Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lí nước thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001 : 2015 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Sinh viên : Lưu Thị Ánh Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Thị Minh Thúy HẢI PHÒNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ TRẤU BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG Sinh viên : Lưu Thị Ánh Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm thị Minh Thúy HẢI PHÒNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Lưu Thị Ánh Mã SV: 1412301003 Lớp : MT1801 Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường Tên đề tài : Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phương pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lí nước thải 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 vỏ trấu - Tìm yếu tố tối ưu cho trình hấp phụ sắt vật liệu hấp phụ …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …….……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………….………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn: - Số liệu thực nghiệm liên quanđến q trình thí nghiệm như: pH, thời gian hấp phụ, khối lượng vật liệu hấp phụ, tải trọng hấp phụ, giải hấp… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …….3 Địa điểm thực tập tốt nghiệp Phòng thí nghiệm F202, F205 Trường Đại học Dân lập Hải Phòng …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên: Phạm Thị Minh Thúy Học hàm, học vị: Thạc sỹ Cơ quan công tác: Khoa Môi trường, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn: “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phương pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước thải ” Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên: …………………………………………………………………………… Học hàm, học vị: ………………………………………………………………… Cơ quan công tác:………………………………………………………………… Đề tài tốt ngiệp giao ngày … tháng …… năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 30 tháng năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Lưu Thị Ánh ThS Phạm Thị Minh Thúy Hải Phòng, ngày 30 tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn ThS Phạm Thị Minh Thúy giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt trình em thực đề tài khóa luận Em gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô khoa Kỹ thuật mơi trường tồn thể thầy dạy em suốt khóa học trường ĐHDL Hải Phòng Và em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè gia đình động viên tạo điều kiện giúp đỡ em việc hoàn thành khóa luận Do hạn chế thời gian trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp thầy, để báo cáo hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng năm 2018 Sinh viên Lưu Thị Ánh MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nước ô nhiễm nguồn nước kim loại nặng 1.1.1 Vai trò nước 1.1.2 Tình trạng nhiễm nước kim loại nặng 1.1.3 Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 1.1.4 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT) 1.2 Ảnh hưởng kim loại nặng đến môi trường sức khỏe người 10 1.2.1 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người môi trường 10 1.2.2 Ảnh hưởng Sắt đến môi trường người 11 1.3 Một số phương pháp xử lí nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 12 1.3.1 Phương pháp kết tủa 12 1.3.2 Phương pháp trao đổi ion 13 1.3.3 Phương pháp điện hóa 13 1.3.4 Phương pháp oxy hóa khử 13 1.3.5 Phương pháp sinh học 14 1.3.6 Phương pháp hấp phụ 14 1.3.6.2 Hấp phụ môi trường nước 15 1.3.6.3 Động học hấp phụ 16 1.4 Một số phương pháp định lượng kim loại 21 1.4.1 Phương pháp thể tích 21 1.4.2 Phương pháp trắc quang 21 1.4.2.1 Nguyên tắc chung: 21 1.4.2.2 Các phương pháp phân tích định lượng trắc quang 23 1.5 Giới thiệu vật liệu hấp phụ 23 1.5.1.Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ 23 1.5.1.1 Vỏ đậu tương 23 1.5.1.2 Lõi ngô 24 1.5.1.3 Bã mía 24 1.5.1.4 Bã chè, bã café 24 1.5.2 Giới thiệu vỏ trấu 25 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 27 2.1 Dụng cụ hóa chất 27 2.1.1 Dụng cụ 27 2.1.2 Hóa chất 27 2.2 Phương pháp xác định sắt 27 2.2.1 Nguyên tắc 27 2.2.2 Trình tự phân tích 27 2.3 Xây dựng đường chuẩn sắt 28 2.4 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu 29 2.5 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ 29 2.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 29 2.6.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 29 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ 30 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu 30 2.6.4 Sự phụ thuộc tải trọng vào nồng độ cân 30 2.6.5 Khảo sát khả giải hấp tái sinh vật liệu hấp phụ 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ 32 3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Sắt 32 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Sắt 33 3.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Sắt 35 3.5 Khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Sắt 36 3.6 Kết khảo sát khả giải hấp, tái sinh vật liệu hấp phụ 38 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Kết khảo sát nước thải phân xưởng mạ điện số nhà máy Bảng 1.2 Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp Bảng 1.3 Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy nguồn tiếp nhận nước thải Bảng 1.4 Hệ số Kq ứng với dung tích nguồn tiếp nhận nước thải Bảng 1.5 Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf Bảng 2.1 Kết xác định đường chuẩn Sắt Bảng 3.1 Các thông số hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Sắt Bảng 3.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Sắt Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Sắt Bảng 3.5 Kết khảo sát phụ thuộ tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Sắt Bảng 3.6 Kết hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ Bảng 3.7 Kết giải hấp vật liệu hấp phụ HNO3 1M Bảng 3.8 Kết tái sinh vật liệu hấp phụ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 1.2 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf Hình 1.3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Hình 1.4 Sự phụ thuộc lgq vào lgCf Hình 2.1 Phương trình đường chuẩn Sắt Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Sắt Hình 3.2 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Sắt Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Sắt Hình 3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân Cf Fe3+ dung dịch Hình 3.5 Sự phụ thuộc Cf/q vào nồng độ cân Cf Khóa luận tốt nghiệp - Hemi - Xenlulo: chiếm khoảng (15 - 20%) hợp chất hóa học tương tự Xenlulo có kích thước phân tử nhỏ khơng có cấu trúc chặt chẽ độ bền hóa lý thấp Xenlulo - Lignin: chiếm khoảng (25 - 30%) hợp chất cao phân tử có cấu trúc vơ định hình khác với Xenlulo Lignin tồn trạng thái: thủy tinh (biến dạng biến dạng đàn hồi), dẻo (biến dạng khơng thuận nghịch), lỏng dính Đây chất kết dính tiết trình ép vỏ trấu - SiO2: chiếm khoảng 20% - Tùy vào mục đích sử dụng, đặc trưng vật lý hóa học đánh giá theo nhiều tiêu chí khác Thành phần hóa học trấu biến động theo giống lúa, mùa vụ, đặc trưng canh tác nông nghiệp vùng khác Qua đánh giá theo dõi nhiều năm nhiều nước giới, thành phần hóa học trấu có đặc trưng khác Hàm lượng thành phần trấu có biên độ dao động lớn Nó tổng hợp 40 nước thời gian từ năm 1871 đến 1970 tổ chức FAO Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 26 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ hóa chất 2.1.1 Dụng cụ - Máy lắc June HY - - Cân phân tích Adxenture - Máy đo quang Hach DR/2010 - Tủ sấy - Bình định mức loại - Bình nón 250 ml - Buret