Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen và metyl da cam của các vật liệu đá ong biến tính

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM MA THỊ VÂN HÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METYLEN VÀ METYL DA CAM CỦA CÁC VẬT LIỆU ĐÁ ONG BIẾN TÍNH Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Thị Mai Việt THÁI NGUYÊN – NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Môi trường bảo vệ môi trường ngày mối quan tâm chung toàn xã hội Quản lý bảo vệ môi trường hướng tới phát triển bền vững vấn đề đặt cấp bách cho nước phát triển Việt Nam Hiện nay, đất nước ta đường Cơng nghiệp hố - đại hố, mơi trường nước nhiều khu thị, khu công nghiệp làng nghề ngày bị ô nhiễm nguồn nước thải độc hại Một số nhiều tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước phải kể đến nước thải dệt nhuộm Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức người, siết chặt cơng tác quản lý mơi trường vấn đề tìm phương pháp nhằm loại bỏ hợp chất hữu độc hại nước thải nói chung, nước thải dệt nhuộm nói riêng có ý nghĩa quan trọng Thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp như: dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm Do tính tan cao, thuốc nhuộm tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước hậu tác động độc hại đến người sinh vật sống Hơn nữa, thuốc nhuộm nước thải khó loại bỏ chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt tác nhân gây ôxi hóa Thực tế có nhiều cơng trình nghiên cứu phương pháp để xử lý thuốc nhuộm nước thải phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, phương pháp keo tụ Trong phương pháp đó, phương pháp hấp phụ tỏ có nhiều ưu việt tính kinh tế, tính hiệu quả, thao tác đơn giản dễ thực Bởi vậy, nghiên cứu khả xử lý thuốc nhuộm nước thải vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên với giá thành rẻ thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Đá ong nguồn khống liệu phổ biến Việt Nam có đặc tính hấp phụ Cho đến nay, số cơng trình nghiên cứu khả hấp phụ số chất hữu độc hại môi trường nước đá ong biến tính cịn chưa nhiều Xuất Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ phát từ lý đó, chúng tơi chọn đề tài: ―Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính” Trong đề tài nghiên cứu nội dung sau: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ đá ong Xác định điểm đẳng điện vật liệu Xác định bước sóng tối ưu cho phép xác định xanh metylen metyl da cam phương pháp UV – Vis Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính, xây dựng đánh giá đường chuẩn xác định xanh metylen metyl da cam theo phương pháp UV – Vis Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam môi trường nước vật liệu đá ong biến tính theo phương pháp tĩnh Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam môi trường nước đá ong biến tính theo phương pháp hấp phụ động Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Nƣớc thải dệt nhuộm Trong điều kiện kinh tế thị trường thời mở cửa, dệt nhuộm ngành cơng nghiệp chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước nguồn giải công ăn việc làm cho nhiều lao động Ở Việt Nam, ngành cơng nghiệp dệt nhuộm có xu hướng phát triển mạnh mẽ đầu tư ngồi nước Tuy nhiên, có nhà máy lớn có xây dựng hệ thống xử lý nước thải cịn lại chưa có hệ thống xử lý cịn xả trực tiếp mơi trường Loại nước thải dệt nhuộm có độ kiềm độ axit cao, màu đậm, có nhiều chất hữu cơ, vơ gây hại cho quần thể sinh vật ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng 1.1.1 Sơ lược thuốc nhuộm Thuốc nhuộm chất hữu có màu, hấp thụ mạnh phần định quang phổ ánh sáng nhìn thấy có khả gắn kết vào vật liệu dệt điều kiện quy định (tính gắn màu) Thuốc nhuộm có nguồn gốc thiên nhiên tổng hợp Hiện người sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp Đặc điểm bật loại thuốc nhuộm độ bền màu tính chất khơng bị phân hủy Màu sắc thuốc nhuộm có cấu trúc hóa