Nghiên cứu biến tính đá ong và ứng dụng hấp phụ xanh methylen trong môi trường nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA ĐỒN THỊ KIM LY NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH ĐÁ ONG VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ XANH METHYLEN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng, tháng 5/ 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH ĐÁ ONG VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ XANH METHYLEN TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp : PGS.TS Lê Tự Hải : Đoàn Thị Kim Ly : 11CQM Đà Nẵng, tháng 5/ 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐHSP KHOA HĨA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Đoàn Thị Kim Ly Lớp : 11CQM Tên đề tài: “Nghiên cứu biến tính đá ong ứng dụng hấp phụ xanh methylen môi trường nước” Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: - Nguyên liệu: đá ong - Dụng cụ: dụng cụ thủy tinh, bao đập đá, búa, rây - Thiết bị: Lò nung, tủ sấy, máy đo pH, cân phân tích, máy chụp SEM, máy quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS), phễu lọc puchner Nội dung nghiên cứu - Biến tính đá ong phương pháp ngâm tẩm vật liệu - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Tự Hải Ngày giao đề tài: 15/08/2014 Ngày hoàn thành: 27/04/2015 Chủ nhiệm khoa (Ký ghi rõ họ, tên) Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) PGS.TS Lê Tự Hải PGS.TS Lê Tự Hải Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày … tháng … năm 2015 Kết điểm đánh giá Ngày … tháng … năm 2015 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ, tên) LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình nghiên cứu hồn thành khóa luận này, em thầy cơ, anh chị, bạn bè tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt giúp em hồn thành báo cáo Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy giáo PGS.TS Lê Tự Hải lời biết ơn chân thành sâu sắc Thầy người trực tiếp giao đề tài tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng dạy, thầy giáo cơng tác phịng thí nghiệm khoa Hóa Học – Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành báo cáo khóa luận Xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Văn Bền - học viên cao học khóa K27, anh chị bạn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực đề tài Và em xin chân thành cảm ơn nhà trường tạo điều kiện cho em học tập, nghiên cứu hồn thành tốt khóa luận Cuối em xin cảm ơn người thân gia đình, ln động viên, cổ vũ, giúp đỡ em suốt thời gian học tập nghiên cứu hồn thành tốt khóa văn Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Kim Ly MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.1.1 Hiện tượng hấp phụ 1.1.2 Hấp phụ vật lý 1.1.3 Hấp phụ hóa học 1.1.4 Hấp phụ môi trường nước 1.1.5 Động học hấp phụ 1.1.6 Cân hấp phụ - Các phương trình đẳng nhiệt 1.2 Tổng quan đá ong (Laterite) 1.2.1 Khái niệm Laterite 1.2.2 Các dạng đá ong 1.2.3 Một số ứng dụng Laterite Việt Nam 11 1.3 Xanh Methylen 15 1.3.1 Cấu trúc hóa học đặc tính 15 1.3.2 Lịch sử nghiên cứu 15 1.3.3 Ứng dụng 16 1.3.4 Tác hại 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 18 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 18 2.3 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 18 2.3.1 Hóa chất 18 2.3.2 Dụng cụ 18 2.3.3 Thiết bị 18 2.3.4 Mẫu quặng sử dụng nghiên cứu 18 2.4 Giới thiệu phương pháp phân tích 19 2.4.