Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl da cam, metylen xanh của các vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -    - NGÔ THỊ LAN ANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYL DA CAM, METYLEN XANH CỦA CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ BÃ MÍA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên, 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình, chu đáo PGS.TS Lê Hữu Thiềng suốt q trình hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Ban giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Hóa học trường ĐHSP Thái Nguyên Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cán phịng thí nghiệm khoa Hóa học trường ĐHSP Thái Ngun bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực nghiệm Cùng với biết ơn sâu sắc xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ Hóa - Sinh - Trường THPT Đồng Hỷ giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập hoàn thành luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2011 Tác giả Ngô Thị Lan Anh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1.Nƣớc thải dệt nhuộm .7 1.1.1.Thuốc nhuộm 1.1.2.Nguồn phát sinh nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm 1.1.3.Giới thiệu metyl da cam metylen xanh 1.1.3.1.Metyl da cam .9 1.1.3.2.Metylen xanh 10 1.1.4.Tác hại ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm thuốc nhuộm .10 1.2.Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ .11 1.2.1.Các khái niệm .11 1.2.2.Các mô hình trình hấp phụ 13 1.2.2.1.Mơ hình động học hấp phụ 13 1.2.2.2.Các mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ .13 1.2.3 Đặc điểm chung hấp phụ môi trƣờng nƣớc .17 1.2.4 Quá trình hấp phụ động cột .18 1.3.Phƣơng pháp phân tích xác định hàm lƣợng metyl da cam, metylen xanh 19 1.4.Giới thiệu VLHP bã mía 20 1.5 Một số hƣớng nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trƣờng .22 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 25 2.1.Thiết bị, dụng cụ, hóa chất .25 2.1.1.Thiết bị dụng cụ .25 2.1.2.Hóa chất 25 2.2.Chế tạo VLHP từ bã mía 25 2.2.1.Chuẩn bị nguyên liệu 25 2.2.2.Chế tạo vật liệu hấp phụ …………………….………………….…… …… … 25 2.3 Định lƣợng metyl da cam metylen xanh ………………… ………………………26 2.3.1 Định lƣợng metyl da cam 26 2.3.2 Định lƣợng metylen xanh 27 2.4 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu VLHP theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh 28 2.4.1 Khảo sát khả hấp phụ metyl da cam nguyên liệu VLHP .28 2.4.2.Khảo sát khả hấp phụ metylen xanh nguyên liệu VLHP 29 2.5.Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ VLHP theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh 30 2.5.1.Ảnh hƣởng pH 30 2.5.1.1.Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP 30 2.5.1.2.Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP 32 2.5.2.Ảnh hƣởng thời gian 34 2.5.2.1.Ảnh hƣởng thời gian đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP .34 2.5.2.2.Ảnh hƣởng thời gian đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP 36 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.5.3.Ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP .37 2.5.3.1.Ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP 37 2.5.3.2.Ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP 39 2.5.4.Ảnh hƣởng kích thƣớc VLHP 40 2.5.4.1.