học: cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu nhóm trợ màu Nhóm mang màu nhóm có chứa nối đơi liên hợp với hệ điện tử  không cố định như: > C = C < , > C = N - , - N = N - , - NO2 … Nhóm trợ màu nhóm cho nhận điện tử như: - NH2 , - COOH , - SO3H , - OH … đóng vai trị tăng cường màu cách dịch chuyển lượng hệ điện tử [9] 1.1.2 Khái quát số loại thuốc nhuộm Hiện dạng phức kim loại khơng cịn sử dụng nhiều nước thải sau nhuộm chứa hàm lượng lớn kim loại nặng gây ô nhiễm mơi trường Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ nghiêm trọng Thuốc nhuộm dạng hữu mang màu phổ biến thị trường Tuỳ theo cấu tạo, tính chất phạm vi sử dụng chúng mà người ta chia thuốc nhuộm thành nhóm khác Ở nước ta nay, thuốc nhuộm thương phẩm chưa sản xuất, tất loại thuốc nhuộm phải nhập hãng sản xuất thuốc nhuộm giới Có hai cách để phân loại thuốc nhuộm: - Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm cấu trúc hoá học có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm nitro,… - Phân loại theo lớp kỹ thuật hay phạm vi sử dụng: ưu điểm phân loại thuận tiện cho việc tra cứu sử dụng, người ta xây dựng từ điển thuốc nhuộm Từ điển thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi giới, loại thuốc nhuộm có chung tính chất kỹ thuật xếp lớp như: nhóm thuốc trực tiếp, thuốc axit, thuốc hoạt tính… Trong lớp lại xếp theo thứ tự gam màu từ vàng da cam, đỏ, tím, xanh lam, xanh lục, nâu đen Sau số nhóm thuốc nhuộm thường dùng Việt Nam [17] 1.1.2.1 Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp hay gọi thuốc nhuộm tự bắt màu hợp chất màu hồ tan nước, có khả tự bắt màu vào số vật liệu như: tơ xenlulozơ, giấy… nhờ lực hấp phụ mơi trường trung tính mơi trường kiềm Tuy nhiên, nhuộm màu đậm thuốc nhuộm trực tiếp khơng cịn hiệu suất bắt màu cao, thành phần có chứa gốc azo ( - N = N - ), loại hợp chất hợp chất hữu độc hại nên loại thuốc khơng cịn khuyến khích sử dụng nhiều Mặc dù vậy, thuốc nhuộm trực tiếp dễ sử dụng rẻ nên đa số sở nhỏ lẻ từ Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ làng nghề truyền thống sử dụng để nhuộm loại vải, sợi dễ bắt màu tơ, lụa, cotton 1.1.2.2 Thuốc nhuộm axit Theo cấu tạo hố học thuốc nhuộm axit thuộc nhóm azo, số dẫn xuất antraquinon, triarylmetan, xanten, azin quinophtalic, số tạo phức với kim loại Các thuốc nhuộm loại thường sử dụng để nhuộm trực tiếp loại sợi động vật tức nhóm xơ sợi có tính bazơ len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit môi trường axit 1.1.2.3 Thuốc nhuộm hoạt tính Thuốc nhuộm hoạt tính hợp chất màu mà phân tử chúng có chứa nhóm nguyên tử thực liên kết hố trị với vật liệu nói chung xơ dệt nói riêng q trình nhuộm Dạng cơng thức hố học tổng quát thuốc nhuộm hoạt tính là: S — R — T — X Trong đó: S: nhóm – SO3Na, - COONa, - SO2CH3 R: phần mang màu phân tử thuốc nhuộm, định màu sắc, gốc mang màu thường monoazo diazo, gốc thuốc nhuộm axit antraquinon, hồn ngun đa vịng … T: nhóm nguyên tử phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết thuốc nhuộm với xơ có ảnh hưởng định đến độ bền liên kết này, đóng vai trị định tốc độ phản ứng nucleofin X: nhóm ngun tử phản ứng, q trình nhuộm tách khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo điều kiện để thuốc nhuộm thực phản ứng hoá học với xơ Mức độ không gắn màu thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao, khoảng 30%, có chứa gốc halogen hữu (hợp chất AOX) nên làm tăng tính Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ độc thải môi trường Hơn hợp chất có khả tích luỹ sinh học, gây nên tác động tiềm ẩn cho sức khoẻ người động vật 1.1.2.4 Thuốc nhuộm bazơ Thuốc nhuộm bazơ hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng muối clorua, oxalat muối kép bazơ hữu 1.1.2.5 Thuốc nhuộm hoàn nguyên Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi bơng, lụa visco Thuốc nhuộm hồn ngun phần lớn dựa hai họ màu indigoit antraquinon Các thuốc nhuộm