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 19 2.4.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS 20 2.5 Quy trình thực nghiệm 21 2.5.1 Định lượng xanh methylen nước 21 2.5.2 Biến tính đá ong tự nhiên 21 2.5.3 Chụp ảnh SEM ( hiển vi điện tử quét) 24 2.5.4 Khảo sát khả hấp phụ xanh methylen nước đá ong biến tính25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Xây dựng đường chuẩn xanh methylen 27 3.2 Nghiên cứu biến tính đá ong 28 3.3 Khảo sát đặc trưng hóa lý đá ong tự nhiên đá ong biến tính 30 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ xanh methylen vật liệu hấp phụ đá ong 33 3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ ĐOTN, ĐOBTN, ĐOBTHH 33 3.4.2 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ 33 3.4.3 Ảnh hưởng pH 34 3.4.4 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng 35 3.4.5 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch xanh methylen ban đầu 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 Kết luận 42 Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ xanh methylen 27 Bảng 3.2 Điều kiện thí nghiệm chọn 28 Bảng 3.3 Bảng kết tính tốn số liệu thực nghiệm 29 Bảng 3.4 Kết điều kiện thí nghiệm ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k=3 30 Bảng 3.5 Thông số hấp phụ vật liệu 33 Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian 34 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH 35 Bảng 3.8 Dung lượng hiệu suất hấp phụ xanh methylen liều lượng chất hấp phụ khác 36 Bảng 3.9 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ xanh methylen 37 Bảng 3.10 Phân loại phù hợp mơ hình đẳng nhiệt tham số RL 39 Bảng 3.11 Giá trị tham số cân RL trình hấp phụ đá ong biến tính 39 Bảng 3.12 Sự phụ thuộc lnqe vào lnC mơ hình Freundlich 40 Bảng 3.13 So sánh hai mơ hình hấp phụ Langmuir Freundlich vật liệu hấp xanh methylen 41 DANH MỤC HÌNH ẢNH Sơ đồ 2.1 Quy trình điều chế đá ong biến tính 22 Hình 1.1 Sự hấp phụ Hình 1.2 Quá trình hấp phụ Hình 1.3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 1.4 Sự phụ thuộc Cf /q Cf Hình 1.5 Đá ong tròn Hình 1.6 Đá ong tổ ong 10 Hình 1.7 Nhà xây gạch đá ong 12 Hình 1.8 Giếng nước xây đá ong chùa Thiên Ấn, Quảng Ngãi 13 Hình 1.9 Đá ong sử dụng bể thủy sinh 14 Hình 2.1 Đá ong tự nhiên đá ong đập nhỏ 19 Hình 2.2 Đá ong tự nhiên đá ong sau nung 950oC 22 Hình 2.3 Đá ong gia công cỡ hạt 0,5 – 1mm 23 Hình 2.4 Vật liệu ngâm tẩm hóa chất sấy khơ 23 Hình 2.5 Máy đo SEM (ĐH Bách Khoa) 24 Hình 3.1 Đường chuẩn xác định nồng độ xanh methylen 27 Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu đá ong tự nhiên 31 Hình 3.3 Ảnh SEM vật liệu sau nung 950oC 31 Hình 3.4 Ảnh SEM vật liệu sau biến tính 32 Hình 3.5 Ảnh SEM vật liệu sau biến tính (độ phóng đại 10000 lần) 32 Hình 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ 34 Hình 3.7 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ xanh methylen 35 Hình 3.8 Ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ xanh methylen 36 Hình 3.9 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ xanh methylen 37 Hình 3.10 Sự phụ thuộc C/qe vào C mơ hình Langmuir 38 Hinh 3.11 Tham số cân RL trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính 39 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐOTN Đá ong tự nhiên ĐOBT Đá ong biến tính ĐOBTN Đá ong biến tính nhiệt ĐOBTHH Đá ong biến tính hóa học CẤU TRÚC KHĨA LUẬN