Ảnh hƣởng kích thƣớc VLHP đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP .40 2.5.4.2.Ảnh hƣởng kích thƣớc VLHP đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP .42 2.5.5.Ảnh hƣởng nồng độ metyl da cam metylen xanh ban đầu 43 2.5.5.1.Ảnh hƣởng nồng độ metyl da cam ban đầu .43 2.6.Khảo sát khả hấp phụ thu hồi metyl da cam, metylen xanh VLHP chế tạo từ bã mía theo phƣơng pháp hấp phụ động cột 49 2.6.1.Chuẩn bị cột hấp phụ 49 2.6.2.Khảo sát ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ metyl da cam, metylen xanh VLHP .50 2.6.2.1.Ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP………………………………………………………………………………….51 2.6.2.2.Ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP 53 2.7 Khảo sát khả giải hấp metyl da cam, metylen xanh dung dịch rửa giải NaOH nồng độ khác 55 2.7.1.Kết giải hấp metyl da cam dung dịch NaOH nồng độ khác 56 2.7.2 Kết giải hấp metylen xanh dung dịch NaOH nồng độ khác 58 2.8 Khảo sát khả tái sử dụng VLHP với VLHP hấp phụ metyl da cam, metylen xanh 61 2.8.1 Kết tái sử dụng VLHP với VLHP hấp phụ metyl da cam 62 2.8.2 Kết tái sử dụng VLHP với VLHP hấp phụ metylen xanh 64 KẾT LUẬN .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .71 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các nguồn chủ yếu phát sinh nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm [6] Bảng 1.2 Một số phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ 14 Bảng 1.3 Thành phần hố học bã mía [13] 22 Bảng 2.1 Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ metyl da cam 27 Bảng 2.2 Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ metylen xanh 27 Bảng 2.3 Các thông số hấp phụ metyl da cam nguyên liệu VLHP 29 Bảng 2.4 Các thông số hấp phụ metylen xanh nguyên liệu VLHP 30 Bảng 2.5 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất dung lƣợng hấp phụ VLHP metyl da cam 31 Bảng 2.6 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP metylen xanh33 Bảng 2.7 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ VLHP metyl da cam 35 Bảng 2.8.Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ VLHP metylen xanh 36 Bảng 2.9 Ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp phụ metyl da cam 38 Bảng 2.10.Ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp phụ metylen xanh 39 Bảng 2.11.Ảnh hƣởng kích thƣớc VLHP đến hiệu suất dung lƣợng 41 Bảng 2.13 Ảnh hƣởng nồng độ metyl da cam ban đầu đến hiệu suất dung lƣợng hấp phụ VLHP 43 Bảng 2.14: Ảnh hƣởng nồng độ đầu metylen xanh đến hiệu suất hấp phụ VLHP 1,VLHP2 46 Bảng 2.15:Dung lƣợng hấp phụ cực đại q max số Langmuir b hai loại VLHP 49 Bảng 2.16: Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP1 50 Bảng 2.17 Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP2 51 Bảng 2.18 Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP1 53 Bảng2.19 Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP2 54 Bảng 2.20 Kết giải hấp metyl da cam đƣợc hấp phụ VLHP1 dung dịch NaOH nồng độ khác 56 Bảng 2.21 Kết giải hấp metyl da cam đƣợc hấp phụ VLHP2 dung dịch NaOH nồng độ khác nhau………………………………………………………… 57 Bảng 2.22: Kết giải hấp metylen xanh đƣợc hấp phụ VLHP1 dung dịch NaOH nồng độ khác 59 Bảng 2.23 Kết giải hấp metylen xanh đƣợc hấp phụ VLHP2 dung dịch NaOH nồng độ khác 60 Bảng 2.24 So sánh khả hấp phụ metyl da cam VLHP1 VLHP1 tái