Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ cr2o72 trong nước của carbon nanotubes

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA PHẠM THỊ THẢO NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr2O72- TRONG NƯỚC CỦA CARBON NANOTUBES KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng - 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr2O72- TRONG NƯỚC CỦA CARBON NANOTUBES KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thảo Lớp: 13CHP Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Hường Đà Nẵng - 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Phạm Thị Thảo Lớp : 13_CHP Tên đề tài : “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cr2O72- nước Carbon Nanotubes” Dụng cụ hóa chất 2.1 Thiết bị dụng cụ - Máy quang phổ hấp phụ phân tử UV - VIS: lambda – 25 - Máy khuấy từ - Máy đo pH - Cân phân tích - Tủ sấy - Phễu lọc, giấy lọc - Bình định mức loại: 50, 100, 250, 1000 (ml) - Pipet loại - Cốc thủy tinh loại: 50, 100, 250 (ml) 2.2 Hóa chất - Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 1000ppm - Dung dịch HNO3 đậm đặc - Dung dịch H2SO4 đậm đặc - NaOH rắn - Nước cất Nội dung nghiên cứu - Biến tính carbon nanotubes HNO3 đặc - Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý Cr2O72- carbon nanotubes carbon nanotubes biến tính - Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Cr2O72- carbon nanotubes carbon nanotubes biến tính - Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- đến hiệu suất xử lý Cr2O72- carbon nanotubes carbon nanotubes biến tính - Đánh giá sai số Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Hường Ngày giao đề tài: 15/10/2016 Ngày hoàn thành đề tài: 11/3/2017 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS.Lê Tự Hải Th.S Nguyễn Thị Hường Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày tháng năm 2017 Kết điểm đánh giá: , ngày .tháng năm 2017 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm – Đại Học Đà Nẵng, đặc biệt thầy khoa Hóa học hết lịng dạy bảo, trang bị cho em nhiều kiến thức quý báu suốt trình học tập, rèn luyện trường Em xin gởi lời tri ân sâu sắc đến cô giáo Nguyễn Thị Hường giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, bảo em suốt thời gian nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp Qua em xin cảm ơn thầy cô phụ trách phịng thí nghiệm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian thực đề tài Dù cố gắng nhiều, song lực cịn hạn chế nên khóa luận em chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý q thầy để khóa luận em hồn chỉnh Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy sức khỏe dồi dào, hạnh phúc thành công sống nghiệp giảng dạy Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2017 Sinh viên thực Phạm Thị Thảo MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đại cương kim loại nặng 1.1.1 Định nghĩa nguồn phát sinh kim loại nặng 1.1.2 Tính chất kim loại nặng 1.1.3 Tác động số KLN người sinh vật 1.1.4 Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng Việt Nam 1.2 Giới thiệu Cr(VI) 1.2.1 Tính chất hóa học Cr(VI) 1.2.2 Nguồn gốc phát sinh độc tính Cr(VI) 1.3 Giới thiệu số phương pháp xử lý nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng 19 1.3.1 Phương pháp trao đổi ion 1.3.2 Phương pháp kết tủa 1.3.3 Phương pháp hấp phụ 1.4 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 10 1.4.1 Các khái niệm 10 1.4.2 Phân loại hấp phụ 11 1.4.3 Cơ chế q trình hấp phụ mơi trường nước 12 1.4.4 Động học hấp phụ 13 1.4.5 Các mơ hình đẳng nhiệt q trình hấp phụ 13 1.