MỞ ĐẦU 01 trang (Trang 1) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 16 trang (Trang – 17) CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 09 trang (Trang 18– 26) CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15 trang (Trang 27 – 41) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 01 trang (Trang 42) TÀI LIỆU THAM KHẢO 01 trang (Trang 43) Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa LỜI MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường nói chung, nhiễm mơi trường nước nói riêng vấn đề tồn cầu Nguồn nhiễm mơi trường nước chủ yếu nguồn nước thải không xử lý thải trực tiếp môi trường Đặc biệt nước thải ngành dệt nhuộm, loại nước thải có thành phần chất màu hữu khó phân hủy sinh học cao, tồn bền vững môi trường Chất màu hữu mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe người môi trường Chất màu xanh methylen vào nguồn nước nhận sông, hồ với nồng độ nhỏ thuốc nhuộm cho cảm giác màu sắc Màu đậm nước thải cản trở hấp thụ oxy ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho hô hấp, sinh trưởng lồi thuỷ sinh vật Nó tác động xấu đến khả phân giải vi sinh chất hữu nước thải Hiện có nhiều phương pháp áp dụng nhằm loại bỏ xanh methylen gây ô nhiễm môi trường nước, phương pháp có ưu nhược điểm riêng, hấp phụ phương pháp ứng dụng rộng rãi số ưu điểm phương pháp mang lại có khả loại bỏ chất nhiễm có độc tính cao, có màu, có mùi khó chịu mà phương pháp khác khơng xử lý xử lý không triệt để Hơn nữa, phương pháp hấp phụ cịn có ưu điểm ngun liệu rẻ tiền, sẵn có, quy trình đơn giản, khơng đưa thêm vào môi trường tác nhân độc hại, không độc hại cho người sinh vật, đơn giản, hiệu quả, thu hồi sản phẩm, tập trung chất thải để xử lý, hạn chế việc phát thải vào mơi trường Tìm vật liệu hấp phụ xu hướng nhà nghiên cứu quan tâm Chính vậy, em chọn đề tài: “Nghiên cứu biến tính đá ong ứng dụng hấp phụ xanh methylen mơi trường nước” nhằm mục đích chế tạo vật liệu hấp phụ xanh methylen khảo sát số điều kiện tối ưu cho hấp phụ vật liệu để tìm vật liệu có tính ứng dụng cao thực tế GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Trong đó: x1: Nồng độ dung dịch FeCl3 KMnO4; x2: Thời gian ngâm tẩm; x3: Tỉ lệ thể tích FeCl3/KMnO4 * Tổ chức thí nghiệm trực giao cấp I: Để nhanh chóng tiến tới miền tối ưu, tiến hành 11 thí nghiệm, điều kiện chọn bảng 3.2 Trong số thí nghiệm phương án N = 2k = (k = 3), số thí nghiệm tâm Kết thí nghiệm được ghi bảng 3.3 bảng 3.4 Bảng 3.3 Bảng kết tính tốn số liệu thực nghiệm STT Mật độ quang Nồng độ Dung lượng qe 0.6204 43.1830 0.8523 Số thí 0.3999 29.1741 1.0624 nghiệm 0.5648 39.6506 0,9052 0.2653 20.6226 1,1907 phương 0.5392 38.0241 0,9296 án 0.2533 19.8602 1,2021 0.5905 41.2834 0,8808 0.2574 20.1207 1,1982 Số thí 0.3812 27.9860 1,0802 nghiệm 10 0.4037 29.4155 1,0588 tâm 11 0.406 29.5616 1,0566 Trong đó: Giá trị mật độ quang đo bước sóng  = 663,90nm Dung lượng hấp phụ: Trong đó: Co nồng độ xanh methylen (100ppm); Ce nồng độ cân xanh methylen sau hấp phụ (mg/l); V thể tích chất bị hấp phụ (30.10-3 l); m khối lượng vật liệu hấp phụ (m = 2g); qe dung lượng hấp phụ (mg/g) GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 29 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Bảng 3.4 Kết điều kiện thí nghiệm ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k=3 Hàm Biến thực Biến mã hóa mục STT tiêu Z1 z2 30 1.5 -1 -1 1 -1 -1 0.8523 30 1.5 -1 -1 -1 -1 1.0624 90 1.5 -1 1 -1 -1 -1 0,9052 90 1.5 1 1 1 1,1907 30 0.5 -1 -1 -1 1 -1 0,9296 30 0.5 -1 -1 -1 -1 1 1,2021 90 0.5 -1 -1 -1 -1 0,8808 90 0.5 1 -1 -1 -1 -1 1,1982 Số thí 0.1 nghiệm 0.1 0.1 0.1 phương án z3 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 x1x2x3 Y Số thí 0.55 60 0 0 0 1,0802 nghiệm 10 0.55 60 0 0 0 1,0588 tâm 11 0.55 60 0 0 0 1,0566 Từ kết bảng 3.4, tiến hành xây dựng mơ tả tốn học tối ưu hóa hàm mục tiêu dung lượng hấp phụ phương pháp dốc đứng Phương trình hồi quy thực nghiệm thu sau: y = 1,0277 + 0,1357x1 – 0,0250x3 + 0,0293x2x3 (3.2) Và điều kiện tối ưu tương ứng với nồng độ dung dịch FeCl3 KMnO4 0,85N, thời gian ngâm 63 phút, tỉ lệ dung dịch FeCl3/KMnO4 0,94/1 3.3 Khảo sát đặc trưng hóa lý đá ong tự nhiên đá ong biến tính Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) Ảnh SEM vật liệu chụp khoa Hóa – ĐH Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Ảnh SEM vật liệu hấp phụ đá ong thể hình sau: GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đồn Thị Kim Ly – 11CQM 30 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu đá ong tự nhiên Hình 3.3 Ảnh SEM vật liệu sau nung 950oC GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 31 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Hình 3.4 Ảnh SEM vật liệu sau biến tính Hình 3.5 Ảnh SEM vật liệu sau biến tính (độ phóng đại 10000 lần) Qua kết hình ảnh chụp bề mặt vật liệu độ phân giải khác cho thấy bề mặt vật liệu đá ong tự nhiên nhẵn hơn, có khe hỡ mao quản so với vật liệu đá ong biến tính Hình ảnh bề mặt vật liệu đá ong biến tính cho thấy vật liệu biến tính xốp hơn, có nhiều khe rỗng mao quản làm tăng diện tích tiếp xúc GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 32 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa vật liệu chất bị hấp phụ Từ kết hình ảnh chúng tơi dự đốn khả hấp phụ vật liệu biến tính cao so với đá ong tự nhiên 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ xanh methylen vật liệu hấp phụ đá ong 3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ ĐOTN, ĐOBTN, ĐOBTHH Sau thu vật liệu biến tính tối ưu, chúng tơi tiến hành thí nghiệm so sánh khả hấp phụ vật liệu: đá ong tự nhiên, đá ong biến tính nhiệt, đá ong biến tính hóa học để đánh giá khả hấp phụ vật liệu Từ chọn vật liệu có khả hấp phụ tốt để nghiên cứu trình hấp phụ xanh methylen nước Các kết thu được: Bảng 3.5 Thông số hấp phụ vật liệu Vật liệu C0 (ppm) C (ppm) q (mg/g) H% ĐOTN 100 95.2245 0.47755 4.7755 ĐOBTN 100 79.2567 2.07433 20.7433 ĐOBTHH 100 30.8132 6.91868 69.1868 Nhận xét: Kết bảng 3.5 cho thấy ba vật liệu có khả hấp phụ xanh methylen nước Tuy nhiên, so sánh hiệu suất hấp phụ ba vật liệu nhận thấy khả hấp phụ vật liệu hấp phụ tốt nguyên liệu đá ong tự nhiên vật liệu biến tính nhiệt Cụ thể: hiệu suất hấp phụ vật liệu ĐOBTHH cao 3,33 lần so với vật liệu ĐOBTN cao gấp 14,49 lần so với ĐOTN Do chúng tơi chọn vật liệu ĐOBTHH (được tạo sau biến tính nhiệt ngâm tẩm vật liệu) để nghiên cứu khả hấp phụ xanh methylen nước 3.4.2 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ xanh methylen thể bảng sau: GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đồn Thị Kim Ly – 11CQM 33 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian t C 20 40 60 80 100 120 140 160 53.0637 38.5430 35.0064 27.7637 22.1658 17.7467 17.7185 17.2032 H% 46.9363 61.4570 64.9937 