sinh 62 Bảng2.25 So sánh khả hấp phụ metyl da cam VLHP2mới VLHP2 tái sinh 63 Bảng 2.26 So sánh khả hấp phụ metylen xanh VLHP1 VLHP1 tái sinh 65 Bảng 2.27 So sánh khả hấp phụ metylen xanh VLHP2 VLHP2 tái sinh.66 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 16 Hình 1.2 Đồ thị phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 16 Hình 1.3: Mơ hình cột hấp phụ 18 Hình 1.4 : Dạng đƣờng cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ điểm cuối cột theo thời gian 19 Hình 2.1 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ metyl da cam…………………………………28 Hình 2.2 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ metylen xanh 28 Hình 2.3 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH metyl da cam 32 Hình 2.4 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH metylen xanh 34 Hình 2.5 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào thời gian metyl da cam 35 Hình 2.6 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào thời gian metylen xanh 37 Hình 2.7 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lƣợng VLHP metyl da cam 38 Hình 2.8 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP vào khối lƣợng metylen xanh 40 Hình 2.9 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ VLHP VLHP vào nồng độ metyl da cam ban đầu 44 Hình 2.10 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir metyl da cam 45 Hình 2.11 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb metyl da cam 45 Hình 2.12 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir metyl da cam 45 Hình 2.13 Sự phụ thuộc Ccb /q vào Ccb metyl da cam 45 Hình 2.14 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ metylen xanh ban đầu 47 Hình 2.15 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir metylen xanh 48 Hình 2.16 Sự phụ thuộc Ccb /q vào Ccb metylen xanh 48 Hình 2.17 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir metylen xanh 48 Hình 2.18 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb metylen xanh 48 Hình 2.19 Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP1.51 Hình 2.20 Ảnh hƣởng tốc độ dịng đến khả hấp phụ metyl da cam VLHP2.52 Hình 2.21 Ảnh hƣởng tốc độ dịng đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP154 Hình 2.22 Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ metylen xanh VLHP255 Hình 2.23 Ảnh hƣởng nồng độ NaOH đến giải hấp metyl da cam đƣợc hấp phụ VLHP1 57 Hình 2.24: Ảnh hƣởng nồng độ NaOH đến giải hấp metyl da cam đƣợc hấp phụ VLHP2 58 Hình 2.25 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch NaOH đến giải hấp metylen xanh đƣợc hấp phụ VLHP1………………………………………………………………………61 Hình 2.26 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch NaOH đến giải hấp metylen xanh đƣợc hấp phụ VLHP2 61 Hình 2.27 Đƣờng cong metyl da cam khỏi VLHP1 mới,VLHP1 tái sinh… ….63 Hình 2.28 Đƣờng cong metyl da cam khỏi VLHP2 mới,VLHP2 tái sinh 64 Hình 2.29 Đƣờng cong thoát metylen xanh khỏi VLHP1 mới,VLHP1 tái sinh 66 Hình 2.30 Đƣờng cong metylen xanh khỏi VLHP2 mới, VLHP2 tái sinh 67 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Thuốc nhuộm đƣợc sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp nhƣ dệt may, cao su, giấy, nhựa… Do tính tan cao, thuốc nhuộm nguồn nhiễm nƣớc thấy điều qua dấu vết nƣớc thải cơng nghiệp Việc thải nƣớc thải chứa thuốc nhuộm