩm) đề nghị giá trị tạm thời cho lượng đồng đưa vào thể người chịu đựng 0,5 mg/kg thể trọng/ngày [16]  Chì Các hợp chất chì sử dụng nhiều cơng nghiệp nhiên liệu (như tetra metyl tetra etyl chì), sản xuất thủy tinh, đồ gốm, hội họa, y học… Tuy nhiên, chì ngun tố điển hình cho tính độc Tất hợp chất có hịa tan ngun tố độc Chì xâm nhập vào thể động vật chủ yếu qua đường tiêu hóa, hơ hấp hấp thụ da Nếu vào thể, dù với lượng nhỏ chì bị giữ lại tập trung xương, thay canxi dẫn tới thối hóa xương Khi bị nhiễm độc chì, tùy thuộc vào mức độ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn nhiễm độc, thể người mắc bệnh như: đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, tai biến não, rối loạn phận tạo huyết… JECFA thiết lập giá trị tạm thời cho lượng chì đưa vào thể trẻ sơ sinh thiếu nhi chịu đựng 0,005 mg/kg thể trọng/ngày[3, 7, 16]  Mangan Mangan nguyên tố vi lượng thể sống Ion mangan chất hoạt hoá số enzim xúc tiến số trình tạo chất diệp lục, tạo máu sản xuất kháng thể nâng cao sức đề kháng thể Sự tiếp xúc nhiều với bụi mangan làm suy nhược hệ thần kinh tuyến giáp trạng [7]  Niken Niken thường có mặt chất sa lắng, trầm tích, thủy hải sản số thực vật Niken kim loại có tính linh động cao mơi trường nước, có khả tạo phức bền với chất hữu Niken gây bệnh da, tăng khả mắc bệnh ưng thư đường hô hấp,… Khi bị nhiễm độc niken, enzim hoạt tính, cản trở q trình tổng hợp protein thể Cơ thể bị nhiễm niken chủ yếu qua đường hơ hấp, gây triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu, tiếp xúc nhiều ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung ương, gan, thận gây chứng bệnh kinh niên Nếu da tiếp xúc lâu dài với niken gây tượng viêm da, xuất dị ứng số người [3, 10]  Cadmi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Cadmi xâm nhập vào thể người chủ yếu thức ăn, nguồn từ thực vật trồng đất giàu cadmi nước bị nhiễm cadmi Khi xâm nhập vào thể chúng tích tụ xương thận Trong thể người, cadmi gây nhiễu loạn hoạt động số enzim định, gây nên hội chứng tăng huyết áp ung thư phổi, làm rối loạn chức thận, gây thiếu máu, phá hủy tủy xương [3, 7, 11] 1.1.2 Tình trạng nhiễm kim loại nặng Hiện nay, phát triển mạnh mẽ khu công nghiệp, khu chế xuất dẫn tới tăng nhanh hàm lượng kim loại nặng nguồn nước thải Tại thành phố lớn Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh, hàng trăm sở sản xuất cơng nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước khơng có cơng trình hay thiết bị xử lý kim loại nặng Hơn nữa, mức độ ô nhiễm kim loại nặng khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung lớn Ở thành phố Thái Nguyên, nước thải từ sở sản xuất giấy, luyện gang thép, kim loại màu chưa xử lý thải trực tiếp sông Cầu Hàng trăm làng nghề đúc đồng , nhơm, chì thuộc tỉnh lưu lượng hàng ngàn m3/ngày không qua xử lý, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước môi trường khu vực Theo số liệu phân tích cho thấy, hàm lượng kim loại nặng nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải xấp xỉ vượt tiêu chuẩn cho phép [1, 3, 4, 22] 1.1.3 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người môi trường Các kim loại nặng nồng độ vi lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho phát triển bình thường người Tuy nhiên, vượt hàm lượng cho phép, chúng lại gây tác động nguy hại tới sức khỏe người Các kim loại nặng xâm nhập vào thể thông qua chu trình thức ăn Khi đó, chúng tác động đến q trình sinh hóa nhiều trường hợp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.28: Nồng độ Cu2+sau khỏi cột hấp phụ ứng với nồng độ đầu khác Co (mg/l) Co1=100,12 Co2=199,47 Co3=301,11 Co4=400,21 Co5=498,54 Nồng độ thoát (mg/l) BV Nd Nd Nd Nd Nd Nd 1,67 2,48 5,78 57,05 Nd 11,89 15,29 55,01 187,12 Nd 24,91 57,37 151,22 334,91 Nd 54,82 100,91 247,39 375,56 0,46 136,93 182,55 310,81 405,43 12,84 152,87 213,31 325,64 419,41 49,82 170,86 242,63 343,42 432,48 75,46 174,52 247,91 359,81 439,61 10 79,64 180,93 254,68 361,42 445,42 Nong thoat(mg/l) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Cu Co1 Cu Co2 Cu Co3 Cu Co4 Cu Co5 10 Bed - Volum e Hình 2.35: Đường cong thoát Cu2+ ứng với nồng độ đầu khác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.29: Nồng độ Pb2+sau khỏi cột hấp phụ ứng với nồng độ đầu khác Co (mg/l) Co1=99,20 Co2=200,45 Co3=298,14 Co4=401,11 Co5=500,09 BV Nồng độ thoát (mg/l) Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd 2,46 Nd Nd Nd Nd 16,41 Nd Nd Nd 4,03 55,71 Nd 0,15 3,53 15,42 84,34 0,02 4,51 10,39 43,99 100,26 2,37 12,23 30,85 65,65 119,42 7,44 15,38 39,73 78,35 131,91 10 8,48 15,94 42,28 82,48 140,96 Nong thoat 150 100 Pb Co1 Pb Co2 Pb Co3 50 Pb Co4 Pb Co5 0 10 Bed - Volum e Hình 2.36: Đường cong thoát Pb2+ ứng với nồng độ đầu khác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 http://www.Lrc-tnu.edu.vn * Nhận xét: Đối với nguyên liệu vỏ lạc, nồng độ thoát ion khỏi cột hấp phụ tăng dần nồng độ ban đầu tăng, chứng tỏ nồng độ ban đầu lớn khả hấp phụ ion nguyên liệu vỏ lạc tăng Từ kết trên, tiến hành khảo sát cân hấp phụ nguyên liệu vỏ lạc ion theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Kết bảng 2.30 hình từ 2.37 đến 2.46 Bảng 2.30: Các thông số hấp phụ Ion Co (mg/l) Ccb (mg/l) q (mg/g) Ccb/q (g/l) Cu2+ 97,70 206,28 296,56 399,34 509,13 107,47 205,91 291,14 406,23 502,59 99,20 185,20 307,35 382,50 502,59 108,59 201,17 300,29 401,55 500,23 79,64 180,93 254,68 361,42 445,42 8,48 15,94 42,28 82,48 140,96 77,94 150,45 255,39 320,29 438,61 91,42 171,13 262,78 355,94 448,82 0.80 1,51 1,95 2,40 2,68 4,40 8,44 11,06 14,39 16,07 0,94 1,54 2,41 2,56 2,84 0,76 1,34 1,66 2,02 2,28 99,55 113,20 129,58 143,51 167,70 1,93 1,89 3,82 5,73 8,77 82,91 97,70 105,97 125,11 154,44 120,29 127,70 158,30 176,20 196,85 Pb2+ Cd2+ Mn2+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Ni2+ 90,02 181,64 293,32 394,38 500,23 0,70 1,29 1,62 2,00 2,15 y = 1.0842Ln(x) - 4.1066 R2 = 0.9959 2.5 Ccb/q(g/l) q(mg/g) 74,27 152,35 256,67 349,35 451,67 1.5 0.5 0 200 400 600 180 160 140 120 100 80 60 40 20 y = 0.1829x + 83.265 R2 = 0.9939 Ccb(m g/l) 106,10 118,26 158,43 174,68 210,08 100 200 300 Ccb(m g/l) 400 500 Hình 2.37: Đườ ng hấ p phụ đẳ ng Hình 2.38: Sự phụ thuộc Ccb/q vào nhiệt La ng muir C u + Ccb Cu2+ y = 4.0124Ln(x) - 3.5822 R2 = 0.9834 18 16 14 12 10 10 y = 0.0529x + 1.3575 R2 = 0.9951 q(mg/g) Ccb/q(g/l) 0 50 100 Ccb(mg/l) 150 50 100 150 Ccb(m g/l) Hình 2.39: Đườ ng hấ p phụ đẳ ng Hình 2.40: Sự phụ thuộc Ccb/q vào nhiệt La ng muir P b + Ccb Pb2+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 http://www.Lrc-tnu.edu.vn y = 1.0223Ln(x) - 3.8913 R2 = 0.9893 2.5 q(mg/g) 200 Ccb/q(g/l) 1.5 0.5 150 100 50 0 100 200 300 400 500 0 Ccb(m g/l) Hình 2.41: Đườ ng hấ p phụ đẳng nhiệtLangmuir Mn2+ 3.5 100 200 300 Ccb(m g/l) 400 500 Hình 2.42: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Mn2+ y = 1.154Ln(x) - 4.1193 R2 = 0.9845 200 2.5 y = 0.1919x + 66.445 R2 = 0.9819 150 Ccb/q(g/l) q(mg/g) y = 0.2246x + 96.111 R2 = 0.9831 250 1.5 100 50 0.5 0 100 200 300 Ccb(m g/l) 400 500 Hình 2.43: Đườ ng hấ p phụ đẳng nhiệt Langmuir Cd2+ 400 500 y = 0.279x + 81.838 R2 = 0.9858 250 200 Ccb/q(g/l) q(mg/g) 200 Ccb(m g/l) 300 Hình 2.44: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cd2+ y = 0.808Ln(x) - 2.7871 R2 = 0.9933 2.5 100 1.5 0.5 150 