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 17 1.5 Tổng quan Carbon NanoTubes (CNTs) số ứng dụng 18 1.5.1 Giới thiệu CNTs phân loại CNTs 18 1.5.2 Tính chất đặc trưng CNTs 19 1.5.3 Các phương pháp tổng hợp CNTs 20 1.5.4 Các ứng dụng CNTs 22 1.5.5 Phương pháp biến tính bề mặt CNTs 23 1.6 Giới thiệu phương pháp UV – VIS 24 1.6.1 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS 24 1.6.2 Các điều kiện tối ưu phép đo quang 26 1.6.3 Một số phương pháp phân tích định lượng 27 1.7 Đánh giá sai số thống kê 28 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31 2.1 Nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ hóa chất 31 2.1.1 Nguyên liệu 31 2.1.2 Thiết bị 31 2.1.3 Dụng cụ 31 2.1.4 Hóa chất 31 2.2 Pha chế hóa chất 31 2.3 Xây dựng đường chuẩn 32 2.4 Hoạt hóa CNTs dung dịch HNO3 đặc 65% 32 2.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr2O72- VLHP 32 2.5.1 Khảo sát thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP 33 2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP 33 2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Cr2O72-ban đầu đến hiệu suất xử lý Cr2O72 VLHP 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Xây dựng đường chuẩn phân tích Cr2O72- 34 3.2 Kết thu CNTs – BT 35 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP 47 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP 36 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP 38 3.3.3 Khảo sát nồng độ Cr2O72- ban đầu đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP 40 3.3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cr2O72- 42 3.4 Kết đánh giá sai số thống kê phương pháp 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Từ nguyên ngốc ANOVA Analysis of variance CNTs Carbon nanotubes CNTs – BT Carbon nanotubes – Biến Tính CVD Chemical Vapour Deposition KLN Kim loại nặng VLHP Vật liệu hấp phụ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freunlich 14 Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lg q vào lg Ccb 15 Hình 1.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 16 Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 17 Hình 1.5 Cấu trúc fullerene 19 Hình 1.6 Cấu trúc cacbon nanotube đơn thành (a) đa thành (b) 19 Hình 1.7 Các phương pháp biến tính bề mặt CNTs 23 Hình 1.8 Sơ đồ khối tổng quát máy đo quang 27 Hình 3.1 Đường chuẩn phân tích Cr2O72- 34 Hình 3.2 Sơ đồ biến tính CNTs tạo CNTs – BT 35 Hình 3.3 Tiến hành thực nghiệm biến tính CNTs thành CNTs – BT 35 Hình 3.4 Đồ thị so sánh ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ CNTs CNTs –BT 37 Hình 3.5 Đồ thị so sánh ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT 39 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- ban đầu đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT 41 Hình 3.7 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cf Cr2O72trong dung dịch CNTs 42 Hình 3.8 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf CNTs 43 Hình 3.9 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cf Cr2O72trong dung dịch CNTs – BT 44 Hình 3.10 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf CNTs 44 3.2 Kết thu CNTs – BT gam CNTs +80 ml HNO3 đậm đặc Hỗn hợp Đun hồi lưu 1000C, 6h Hỗn hợp - Lọc chân không - Rửa pH = - Sấy 700C, 4h CNTs – BT Hình 3.2 Sơ đồ biến tính CNTs tạo CNTs – BT Hình 3.3 Tiến hành thực nghiệm biến tính CNTs thành CNTs – BT 35 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP Tiến hành làm thí nghiệm mục 2.5.1 để khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT điều kiện sau: Bảng 3.2 Tóm tắt yếu tố trình khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy Các yếu tố cố định pH Khối lượng VLHP 0.05 g Nồng độ dung dịch Cr2O72- 10 ppm Tốc độ khuấy 350 vòng/phút Yếu tố khảo sát Thời gian hấp phụ 30, 60, 90, 120, 150 (phút) Kết khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ mô tả bảng 3.3 Bảng 3.3 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ t (phút) Co (ppm) CNTs – BT CNTs Ccb (ppm) H (%) Ccb (ppm) H (%) 30 10 6.35 36.5 4.42 55.8 60 10 3.49 65.1 