chƣa qua xử lý vào nguồn nƣớc tự nhiên nhƣ sông, suối,… làm nhiễm độc sinh vật sống nƣớc phá hủy cảnh quan môi trƣờng tự nhiên Trong số nhiều phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị nhiễm thuốc nhuộm, phƣơng pháp hấp phụ đƣợc lựa chọn mang lại hiệu cao Trên giới, năm gần việc tận dụng phụ phẩm nơng nghiệp, cơng nghiệp sẵn có, rẻ tiền chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) để tách loại chất gây nhiểm nói chung, thuốc nhuộm nói riêng nguồn nƣớc đƣợc ý [16,19,21] Chất hấp phụ thƣờng đƣợc sử dụng phụ phẩm công,nông nghiệp phổ biến nhƣ: lõi ngô, vỏ lạc, mùn cƣa, bã mía… Theo thống kê giới,khoảng 200 quốc gia vùng lãnh thổ trồng mía sản lƣợng đạt 1324,6 triệu tấn.Còn Việt Nam niên vụ 2010-2011,diện tích mía nguyên liệu vào khoảng 330000 diện tích mía tập trung nhà máy đƣờng 231856 với sản lƣợng đạt 17 triệu Mặt khác, bã mía khơ chứa khoảng 34,5% xenlulozo, 24% hemixenlulozo 22÷25% ligmin Các polime sinh học có chứa nhóm chức hydroxyl phenolic, sau biến đổi hóa học tạo vật liệu có nhiều hoạt tính [17,18] Do tận dụng đƣợc nguồn bã mía chế tạo thành VLHP có khả xử lí nhiễm mơi trƣờng nƣớc định hƣớng cần đƣợc quan tâm nghiên cứu Trên sở chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ metyl da cam, metylen xanh vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Nƣớc thải dệt nhuộm Trong nhiều thập kỷ qua, ngành công nghiệp dệt nhuộm ln có vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Với doanh nghiệp nhà nƣớc, doanh nghiệp tƣ nhân, dự án liên doanh nhà máy có vốn đầu tƣ 100% nƣớc ngồi nhiều tổ hợp tƣ nhân nhỏ vừa lớn hoạt động lĩnh vực sợi, dệt, nhuộm nhằm phấn đấu đạt tiêu hai tỷ mét vải vào năm 2011 cho thấy quy mô định hƣớng phát triển lớn mạnh ngành công nghiệp Tuy nhiên, số nhà máy có nhà máy lớn có xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải cịn lại hầu nhƣ chƣa có hệ thống xử lý cịn xả trực tiếp mơi trƣờng Loại nƣớc thải dệt nhuộm có độ kiềm độ axit cao, màu đậm, có nhiều chất hữu cơ, vơ gây độc cho quần thể sinh vật ảnh hƣởng sức khoẻ cộng đồng Ở ngành công nghiệp dệt may, nƣớc thải thƣờng có độ pH trung bình từ 9-11, số nhu cầu ơxy sinh hố (BOD), nhu cầu ơxy hố học (COD) lên đến 700mg/1 2.500mg/1, hàm lƣợng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép Hàm lƣợng nƣớc thải ngành có chứa xyanua (CN-) vƣợt đến 84 lần, H2S vƣợt 4,2 lần, hàm lƣợng NH3 vƣợt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên gây ô nhiễm nặng nề nguồn nƣớc bề mặt vùng dân cƣ Do vấn đề nhiễm chủ yếu ngành dệt nhuộm ô nhiễm nguồn nƣớc [6], [13] 1.1.1 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 ngƣời hầu nhƣ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp Đặc điểm bật Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn loại thuốc nhuộm độ bền màu tính chất không bị phân hủy Màu sắc thuốc nhuộm có đƣợc cấu trúc hóa học: cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu nhóm trợ màu Nhóm mang màu nhóm chứa nối đơi liên hợp với hệ điện tử  không cố định nhƣ:  C  C  ,  C  N  ,  N  N  ,  NO2 … Nhóm trợ màu nhóm cho nhận điện tử nhƣ:  NH , COOH ,  SO3 H , OH … đóng vai trị tăng cƣờng màu nhóm mang màu cách dịch chuyển lƣợng hệ điện tử [8] Thuốc nhuộm tổng hợp đa dạng thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi sử dụng Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất: 