72.2363 77.8343 82.2533 82.2815 82.7968 Hình 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Kết hình 3.6 cho thấy, hiệu suất hấp phụ xanh methylen xảy nhanh khoảng 120 phút đầu, sau hiệu suất giảm dần theo thời gian Sau khoảng thời gian 120 phút, nồng độ xanh methylen dung dịch không giảm nữa, nằm mức cân Chứng tỏ sau khoảng 120 phút, cân hấp phụ thiết lập Như vậy, thời gian 120 phút chọn làm thời gian cho nghiên cứu hấp phụ 3.4.3 Ảnh hưởng pH Tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ xanh methylen mô tả mục 2.5.4.3 Dung lượng hấp phụ xanh methylen GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 34 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa đá ong biến tính pH khác minh hoạ bảng 3.7 hình 3.7 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH pH C 3.99 5.01 5.99 7.99 8.99 10 55.3897 26.9377 19.4197 17.1538 16.4973 16.7235 18.2691 18.4738 18.4668 H% 44.6103 73.0623 80.5803 82.8463 83.5028 83.2769 81.7309 81.5262 81.5333 H% 90 80 70 H% 60 H% 50 40 30 10 15 pH Hình 3.7 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ xanh methylen Như Hình 3.7, pH có ảnh hưởng đáng kể đến khả hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính Trong mẫu nghiên cứu hiệu suất hấp phụ xanh methylen thay đổi nhanh khoảng pH từ – Trong đó, pH tăng từ -10 hiệu suất hấp phụ giảm nhẹ Các kết thu được, cho thấy giá trị pH tốt cho trình hấp phụ xanh methylen vật liệu đá ong biến tính 6.0 3.4.4 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng Thí nghiệm tiến hành với liều lượng chất hấp phụ khác nồng độ xanh methylen ban đầu 100ppm, pH = Kết khảo sát dung lượng hấp phụ GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 35 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa hiệu suất hấp phụ thể bảng 3.8 đồ thị hình 3.8 Bảng 3.8 Dung lượng hiệu suất hấp phụ xanh methylen liều lượng chất hấp phụ khác m C 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 71.5163 44.8962 23.2317 19.6951 16.3914 16.349 16.1514 15.1631 14.8468 H% 28.4837 55.1038 76.7683 80.3040 83.6086 83.651 83.8486 84.8370 85.1532 qe 14.2419 13.7759 12.7947 10.0381 8.3609 6.9710 5.9892 5.3023 4.7307 Hình 3.8 Ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ xanh methylen Đồ thị cho thấy hiệu suất hấp phụ xanh methylen tăng khối lượng chất hấp phụ tăng (từ 28,4837 % lên 85,1532 %) gia tăng diện tích bề mặt vật liệu nên xanh methylen dễ dàng bị hấp phụ vật liệu Hiệu suất hấp phụ tăng nhanh lượng chất hấp phụ tăng từ 0,2g đến 1,0g, sau tỉ lệ tăng không đáng kể từ khối lượng 1,2g trở Tuy nhiên lượng xanh methylen hấp phụ đơn vị khối lượng GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đồn Thị Kim Ly – 11CQM 36 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa chất hấp phụ giảm khối lượng chất hấp phụ tăng Phân tích tương quan khối lượng chất hấp phụ dung lượng hấp phụ cho thấy mối tương quan nghịch 3.4.5 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch xanh methylen ban đầu Quá trình hấp phụ tiến hành pH = với nồng độ xanh methylen ban đầu khác nhau, phân tích hồi quy Ce /qe Ce mơ hình Langmuir hồi quy lnqe lnCe mô hình Freundlich  Mơ hình Langmuir Bảng 3.9 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ xanh methylen C0 60 70 80 C 8.92253 10.85843 12.6173 qe 5.107747 5.914157 6.73827 90 120 130 14.58273 16.41254 19.29732 22.6682 26.76578 7.541727 8.358746 9.070268 