Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây sắn để hấp phụ ion cu2+ trong môi trường nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA PHAN THỊ THÁI BÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ THÂN CÂY SẮN ĐỂ HẤP PHỤ ION Cu2+ TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Đà Nẵng, tháng 5/ 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ THÂN CÂY SẮN ĐỂ HẤP PHỤ ION Cu2+ TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : TS Giang Thị Kim Liên Sinh viên thực : Phan Thị Thái Bình Lớp : 11CQM Đà Nẵng, tháng 5/ 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Thị Thái Bình Lớp: 11CQM Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân sắn để hấp phụ ion Cu2+ môi trường nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: thân sắn, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy, bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc Nội dung nghiên cứu: khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP: trình hoạt hóa axit H3PO4 (nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt độ nung mẫu), hoạt hóa kiềm KOH (tỉ lệ mThan : mKOH, nhiệt độ nung mẫu); khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kim loại VLHP (pH, thời gian đạt cân bằng), tiến hành giải hấp tái sử dụng VLHP Giáo viên hướng dẫn: TS Giang Thị Kim Liên Ngày giao đề tài: tháng 11 năm 2014 Ngày hoàn thành: tháng năm 2015 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Lê Tự Hải TS Giang Thị Kim Liên 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 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA ĐỀ CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Thị Thái Bình Lớp: 11CQM Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân sắn để hấp phụ ion Cu2+ môi trường nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: thân sắn, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy, bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc Nội dung nghiên cứu: khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP: trình hoạt hóa axit H3PO4 (nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt độ nung mẫu), hoạt hóa kiềm KOH (tỉ lệ mThan : mKOH, nhiệt độ nung mẫu); khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kim loại VLHP (pH, thời gian đạt cân bằng), tiến hành giải hấp tái sử dụng VLHP Giáo viên hướng dẫn: TS Giang Thị Kim Liên Ngày giao đề tài: tháng 11 năm 2014 Ngày hoàn thành: tháng năm 2015 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên TS Giang Thị Kim Liên Phan Thị Thái Bình Sinh viên hồn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng…năm 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Giang Thị Kim Liên, người giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để em hồn thành tốt khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo khoa, đặc biệt thầy cô quản lí phịng thí nghiệm tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận cách thuận lợi Cuối cùng, xin cảm ơn bạn lớp giúp đỡ tơi việc tìm kiếm tài liệu đóng góp ý kiến cho tơi suốt q trình hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục khóa luận .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 Giới thiệu sơ lược sắn .4 1.2 Tổng quan kim loại nặng 1.2.1 Khái quát chung 1.2.2 Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm nguồn kim loại nặng 1.2.3 Tính chất độc hại kim loại nặng 1.2.4 Giới thiệu sơ lược kim loại đồng .8 1.3 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.3.1 Các khái niệm 1.3.2 Hấp thụ môi trường nước – chế trình hấp thụ 1.3.3 Cơ chế trình hấp phụ 10 1.3.4 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt 10 1.3.5 Hiệu suất hiệu dung hấp phụ 11 1.