1.Phân loại theo cấu trúc hố học gồm có: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin [13] 2.Phân loại theo đặc tính áp dụng gồm có: thuốc nhuộm hồn ngun, thuốc nhuộm lƣu hố, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [13] 1.1.2 Nguồn phát sinh nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm Q trình xử lý hóa học vật liệu gồm xử lý ƣớt xử lý khô Xử lý ƣớt gồm: xử lý trƣớc, tẩy trắng, làm bóng nhuộm, in hoa Công đoạn xử lý ƣớt sử dụng nhiều nƣớc, nói chung để xử lý hồn tất kg hàng dệt cần 50  300 lít nƣớc tùy chủng loại vật liệu máy móc thiết bị Hầu hết lƣợng nƣớc cỡ 88,4% thải ngoài, 11,6% lƣợng nƣớc bay q trình gia cơng Vấn đề ô nhiễm chủ yếu ngành dệt - nhuộm ô nhiễm nƣớc thải [11] Bảng 1.1 tóm tắt nguồn chủ yếu phát sinh nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 1.1 Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm [6] Sản xuất vải Sản xuất vải sợi pha Sản xuất vải, sợi len pha sợi (tổng hợp/bông, visco) (tổng hợp/len) Giũ hồ Giũ hồ Giặt Giặt Giặt Cacbon hóa (với len 100%) Làm bóng Làm bóng Định hình ƣớt Nấu – tẩy trắng Nấu – tẩy trắng Tẩy trắng (nếu yêu cầu) Nhuộm Nhuộm Nhuộm In hoa In hoa In hoa 1.1.3 Giới thiệu metyl da cam metylen xanh 1.1.3.1 Metyl da cam Metyl da cam hay gọi heliantin monoazo đƣợc sử dụng rộng rãi phịng thí nghiệm, ngành dệt may, in ấn, sản xuất giấy, công nghiệp dƣợc phẩm, thực phẩm Metyl da cam xâm nhập vào thể qua đƣờng ăn uống,chuyển hóa thành amin thơm vi sinh đƣờng ruột chí dẫn tới ung thƣ đƣờng ruột[15] Metyl da cam chất bột tinh thể màu da cam,không tan dung mơi hữu cơ,khó tan nƣớc nguội nhƣng dễ tan nƣớc nóng Dung dịch nƣớc dùng làm thị chuẩn độ axit – bazơ, có màu hồng môi trƣờng axit, vàng da cam môi trƣờng kiềm, khoảng pH chuyển màu: 3,1 - 4,4 Công thức phân tử: C14H14N3O3.S.Na Công thức cấu tạo: CH3 NaO3S N N N CH3 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 Bảng 2.22: Kết giải hấp metylen xanh hấp phụ VLHP1 dung dịch NaOH nồng độ khác C0 (mg/l) Nồng độ dung dịch NaOH (M) 149,67 0,1 Số đơn vị thể tích 0,15 0,2 Nồng độ thoát (mg/l) sở 63,82 71,94 80,07 40,71 52,67 56,84 30,97 42,11 45,21 15,06 20,73 23,67 5,94 8,79 10,86 1,63 3,22 5,27 0,91 1,73 2,04 0,53 0,86 1,23 0,12 0,34 0,87 10 0,07 0,11 0,23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 60 90 80 70 C (mg/l) 60 0.1M 50 0.15M 40 0.2M 30 20 10 0 10 12 STT Hình 2.25 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đến giải hấp metylen xanh hấp phụ VLHP1 Bảng 2.23 Kết giải hấp metylen xanh hấp phụ VLHP2 dung dịch NaOH nồng độ khác C0 (mg/l) Nồng độ dung dịch NaOH (M) 247,89 0,1 Số đơn vị thể tích sở 0,15 0,2 Nồng độ (mg/l) 93,68 100,97 110,64 67,84 80,23 98,25 40,27 59,65 70,61 25,61 30,78 48,34 18,37 25,63 32,07 5,64 15,07 19,85 2,71 5,84 7,23 1,98 2,96 3,41 0,94 1,01 1,98 10 0,18 0,53 0,76 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 120 100 C (mg/l) 80 0.1M 60 0.15M 0.2M 40 20 0 10 12 STT Hình 2.26 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đến giải hấp metylen xanh hấp phụ VLHP2 Nhận xét: Dựa vào kết bảng 2.22; 2.23 hình 2.25; 2.26 cho thấy: Tƣơng tự với metyl da cam, khoảng nồng độ NaOH khảo sát, tăng nồng độ NaOH lƣợng metylen xanh giải hấp đƣợc tăng lên Hầu hết lƣợng metylen xanh đƣợc giải hấp đơn vị thể tích sở Sự giải hấp