1.64 83.6 90 10 3.64 63.6 1.99 80.1 120 10 3.71 62.9 1.85 81.5 150 10 3.78 62.2 1.78 82.2 Từ bảng 3.3 vẽ đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ VLHP thể hình 3.4 36 Hiệu suất xử lý H (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Thời gian (phút) CNTs CNTs - BT Hình 3.4 Đồ thị so sánh ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ CNTs CNTs –BT So sánh giá trị thực nghiệm cho thấy, thời gian khuấy ảnh hưởng đến trình hấp phụ hai vật liệu hấp phụ CNTs CNTs – BT có luật khoảng thời gian khảo sát từ 30 phút đến 150 phút, ban đầu hiệu suất xử lý Cr2O72- CNTs CNTs – BT tăng sau chậm dần tương đối ổn định Tại thời gian hấp phụ 60 phút hai vật liệu hấp phụ CNTs CNTs – BT cho hiệu suất cao dựa vào đồ thị ta thấy CNTs – BT cho hiệu suất xử lý cao so với CNTs Từ kết khảo sát ta chọn t = 60 phút làm điều kiện tối ưu cho trình xử lý Cr2O72- yếu tố lại Ban đầu bề mặt CNTs trống trãi nên dễ dàng hấp phụ lượng Cr2O72trong dung dịch Thời gian tiếp xúc dài lượng Cr2O72- bị giữ lại bề mặt chất hấp phụ nhiều Tuy nhiên, nhìn vào đồ thị rõ ràng hiệu suất hấp phụ tăng tuyến tính khoảng thời gian định sau dần ổn định dù thời gian tiếp xúc có tăng thêm Nguyên nhân sau thời gian tiếp xúc với dung dịch, bề mặt VLHP lấp đầy Cr2O72- nên dù thời gian có kéo dài thêm lượng Cr2O72- bị giữ VLHP không đổi nên hiệu suất xử lý thay đổi khơng nhiều Sau q trình biến tính CNTs dung dịch HNO3 đậm đặc bề mặt CNTs gắn thêm nhóm chức -OH, -COOH,… làm tăng khả phân tán 37 CNTs – BT dung dịch so với CNTs dẫn đến hiệu suất xử lý Cr2O72của CNTs – BT cao so với CNTs 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP Tiến hành làm thí nghiệm mục 2.5.2 để khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT điều kiện sau: Bảng 3.4 Tóm tắt yếu tố đến trình khảo sát ảnh hưởng pH Các yếu tố cố định Thời gian (phút) 60 phút Khối lượng VLHP 0.05 g Nồng độ dung dịch Cr2O72- 10ppm Tốc độ khuấy 350 vòng/phút Các yếu tố khảo sát pH 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ mơ tả bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ pH Ctrước (ppm) CNTs – BT CNTs Csau (ppm) H (%) Csau (ppm) H (%) 10 5.42 45.8 2.35 76.5 10 3.14 68.6 1.06 89.4 10 3.5 65 1.68 83.2 10 7.06 29.4 4.71 52.9 10 8.71 12.9 7.28 27.2 10 9.21 7.9 8.78 12.2 Từ bảng 3.5 vẽ đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT thể hình 3.5 38 Hiệu suất xử lý H (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 pH dung dịch CNTs CNTs - BT Hình 3.5 Đồ thị so sánh ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT Đồ thị cho thấy ảnh hưởng yếu tố pH đến trình hấp phụ Cr2O72bằng CNTs CNTs – BT xảy hai trình Qúa trình hấp phụ xảy từ pH = đến pH = 3, hiệu suất hấp phụ lúc tăng theo pH Hiệu suất hấp phụ đạt cực đại pH = Tuy nhiên, tiếp tục tăng pH lên hiệu suất giảm dần Từ kết khảo sát ta chọn pH = làm điều kiện tối ưu cho trình xử lý Cr2O72- yếu tố lại Qua tham khảo số tài liệu, cho thấy có nhóm chức –OH, COOH bề mặt CNTs - BT, điểm bề mặt (CxOH) nhận proton để hình thành CxOH2+ pH thấp nhường proton hình thành CxO- pH cao Vì Cr2O72- tồn giá trị pH thấp nên dễ dàng bị hấp phụ đến CNTs mang điện tích dương CxOH2+ giá trị pH thấp tương tác tĩnh điện Ở giá trị pH thấp anion Cr2O72- bị khử thành Cr(III) xảy phản ứng oxy hóa khử nhóm bề mặt: 3CxOH + Cr2O72- + 4H+ = 3CXO + HCrO4- + Cr3+ + 3H Nên CNTs – BT cho hiệu suất xử lý Cr2O72- cao so với CNTs 39 3.3.3 Khảo sát nồng độ Cr2O72- ban đầu đến hiệu suất xử lý Cr2O72- VLHP Tiến hành làm thí nghiệm mục 2.5.3 để khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT điều kiện sau: Bảng 3.6 Tóm tắt yếu tố đến trình khảo sát ảnh hưởng nồng độ Các yếu tố cố định Thời gian (phút) 60 phút Khối lượng VLHP 0.05 g pH Tốc độ khuấy 350 vòng/phút Các yếu tố khảo sát Nồng độ chất bị hấp phụ 10, 