Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ một số ion kim loại nặng trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẶNG VĂN PHI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẶNG VĂN PHI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC Chuyên ngành : Hóa hữu Mã số : 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Đà Nẵng - Năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đặng Văn Phi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN: CẤU TRÚC LUẬN VĂN: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT: 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CHUỐI : 1.1.1 Nguồn gốc cấu tạo: 1.1.1.1 Về mặt thực vật học: 1.1.1.2 Nguồn gốc loại thực vật: 1.1.1.3 Về đặc điểm sinh thái: 1.1.1.4 Về mặt dinh dưỡng chuối: 1.1.2 Tình hình sản xuất xuất chuối Thế giới Việt Nam: 1.1.2.1 Tình hình sản xuất chuối giới: 1.1.2.2 Sản xuất chuối số nước giới: 10 1.1.2.3 Nhập chuối số nước giới: 12 1.1.2.4 Tình hình sản xuất xuất chuối Việt Nam: 12 1.1.3 Thành phần cấu tạo vỏ chuối: 14 1.1.4 Ứng dụng vỏ chuối: 17 1.1.4.1 Xử lý nước thải vỏ chuối: 18 1.1.4.2 Tác dụng y học vỏ chuối: 19 1.1.4.3 Dùng làm bánh than tổ ong: 20 1.1.5 Mô ̣t số hướng nghiên cứu sử du ̣ng phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p làm vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣: 20 1.2 ACID CITRIC VÀ CELLULOSE: 22 1.2.1 Acid citric: 22 1.2.1.1 Cấu tạo phân tử: 22 1.2.1.2 Tính chất vật lý: 23 1.2.1.3 Tính chất hóa học: 23 1.2.1.4 Trạng thái tự nhiên: 24 1.2.1.5 Điều chế: 25 1.2.1.6 Ứng dụng: 25 1.2.2 Cellulose: 25 1.2.2.1 Cấu trúc phân tử: 25 1.2.2.2 Tính chất vật lý: 28 1.2.2.3 Tính chất hóa học: 28 1.2.2.4 Trạng thái tự nhiên: 29 1.2.2.5 Ứng dụng: 29 1.3 PHẢN ỨNG ESTE HÓA: 29 1.3.1 Khái niệm chung: 29 1.3.2 Cơ chế phản ứng este hóa: 29 1.3.2.1 Cơ chế phản ứng không dùng xúc tác: 30 1.3.2.2 Cơ chế phản ứng dùng xúc tác H2SO4 đặc: 30 1.4 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG: 32 1.4.1 Khái quát chung : 32 1.4.2 Giới thiệu sơ lược số kim loại nặng điển hình : 35 1.4.2.1 Đồng (Cu): 35 1.4.2.2 Chì (Pb): 37 1.5 HẤP PHỤ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC: 39 1.5.1 Các khái niệm : 39 1.5.1.1 Sự hấp phụ: 39 1.5.1.2 Giải hấp phụ: 40 1.5.1.3 Cân hấp phụ: 41 1.5.1.4 Dung lượng hấp phụ cân (q): 41 1.5.1.5 Hiệu suất hấp phụ (H%): 41 1.5.2 Các mơ hình hấp phụ: 42 1.5.2.1 Mô hình động học hấp phụ: 42 1.5.2.2 Các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt: 42 1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ: 46 1.5.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian: 46 1.5.3.2 Ảnh hưởng tính tương đồng: 46 1.5.3.3 Ảnh hưởng pH: 47 1.5.3.4 Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại nặng: 47 1.5.3.5 Ảnh hưởng diện tích bề mặt chất rắn: 47 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 48 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT: 48 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất: 48 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu: 48 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 48 2.2.1 Thu gom xử lý mẫu vỏ chuối: 48 2.2.1.1 Cách tiến hành: 48 2.2.1.2 Xác định độ ẩm mẫu: 48 2.2.1.3 Xác định hàm lượng tro mẫu: 49 2.2.2 Biến tính vỏ chuối acid citric: 50 2.2.2.