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 11 1.3.7 Quá trình giải hấp phụ .12 1.4 Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) 12 1.4.1 Cở sở lý thuyết phép đo 12 1.4.2 Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử .13 1.4.3 Các phương pháp phân tích định lượng 13 1.4.3.1 Phương pháp đường chuẩn 13 1.4.3.2 Phương pháp thêm chuẩn .14 1.5 Giới thiệu than hoạt tính 15 1.5.1 Thành phần tính chất than hoạt tính 15 1.5.2 Điều chế than hoạt tính 15 1.5.3 Ứng dụng than hoạt tính 16 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ hóa chất 17 2.1.1 Nguyên liệu .17 2.1.2 Thiết bị dụng cụ 17 2.1.3 Hóa chất 17 2.2 Pha hoá chất .17 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 18 2.4 Phương pháp nghiên cứu .18 2.4.1 Thu gom xử lý mẫu 18 2.4.1.1 Cách tiến hành 18 2.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP 19 2.4.2.1 Q trình hoạt hóa với axit H3PO4 .19 2.4.2.2 Quá trình hoạt hóa KOH .20 2.4.3 Đánh giá bề mặt nguyên liệu thô VLHP 21 2.4.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP nghiên cứu 22 2.4.4.1 Cách tiến hành 22 2.4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion Cu2+ VLHP nghiên cứu .22 2.4.5 Khảo sát khả hấp phụ thân sắn chưa biến tính VLHP 23 2.4.6 Xây dựng đượng đẳng nhiệt hấp phụ .23 2.4.7 Giải hấp tái sử dụng vật liệu hấp phụ 23 2.4.7.1 Giải hấp sử dụng mendlich .23 2.4.7.2 Tái sử dụng VLHP .24 2.5 Phương pháp xây dựng đường chuẩn 24 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP từ thân sắn .25 3.1.1 Xác định độ ẩm .25 3.1.2 Q trình hoạt hóa với H3PO4 25 3.1.2.1 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa .25 3.1.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến q trình hoạt hóa .27 3.1.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa 28 3.1.3 Q trình hoạt hóa KOH 28 3.1.3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng KOH vật liệu hoạt hóa H3PO4 đến q trình hoạt hóa 28 3.1.3.2 Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hố 29 3.2 Đánh giá bề mặt nguyên liệu thô VLHP 31 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP .32 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ VLHP 32 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 33 3.3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ 34 3.3.4 Xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Langmuir .35 3.4 Khả hấp phụ thân sắn chưa biến tính VLHP 36 3.5 Giải hấp tái sử dụng VLHP 37 3.5.1 Giải hấp VLHP dung dịch Mehlich 37 3.5.2 Tái sử dụng VLHP 38 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .39 4.1 Kết luận 39 4.2 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM 42 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Độ ẩm thân sắn 25 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa 26 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến trình hoạt hóa .27 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa 28 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa 29 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hố 30 Bảng 3.7 Các điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ thân sắn 31 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ VLH 32 Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 33 Bảng 3.10 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ 34 Bảng 3.11 Điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ 35 Bảng 3.12 Kết trình hấp phụ Cu2+ VLHP 36 Bảng 3.13 Kết trình hấp phụ Cu2+ thân sắn chưa biến tính VLHP 37 Bảng 3.14 Quá trình giải hấp VLHP dung dịch Mehlich .38 Bảng 3.15 Quá trình tái sử dụng VLHP 38 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây sắn Hình 1.2 Kim loại Cu Hình 1.3 Cấu tạo máy quang phở hấp thụ ngun tử .13 Hình 1.4 Đường chuẩn phương pháp đo quang 14 Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu chế tạo VLHP từ thân sắn 18 Hình 2.2 Đường chuẩn Cu2+ 24 Hình 3.1 Bột thân sắn ban đầu 25 Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa 26 Hình 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến q trình hoạt hóa .27 Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến trình hoạt hóa 28 Hình 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mthan : mKOH đến trình hoạt hóa 29 Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa 30 Hình 3.7 Ảnh SEM ngun liệu thơcủa sắn (1000 lần) 31 Hình 3.8 Ảnh SEM VLHP sắn (1000 lần) 32 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP 33 Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 34 Hình 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ 35 Hình 3.12 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir đới với ion Cu2+ .36 Hình 3.13 Hiệu suất hấp phụ VLHP thân sắn chưa biến tính 37 3.1.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến trình hoạt hóa Điều kiện khảo sát: Cân gam nguyên liệu thô ngâm axit H3PO4 với nồng độ nhiệt độ ngâm khảo sát trên, nung bếp điện 1,5 giờ, nung mẫu với nhiệt độ thay đổi từ 450-750oC tiến hành khảo sát với điều kiện Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa Nhiệt độ nung (oC) Cu2+ m(g) C0(ppm) Cf(ppm) H(%) 450 550 650 750 20 2,81 85,95 20 2,65 86,74 20 2,48 87,58 20 2,67 86,63 Từ số liệu bảng 3.4 vẽ đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ q trình hoạt hóa phụ thuộc vào nhiệt độ nung mẫu, thể hình 3.3 88 87.5 87 86.5 86 85.5 85 450 550 650 750 Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa Nhận xét: Kết từ hình 3.4 cho thấy khả hấp phụ vật liệu tăng nhiệt độ nung tăng đạt dung lượng cao nhiệt độ 6500C 3.1.3 Q trình hoạt hóa KOH 3.1.3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng KOH vật liệu được hoạt hóa bằng H3PO4 đến q trình hoạt hóa Điều kiện khảo sát: Lấy 3g mẫu than (sản phẩm thu sau nguyên liệu 28 thô hoạt hóa axit H3PO4 ) trộn KOH rắn với khối lượng thay đởi từ 1-3g; thêm vào nước cất cho mẫu sền sệt đem nung nhiệt độ 750oC lò nung Lấy mẫu để nguội, rửa sản phẩm thu nước cất đến pH=7, sấy khô lại 105oC, bảo quản bình hút ẩm tiến hành khảo sát với dung dịch Cu2+ (20ppm) Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa Khối lượng KOH (gam) 1,5 2,5 2+ Cu m(g) 3 3 C0(ppm) 20 20 20 20 20 Cf(ppm) 2,78 2,27 2,31 2,38 2,41 H(%) 86,1 88,45 88,1 87,95 88,65 Từ kết bảng 3.5, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất q trình hoạt hóa phụ thuộc vào tỉ lệ mthan : mKOH, thể hình 3.5 89 88.5 88 87.5 87 86.5 86 85.5 1.5 2.5 Hình 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa Nhận xét: Kết từ hình 3.5 cho thấy khả hấp phụ vật liệu tăng tỉ lệ mthan : mKOH tăng đạt cao khối lượng KOH 3:1,5 Sau tăng tỉ lệ lên khả hấp phụ giảm 3.1.3.2 Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hố Điều kiện khảo sát: Cố định điều kiện khảo sát, giữ nguyên khối lượng than cho mẫu thí nghiệm gam với tỉ lệ khối lượng mthan:mKOH = 3:1,5 29 khảo sát Nhiệt độ nung mẫu thay đổi từ 750-900oC lò nung Lấy mẫu ra, rửa sản phẩm thu nước cất đến pH=7, sấy khơ 105 oC, bảo quản bình hút ẩm tiến hành khảo sát với dung dịch Cu2+(20ppm) Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hố Nhiệt độ nung mẫu (oC) Cu2+ m(g) C0(ppm) Cf(ppm) H(%) 750 800 850 900 3 3 20 2,02 89,9 20 2,08 89,6 20 2,11 89,45 20 2,17 89,15 Từ kết bảng 3.6, vẽ đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ q trình hoạt hóa phụ thuộc vào nhiệt độ nung mẫu, thể hình 3.6 90 89.9 89.8 89.7 89.6 89.5 89.4 89.3 89.2 89.1 750 800 850 900 Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa Nhận xét: Kết từ hình 3.6 cho thấy khả hấp phụ vật liệu giảm nhiệt độ tăng cao nhiệt độ 7500C