20, 30, 40, 50 ppm Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Cr2O72- đến hiệu suất xử lý Cr2O72- môi trường Co (ppm) pH CNTs – BT CNTs Ccb (ppm) H (%) Ccb (ppm) H (%) 10 3.14 68.6 1.06 89.4 20 8.56 57.2 4.48 77.6 30 14.35 52.17 7.78 74.07 40 23.28 41.8 11.56 71.1 50 32.42 35.16 16.1 67.8 Từ bảng 3.7 vẽ đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- ban đầu đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT thể hình 3.6 40 Hiệu suất xử lý H% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Nồng độ Cr2O72- ban đầu CNTs CNTs - BT Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- ban đầu đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT Từ hình 3.6, biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- ban đầu đến trình hấp phụ CNTs CNTs – BT cho thấy, nồng độ Cr2O72- tăng từ 10ppm đến 50 ppm hiệu suất xử lý Cr2O72- giảm dần theo Qua kết khảo sát ta chọn nồng độ Cr2O72- 10ppm làm điều kiện tối ưu cho trình xử lý Cr2O72- Cùng lượng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ loãng, phân tử chất bị hấp phụ chuyển động tự trung tâm hoạt động bề mặt vật liệu hấp phụ chưa lấp đầy lượng Cr2O72- Do hiệu suất hấp phụ tăng lên Ở nồng độ cao, có va chạm, cản trở chuyển động lẫn làm hạn chế khả hấp phụ điều kiện Nên nồng độ chất hấp phụ lớn hiệu suất hấp phụ giảm Ngoài nồng độ chất hấp phụ lớn dung dịch xảy trình sonvat hóa làm cho bán kính Cr2O72- lớn, khuếch tán vào lỗ xốp bị hạn chế Tuy nhiên, nồng độ Cr2O72- thấp hiệu suất hấp phụ lớn nên lượng Cr2O72- lại thấp, nằm giới hạn phát máy CNTs – BT có hiệu suất xử lý Cr2O72- cao so với CNTs khả phân tán VLHP CNTs – BT cao 41 3.3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cr2O72Từ kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- ta biết phụ thuộc tải trọng hấp phụ CNTs CNTs – BT vào hàm lượng Cr2O72- Bảng 3.8 Kết phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cr2O72- CNTs STT Ci (ppm) 10 20 30 40 50 Cf (ppm) 3.14 8.56 14.35 23.28 32.42 q (mg/g) 3.43 5.72 7.83 8.36 8.79 Cf/q 0.92 1.5 1.83 2.78 3.69 Trong đó: - Ci: Nồng độ dung dịch Cr2O72- trước hấp phụ (ppm) - Cf: Nồng độ dung dịch Cr2O72- sau hấp phụ (ppm) - q: Tải trọng hấp phụ (mg/g) Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ ban đầu dung dịch Cr2O72tăng tải trọng hấp phụ vật liệu CNTs tăng dần Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cr2O72- 10 y = 2.3992ln(x) + 0.7889 R² = 0.9699 q (mg/g) 0 10 15 20 25 30 35 Cf (ppm) Hình 3.7 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cf Cr2O72trong dung dịch CNTs 42 Dựa số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào Cf theo thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho vật liệu hấp phụ CNTs mô tả hình 3.8 3.5 y = 0.0936x + 0.6133 R² = 0.9947 Cf/q (g/l) 2.5 1.5 0.5 0 10 15 20 25 30 35 Cf (mg/l) Linear (Cf/q (g/l) ) Hình 3.8 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf CNTs Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf mơ tả theo phương trình: y = 0.0936x + 0.6133 Tức phương trình 𝐶𝑓 𝑞 = 𝐾.𝑞𝑚𝑎𝑥 + 𝑞𝑚𝑎𝑥 (*) 𝐶𝑓 mơ tả dạng phương trình (*) (trong y Cf/q x Cf) Từ phương trình đường thẳng (*) ta tính K qm Với 1/qmax = 0.0936, suy qmax = 10.684 mg/g K = 0.153 Bảng 3.9 Kết phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cr2O72- CNTs – BT STT Ci (ppm) 10 20 30 40 50 Cf (ppm) 1.06 4.48 7.78 11.56 16.1 q (mg/g) 4.47 7.76 11.11 14.22 16.95 Cf/q 0.24 0.58 0.7 0.81 0.95 43 Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ ban đầu dung dịch Cr2O72tăng tải trọng hấp phụ vật liệu CNTs tăng dần Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cr2O72- 0.9 0.8 y = 0.4892ln(x) - 0.4623 R² = 0.9735 q (mg/g) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 15 20 Cf (ppm) Hình 3.9 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân Cf Cr2O72trong dung dịch CNTs – BT Dựa số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào Cf theo thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho vật liệu hấp phụ CNTs mơ tả hình 3.10 1.2 y = 0.0438x + 0.297 R² = 0.9145 Cf/q (g/l) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 Cf (ppm) 15 Hình 3.10 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf CNTs 44 20 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf mơ tả theo phương trình: y = 0.0438x + 0.297 Tức phương trình Cf q = K.qmax + qmax (**) Cf mô tả dạng phương trình (**) (trong y Cf/q x Cf) Từ phương trình đường thẳng (**) ta tính K qm Với 1/qmax = 0.0438, suy qmax = 22.83 mg/g K = 0.147 Các kết khảo sát cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir VLHP mô tả tương đối tốt số liệu thực nghiệm, điều thể qua số hồi quy R2 Tải trọng hấp phụ cực đại qmax tính theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir hai VLHP CNTs CNTs – BT 10.684 mg/g 22.83 mg/g Kết cho thấy, tải trọng hấp phụ CNTs thấp so với CNTs – BT 3.4 Kết đánh giá sai số thống kê phương pháp Tiến hành phân tích hai mẫu chuẩn mẫu lần với nồng độ 10 ppm Đo mật độ quang trước sau xử lý Tính độ chuẩn xác phương pháp thơng qua giá trị ε với chuẩn student, độ tin cậy 95% (α = 0.95, k = 4, t = 2.78) theo mục 1.7 Kết thể bảng 3.10 Bảng 3.10 Mật độ quang thu sau lần đo mẫu trước, sau xử lý hiệu suất tương ứng D trước 0.0143 0.0142 0.0140 0.0138 0.0137 D sau 0.0043 0.0042 0.0042 0.0040 0.0041 H (%) 69.9 70.12 70 71.01 70.07 D trước 0.0143 0.0141 0.0137 0.0144 0.0139 D sau 0.0014 0.0013 0.0014 0.0015 0.0013 H (%) 90.02 90.78 89.78 89.58 90.65 Lần phân tích CNTs CNTs- BT 45 Bảng 3.11 Kết đánh giá sai số thống kê phép đo Các đại lượng đặc trưng CNTs CNTs – BT Giá trị hiệu suất trung bình (%) 70.02 90.16 Phương sai S2 0.2019 0.2812 Độ lệch chuẩn 0.4493 0.5303 Hệ số biến động Cv 0.6417 0.5882 Biên giới tin cậy ε ±0.5485 ±0.6474 Sai số tương đối Δ% ±0.7895 ±1.0873 Phương sai độ lệch chuẩn đo mức độ lặp lại số liệu mẫu quanh số trung bình Phương sai độ lệch chuẩn nhỏ độ lặp lại phương pháp tốt Từ bảng 3.11 ta thấy, phương sai độ lệch chuẩn hai mẫu nhỏ nên phương pháp có độ xác tương đối 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua q trình thực đề tài khóa luận: “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cr2O72- nước Carbon Nanotubes”, thu số kết sau: - Biến tính CNTs HNO3 đặc - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý Cr2O72- CNTs CNTs – BT + Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý Cr2O72- + Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Cr2O72- + Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Cr2O72- ban đầu đến hiệu suất xử lý Cr2O72Từ kết nghiên cứu thu số kết luận sau: - Điều kiện biến tính CNTs thành cơng là: 80 ml HNO3 đặc, khối lượng CNTs để biến tính g, thời gian đun hồi lưu giờ, nhiệt độ 100oC - Hiệu suất hấp phụ Cr2O72- phụ thuộc vào nhiều yếu tố Tuy nhiên, phần khảo sát yếu tố nhận thấy rằng: Hiệu suất xử lý cao điều kiện tối ưu hai VLHP CNTs CNTs – BT thời gian khuấy 60 phút, pH = 3, nồng độ Cr2O72- 10 ppm - Giữa hai VLHP để xử lý Cr2O72- CNTs – BT cho hiệu suất cao so với CNTs, điều khẳng định lại việc biến tính CNTs HNO3 đặc thành cơng mặt lý thuyết Kiến nghị Do nhiều hạn chế thời gian, điều kiện thí nghiệm khả nắm bắt sinh viên nên đề tài cịn nhiều thiếu sót Vậy nên xin đưa số đề xuất cho nghiên cứu tiếp theo: - Tiếp tục nghiên cứu khả giải hấp VLHP - Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại khác CNTs – BT - Ứng dụng CNTs – BT để hấp phụ KLN mẫu nước thải thực tế 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phan Vũ An, “Nghiên cứu xử lý nước nhiễm phenol màng TiO2”, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 2008 [2] Hà Quang