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp biến tính 50 2.2.2.2 Cách tiến hành 51 2.2.2.3 Các yếu tố cần khảo sát đến q trình biến tính 51 2.2.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): 52 2.2.3.1 Nguyên tắc phương pháp 52 2.2.3.2 Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 53 2.2.3.3 Mối liên hệ hấp thụ ánh sáng mật độ nguyên tử 56 2.2.4 Khảo sát số tính chất vật lý vỏ chuối biến tính chưa biến tính: 56 2.2.4.1 Phổ hồng ngoại IR 56 2.2.4.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quyét 58 2.2.4.3 Đo diện tích bề mặt theo BET 58 2.2.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion kim loại nặng Cu(II), Pb(II) vỏ chuối biến tính: 59 2.2.5.1 Cách tiến hành 59 2.2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ cần khảo sát 60 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: 61 3.1 ĐỘ ẨM VÀ HÀM LƯỢNG TRO CỦA VỎ CHUỐI: 61 3.1.1 Xác định độ ẩm vỏ chuối: 61 3.1.2 Xác định hàm lượng tro vỏ chuối: 62 3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH BIẾN TÍNH VỎ CHUỐI: 62 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ acid: 62 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn: lỏng: 64 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian biến tính: 65 3.3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH HĨA LÝ CỦA VỎ CHUỐI CHƯA VÀ BIẾN TÍNH: 66 3.3.1 Phổ IR vỏ chuối chưa biến tính biến tính: 66 3.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quyét vỏ chuối chưa biến tính: 69 3.3.3 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối chưa biến tính: 70 3.3.3.1 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối chưa biến tính 70 3.3.3.2 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối biến tính 72 3.4 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cu(II), Pb(II) CỦA VỎ CHUỐI BIẾN TÍNH: 73 3.4.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ bể Cu(II), Pb(II) vỏ chuối biến tính: 73 3.4.1.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 73 3.4.1.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hấp phụ 74 3.4.1.3 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biến tính đến khả hấp phụ 76 3.4.1.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Freundlich 77 3.4.1.5 So sánh khả hấp phụ vỏ chuối biến tính ion Cu(II), Pb(II) điều kiện 78 3.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ cột Cu(II), Pb(II) vỏ chuối biến tính: 79 3.4.2.1 Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ 79 3.4.2.2 Ảnh hưởng nồng độ đầu ion kim loại đến khả hấp phụ cột 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 83 KẾT LUẬN: 83 KIẾN NGHỊ: 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Cây chuối 1.2 Hoa chuối 1.3 Trái chuối 1.4 Sản lượng nhập chuối 12 1.5 Vườn chuối xiêm 14 1.6 Lớp cắt ngang vỏ chuối 17 1.7 Cấu trúc cellulose 26 1.8 Cấu trúc phân tử cellulose không gian chiều 27 1.9 Vỉ cellulose 27 1.10 Phản ứng màu cellulose với iod 28 1.11 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 45 1.12 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 