hồn ngun thường khơng tan nước, kiềm nên thường phải sử dụng chất khử để chuyển dạng tan (thường dung dịch NaOH + Na2S2O3 50 – 600C) Ở dạng tan này, thuốc nhuộm hoàn nguyên khuyếch tán vào xơ 1.1.2.6 Thuốc nhuộm lưu huỳnh Thuốc nhuộm lưu huỳnh hợp chất màu chứa nguyên tử lưu huỳnh phân tử thuốc nhuộm dạng - S - , - S - S - , - SO - , - Sn - Trong nhiều trường hợp, lưu huỳnh nằm dị vòng như: tiazol, tiazin, tiantren vòng azin Thuốc nhuộm nhóm phức tạp, đến chưa xác định xác cấu tạo tổng quát chúng 1.1.2.7 Thuốc nhuộm phân tán Là chất màu không tan nước, phân bố nước dạng dung dịch huyền phù, thường dùng nhuộm xơ kị nước xơ axetat, polyamit, polyeste, polyacrilonitrin Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N = N -) antraquinon có chứa nhóm amin tự bị thay (- NH2, - NHR , - NR2 , - NH - CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước Mức độ gắn màu thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 - 95 %) nên nước thải không chứa nhiều thuốc nhuộm mang tính axit Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.1.2.8 Thuốc nhuộm azo khơng tan Thuốc nhuộm azo khơng tan cịn có tên gọi khác thuốc nhuộm lạnh, thuốc nhuộm đá, thuốc nhuộm naptol, chúng hợp chất có chứa nhóm azo phân tử khơng có mặt nhóm có tính tan - SO3Na, COONa nên khơng hồ tan nước 1.1.2.9 Thuốc nhuộm pigment Pigment hợp chất có màu, có đặc điểm chung khơng tan nước phân tử khơng chứa nhóm có tính tan (- SO3H , - COOH) nhóm bị chuyển dạng muối bari, canxi khơng tan nước Thuốc nhuộm phải gia công đặc biệt để hồ tan nước nóng phân bố dung dịch thuốc nhuộm thực bắt màu lên xơ sợi theo lực hấp phụ vật lý 1.1.2.10 Các chất nhiễm nước thải dệt nhuộm Các chất ô nhiễm chủ yếu có nước thải dệt nhuộm chất hữu khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, hợp chất halogen hữu cơ, muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao pH nước thải cao lượng kiềm lớn Trong đó, thuốc nhuộm thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt thuốc nhuộm azo - loại thuốc nhuộm sử dụng phổ biến nay, chiếm tới 60 - 70 % thị phần [14, 20] Thông thường, chất màu có thuốc nhuộm khơng bám dính hết vào sợi vải q trình nhuộm mà lại lượng dư định tồn nước thải Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm lên đến 50 % tổng lượng thuốc nhuộm sử dụng ban đầu [20, 22] Đây nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao nồng độ chất ô nhiễm lớn Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.2 Giới thiệu chung xanh metylen metyl da cam 1.2.1 Xanh metylen Cấu trúc hóa học, đặc tính [13] Công thức phân tử: C16H18ClN3S.3H2O Công thức cấu tạo: Phân tử gam: 319,85 g/mol; Nhiệt độ nóng chảy: 100 - 110 °C Xanh metylen (MB) chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dạng cation (MB+) Một số tên gọi khác tetramethylthionine chlorhydrate, methylene blue, glutylene, methylthioninium chloride Đây hợp chất có mày xanh đậm ổn định nhiệt độ phòng Dạng dung dịch 1% có pH từ 4,5 Xanh methylen đối kháng với loại hóa chất mang tính oxy hóa khử, kiềm, dichromate, hợp chất iod Khi phân hủy sinh khí độc như: Cl2, NO, CO, SO2, CO2, H2S Xanh methylen nguyên chất 100% dạng bột tinh thể Xanh methylen bị oxy hóa bị khử phân tử xanh methylen bị oxy hóa bị khử khoảng 100 lần/giây Quá trình làm tăng tiêu thụ oxy tế bào Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trong hóa học phân tích, xanh metylen sử dụng chất thị với oxi hóa khử tiêu chuẩn 0,01V MB sử dụng làm chất thị để phân tích số nguyên tố tho phương pháp động học Ứng dụng Xanh metylen hóa chất sử dụng rộng rãi ngành nhuộm vải, nilon, da, gỗ; sản suất mực in; xây dựng để kiểm nghiệm đánh giá chất lượng bê tông vữa; sử dụng y học Trong thủy sản, xanh methylen sử dụng vào kỉ 19 việc điều trị bệnh vi khuẩn, nấm kí sinh trùng Ngoài ra, xanh methylen cho hiệu việc chữa bệnh máu nâu Met-hemoglobin nhiều máu Bệnh thể dạng hemoglobin bất thường máu làm