100 50 0 100 200 300 400 500 Ccb(m g/l) 100 200 300 Ccb(m g/l) 400 500 Hình 2.45: Đườ ng hấ p phụ đẳ ng Hình 2.46: Sự phụ thuộc Ccb/q vào nhiệt La ng muir Ni + Ccb Ni + Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun 60 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Từ mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir chúng tơi tính dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir ion: Bảng 2.31: Dung lượng cực đại số Langmuir nguyên liệu Ion Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g) Hằng số Langmuir Cu2+ Pb2+ Mn2+ Cd2+ Ni2+ 5,4675 18,9036 3,1235 5,2219 3,5842 0,0022 0,0390 0,0023 0,0029 0,0034 * Nhận xét: Từ kết khảo sát cho thấy, nguyên liệu vỏ lạc có khả hấp phụ ion Cu2+, Pb2+, Mn2+, Cd2+, Ni2+ tốt, hấp phụ mơ tả theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Dung lượng hấp phụ cực đại nguyên liệu vỏ lạc trước hoạt hóa nhỏ dung lượng hấp phụ cực đại nguyên liệu vỏ lạc sau hoạt hóa Điều chứng tỏ, nguyên liệu sau hoạt hóa có khả hấp phụ tốt nguyên liệu chưa hoạt hóa 2.7 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ VLHP sau giải hấp rửa axit nước cất tới mơi trường trung tính, để khơ Tiến hành hấp phụ Cu 2+, Pb 2+ VLHP tốc độ dòng 2,0ml/phút So sánh khả hấp phụ VLHP tái sinh với VLHP điều kiện nồng độ đầu Kết bảng 2.32; 2.33 hình 2.47; 2.48 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.32: Khả hấp phụ ion Cu2+ Pb2+ VLHP VLHP tái sinh Ion Cu2+ Pb2+ Co (mg/l) 206,28 205,91 Bed -Volume Nồng độ thoát (mg/l) VLHP VLHP tái sinh VLHP VLHP tái sinh Nd Nd Nd Nd Nd 0,08 Nd Nd 0,06 0,06 Nd Nd 0,07 3,40 Nd Nd 1,42 46,68 Nd Nd 45,38 91,79 Nd Nd 94,27 113,26 Nd 2,72 124,31 146,78 0,03 10,58 143,29 159,86 2,21 26,81 10 154,64 164,20 8,14 32,35 11 155,72 164,84 9,23 34,60 12 156,81 166,33 11,05 39,19 13 159,34 165,94 11,39 38,59 14 163,23 167,78 11,87 39,11 15 163,39 168,83 11,96 39,70 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.33: Hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ Pb2+ ứng với VLHP VLHP tái sinh Ion Cu2+ Pb2+ H1 (%) 55,99 97,87 H2 (%) 49,62 91,47 H1: Hiệu suất trình hấp phụ VLHP H2: Hiệu suất trình hấp phụ VLHP tái sinh Hiệu suất hấp phụ tính theo công thức: H(%) = Với: 15 C o  C t 100 (2.1)  15 i1 C o Co: nồng độ đầu ion kim loại (mg/l) Nồng độ thoát(mg/l) Ct: nồng độ sau khỏi cột hấp phụ thời điểm t (mg/l) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Cu.VLHP Cu.VLHP tái sinh 11 13 15 Bed-Volume Nồng độ thốt(mg/l) Hình 2.47: Đường cong Cu2+ ứng với VLHP VLHP tái sinh 45 40 35 30 25 20 15 10 Pb.VLHP Pb.VLHP tái sinh 11 13 15 Be d-Volume Hình 2.48: Đường cong Pb2+ ứng với VLHP VLHP tái sinh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Nhận xét: Từ kết cho thấy: - Hiệu suất hấp phụ ion VLHP tái sinh ion Pb2+ lớn nhiều so ion Cu2+, chứng tỏ khả hấp phụ VLHP tái sinh ion kim loại Pb2+ tốt ion kim loại Cu2+ - VLHP tái sinh có hiệu suất hấp phụ lớn, đồng thời đường cong thoát VLHP VLHP tái sinh có dạng tương tự chứng tỏ VLHP tái sinh có khả hấp phụ tốt Như vậy, VLHP chế tạo từ vỏ lạc có ưu mặt kinh tế 2.8 Khảo sát khả tách loại thu hồi ion Ni2+ nước thải nhà máy Z159 phương pháp hấp phụ VLHP chế tạo từ vỏ lạc 2.8.1 Khảo sát khả tách loại ion Ni2+ Mẫu nước thải chứa Ni2+ sau lọc qua giấy lọc có pH 5.65 (nằm khoảng pH tốt cho hấp phụ [13]), nồng độ ban đầu Co 0,6154 mg/l Chuẩn bị cột hấp phụ nêu 2.4.1 Điều chỉnh tốc độ dòng 2,0 ml/phút cho mẫu nước thải chứa ion Ni2+vào cột hấp phụ Kết bảng 2.34 hình 2.49 Bảng 2.34: Nồng độ nước thải chứa Ni2+ sau khỏi cột hấp phụ Bed-Volume Co= 0,6954 (mg/l) Nồng độ thoát Ni2+(mg/l) (1) (2) Nd 0,0823 0,5052 0,5618 