VLHP metylen xanh tốt với dung dịch NaOH có nồng độ 0, M 2.8 Khảo sát khả tái sử dụng VLHP với VLHP hấp phụ metyl da cam, metylen xanh Sau giải hấp VLHP metyl da cam, metylen xanh dung dịch natri hidroxit, ta tiến hành rửa natri hidroxit nƣớc cất đến mơi trƣờng trung tính Sau sấy khơ VLHP 80oC VLHP sau sấy đƣợc nhồi cột nhƣ mục 2.6.1 Cho dung dịch metyl da cam, metylen xanh có nồng độ ban đầu Co chảy qua cột với tốc độ dòng 1,0 ml/ phút Xác định nồng độ metyl da cam, metylen xanh lối cột với đơn vị thể tích sở Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 62 2.8.1 Kết tái sử dụng VLHP với VLHP hấp phụ metyl da cam Kết thực nghiệm đƣợc bảng 2.24; 2.25 hình 2.27; 2.28 Bảng 2.24 So sánh khả hấp phụ metyl da cam VLHP1 VLHP1 tái sinh Số đơn vị thể tích sở C0 = 247,89 (mg/l) Nồng độ (mg/l) VLHP1 VLHP1 tái sinh 0,87 1,23 1,92 2,35 6,07 7,48 15,98 15,66 20,71 20,31 26,03 25,99 28,94 28,95 31,77 32,58 33,68 34,67 10 35,52 36,01 H% 91,87 89,23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 40 35 c (mg/l) 30 25 C1 20 C2 15 10 0 10 12 stt Hình 2.27 Đường cong metyl da cam khỏi VLHP1 mới, VLHP1 tái sinh Bảng 2.25 So sánh khả hấp phụ metyl da cam VLHP2 VLHP2 tái sinh C0 = 247,89 (mg/l) Số đơn vị thể tích sở Nồng độ thoát (mg/l) VLHP2 VLHP2 tái sinh Nd Nd Nd Nd Nd 0,02 0,05 0,18 0,98 3,07 5,71 7,61 12,67 15,75 20,98 23,68 23,07 26,71 10 25,63 28,05 H% 98,21 97,89 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 30 C (mg/l) 25 20 C1 15 C2 10 0 10 12 STT Hình 2.28 Đường cong metyl da cam khỏi VLHP2 mới,VLHP2 tái sinh Nhận xét: Dựa vào kết bảng 2.24; 2.25 hình 2.27; 2.28 cho thấy: VLHP tái sinh cịn có khả hấp phụ metyl da cam tốt Từ bảng 2.24; 2.25 tính đƣợc hiệu suất hấp phụ metyl da cam VLHP1 mới,VLHP1 tái sử dụng lần lƣợt 91,87%; 89,23%; VLHP2 mới,VLHP2 tái sử dụng lần lƣợt 98,21%; 97,89% Nhƣ so với VLHP hiệu suất tách loại VLHP tái sử dụng giảm không đáng kể 2.8.2 Kết tái sử dụng VLHP với VLHP hấp phụ metylen xanh Kết thực nghiệm đƣợc bảng 2.26; 2.27 hình 2.29; 2.30 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 Bảng 2.26 So sánh khả hấp phụ metylen xanh VLHP1 VLHP1 tái sinh C0 = 247,89 (mg/l) Số đơn vị thể tích sở Nồng độ (mg/l) VLHP VLHP tái sinh 0,67 0,83 1,83 2,01 5,71 6,98 11,68 13,71 16,94 17,65 20,16 22,98 25,42 26,73 31,74 32,91 33,67 35,07 10 35,81 37,72 H% 87,73 86,86 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 40 35 C (mg/l) 30 25 C1 20 C2 15 10 0 10 12 STT Hình 2.29 Đường cong metylen xanh khỏi VLHP1 mới,VLHP1 tái sinh Bảng 2.27 So sánh khả hấp phụ metylen xanh VLHP2 VLHP2 tái sinh C0 = 247,89 (mg/l) Số đơn vị thể tích sở Nồng độ (mg/l) VLHP VLHP tái sinh 1,34 2,21 3,57 4,63 7,71 8,89 10,68 11,23 12,01 13,71 16,92 18,63 20,27 21,07 25,64 29,83 28,72 32,61 10 30,98 34,52 H% 93,66 92,56 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 40 35 C (mg/l) 30 25 C1 20 C2 15 10 0 10 12 STT Hình 2.30 Đường cong metylen xanh khỏi VLHP2 mới, VLHP2 tái sinh Nhận xét: Dựa vào kết bảng 2.26; 2.27 hình 2.29; 2.30 cho thấy: VLHP tái sinh cịn có khả hấp phụ metylen xanh tốt Từ bảng 2.26; 2.27 tính đƣợc hiệu suất hấp phụ metylen xanh VLHP1 mới,VLHP1 tái sử dụng lần lƣợt 87,34%; 86,86%; VLHP2 mới,VLHP2 tái sử dụng lần lƣợt 93,66%; 92,56% Nhƣ so với VLHP hiệu suất tách loại VLHP tái sử dụng giảm không đáng