45 2.1 Phản ứng este hóa cellulose axid citric 51 2.2 Sơ đồ cấu tạo máy AAS 54 3.1 Vỏ chuối chưa biến tính 61 3.2 Ảnh hưởng nồng độ acid citric đến q trình biến 63 tính vỏ chuối 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng đến trình biến tính vỏ 64 chuối 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến q trình biến tính vỏ 65 chuối 3.5 Vỏ chuối biến tính 66 3.6a Phổ IR vỏ chuối chưa biến tính 67 3.6b Phổ IR vỏ chuối biến tính 68 3.7a Ảnh SEM vỏ chuối chưa biến tính 69 3.7b Ảnh SEM vỏ chuối biến tính 70 3.8a Diện tích bề mặt vỏ chuối chưa biến tính (BET) 71 3.8b Diện tích bề mặt vỏ chuối chưa biến tính 71 (Langmuir) 3.9a Diện tích bề mặt vỏ chuối biến tính (BET) 72 3.9b Diện tích bề mặt vỏ chuối biến tính (Langmuir) 72 3.10 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 74 3.11 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hấp phụ 75 Cu(II), Pb(II) 3.12 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối đến khả hấp phụ 76 3.13 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Cu(II) 77 3.14 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Pb(II) 77 3.15 Hấp phụ cột 79 3.16 Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ 80 Cu(II), Pb(II) 3.17 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf Cu 81 3.18 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf Pb 81 Diện tích bề mặt theo BET vỏ chuối biến tính 0,5674 m2/g 1400 1200 1000 p/Q (mmHg·g/cm³ STP) 800 600 400 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 mmHg Hình 3.9b Diện tích bề mặt vỏ chuối biến tính theo Langmuir Kết đo diện tích bề mặt theo Langmuir vỏ chuối biến tính 1,0954 m2/g Như vậy, Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối biến tính tăng lên so với vỏ chuối chưa biến tính 3.4 KHẢO SÁT CÁC ́U TỚ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cu (II), Pb (II) CỦ A VỎ CHUỐI BIẾN TÍ NH 3.4.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ bể Cu (II), Pb (II) vỏ chuối biến tính Chúng tơi chọn loa ̣i vỏ chuối đươ ̣c biế n tính ở điề u kiêṇ tố i ưu nhấ t (nồ ng đô ̣ axit 55%, tỉ lê ̣ rắ n lỏng 1:80, thời gian biế n tính 4h) Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ bể Cu(II) Pb(II) 3.4.1.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng pH dung dịch đến trình hấp phụ ion khảo sát trong khoảng pH dung dich ̣ thay đổi từ - 10, với điều kiện: nồng độ Cu(II) 14,05mg/l, Pb(II) 19,20mg/l, thời gian khuấ y 120 phút, tỉ lệ vỏ chuối 1g/100ml dung dịch Kết trình bày bảng 3.6 hình 3.10 Bảng 3.6 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ pH C0 (ppm) Cf (ppm) %A (%) C0 (ppm) Cf (ppm) %A (%) Cu (II) Hiệu suất hấp phụ (%A) Pb (II) 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 10 14,05 13,18 12,82 0,6913 0,2981 0,4592 0,5718 6,19% 19,2 8,75% 19,2 95,08% 19,2 97,87% 19,2 96,73% 19,2 95,93% 19,2 18,86 17,85 0,6365 0,1403 0,2260 0,5703 1,77% 7,03% 96,68% 99,26% 98,82% 97,03% 120 100 80 Cu(II) 60 Pb(II) 40 20 0 10 12 pH dung dịch Hình 3.10 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Kế t quả hin ̀ h 3.10 cho thấ y pH tăng thì hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ tăng và