cho việc vận chuyển oxy máu khó khăn Những hợp chất gây tượng sử dụng kháng sinh, hàm lượng NO2-, NO3- nước dư lượng thuốc bảo vệ thực vật Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Xanh metylen hấp thu mạnh loại đất khác Trong môi trường nước, xanh metylen bị hấp thu vào vật chất lơ lửng bùn đáy ao khơng có khả bay ngồi môi trường nước bề mặt nước Khi ước lượng số tích lũy sinh học, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cho xanh methylen tích lũy sinh học thủy sinh vật (giá trị BCF = 1,5) Nếu thải metylen vào khơng khí, xanh methylen tồn dạng bụi lơ lửng Dạng bị phân hủy phản ứng quang phân với gốc oxy hóa [OH], thời gian bán hủy khoảng Sự quang phân trực tiếp diễn Đối với dạng hạt lơ lửng loại bỏ vật lý q trình phân hủy Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ metyl da cam đá ong biến tính giảm pH tăng Vì pH cao, metyl da cam tồn dạng anion, xảy hấp phụ cạnh tranh anion với ion OH- dung dịch nên dung lượng hấp phụ VLHP dung dịch nghiên cứu giảm [13] Vì vậy, với kết thu được, chúng tơi nhận thấy giá trị pH tối ưu cho trình hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính (VLHP VLHP 2) 7,0  9,0 1,0 Các kết nghiên cứu phù hợp với kết xác định điểm đẳng điện vật liệu Như vậy, thơng số tối ưu cho q trình hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu nghiên cứu Đó là: Khối lượng vật liệu 0,1g (đối với hai vật liệu); thời gian đạt cân hấp phụ (đối với xanh metylen metyl da cam 150 phút); pH dung dịch nghiên cứu (đối với xanh metylen 7,0  9,0; metyl da cam 1,0) Trên sở kết này, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đầu dung dịch nghiên cứu để xác định dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu hấp phụ 3.6.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu dung dịch nghiên cứu Kết nghiên cứu thể bảng hình Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.6.4.1 Vật liệu hấp phụ Bảng 3.16 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch xanh metylen metyl da cam đến dung lượng hấp phụ VLHP Xanh metylen C0 Ccb q (mg/L) (mg/L) (mg/g) 48,20 6,41 10,45 98,40 17,51 147,80 Metyl da cam C0 Ccb q (mg/L) (mg/L) (mg/g) 0,61 49,50 10,40 29,78 0,35 22,22 0,79 101,80 30,68 40,78 0,75 29,11 28,67 1,02 148,90 52,58 46,08 1,14 197,40 50,53 33,72 1,50 199,10 80,11 49,75 1,61 250,50 86,98 38,88 2,24 248,50 112,08 53,64 2,09 297,90 119,59 42,58 2,81 298,70 155,65 56,76 2,74 346,80 154,89 44,98 3,44 348,20 193,06 57,99 3,33 407,80 204,70 48,29 4,24 398,60 234,35 61,06 3,84 448,90 286,73 50,45 5,68 449,74 289,43 61,54 4,70 498,50 377,50 50,94 7,41 498,67 332,98 61,78 5,39 Ccb/q Ccb/q Hình 3.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir xanh metylen metyl da cam VLHP Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.15 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb VLHP Kết nghiên cứu cho thấy hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính (VLHP1) tn theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với độ tin cậy cao Các thông số hấp phụ (dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir K) theo mơ hình Langmuir vật liệu đá ong biến tính (VLHP 1) tóm tắt bảng 3.17 Bảng 3.17 Các thơng số hấp phụ theo mơ hình Langmuir VLHP Dung dịch hấp phụ qmax (mg/g) K (L/g) R2 Xanh metylen 55,56 0,033 0,999 Metyl da cam 66,67 0,048 0,998 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.6.4.2 Vật liệu hấp phụ Bảng 3.18 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch xanh metylen metyl da cam đến dung lượng hấp phụ VLHP Xanh metylen Metyl da cam C0 (mg/L) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb/q C0 (mg/L) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb/q 48,20 15,42 8,19 1,88 49,50 1,26 12,06 0,10 98,40 41,34 14,26 2,90 101,80 12,84 22,24 0,58 147,80 74,11 18,42 4,02 148,90 39,10 27,45 1,42 197,40 111,04 21,59 5,14 199,10 76,66 30,61 2,50 250,50 154,91 23,90 6,48 248,50 