kể Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu dựa số kết thực nghiệm thu đƣợc, rút số kết luận sau: Đã chế tạo đƣợc hai loại VLHP từ nguồn phụ phẩm nơng nghiệp bã mía thơng qua hai trình: - Xử lý fomanđehit thu đƣợc VLHP - Xử lý H2SO4 NaHCO3 thu đƣợc VLHP 2 Nghiên cứu khả hấp phụ metyl da cam metylen xanh dung dịch nƣớc hai loại VLHP theo phƣơng pháp tĩnh Kết thu đƣợc cho thấy: - pH tốt cho hấp phụ VLHP 1, VLHP metyl da cam 1,5 ; với metylen xanh - Thời gian đạt cân hấp phụ VLHP 1, VLHP metyl da cam metylen xanh lần lƣợt 60 phút 90 phút - Khảo sát khối lƣợng VLHP từ 0,2÷1,0g, tăng khối lƣợng VLHP hiệu suất hấp phụ VLHP 1, VLHP metyl da cam metylen xanh tăng lần lƣợt là:  Với metyl da cam VLHP 1: 54,21÷81,53% VLHP 2: 65,21÷97,15%  Với metylen xanh VLHP 1: 79,41÷93,63% VLHP 2: 83÷94,4% - Khảo sát kích thƣớc VLHP (từ ≤0,02÷0,1mm) tăng kích thƣớc VLHP hiệu suất hấp phụ VLHP 1, VLHP metyl da cam metylen xanh giảm tƣơng ứng là:  Với metyl da cam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 69 VLHP 1: 70,56÷61,58% VLHP 2: 95,84÷85,56%  Với metylen xanh VLHP 1: 87,38÷68,34% VLHP 2: 90÷79,25% - Khảo sát nồng độ dung dịch metyl da cam ban đầu từ 48,68÷247,89 mg/l, tăng nồng độ dung dịch metyl da cam ban đầu hiệu suất hấp phụ VLHP 1, VLHP metyl da cam giảm lần lƣợt là: VLHP 1: 80,56÷63,02% VLHP 2: 97,63÷85,24% - Khảo sát nồng độ dung dịch metylen xanh ban đầu từ 49,17÷248,65 mg/l, tăng nồng độ dung dịch metylen xanh ban đầu hiệu suất hấp phụ VLHP 1, VLHP metylen xanh giảm lần lƣợt là: VLHP 1: 90,01÷72,63% VLHP 2: 92,1÷83,6% - Dung lƣợng hấp phụ cực đại VLHP VLHP metyl da cam lần lƣợt 54,64; 59,88 - Dung lƣợng hấp phụ cực đại VLHP VLHP metylen xanh lần lƣợt 58,55 ; 90,91 Đã khảo sát đƣợc khả hấp phụ giải hấp VLHP theo phƣơng pháp động - Đã khảo sát đƣợc khả hấp phụ VLHP tốc độ dòng chảy khác theo phƣơng pháp hấp phụ động Kết cho thấy: Với tốc độ dịng chậm khả hấp phụ VLHP tốt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 70 - Khảo sát đƣợc khả giải hấp VLHP dung dịch NaOH nồng độ 0,1M ; 0,15M ; 0,2M Kết cho thấy nồng độ cao khả giải hấp tốt - Nghiên cứu việc tái sử dụng VLHP chế tạo đƣợc từ bã mía cho thấy VLHP tái sinh lần cịn có khả hấp phụ tốt Nhƣ vậy, bã mía qua xử lý fomanđehit axit sunfuric có khả hấp phụ metyl da cam metylen xanh dung dịch nƣớc với hiệu suất cao Kết thực nghiệm sở cho việc tiếp tục hƣớng nghiên cứu, nhằm ứng dụng VLHP chế tạo từ bã mía vào q trình xử lý nguồn nƣớc bị nhiễm thực tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Cát (2002), “Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải”, Nxb Thống kê, Hà Nội Vũ Đăng Độ (1998), Hóa học ô nhiễm môi trường, NXBGD, Hà Nội Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Thuỳ Trang, Lâm Thành Trí, Hồ Nguyễn Thi (2010), “Nghiên cứu ứng dụng tro trấu từ lị đốt gạch thủ cơng làm chất hấp phụ metyl da cam” luận văn thạc sỹ hoá học, Khoa Kỹ thuật - Công nghệ - Môi trƣờng, Trƣờng Đại học An Giang, Trung tâm Quan trắc Kỹ thuật Tài nguyên - Môi trƣờng An Giang Trần Tứ Hiếu (2003), “Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis”, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Đình Huề (2000), Hóa Lí, NXB GD Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), “Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải”, Nxb Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), “Hóa