đa ̣t giá trị cân ở pH = Nguyên nhân là môi trường axit ma ̣nh (pH thấ p) các phầ n tử của chấ t hấ p phu ̣ và chấ t bi ̣ hấ p phu ̣ đề u tích điê ̣n dương bởi vâ ̣y lực tương tác là lực đẩ y tiñ h điên, ̣ bên ca ̣nh đó nồ ng đô ̣ H+ cao sẽ xẩ y sự ca ̣nh tranh với cation kim loa ̣i quá triǹ h hấ p phu ̣ nên làm giảm hiêụ suấ t hấ p phu ̣ Khả hấp phụ vỏ chuối Pb (II) Cu (II) gống nhau, mơi trường có pH từ – 10, hiệu suất hấp phụ Pb (II) mạnh so với Cu (II) Tuy nhiên pH lớn khả hấp phụ Pb (II) Cu (II) giảm dần Do sự kế t tủa ion Cu (II) và Pb (II) ở da ̣ng hydroxyt Vì vâ ̣y pH = đươ ̣c cho ̣n làm pH tố i ưu cho các thí nghiê ̣m tiế p theo 3.4.1.2 Ảnh hưởng thời gian khuấ y đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion vỏ chuối nghiên cứu điều kiện: nồng độ Cu(II) 14,05mg/L, Pb(II) 19,2mg/L, tỉ lệ vỏ chuối 1g/100mL dung dịch, pH của dung dich ̣ bằ ng 6, thời gian thay đổi từ 30 phút đến 180 phút Kết trình bày bảng 3.7 hình 3.11 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian khuấ y đến khả hấp phụ Thời gian (giờ) 0,5h 1h 1,5h 2h 3h C0 (ppm) 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 Cu Cf (ppm) 1,0326 0,3625 0,3472 0,2978 0,2894 (II) %A (%) 92,65% 97,42% 97,52% 97,88% 97,94% C0 (ppm) 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 Pb Cf (ppm) 0,6913 0,1534 0,1305 0,1267 0,1171 (II) %A (%) 96,39% 99,2% 99,32% 99,34% 99,39% Hiệu suất hấp phụ (%A) 100 99 98 97 96 95 94 93 92 Cu(II) Pb(II) 0.5 1.5 2.5 3.5 Thời gian hấp phụ (h) Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian khuấ y đến khả hấp phụ Cu(II) Pb(II) Từ kết hình 3.11 cho thấ y thời gian khuấ y tăng thì hiêụ suấ t hấ p phu ̣ tăng và đạt cân bằ ng hấ p phu ̣ sau 60 phút Vì vâ ̣y thời gian khuấ y 60 phút đươ ̣c cho ̣n làm thời gian tố i ưu cho các thí nghiê ̣m tiế p theo 3.4.1.3 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biế n tính đế n khả hấ p phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biế n tính đến trình hấp phụ ion khảo sát khoảng t ỉ l ệ vỏ chuối thay đổi từ 0,25 ÷ 2,0g/100ml dung dịch với điều kiện: nồng độ Cu(II) 15mg/L, Pb(II) 19,2mg/L pH của dung dich ̣ bằ ng 6, thời gian khuấ y 60 phút Kết trình bày bảng 3.8 hình 3.12 Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biế n tính đến khả hấp phụ Cu(II), Pb(II) Tỉ lệ vỏ chuối 0.25 0,5 1,0 1,5 2.0 C0 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 1,408 0,9792 0,3625 0,2812 0,2346 89,97% 93,03% 97,42% 97,99% 98,33% Cu (ppm) (II) Cf (ppm) %A (%) C0 Pb (ppm) (II) Cf 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 0,9703 0,3901 0,1920 0,1689 0,1363 94,94% 97,96% 99,00% 99,12% 99,29% (ppm) Hiệu suất hấp phụ (%A) %A (%) 100 98 96 Cu(II) 94 Pb(II) 92 90 88 0.5 1.5 2.5 Tỉ lệ vỏ chuối (gam) Hình 3.12 Ảnh hưởng của nờ ng đợ vỏ chuối biế n tính đế n khả hấ p phụ Như vâ ̣y, tăng tỉ lệ vỏ chuối biế n tiń h từ 0,25 gam – 2,0 gam thì hiêụ suấ t hấ p phu ̣ tăng dần và đa ̣t giá trị cân ở tỉ lệ vỏ chuối biến tính/ thể tích dung dịch là: 1gam/100mL dung dich ̣ 3.4.1.