9.73318 10.32342 100 110 C/qe 1.746862 1.836006 1.872484 1.933606 1.963517 2.127536 2.328961 2.592724 Hình 3.9 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ xanh methylen GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đồn Thị Kim Ly – 11CQM 37 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Hình 3.10 Sự phụ thuộc C/qe vào C mơ hình Langmuir Qua đồ thị hình 3.9 3.10 ta thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả tương đối xác hấp phụ xanh methylen vật liệu hấp phụ đá ong biến tính, thơng qua hệ số tương quan hai đại lượng qe Ce r = 0,9967, hệ số xác định trình hồi quy R2=0,9934 Từ phân tích hồi quy ta tính hệ số phương trình Langmuir sau: (3.4) Từ phương trình (1.5) (3.4) ta tính dung lượng hấp phụ cực đại qmax = 21,739 (mg/g) số mơ hình Langmuir KL = 0,0357 (L/mg) Để xác định trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính có phù hợp với dạng hấp phụ đơn lớp theo mơ tả mơ hình Langmuir hay không, đánh giá mức độ phù hợp thông qua tham số cân RL (equilibrium parameter) Tham số RL tính sau: (3.5) Dựa vào tham số RL theo bảng phân loại 3.10 để đánh giá mức độ phù hợp mơ hình hấp phụ Langmuir đá ong biến tính GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đồn Thị Kim Ly – 11CQM 38 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Bảng 3.10 Phân loại phù hợp mơ hình đẳng nhiệt tham số RL Giá trị RL Dạng mơ hình đẳng nhiệt RL> Khơng phù hợp RL= Tuyến tính < RL< Phù hợp RL= Không thuận nghịch Bảng 3.11 Giá trị tham số cân RL trình hấp phụ đá ong biến tính C0 Giá trị RL 60 70 80 90 100 110 120 0.3183 0.2858 0.2593 0.2373 0.2188 0.2030 0.1892 130 0.1772 Từ giá trị tham số RL tính tốn trình bày bảng 3.11 đồ thị hình 3.11, ta thấy giá trị khoảng từ 0,1772 – 0,3183 nhỏ nên xác định mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir phù hợp với trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính Hinh 3.11 Tham số cân RL trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 39 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Mơ hình Freundlich Bảng 3.12 Sự phụ thuộc lnqe vào lnC mơ hình Freundlich C0 60 70 80 90 C 8.9225 10.8584 12.6173 14.5827 16.4126 19.2973 22.6682 26.7658 Qe 5.10775 5.9142 100 110 120 130 6.7383 7.5417 8.3588 9.0703 9.7332 10.3234 Lnqe 1.6308 1.7774 1.9078 2.0205 2.12331 2.2050 2.2755 2.3344 2.1886 2.3849 2.5351 2.6798 2.7981 3.1210 3.2871 lnC 2.9600 Hình 3.12 Sự phụ thuộc lnqe vào lnCe đới với mô hình Freundlich Bảng 3.12 đồ thị hình 3.12 mơ tả trình hấp phụ xanh methylen vật liệu hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt Freundlich Các hệ số phương trình Freundlich thu từ trình hồi quy lnqe theo lnCe sau: lnqe = 0,6579lnCe + 0,229 (3.6) Từ phương trình (1.9) (3.6) ta tính số hấp phụ Freundlich KF = 2,8729 (mg/g)(L/mg)1/n giá trị số n = 1,5199 Hệ số tương quan lnqe lnCe r = 0,9885 hệ số xác định R2 = 0,9772 GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 40 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa Bảng 3.13 So sánh hai mơ hình hấp phụ Langmuir Freundlich vật liệu hấp xanh methylen Mơ hình Langmuir KL qmax (L/mg) (mg/g) 0,0357 21,739 Mơ hình Freundlich R2 0,9934 KF 1/n (mg/g)(mg/L) 2,8729 n R2 1,5199 0,9772 Từ kết bảng 3.13 cho thấy hệ số xác định R2 mơ hình Langmuir mơ hình Freundlich gần tương đương (0,9934 0,9772) Như vậy, xác định q trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính tn theo hai mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich, xanh methylen hấp phụ đơn lớp vật liệu hấp phụ hấp phụ điều kiện bề mặt vật liệu không đồng GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 41 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài: “Nghiên cứu biến tính đá ong ứng dụng hấp phụ xanh methylen môi trường nước”, thu kết quả:  Xác định điều kiện biến tính đá ong tối ưu phương pháp ngâm tẩm FeCl3 KMnO4 - Nồng độ dung dịch FeCl3, KMnO4 0.85N - Tỉ lệ dung dịch FeCl3/KMnO4 0,94/1 - Thời gian ngâm 63 phút  Dựa vào hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (ảnh SEM), xác định đá ong biến tính có bề mặt xốp hơn, có cấu trúc mao quản tương đối đồng so với đá ong chưa biến tính  Xác định ảnh hưởng yếu tố đến trình hấp phụ bể xanh methylen đá ong biến tính - Thời gian khuấy 120 phút - pH dung dịch xanh hấp phụ tốt pH = - Tỉ lệ rắn/lỏng 1:100 (1g đá ong với 30ml dung dịch xanh methylen) - Nồng độ ban đầu dung dịch xanh methylen 100ppm - Quá trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính tn theo phương trình Langmuir phương trình Freundlich  Hiệu xuất hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính 83,6% Kiến nghị - Đề tài nghiên cứu hạn hẹp, khảo sát khả hấp phụ đá ong với dung dịch chất màu xanh methyle nên cịn nhiều hạn chế Vì thế, tiếp tục có đề tài nghiên cứu hấp phụ chất màu hữu khác đá ong biến tính - Nghiên cứu q trình giải hấp phụ đá ong biến tính để tận dụng hấp phụ thêm chất màu, xử lý nước thải hiệu GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 42 Khóa luận tốt nghiệp Khoa Hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Minh Anh, “nghiên cứu khả hấp phụ Phenol tro lục bình”, viện mơi trường tài nguyên – Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Lê Văn Cát, “Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải”, NXB thống kê 2002 [3] ThS Lê Nguyễn Kim Cương, “Bài giảng hóa kĩ thuật mơi trường” [4] Th.S Phạm Thị Hà, “Bài giảng phân tích cơng cụ”, ĐH Sư phạm, 2010 [5] PGS.TS Lê Tự Hải, “Giáo trình vật liệu hấp phụ”, ĐH Sư phạm Đà Nẵng [6] PGS.TS Lê Tự Hải (2006), Nghiên cứu tách ion Cu2+ dung dịch nước vật liệu hấp phụ bentonit Thuận Hải, Tạp chí khoa học cơng nghệ Đại học Đà Nẵng [7] Nguyễn Văn Phổ, Phạm Tích Xn, Hồng Thị Tuyết Nga, Vũ Mạnh Long, (2007), “Một số nét đặc trưng thành tạo laterit vùng ven rìa đồng sơng Hồng” , Tạp chí Khoa học Trái Đất, 2007 [8] “Luận văn Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thăm dị xử lí mơi trường” - Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp- số hóa trung tâm học liệu – ĐH Thái nguyên [9] wikipedia bách khoa toàn thư mở GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Đoàn Thị Kim Ly – 11CQM 43 ... phụ xanh methylen môi trường nước 2.2 Mục tiêu nghiên cứu - Biến tính đá ong xác định điều kiện tối ưu để thu vật liệu đá ong biến tính có khả hấp phụ tốt - Hấp phụ xanh methylen nước đá ong biến. .. cân RL trình hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính 39 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐOTN Đá ong tự nhiên ĐOBT Đá ong biến tính ĐOBTN Đá ong biến tính nhiệt ĐOBTHH Đá ong biến tính hóa học... hấp phụ xanh methylen Như Hình 3.7, pH có ảnh hưởng đáng kể đến khả hấp phụ xanh methylen đá ong biến tính Trong mẫu nghiên cứu hiệu suất hấp phụ xanh methylen thay đổi nhanh khoảng pH từ – Trong