Tóm lại, điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ thân sắn thể bảng 3.7 sau: 30 Bảng 3.7 Các điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ thân sắn Chất bị hấp phụ Yếu tố khảo sát Ion Cu2+ Nồng độ axit H3PO4 (%) 60 Nhiệt độ ngâm mẫu (0C) 70 Nhiệt độ nung mẫu (0C) 650 Hoạt hóa Tỷ lệ mthan:mKOH ( gam/gam) 3:1,5 KOH Nhiệt độ nung mẫu (0C) 750 Hoạt hóa H3PO4 3.2 Đánh giá bề mặt ngun liệu thơ VLHP Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) nguyên liệu thô VLHP nghiên cứu thể hình 3.7 3.8 Hình 3.7 Ảnh SEM ngun liệu thơcủa sắn (1000 lần) 31 Hình 3.8 Ảnh SEM VLHP sắn (1000 lần) Nhận xét: Từ ảnh kính hiểm vi điện tử quét SEM nhận thấy: VLHP có cấu trúc bề mặt xốp hơn, xù xì hơn, nhiều khe rãnh sâu so với nguyên liệu thô ban đầu 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ VLHP Điều kiện khảo sát: Cân 0,5 gam mẫu than (sản phẩm sau hoạt hóa axit H3PO4 KOH) cho mẫu thí nghiệm đem khuấy với dung dịch Cu2+ nồng độ 20 ppm môi trường pH thay đổi từ 2-7 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ VLH pH Cu2+ m(g) C0(ppm) Cf(ppm) H(%) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 20 13,36 33,18 20 9,16 54,2 20 5,60 72,0 20 1,92 90,34 20 2,67 86,65 20 3,57 82,15 Từ số liệu thu bảng 3.8, vẽ đồ thị biểu diễn dung lượng trình hấp phụ phụ thuộc vào pH dung dịch Cu2+, thể hình 3.9 32 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP Nhận xét: Kết từ hình 3.9 cho thấy khả hấp phụ vật liệu tăng pH tăng đạt hiệu suất cao pH=5 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Điều kiện khảo sát: Cân 0,5 gam mẫu than (sản phẩm sau hoạt hóa axit H3PO4 KOH) cho mẫu thí nghiệm đem khuấy với dung dịch Cu2+ nồng độ 20 ppm thời gian thay đổi từ 30-150 phút Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ Thời gian khuấy (phút) Cu2+ m(g) C0(ppm) Cf(ppm) H(%) 30 60 90 120 150 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 20 2,28 88,59 20 1,73 91,34 20 1,59 92,07 20 1,60 91,98 20 1,61 91,93 33 92.5 92 91.5 91 90.5 90 89.5 89 88.5 88 30 50 70 90 110 130 150 Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ Từ kết hình 3.10 ta thấy: thời gian khuấy tốt VLHP làm từ thân sắn 90 phút Khi tăng thời gian khuấy hiệu suất thay đổi không đáng kể nên chọn thời gian 90 phút thời gian khuấy tốt vật liệu cho khảo sát 3.3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ Điều kiện khảo sát: Tỉ lệ khối lượng VLHP thể tích dung dịch thay đởi từ 0,5gam:50ml đến 3gam:50ml dung dịch Cu2+ 20ppm, mẫu khuấy với thời gian tốt cho vật liệu khảo sát Bảng 3.10 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ Khối lượng than (g) Cu2+ 0,5 1,5 2,5 C0(ppm) 20 20 20 20 4620 20 Cf(ppm) H(%) 2,48 87,62 2,01 89,95 1,57 92,16 1,40 93,0 1,46 92,68 1,58 92,09 34 94 93 92 91 90 89 88 87 0.5 1.5 2.5 Hình 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ Từ kết hình 3.11 ta thấy: Hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP đạt giá trị tốt tỷ lệ 2g:50ml Khi tăng khối lượng VLHP hiệu suất thay đởi khơng đáng kể Tóm lại, điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô thể bảng 3.11 sau: Bảng 3.11 Điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ Yếu tố khảo sát Chất bị hấp phụ Ion Cu2+ pH Thời gian khuấy (phút) 90 Tỷ lệ rắn : lỏng 2:50 3.3.4 Xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Langmuir VLHP hấp phụ Cu2+ có nồng độ ban đầu C0 thay đởi từ – 25ppm Dùng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định nồng độ Cu2+ lúc cân Cf Xác định nồng độ Cu2+ hấp phụ VLHP chế tạo từ thân sắn Kết trình hấp phụ Cu điều kiện hấp phụ tốt khảo sát mô tả bảng 3.12 35 Bảng 3.12 Kết trình hấp phụ Cu2+ VLHP Nồng độ Cu2+ (C0) Cu2+ 10 15 20 25 5 5 Cf(ppm) 0,11 0,23 0,44 0,75 0,91 