Ánh, “Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu cấu trúc nano sở graphen ứng dụng xử lý môi trường”, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội, 2016 [3] Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống Kê, 2002 [4] Phạm Thị Hà, Phân tích cơng cụ, Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, 2008 [5] Lê Tự Hải, Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, Trường Đại học Sư Phạm – Đại Học Đà Nẵng, 2009 [6] Trần Tứ Hiếu, Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV – VIS, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2003 [7] Ninh Thị Huyền, “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-GO”, Luận văn thạc sỹ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2014 [8] PP Koroxtelev, Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, Người dịch: Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Nguyễn Viết Huệ, Lê Ngọc Khánh, Trần Thanh Sơn, Mai Văn Thanh, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1974 [9] Hồng Đắc Lực,“Nghiên cứu nhiễm KLN nước thải công nghiệp nước thải sinh hoạt -1998”, báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp bộ, 1999 [10] Ngô Sỹ Lương, “Ảnh hưởng yếu tố q trình điều chế đến kích thước hạt cấu trúc tinh thể TiO2”, Tạp chí Khoa học, Khoa học tự nhiên công nghệ, Đại học quốc gia Hà Nội, T.XXI, N.2, Tr 16 – 22, 2005 [11] Nguyễn Văn Nội, Nguyễn Tấn Lâm, “Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ rau câu”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, T.13, số 1, Tr 24-28, 2008 [12] Hồng Nhâm, Hóa vơ cơ, tập II, tập III, NXB Giáo Dục, 2003 48 [13] Nguyễn Duy Phương, “Nghiên cứu tương quan hàm lượng Pb, Cd Vẹm Xanh, Sị Lơng trầm tích Vịnh Đà Nẵng”, Luận văn thạc sỹ Đại học Đà Nẵng, 2011 [14] UNICEF, “Ơ nhiễm thạch tín nguồn nước sinh hoạt Việt Nam-Khái quát tình hình & biện pháp giảm thiểu cần thiết”, UNICEF Việt Nam, Hà Nội, 2004 [15] Chu Anh Vân,“Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệu cao su nanocompozit sở số cao su blend chúng với ống nano cacbon”, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội, 2016 [16] Bùi Xuân Vững, Xử lý số liệu hóa phân tích, Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, 2014 Tiếng Anh [17] Ashish Gadhave and Jyotsna Waghmare, “Removal of heavy metal ions from wastewater by carbon nanotubes (CNTs)”, 2014 [18] Kabata-Pendias A., and Adriano D.H, “Trace elements in Soils and Plants”, third ed CRC Press LLC, Boca Raton, 1995 [19] Mohammad Hadi Dehghani, Mahdieh Mohammad Taher , Anil Kumar Bajpai , Behzad Heibati Inderjeet Tyagi, Mohammad Asif, Shilpi Agarwal, Vinod Kumar Gupta, “Removal of noxious Cr (VI) ions using single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes”, Chemical Engineering, 2015 [20] WANG Shuguang, LI Yanhui, Gong Xiaoyan, ZHAO Huazhang, LUAN Zhaokun, XU Cailu & WU Dehai, “Surface characteristics of modified carbon nanotubes and its application in lead adsorption from aqueous solution”, Chinese Science Bulletin, 48 No.5 441 443, 2003 [21] Zheng Li, Zheng Liu, Haiyan Sun and Chao Gao, “Superstructured Assembly of Nanocarbons: Fullerenes, Nanotubes, and Graphene”, Chemical Reviews, 115 7046-71172, 2015 49 ... HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr2O72- TRONG NƯỚC CỦA CARBON NANOTUBES KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực... Tóm tắt yếu tố đến q trình khảo sát ảnh hưởng pH 38 Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 38 Bảng 3.6 Tóm tắt yếu tố đến q trình khảo sát ảnh hưởng nồng độ 40 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng... chất chất hấp phụ Bản chất độ xốp chất hấp phụ ảnh hưởng lớn đến hấp phụ dung dịch Các chất hấp phụ phân cực hấp phụ tốt chất phân cực ngược lại chất hấp phụ không phân cực hấp phụ tốt chất khơng