pipet loại - Phễu lọc giấy lọc - Một số dụng cụ phụ trợ khác 2.1.2 Hóa chất - Dung dịch H2SO4 (1:2): Cho 50ml axit H2SO4 đặc vào 100ml nước cất - Kali pemanganat KMnO4 0,1N: Hòa tan 0,8g KMnO4 vào 250ml nước cất - Axit Oxalic H2C2O4 0,1N: Hòa tan 0,75g H2C2O4.2H2O với nước cất, thêm nước cất định mức thành 50ml - Dung dịch KSCN 20%: Cân 20g KSCN pha vào nước, định mức đến 100ml - Dung dịch HCl (1:1): Cho 100ml HCl đặc vào 100ml nước cất - Dung dịch chuẩn Fe 2+ 0,02mg/ml: Hòa tan 0,0351g (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O 250ml nước cất lần oxi hóa 2ml HCl đặc 2.2 Phương pháp xác định sắt 2.2.1 Nguyên tắc Toàn sắt mẫu bị khử dạng sắt (III) phản ứng đun sôi với KMnO4 mơi trường axit, sau sắt (III) phản ứng với thuốc thử KSCN thành phức bền có màu đỏ cam Cường độ màu tỷ lệ với hàm lượng sắt có mẫu Hệ số hấp thụ cực đại bước sóng 510nm 2.2.2 Trình tự phân tích 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 2,5ml dung dịch H2SO4 (1:2); 2,5ml dung dịch KMnO4 0,1N đun sôi hỗn hợp - phút Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 27 Khóa luận tốt nghiệp Nhỏ vào hỗn hợp giọt dung dịch Axit Oxalic H2C2O4 0,1N đến màu tím Để nguội, dung dịch đục lọc Thu tất nước lọc nước rửa vào bình định mức, thêm 2,5ml dung dịch HCl (1:1), 5ml dung dịch KSCN 20% lắc định mức tới vạch nước cất 2.3 Xây dựng đường chuẩn sắt Chuẩn bị bình định mức có dung tích 100ml Lấy bình 0, 2, 4, 6, 10ml dung dịch chuẩn sắt có nồng độ 20mg/l Sau tiến hành đo trình tự phân tích Bảng 2.1 Kết xác định đường chuẩn sắt Thể tích Fe3+ Nồng độ Fe3+ (ml) (mg/l) 0 2 0,04 0,084 0,08 0,171 0,12 0,259 10 0,20 0,457 STT ABS Hình 2.1 Phương trình đường chuẩn Sắt Vậy phương trình đường chuẩn sắt dùng để xác định nồng độ sắt sau trình hấp phụ có dạng: y = 2,324x - 0,001 Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 28 Khóa luận tốt nghiệp 2.4 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu Vỏ trấu nghiền nhỏ, rửa nước cất nóng lần 30 phút để loại bỏ hết tạp chất, sấy khô 100ºC, thu nguyên liệu Lấy 65g vỏ trấu cho vào lít dung dịch NaOH 0,1M, đem khuấy nhiệt độ phịng Sau đó, lấy phần vỏ trấu đem rửa cho vào nước cất khuấy 30 phút nhiệt độ phịng Q trình lặp lặp lại hết kiềm (kiểm tra giấy thị) Lấy phần vỏ trấu cho vào 500 ml axit citric 0,4M Huyền phù axit citric - vỏ trấu để phản ứng 48 nhiệt độ phịng Sau đó, vỏ trấu lọc khỏi axit citric, sấy khô nhiệt độ 60ºC Vật liệu ngâm rửa lit nước cất giờ, lặp lại khoảng lần nhằm rửa hết axit citric dư Sau sấy khơ lại nhiệt độ 60ºC Bảo quản lọ thủy tinh có đậy nắp 2.5 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Để so sánh khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ ta tiến hành sau: - Chuẩn bị bình tam giác dung tích 250 ml - Cho vào bình thứ 1g nguyên liệu bình thứ hai 1g vật liệu hấp phụ - Thêm vào bình bình 100 ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l - Lắc bình máy lắc khoảng thời gian 60 phút, tiến hành lọc phễu giấy lọc - Thu nước lọc đem làm trình tự phân tích 2.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ vật liệu hấp phụ 2.6.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ Để khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu đến trình hấp phụ, ta tiến hành sau: - Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 250 ml Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 29 Khóa luận tốt nghiệp - Cho vào bình 1g vật liệu hấp phụ 100 ml dung dịch sắt chuẩn vớinồng độ 20 mg/l - Lắc bình máy lắc, khoảng thời gian khác tiến hành lọc, thu dung dịch lọc để xác định 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Để khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ, ta tiến hành sau: - Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 250 ml Đánh số thứ tự bình - Cho vào bình 0,4; 0,7; 1; 1,5; 1,9; 2,3g vật liệu hấp phụ 100 ml dung dịch sắt chuẩn với nồng độ 20 mg/l - Điều chỉnh đến pH tối ưu tiến hành lắc khoảng thời gian đạt cân hấp phụ sau lọc xác định nồng độ sắt sau xử lý 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khả hấp phụ vật liệu pH, để khảo sát ảnh hưởng pH ta tiến hành sau: - Chuẩn bị: bình tam giác dung tích 250 ml Đánh số thứ tự bình - Cho vào bình 100 ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l 1,5g vật liệu hấp phụ - Điều chỉnh pH khác bình - Đem lắc khoảng thời gian đạt cân hấp phụ sau lọc đo nồng độ đầu dung dịch 2.6.4 Sự phụ thuộc tải trọng vào nồng độ cân Để khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân vật liệu ta tiến hành sau: - Chuẩn bị: bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ đến - Pha dung dịch sắt chuẩn với nồng độ khác nhau: 40; 60; 80; 100; 120; 140; 160; 180mg/l - Cho vào bình 100ml dung dịch sắt nồng độ 1,5g vật liệu hấp phụ - Điều chỉnh pH tối ưu tiến hành lắc khoảng thời gian đạt cân Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 30 Khóa luận tốt nghiệp hấp phụ sau lọc xác định nồng độ sắt sau xử lý 2.6.5 Khảo sát khả giải hấp tái sinh vật liệu hấp phụ 2.6.5.1 Khảo sát khả giải hấp Lấy 100ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l 1,5g vật liệu hấp phụ cho vào bình tam giác 250ml đem lắc 120 phút Sau đo nồng độ dung dịch sau xử lý, từ tính hàm lượng sắt mà vỏ trấu hấp phụ Sau tiến hành giải hấp tách sắt khỏi vật liệu dung dịch HNO31M, trình giải hấp tiến hành lần, lần 100ml dung dịchHNO3 Xác định nồng độ Fe3+ sau giải hấp phương pháp trắc quang Từ tính hàm lượng sắt rửa giải 2.6.5.2 Khảo sát khả tái sinh Lấy 100ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l cho vào bình tam giác dung tích 250ml 1,5g vật liệu hấp phụ qua giải hấp Đem lắc 120 phút, pH tối ưu Sau đo nồng độ sắt sau lắc Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 31 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Cân loại nguyên liệu vật liệu hấp phụ 1g cho riêng rẽ vào bình tam giác Thêm vào bình 100 ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l Đem lắc thời gian 60 phút Đem lọc thu 30ml dung dịch lọc làm tươngtự trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Các thông số hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ Chất hấp Hiệu suất Co (mg/l) ABS Cf (mg/l) Nguyên liệu 20 0,990 14,19 29,05% Vật liệu 20 0,671 9,61 51,95% phụ (%) Kết bảng 3.1 cho thấy: Cả nguyên liệu vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ sắt Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ vật liệu hấp phụ cao gấp 1,79 lần so với nguyên liệu Điều chứng tỏ nguyên liệu sau biến tính axit citric trở thành vật liệu hấp phụ có độ xốp cao nguyên liệu vỏ trấu ban đầu, diện tích bề mặt lớn nên hấp phụ tốt 3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Sắt Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml đánh số thứ tự, bình 1g vật liệu hấp phụ thêm vào bình 100 ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l Đem lắc máy lắc khoảng thời gian khác 20; 40; 60; 80; 100; 120; 140 phút Sau lắc xong, đem lọc lấy 30ml dung dịch sau lọc làm theo trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.2 Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 32 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Sắt Co Thời gian Cf Hiệu suất (mg/l) (Phút) (mg/l) (%) 20 20 0,880 12,61 36,95 20 40 0,791 11,68 43,35 20 60 0,683 9,78 51,10 20 80 0,602 8,62 56,90 20 100 0,547 7,83 60,85 20 120 0,540 7,73 61,35 20 140 0,531 7,60 62,00 STT ABS Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ sắt Kết thực nghiệm cho thấy hiệu suất trình hấp phụ tăng mạnh khoảng thời gian hấp phụ tăng từ 20 - 100 phút Khi tiếp tục kéo dài thời gian hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ tăng nhiên không đáng kể Như ta chọn thời gian đạt cân hấp phụ 100 phút cho nghiên cứu 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Sắt Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 33 Khóa luận tốt nghiệp Chuẩn bị bình tam giác 250 ml đánh số thứ tự từ đến Cho vào bình 100ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 1,9; 2,3g vật liệu hấp phụ Lắc bình máy lắc thời gian 100 phút (thời gian đạt cân hấp phụ), đem lọc lấy 30 ml dung dịch sau lọc làm trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Sắt C0 Khối lượng VLHP (mg/l) (g) 20 0,4 20 Cf Hiệu suất (mg/l) (%) 0,828 11,87 40,65 0,7 0,693 9,93 50,35 20 1,0 0,609 8,72 56,40 20 1,5 0,424 6,10 69,50 20 1,9 0,412 5,90 70,50 20 2,3 0,400 5,72 71,40 STT ABS Từ kết ta có đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ Sắt: Hình 3.2 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ sắt Kết hình 3.2 cho thấy: Khi khối lượng vật liệu hấp phụ tăng hiệu suất trình hấp phụ Sắt tăng theo Khi khối lượng vật liệu tăng từ 0,4 đến 1,5g hiệu suất trình hấp phụ tăng nhanh Tiếp tục tăng khối lượng vật Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 34 Khóa luận tốt nghiệp liệu hấp phụ hiệu suất trình hấp phụ Sắt tăng chậm không đáng kể Chọn giá trị khối lượng vật liệu tối ưu 1,5g cho nghiên cứu 3.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Sắt Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml đánh số thứ tự bình 1,5g vật liệu hấp phụ thêm vào bình 100 ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l Dùng dung dịch NaOH H2SO4 loãng để điều chỉnh pH dung dịch đến giá trị tương ứng 1; 2; 3; 4; Tiến hành lắc khoảng thời gian 100 phút (thời gian tối ưu trình hấp phụ) Đem lọc, thu 30ml dung dịch sau lọc làm tương tự trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ sắt C0 Cf Hiệu suất (mg/l) (%) 0,446 6,38 68,10 20 0,363 5,19 74,05 20 0,274 3,90 80,50 4 20 0,178 2,53 87,35 5 20 0,140 2,00 90,00 STT pH 1 20 2 (mg/l) ABS Từ kết ta có đồ thị biểu diễn phụ thuộc khả hấp phụ sắt dung dịch theo pH: Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 35 Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Sắt Từ kết thu từ bảng 3.4 hình 3.3 ta thấy: Khi pH tăng khả hấp phụ sắt vật liệu tăng (hiệu suất trình xử lý tăng) Nhưng TFe(OH)3 = 1,1.10-36 nên pH > Fe 3+ bị kết tủa nên hiệu suất trình xử lý Fe3+ vật liệu hấp phụ khơng xác (do Fe3+ vừa kết tủa, vừa bị hấp phụ) Vì chọn pH = cho trình nghiên cứu 3.5 Khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Sắt Lấy bình tam giác dung tích 250 ml đánh số thứ tự từ đến Cho vào bình 100ml dung dịch sắt chuẩn với nồng độ khác 20; 40; 60; 80; 100; 120; 140; 160; 180 mg/l 1,5g vật liệu hấp phụ Điều chỉnh pH tối ưu pH = tiến hành lắc khoảng thời gian 100 phút Đem lọc, thu 30ml dung dịch sau lọc làm trình tự phân tích Kết thu thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Kết khảo sát phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Sắt Tải trọng hấp phụ q Tỷ lệ (mg/g) Cf/q 8,75 2,08 4,21 0,940 13,47 3,1 4,35 80 1,336 19,15 4,06 4,72 100 1,801 25,82 4,95 5,22 120 2,245 32,19 5,85 5,50 140 2,822 40,46 6,36 6,36 160 3,376 48,41 7,44 6,51 180 3,824 54,83 8,34 6,57 STT Ci(mg/l) ABS Cf(mg/l) 40 0,611 60 Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cf sắt đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào nồng độ cân Cf: Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 36 Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân Cf Fe3+ dung dịch Hình 3.5 Sự phụ thuộc Cf/q vào nồng độ cân Cf Kết thực nghiệm cho thấy hấp phụ Fe3+ miêu tả tương đối tốt mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir vùng có nồng độ cao vùng có nồng độ thấp Theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir ta có: tg  = q max Từ phương trình biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào C f ta có: tgα = 0,056 Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 37 Khóa luận tốt nghiệp Từ ta suy qmax = 17,86 (mg/g) 3.6 Kết khảo sát khả giải hấp, tái sinh vật liệu hấp phụ Lấy 100ml dung dịch sắt chuẩn nồng độ 20 mg/l 1,5g vật liệu hấp phụ cho vào bình tam giác 250ml đem lắc 100 phút pH = Lọc dung dịch sau lắc, đo mật độ quang dung dịch thu tính hàm lượng Fe3+ mà vật liệu hấp phụ Kết thể bảng 3.6: Bảng 3.6 Kết hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ Nguyên tố Co (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) Fe3+ 20 3,812 80,94 Bảng 3.7 Kết giải hấp vật liệu hấp phụ HNO3 1M Lượng Fe3+ hấp phụ Lượng Fe3+ Hiệu suất vật liệu rửa giải (%) STT Số lần rửa Lần 16,187 9,442 58.33 Lần 6,745 3.816 81,91 Lần 2,929 1,988 94,19 Dựa vào bảng số liệu khả rửa giải vật liệu hấp phụ HNO3 1M tốt Ban đầu vật liệu hấp phụ chứa 16,187 mg Fe3+ sau rửa giải lần cịn lại 0,941mg Fe 3+, hiệu suất đạt 94,19% Bảng 3.8 Kết tái sinh vật liệu hấp phụ Vật liệu hấp phụ Co (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) Vỏ trấu 20 4,96 75,2% Kết cho thấy khả hấp phụ vật liệu hấp phụ sau giải hấp khả quan, hiệu suất đạt 75,2% Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 38 Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Qua q trình thực đề tài khóa luận “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phương pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước thải ” em thu số kết sau: Đã chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyên liệu phế thải vỏ trấu thơng qua q trình xử lý hóa học natri hidroxit axit citric Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu vật liệu hấp phụ ion Fe3+ Kết cho thấy nguyên liệu vật liệu hấp phụ ion kim loại dung dịch Tuy nhiên, khả hấp phụ vật liệu tốt so với nguyên liệu (gấp 1,78 lần) Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Sắt Kết thực nghiệm cho thấy thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 100 phút Khảo sát khả hấp phụ vật liệu theo pH, kết cho thấy pH tối ưu cho trình hấp phụ ion Fe3+ pH = Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ ion Fe3+ Kết thực nghiệm cho thấy khối lượng vật liệu hấp phụ tối ưu 1,5g Mô tả trình hấp phụ vật liệu ion Fe3+ theo mơ hình Langmuir thu giá trị tải trọng hấp phụ cực đại qmax = 17,86 (mg/g) Khảo sát trình hấp phụ động vật liệu, khả hấp phụ vật liệu tốt Vật liệu sau giải hấp hấp phụ lại với hiệu suất 75,2% Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 39 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 Nguyễn Tinh Dung, Các phương pháp định lượng hoá học, NXB Giáo dục Hà Nội, 2002 Nguyễn Đăng Đức, Hóa học phân tích, Đại học Thái Nguyên, 2008 Phạm Luận, Cơ sở lý thuyết phương pháp phổ quang học, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 1999 Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại Học Quốc gia Hà Nội, 2006 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, Giáo trình hóa lý tập 2, Nhà xuất giáo dục, 2004 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 Sinh viên: Lưu Thị Ánh - MT1801 40 ... thực đề tài khóa luận ? ?Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phương pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước thải ” em thu số kết sau: Đã chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyên... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ TRẤU BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHĨA... lợi Việt Nam nước có nơng nghiệp phát triển dồi Với mục đích đó, em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phương pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước thải ” Sinh