H(%) 94,80 94,70 93,06 92,25 92,36 m(g) Từ bảng , xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả hình 3.12 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 y = 0.4415x + 0.3965 R² = 0.9426 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.2 0.4 0.6 0.8 Hình 3.12 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir đới với ion Cu2+ Kết hình 3.12 cho thấy đại lượng hấp phụ Cf/q Cu lên VLHP hấp phụ bề mặt tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu ion kim loại Dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,4415x + 0,3965 ta tính tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ VLHP chế tạo từ thân sắn hấp phụ qmax = 2,265 lực hấp phụ b = 1,027 3.4 Khả hấp phụ thân sắn chưa biến tính VLHP Thân sắn chưa biến tính hấp phụ Cu2+ với nồng độ ban đầu C0,nồng độ dung dịch Cu2+ sau hấp phụ Cf, hiệu suất, dung lượng trình hấp phụ thể bảng 3.13 36 Bảng 3.13 Kết trình hấp phụ Cu2+ thân sắn chưa biến tính VLHP Thân sắn chưa biến tính VLHP Ion Cu2+ Ion Cu2+ m(g) 0,5 0,5 Co(ppm) 20 20 Cf(ppm) 15,76 2,35 H(%) 21,2 88,25 Thông số hấp phụ Từ số liệu thu bảng 3.13, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ VLHP thân sắn chưa biến tính 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 88.25 21.2 Thân sắn chưa biến tính VLHP Hình 3.13 Hiệu śt hấp phụ VLHP thân sắn chưa biến tính Nhận xét: Từ kết bảng 3.13 hình 3.13 cho thấy, hiệu suất hấp phụ thân sắn chưa biến tính hấp phụ thấp nhiều so với thân sắn biến tính (VLHP) sử dụng thân sắn biến tính dung nhiều mục đích khác xử lý mơi trường, trang hoạt tính,… 3.5 Giải hấp tái sử dụng VLHP 3.5.1 Giải hấp VLHP dung dịch Mehlich Kết giải hấp VLHP dung dịch Mehlich mô tả bảng 3.14 37 Bảng 3.14 Quá trình giải hấp VLHP bằng dung dịch Mehlich STT m0(g) C0(ppm) Cf(1) (ppm) C1(ppm) m1(g) C2(ppm) H(%) 1 20 2,85 16,95 0,97 14,08 83,06 20 2,70 17,10 0,97 14,15 82,74 20 2,90 16,9 0,97 14,10 83,43 Quá trình giả hấp VLHP sử dụng dung dịch Mehlich đạt hiệu suất trung bình 83,07% 3.5.2 Tái sử dụng VLHP VLHP sau giải hấp lọc sấy khô nhiệt độ 105℃ 60 phút Tiến hành hấp phụ Cu2+ tương tự q trình Kết phân tích mơ tả bảng 3.15 Bảng 3.15 Quá trình tái sử dụng VLHP STT m(g) C0 (ppm) Cf (ppm) H(%) 0,965 20 4,15 79,25 0,965 20 4,23 78,85 0,965 20 4,42 77,9 VLHP sau gải hấp tái hấp phụ lần đạt hiệu suất cao nên tái sử dụng để tiếp tục hấp phụ ion kim loại nặng nước 38 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua thời gian nghiên cứu, thu số kết sau: Độ ẩm bột thân sắn ban đầu 14,53% Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP: - Q trình hoạt hóa H3 PO4 cho thấy: + Nồng độ axít : 60% + Nhiệt độ ngâm mẫu: 70oC + Nhiệt độ nung mẫu : 650oC - Q trình hoạt hóa KOH + Tỷ lệ mthan : mKOH 3:1,5(g) + Nhiệt độ nung mẫu chọn khảo sát: 750oC Đã tìm điều kiện tốt để hấp phụ ion Cu 2+ VLHP: + pH = + Thời gian khuấy tốt nhất: 90 phút + Tỷ lệ rắn lỏng tốt nhất: 2g:50ml Đã khảo sát vật liệu SEM, kết đo SEM vật liệu hấp phụ cho thấy bề mặt hấp phụ tương đối xốp có nhiều lỗ rỗng nên thuận lợi cho trình hấp phụ Đã so sánh hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP nghiên cứu với thân sắn chưa biến tính Tiến hành giải hấp tái sử dụng VLHP - Giải hấp VLHP dung dịch Mehlich với hiệu suất 83,07% - VLHP sau giải hấp tái sử dụng có hiệu suẩt hấp phụ tương đối cao nên tiết kiệm chi phí chế tạo vật liệu 4.2 Kiến nghị - Đưa VLHP chế tạo từ thân sắn vào ứng dụng xử lý môi trường - Nghiên cứu khả hấp phụ VLHP chế tạo từ nguyên liệu với số ion kim loại nặng khác - Nghiên cứu sử dụng số phế phẩm vật liệu tự nhiên vào hấp phụ xử lý môi trường 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Anh [1] E.Clave., J Francois., L.Billo n., B De Jeso., M.F.Guimon,“Crude and