0,5743 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 http://www.Lrc-tnu.edu.vn (1) (2) 0,5832 0,6084 0,6119 0,6147 10 0,6172 0.7 Nong thoat 0.6 0.5 0.4 Nong Ni 0.3 0.2 0.1 0 10 15 Bed - Volum e Hình 2.49: Đường cong mẫu nước thải Ni2+ Kết cho thấy sau Bed - Volume, nồng độ Ni2+ có mẫu nước giảm xuống rõ rệt, điều thể hình 2.49 giá trị nồng độ Ni2+ gần đến giá trị nồng độ thoát cực đại Chứng tỏ vật liệu hấp phụ chế tạo có khả hấp phụ tốt ion Ni2+ ứng dụng thực tiễn để xử lý nguồn nước thải có chứa Ni2+ 2.8.2 Khảo sát khả giải hấp ion Ni2+ Tiến hành giải hấp tốc độ dịng 2,0 ml/phút dung dịch HNO có nồng độ 1,0M Kết bảng 2.35 hình 2.50 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.35: Nồng độ nước thải Ni2+ sau khỏi cột hấp phụ Nong thoat Co= 0,6954 (mg/l) Bed-Volume Nồng độ thoát Ni2+(mg/l) 1,0135 0,1103 Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd 10 Nd 1.5 Nong Ni 0.5 0 10 11 Bed - Volum e Hình 2.50: Đường cong giải hấp mẫu nước thải chứa ion Ni2+ Kết cho thấy, hầu hết lượng Ni2+ có nước thải giải hấp Bed - Volume đầu Chứng tỏ VLHP chế tạo có khả giải hấp tốt cho hiệu kinh tế cao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 http://www.Lrc-tnu.edu.vn KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút số kết luận sau: Đã chế tạo VLHP từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp vỏ lạc thông qua trình xử lý dung dịch natri hiđroxit, axit xitric nhiệt độ Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ dòng nồng độ ban đầu ion hấp phụ đến khả hấp phụ VLHP cho thấy: - Khảo sát với tốc độ dòng 2,0; 2,5 3,0 ml/phút cho kết quả: tốc độ dịng chậm lượng ion bị hấp phụ lớn - Trong khoảng nồng độ đầu khảo sát: Đối với Cu2+: 97,70; 206,28; 296,56; 399,34; 509,13 mg/l Đối với Pb2+: 107,47; 205,91; 291,14; 406,23; 502,59 mg/l Đối với Cd2+: 99,02; 185,20; 307,35; 382,50; 502,59 mg/l Đối với Ni2+: 90,02; 181,64; 293,32; 394,38; 500,24 mg/l Đối với Mn2+:108,59; 201,17; 300,29; 401,55; 500,23 mg/l tốc độ dịng, nồng độ đầu tăng lượng ion tương ứng sau khỏi cột hấp phụ thời điểm tăng, thời gian hoạt động cột hấp phụ giảm Khi khảo sát hấp phụ ion kim loại Cu2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Ni2+ VLHP hấp phụ mô tả tốt theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Điều thể qua hệ số hồi quy phương trình Langmuir Cu2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Ni2+ 0,9676; 0,9529; 0,9741; 0,9743; 0,9858 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ dòng nồng độ axit HNO đến khả giải hấp cho thấy: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 http://www.Lrc-tnu.edu.vn - Khảo sát với tốc độ dòng 2,0; 2,5; 3,0 ml/phút tốc độ dịng chậm lượng ion giải hấp lớn - Trong khoảng nồng độ axit HNO3 khảo sát, tăng nồng độ axit lượng ion giải hấp tăng xuất thời gian ngắn - Khi dùng axit HNO3 làm chất rửa giải khả giải hấp tốt Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vỏ lạc cho thấy, nguyên liệu vỏ lạc có khả hấp phụ ion Cu2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Ni2+ tốt theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Tuy nhiên kết nghiên cứu rõ nguyên liệu sau hoạt hóa có khả hấp phụ tốt nguyên liệu chưa hoạt hóa Nghiên cứu việc tái sử dụng VLHP cho thấy VLHP tái sinh khả hấp phụ, hiệu suất hấp phụ VLHP tái sinh giảm không nhiều so với VLHP Dùng VLHP chế tạo xử lý nước thải chứa Ni2+ nhà máy Z159, kết cho thấy sau hai lần hấp phụ (2 Bed -Volume) nồng độ Ni2+ giảm xuống mức cho phép nước thải công nghiệp theo TCVN 5945- 2005 Như vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ vỏ lạc để tách loại, thu hồi ion