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Freundlich Từ kết ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối đế n quá trình hấp phụ, tiến hành vẽ đồ thị xác định phương trình đường thẳng biểu thị phụ thuộc lg C f vào lg x m Qua xác định k và n (hằng số đă ̣c trưng cho ̣ hấ p phu ̣) Kết trình bày hình 3.13 3.14 y = 1.0015x + 0.2088 0.6 R = 0.971 0.4 lgCf 0.2 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.2 0.2 lg(x/m) Linear (lg(x/m)) -0.4 -0.6 lg(x/m) Hình 3.13 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Cu (II) Từ phương trình đường thẳng y = 1,0015x + 0,2088 dễ dàng tính đươ ̣c hằ ng số K và n của ̣ hấ p phu ̣ là: K = 1,6173 và n = 1,0015 y = 1.0129x + 0.6214 0.8 R = 0.9628 0.6 lgCf 0.4 lg(x/m) Linear (lg(x/m)) 0.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.2 -0.4 lg(x/m) Hình 3.14 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich Pb (II) Từ phương trình đường thẳng y = 1,0129x + 0,6214 dễ dàng tính đươ ̣c hằ ng số K và n của ̣ hấ p phu ̣ là: K = 4,1822 và n = 1,0129 Như vậy, giá trị số K n cho thấy vỏ chuối có khả hấp phụ tốt ion kim loại nặng nước 3.4.1.5 So sánh khả hấ p phụ của vỏ chuối biế n tính đố i với ion Cu(II), Pb(II) cùng điều kiện Từ kết nghiên cứu trên, tiến hành cho vỏ chuối biến tính hấ p phu ̣ hai ion kim loa ̣i Cu(II), Pb(II) Điều kiện tiến hành: nồng độ Cu(II) 14,05 mg/L, Pb(II) 19,2mg/L, tỉ lệ vỏ chuối/dung dịch 1g/100mL, pH của dung dich ̣ bằ ng 6, thời gian khuấ y 60 phút Kết trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Khả hấp phụ của vỏ chuối biế n tính Cu(II) và Pb(II) điều kiện dung dịch Nồng độ/Phần trăm hấp phụ Cu (II) Pb (II) C0 (ppm) 14,05 19,2 Cf (ppm) 0.3625 0,1689 %A 97,42% 99,12% Kết bảng 3.9 cho thấy hấ p phu ̣ giữa ion Cu(II) và Pb(II) vỏ chuối biế n tính cao Tuy nhiên, hiêụ suấ t hấ p phu ̣ Pb(II) cao Cu(II) Điề u này đươ ̣c thể hiê ̣n ở các thí nghiê ̣m trên, hiêụ suấ t hấ p phu ̣ của Pb(II) cao Cu(II) Kế t quả này phản ánh qui luâ ̣t của ca ̣nh tranh hấ p phu ̣: đố i với hai ion cùng điêṇ tích, ion có bán kính nguyên tử càng lớn thì bi ̣hấ p phu ̣ càng ma ̣nh Bán kin ́ h ion Pb (II) lớn Cu (II) Vì vâ ̣y Pb (II) bi ̣ hấ p phu ̣ nhiề u Cu (II) 3.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ cột Cu (II), Pb (II) vỏ chuối biến tính Hình 3.15 Hấp phụ cột 3.4.2.1 Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ cột Điều kiện tiến hành: Tiến hành tạo cột hấp phụ 1,000 gam vỏ chuối biến tính buret 25 mL Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng ion cột hấp phụ nghiên cứu điều kiện: 50mL dung dịch Cu(II) 14,05mg/L, 50mL dung dịch Pb(II) 19,2mg/L, pH của dung dich ̣ bằ ng 6, tốc độ dòng thay đổi từ 4mL/phút đến 0,25mL/phút Kết trình bày bảng 3.10 hình 3.16 Bảng 3.10 Ảnh hưởng tốc độ dòng (mL/phút) đến khả hấp phụ Cu (II) Pb (II) Tốc độ dòng (mL/phút) C0 (ppm) Cf (ppm) %A (%) C0 (ppm) Cf (ppm) %A (%) 4,00 2,5 0,5 0,35 0,25 14,05 1,715 87,79% 19,2 1,003 94,77% 14,05 0,499 96,44% 19,2 0,1056 99,45% 14,05 0,0258 99,81% 19,2 0,0138 99,93% 14,05 0,0086 99,93% 19,2 0,0023 99,98% 14,05 0,0035 99,97% 19,2 0,0011 99,99% %A 102 100 98 96 94 92 90 88 86 Cu (II) Pb (II) Tốc độ dịng (mL/phút) Hình 3.16 Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả hấ p phụ Cu(II) Pb(II) Từ kết hình 3.16 cho thấ y