lí tập II”, Nxb Giáo dục, Hà Nội Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), “Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm”, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 10 Đỗ Đình Rãng (2007), Hóa học hữu 2, NXBGD 11 Hồ Sỹ Tráng (2005), Cơ sở hóa học gỗ xenlulozo, NXB ĐHQG, Hà Nội 12 Phan Phƣớc Toàn, Nguyễn Trung Thành (2010), “Nghiên cứu hệ tác chất H2O2/OMS-2 xử lý nước thải”, luận văn thạc sỹ hố học, Khoa Kỹ thuật - Cơng nghệ - Mơi trƣờng, Trƣờng Đại học An Giang Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 13 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 Tiếng Anh 14 A.G.Liew Abdullah, MA, Mohd Salled, M.K.Siti Mazlina, M.J Megat Mohd Noor, M.R Osman, R.Wagiran, and S.Sobri (2005), “Azo dye removal by adsorption using waste biomass: Sugarcane bagasse”, International Journal of engineering and technogy, vol.2, No.1, pp 8-13, 15 Alok Mittal, Arti Malviya, Dipika Kaur, Jyoti Mittal, Lisha Kurup (2007), “Studies on the adsorption kinetics and isotherms for the removal and recovery of Methyl Orange from wastewaters using waste materials”, Journal of Hazardous Meterials 148 (2007) 229 - 240 16 Jain, A K., Gupta, V K., Bhatnagar, A., Suhas, (2003), “Utilization of industrial waster products as absorbents for the removal of dyes”, Journal of Hazardous Material B101: 31 – 42 17 Mas Rosemal H.Mas Haris and Kathiresan Sathasivam, (2009), “The removal of methyl red from aqueous solutions using banana Pseu dostem Fibers”, American Journal of applied sciences 6(9): 1690-1700, ISSN 1546-9237 18 S.Saiful Azhar, A.Ghaniey Liew, D.Suhardy, K.Farizul Hafiz, M.D Irfan Hatim, (2005), “Dye removal from aqueous solution by using adsorption on treated sugarcane bagasse”, American Journal of applied sciences 2(11): 1499-1503, ISSN 1546-9239 19 Garg, V.K., Amita, M Kumar, R., Gupta, R., (2004), “Basic dye (methylene blue) removal from Simulated wastewater by adsorption Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 73 using Indian Rosewood Sandust: a timber industry”, Dyes and Pignents, 63: 343-250 20 Gurusamy Annadurai, Ruey Shin Juang, Duu jong Lee ,(2002), “Use of cellulose-based wastes for adsorption of dyes from aqueous solutions”, Journal of Hazardous Meterials B92 (2002) 263 - 274 21 Ho, Y.S., McKay, G., (2003), “Sorption of dyes and coppen ions outo biosorbents”, Process Biochemistry 38: 1047 - 1061 22 Pankaj Sharma, Ramnit Kaur, Chinnappan Baskar, Wook - Jin chung (2010), “Removal of methylene blue from aqueous waste using rice hush and rice hush ash”, Desalination 259 (2010) 249 - 257 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... xét: Với metyl da cam metylen xanh, dung lƣợng hấp phụ cực đại VLHP cao VLHP 2.6 Khảo sát khả hấp phụ thu hồi metyl da cam, metylen xanh VLHP chế tạo từ bã mía theo phƣơng pháp hấp phụ động cột... nghiên cứu Trên sở chúng tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ metyl da cam, metylen xanh vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía? ?? Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... nồng độ metyl da cam ban đầu .43 2.6.Khảo sát khả hấp phụ thu hồi metyl da cam, metylen xanh VLHP chế tạo từ bã mía theo phƣơng pháp hấp phụ động cột 49 2.6.1.Chuẩn bị cột hấp phụ