Modified Corncobs as omplexing Agents for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 – 826 (2004) [2] Jaakko Paasivirta, Chemical E toxicalog , Lewis Publishers (1991) II Tiếng Việt [3] Lê Huy Bá (chủ biên), Độc học môi trường, NXB ĐH Quốc gia TP HCM (2000) [4] Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội (2002) [5] Nguyễn Văn Dục, Nguyễn Dương Tuấn Anh, Ô nhiễm nước kim loại nặng khu vực cơng nghiệp Thượng Đình, Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội (2008) [6] Lê Thị Thùy Dương , Nghiên cứu sản x́t than hoạt tính phịng thí nghiệm từ gỗ xoan, gỗ bạch đàn trắng thử khả hấp phụ than hoạt tính, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng (2007) [7] Trịnh Xuân Đại, Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước, Luận văn thạc sĩ Hóa học (2010) [8] Lê Tự Hải, Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, 2013, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng [9] Hoàng Ngọc Hiền, Lê Hữu Thiềng, “Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni 2+ môi trường nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía ứng dụng vào xử lí mơi trường”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Thái Nguyên, số (46), tập 2, trang 118 – 121 (2008) [10] Lò Văn Huynh, Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ số chất hữu mơi trường nước, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội (2002) [11] Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm, Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính, Tạp chí Phát triển KHCN tập 11, số 08 (2008) 40 [12] Trần Mạnh Lục, Hóa học hệ phân tán keo, 2008, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng [13] Hồng Nhâm, Hóa vơ tập ba, NXB Giáo dục, Hà Nội (2001) [14] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội (2005) [15] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, Hóa lí tập II, NXB Giáo dục, Hải Phịng (1998) [16] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý hóa keo, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [17] Trịnh Thị Thanh, Độc học, môi trường sức khoẻ người, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội (2001) [18] Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenlulozơ, NXB Khoa học kỹ thuật [19] Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), “Nghiên cứu khả hấp thụ metyl đỏ dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thử nghiệm xử lý môi trường” , luận văn thạc sĩ hóa học, Thái Ngun [20] Nguyễn Đức Vận, Hóa vơ tập 2: Các kim loại điển hình , NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội (2004) [21] Bùi Xn Vững, Giáo trình phân tích cơng cụ, 2009,trường đại học Sư Phạm Đà Nẵng [22] Bùi Xuân Vững, Giáo trình xử lý số liệu, 2013, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng III Website [23] http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93 [24] http://cayluongthuc.blogspot.com/2008/01/v-tr-kinh-t-ca-cy-sn.html 41 PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM 42 ... nội dung nghiên cứu 2.1 Mục đích - Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) từ thân sắn - Nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu hấp phụ ion kim loại môi trường nước 2.2 Nội dung - Nghiên cứu yếu tố... việc chế tạo vật liệu hấp phụ nhằm xử lý nước thải chứa kim loại cịn quan tâm [9] Chính tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân sắn để hấp phụ ion Cu2 +trong mơi trường nước? ??... cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân sắn để hấp phụ ion Cu2+ môi trường nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: thân sắn, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy, bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc Nội dung nghiên