Cu2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Ni2+ cho kết tốt, mặt khác, quy trình xử lý đơn giản, giá thành rẻ nên triển khai nghiên cứu, ứng dụng việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 http://www.Lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất Thống kê Hà Nội [2] Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh niên Hà Nội [3] Đặng Kim Chi (2005), Hóa học mơi trường, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Dương Thị Hạnh (2005), Nghiên cứu khả sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ tro bay để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng kẽm niken, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội [5] Nguyễn Đình Huề (2000), Hóa lí, Tập II, Nhà xuất Giáo dục [6] Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ phổ hấp thụ nguyên tử, Phần II, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [7] Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ cơ, Tập II, TậpIII , Nhà xuất Giáo dục [8] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí, Tập II , Nhà xuất Giáo dục [9] Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, Nhà xuất Đại học Sư phạm Hà Nội [10] Đỗ Đình Rãng (2007), Hóa học hữu cơ, Nhà xuất Giáo dục [11] Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khỏe người, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [12] Trần Thị Huyền Trang (2008), Nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc để tách loại, thu hồi kim loại nặng cadmi, mangan, niken mơi trường nước, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên [13] Nguyễn Mạnh Trường (2007), Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dị xử lý mơi trường, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 http://www.Lrc-tnu.edu.vn [14] Phạm Nguyệt Tú (2006), Nghiên cứu sử dụng vật liệu chế tạo từ lõi ngô để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm dầu số kim loại nặng, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [15] XI Venexki (1970), Những câu chuyện kim loại, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [16] Tiêu chuẩn Việt Nam 2005, Bộ Tài nguyên Môi trường Tiếng Anh [17] Osvaldo Karnitz Jr, L.V.A Gurgel, J.C.P de Melo, V.R Botaro, T.M.S Melo, R.P.de Freitas Gil and L.F Gil (2007), Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse, Bioresource Technology, 98, 1291-1297 [18] W.E.Masshall, L.H.Wartelle, D.E Borler, M.M.Johns, C.A Toles (1999), Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with xitric acid, Southern Regional Reseacrh Center, USA, Bioresource Technology, p 263 – 268 [19] Ladda meesuk anun Khomak and Patra Pengtum makirati (2003), “Removal of heavy metal ions by agricultural wastes”, Thailand [20] W.E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.M Johns., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp 263-268 [21] Trivette Vanghan., Chung W.Seo., Wayne E.Marshall (2001), “Removal of selected metal ions from aqueous solution using modified corncobs”, Bioresource Technology, pp.133-139 [22] http://www.khoahoc.com.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 http://www.Lrc-tnu.edu.vn ... trung nghiên cứu đề tài : "Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc" Trong đề tài này, thực nội dung sau:  Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP)... - VŨ QUANG TÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI VÀ THU HỒI MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN... dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ nguồn tự nhiên vỏ trấu, bã mía, lõi ngơ, vỏ đậu, rau câu, để tách loại thu hồi kim loại nặng từ dung dịch nước số tác giả giới nước nghiên cứu [ Loại