117,50 32,75 3,59 297,90 195,30 25,65 7,61 298,70 161,94 34,19 4,74 346,80 237,18 27,41 8,65 348,20 206,04 35,54 5,80 407,80 290,44 29,34 9,90 398,60 251,00 36,90 6,80 448,90 328,34 30,14 10,89 449,74 299,86 37,47 8,00 498,50 365,74 30,94 11,82 498,67 346,83 37,96 9,14 Hình 3.16 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir xanh metylenvà metyl da cam VLHP Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.17 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb VLHP Kết nghiên cứu cho thấy hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính (VLHP2) tn theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với độ tin cậy cao Các thông số hấp phụ (dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir K) theo mơ hình Langmuir vật liệu đá ong biến tính (VLHP 2) tóm tắt bảng 3.19 Bảng 3.19 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir vật liệu hấp phụ Dung dịch hấp phụ qmax (mg/g) K (L/g) R2 Xanh metylen 37,04 0,014 0,995 Metyl da cam 40,00 0,067 0,997 Từ kết bảng 3.16 – 3.19 hình 3.12 – 3.15 chúng tơi tóm tắt thành bảng tổng hợp sau: Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 3.20 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir vật liệu đá ong biến tính Xanh metylen Vật liệu VLHP VLHP Chất biến tính Ce4+ + Fe3+ + SiO32+ quặng apatit Fe3+ + SiO32+ quặng apatit qmax K (mg/g) (L/g) 55,56 0,033 37,04 0,014 Metyl da cam qmax K (mg/g) (L/g) 0,999 66,67 0,048 0,998 0,995 40,00 0,067 0,997 R2 R2 Tổng hợp kết nghiên cứu, thấy dung lượng hấp phụ cực đại xanh metylen metyl da cam VLHP lớn VLHP Điều phù hợp với kết nghiên cứu vật liệu phương pháp SEM BET [15] Dung lượng hấp phụ xanh metylen vật liệu thấp metyl da cam bán kính ion xanh metylen (7,0x16  ) [27] lớn bán kính ion metyl da cam (2,27  ) [21] Trên sở kết này, sử dụng VLHP (vật liệu đá ong biến tính quặng apatit sắt, silicat xeri) để nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam theo phương pháp hấp phụ động 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ xanh metylen mety da cam VLHP theo phƣơng pháp hấp phụ động 3.7.1 Chuẩn bị cột hấp phụ Chuẩn bị cột hấp phụ mục 2.7.1 (sử dụng 2,0 gam VLHP) Cho dung dịch xanh metylen có nồng độ 198,7mg/L (đối với VLHP 1), dung dịch metyl da cam có nồng độ 200,34mg/L chạy qua cột hấp phụ Điều chỉnh tốc độ dòng chảy qua cột hấp phụ với ba tốc độ: 1,0mL/phút; 2,0mL/phút; 3,0mL/phút Dung dịch sau chảy qua cột lấy liên tục theo phân đoạn thể tích Xác định nồng độ trước sau hấp phụ dung Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ dịch xanh metylen metyl da cam phương pháp đo quang Kết nghiên cứu khả hấp phụ động VLHP dung dịch xanh metylen metyl da cam bảng 3.21; 3.22 hình 3.18; 3.19 3.7.2 Hấp phụ động xanh metylen Kết bảng 3.21 hình 3.18 Bảng 3.21 Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ xanh metylen C0 (mg/L) 198,7 Tốc độ dòng (mL/phút) Số lần cho V (L) dung 0,05L dung dịch qua cột dịch qua cột tính từ lần 1 0,05 V1 = 1,0 V2 = 2,0 V3 = 3,0 Hàm lượng chất hấp phụ xác định sau lần cho 0,05L qua cột 0,00 0,00 0,73 0,10 0,00 1,04 1,52 0,15 0,79 3,01 4,26 0,20 4,03 5,03 6,60 0,25 6,27 7,05 8,35 0,30 7,27 8,76 9,05 0,35 8,77 9,00 9,14 0,40 8,98 9,20 9,42 0,45 9,03 9,38 9,51 10 0,50 9,29 9,45 9,66 11 0,55 9,46 9,50 9,69 12 0,60 9,65 9,74 9,82 13 0,65 9,75 9,80 9,85 14 0,70 9,79 9,83 9,88 15 0,75 9,84 9,85 9,89 16 0,80 9,85 9,88 9,89 17 0,85 9,87 9,89 9,90 18 0,90 9,88 9,90 9,90 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 19 0,95 9,89 9,90 9,91 20 1,00 9,90 9,90 9,92 Hình 3.18 Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ xanh metylen 3.7.3 Hấp phụ động metyl da cam Kết bảng 3.22 hình 3.19 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 3.22 Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metyl da cam C0 (mg/L) 200,34 Tốc độ dòng (mL/phút) V1 = 1,0 V2 = 2,0 V3 = 3,0 Số lần cho 0,05L dung dịch qua cột V (L) dung dịch qua cột tính từ lần 0,05 0,00 0,54 0,78 0,10 0,00 1,01 1,52 0,15 0,55 2,28 3,53 0,20 2,89 3,92 5,05 0,25 5,03 6,51 7,53 0,30 7,97 8,50 8,58 0,35 8,53 9,25 9,40 0,40 9,29 9,50 9,61 0,45 9,55 9,70 9,75 10 0,50 9,74 9,78 9,86 11 0,55 9,84 9,90 9,89 12 0,60 9,88 9,94 9,95 13 0,65 9,95 9,95 9,95 14 0,70 9,95 9,96 9,97 15 0,75 9,96 9,98 10,01 16 0,80 10,00 10,01 10,01 Hàm lượng chất hấp phụ xác định sau lần cho 0,05L qua cột Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.19 Ảnh hưởng tốc độ dịng đến khả hấp phụ metyl da cam Các kết nghiên cứu cho thấy, tốc độ lớn dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam giảm Điều giải thích sau: Khi tốc độ dịng nhỏ thời gian tiếp xúc dung dịch nghiên cứu chất hấp phụ lớn nên dung lượng hấp phụ tăng ngược lại Với tốc độ 1mL/phút dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam là: 23,20mg/g 23,57mg/g Với tốc độ 2mL/phút dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam là: 19,3mg/g 19,78mg/g Với tốc độ 3mL/phút dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam là: 15,91mg/g 17,45mg/g Như sử dụng vật liệu đá ong biến tính để hấp phụ xanh metylen metyl da cam nước thải chứa phẩm nhuộm Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, thực đề tài rút số kết luận sau: Đã biến tính đá ong thành vật liệu hấp phụ (VLHP VLHP 2) Đã xác định điểm đẳng điện VLHP Đã khảo sát bước sóng tối ưu dung dịch xanh metylen metyl da cam Đã xác định khoảng nồng độ tuyến tính xây dựng đường chuẩn xác định xanh metylen metyl da cam phương pháp đo quang máy UV mini 1240 (Shimadzu – Nhật Bản) Đã xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, đánh giá sai số độ lặp lại phương pháp Đã khảo sát khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ xanh metylen, metyl da cam VLHP 1, VLHP phương pháp hấp phụ tĩnh (khối lượng vật liệu hấp phụ 0,1g; thời gian lắc 150 phút cho hai dung dịch); pH tối ưu cho hấp phụ xanh metylen metyl da cam 7,0  9,0 1,0 Sự hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir Dung lượng hấp phụ cực đại xanh metylen 55,56mg/g (VLHP 1); 37,04mg/g (VLHP 2) dung lượng hấp phụ cực đại metyl da cam 66,67mg/g (VLHP 1); 40,00mg/g (VLHP 2) Dung lượng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam vật liệu đá ong biến tính có gia thêm đất xeri cao so với vật liệu đá ong biến tính khơng chứa xeri Đã khảo sát khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam theo phương pháp động Với tốc độ 1mL/phút dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam là: 23,20mg/g 23,57mg/g Với tốc độ 2mL/phút dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam là: Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 19,3mg/g 19,78mg/g Với tốc độ 3mL/phút dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam là: 15,91mg/g 17,45mg/g Khi tốc độ lớn dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam giảm Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội [2] Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [3] ĐỗTrà Hương, Bùi Đức Nguyên (2013), Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen vật liệu nonocompozit MWCNTs/Fe2O3, Tạp chí Hóa học, tập 51 (3AB), tr 137 – 141 [4] Đỗ Trà Hương, Lê Xuân Quế, Đặng Văn Thành (2014), Nghiên cứu hấp phụ màu phẩm đỏ hoạt tính ĐH 120 vật liệu bã chè, Tạp chí Hóa học, tập 52, số 5A, tr 46 – 51 [5] Đỗ Trà Hương, Trần Thuý Nga (2014), Nghiên cứu hấp phụ màu metylen xanh vật liệu bã chè, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý Sinh học, tập 19, số 4, tr.27 – 32 [6] Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hữu Nghị, Trần Hữu Bằng, Đặng Thị Thanh Lê (2014), Tổng hợp khảo sát hấp phụ xanh metylen vật liệu SiO2 tinh thể nano, Tạp chí Hóa học, tập 52, số 5A, tr 16 – 21 [7] Trần Văn Nhân (2005), Hồ Thị Nga, ―Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải”,NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội [8] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, NXB Giáo dục, Hà Nội [9] Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội [10] Đặng Trấn Phòng (2004), Sinh thái môi trường dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [11] Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội [12] Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học hóa học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội [13] Lê Hữu Thiềng (2011), Nghiên cứu khả hấp phụ số kim loại nặng chất hữu độc hại môi trường nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía khảo sát khả ứng dụng chúng, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ [14] Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh ( 9 ) , Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [15] Ngô Thi ̣Mai Viê ̣t (2014), Nghiên cứu khả hấ p phụ Mn (II), Ni(II) vật liệu đá ong biến tính quặng apatiti , Tạp chí hóa học, tâ ̣p 52, (số 5A), tr.10 – 15 [16] Đặng Xuân Việt (2007), Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải dệt nhuộm, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội [17] Cục Thẩm định Đánh giá tác động môi trường, Tổng cục môi trường (2009), Hướng dẫn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án dệt nhuộm, Hà Nội [18] Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 quy định quy chuẩn kỹ thuật quốc gia môi trường TIẾNG ANH [19] A Gurses, S Karaca, C Dogar, R Bayrak, M Acikyildiz, and M Yalcin (2003), Determination of adsorptive properties of clay/water system: methylene blue sorption, Journal of Colloid and Interface Science 269, pp 310 – 314 [20] Eric R Bandala, Miguel A Peláez, A Javier García-López, Maria de J Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Salgado, Gabriela Moeller (2008), Photocatalytic decolourisation of synthetic and real textile wastewater containing benzidine-based azo dyes, Chemical Engineering and Processing 47, pp 169 – 176 [21] http://www.americanelements.com/namos.html [22] H Zollinger (1991), Color Chemistry-Synthesis Properties and Application of Organic Dyes and Pigments, VCH Publishers, New York [23] M.A Brown, S De Vito (1993), Predicting azo dye toxycity, Crit Rev Environ Sci Technol 23 (3), pp 249 – 324 [24] Mas Rosemal H.Mas Haris and Kathiresan Sathasivam (2009), The removal of methyl red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers, American Journal of applied sciences 6(9): 1690-1700, ISSN 1546 – 9237 [25] M Bhaska, A Gnanamani, R.J Ganeshjeevan, R Chandrasekar, S Sadulla, G Radhakrishnan (2003), Analyses of carcinogenic aromatic amines released from harmful azo colorants by Streptomyces sp SS07, J Chromatogr A 1081, pp 117 – 123 [26] P Ekici, G Leupol, H Parlar (2001), Degradability of selected azo dye metabolites in activated sludge systems, Chemosphere, Volume 44, pp 721 – 728 [27] Petra Simoncic, Thomas Armbruter (2005), Cationic methylene blue incorporated into zeolite mordenite – Na: a single crystal X – ray study, Microporous and Mesoporous Material 81, pp 87 – 95 [28] Shaobin Wang, Z.H Zhu, Anthony Coomes, F Haghseresht, G.Q Lu (2004), The physical and surface chemical characteristics of activated carbons and the adsorption of methylene blue from waste water, Journal of Colloid and Interface Science 284, pp 440 – 446 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu đá ong biến tính? ?? Trong đề tài chúng tơi nghiên cứu nội dung sau: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ đá ong Xác định điểm đẳng điện vật liệu. .. sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam môi trường nước vật liệu đá ong biến tính theo phương pháp tĩnh Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam mơi trường... Tác giả Lê Hữu Thiềng nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen metyl da cam vật liệu chế tạo từ bã mía Với vật liệu xử lý fomandehit dung lượng hấp phụ xanh metylen metyl da cam cực đại theo mơ hình