tốc độ dòng giảm thì hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ tăng và hiệu suất hấp phụ gần 100% Cu (II) Pb (II) tốc độ 0,25 mL/phút Vì vâ ̣y cho ̣n tốc độ dòng 0,25 mL/phút (tối ưu) để khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion kim loại hấp phụ cột 3.4.2.2 Ảnh hưởng nồng độ đầu ion kim loại đến khả hấp phụ cột Điều kiện tiến hành: Tiến hành tạo cột hấp phụ 1,000 gam vỏ chuối biến tính buret 25 mL Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion kim loại cột hấp phụ nghiên cứu điều kiện: 50mL dung dịch Cu(II) 10 ~ 150mg/l, 50mL dung dịch Pb(II) (20 ~ 500mg/l), pH của dung dich ̣ bằ ng 6, tốc độ dòng 0,25mL/phút Kết trình bày bảng 3.11 hình 3.17; hình 3.18 Bảng 3.11 Ảnh hưởng nồng độ đầu ion kim loại đến dung lượng hấp phụ, dung lượng hấp phụ cực đại Cu (II) Pb (II) C0 Cf Q Cf/q C0 Cf Q Cf/q (mg/L) (mg/L (mg/g) (g/L) (mg/L) (mg/L (mg/g) (g/L) 10 0,31 0,48 0,65 20 0,02 0,99 0,02 20 0,89 0,96 0,93 50 0,12 2,49 0,05 50 3,21 2,34 1,37 100 1,01 4,95 0,20 100 18,01 4,10 4,39 200 5,10 9,75 0,52 150 37,54 5,62 6,68 400 40,02 17,99 2,22 300 153,01 7,35 20,82 600 121,15 23,94 5,06 phương trình y = 0.1298x + 1.1992 R = 0.9943 Cf/q (g/L) 25 20 15 Cf/q Linear (Cf/q) 10 0 50 100 150 200 Cf (mg/L) Hình 3.17 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf Cu (II) phương trình y = 0.0412x + 0.1949 Cf/q (g/L) R2 = 0.9887 Cf/q Linear (Cf/q) 20 40 60 80 100 120 140 Cf (mg/L) Hình 3.18 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf Pb(II) Dựa vào số liệu thực nghiệm cho thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt hấp phụ VLHP ion Cu(II), Pb(II) Các đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đường tuyến tính Dựa vào phương trình đường thẳng tổng qt mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir (1.7), phương trình (1.8) phương trình thực nghiệm ion kim loại hình 3.17, hình 3.18 tính tốn dung lượng hấp phụ cực đại vỏ chuối biến tính ion Cu(II), Pb(II) tương ứng 7.704mg/g, 24.272 mg/g KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đề tài, đạt số kết sau: Độ ẩm hàm lượng tro vỏ chuối + Đô ̣ ẩ m của vỏ chuối là 11,833% + Hàm lượng tro vỏ chuối 12,93% Khảo sát đươ ̣c các yế u tố ảnh hưởng đế n quá trình biế n tính vỏ chuối nhằ m ta ̣o vỏ chuối biế n tính tố i ưu nhấ t ở điề u kiê ̣n: - Nồ ng đô ̣ axit citric: 55% - Tỉ lê ̣ rắ n : lỏng là 1g: 80ml - Thời gian biế n tính: giờ Chứng minh khả hấ p phu ̣ tố t của vỏ chuối biế n tính so với vỏ chuối chưa biế n tính bằ ng phổ hồ ng ngoa ̣i, ảnh SEM, diện tích bề mặt riêng theo BET Điều kiện tớ i ưu để hấp phụ ion kim loa ̣i lên vỏ chuối biế n tính sau: - pH dung dịch - Thời gian khuấ y: 60 phút - Nồ ng đô ̣ vỏ chuối: 1g vỏ chuối/ 100ml dung dich ̣ - Xác đinh ̣ hằ ng số đă ̣c trưng cho ̣ hấ p phu ̣ từ phương triǹ h đẳ ng nhiêṭ Freundlich đố i với Cu (II) và Pb (II) sau: Cu (II): K = 1,6173 và n = 1,0015 Pb (II): K = 4,1822 và n = 1,0129 Đã khảo sát đươ ̣c các yế u tố hấp phụ cột: tốc độ dòng, nồng độ ion kim loại Từ tính dung lượng hấp phụ cực đại Cu (II) Pb (II) vỏ chuối biế n tiń h: Tốc độ dòng 2,5 mL/phút (tối ưu), dung lượng hấp phụ cực đại vỏ chuối biến tính ion Cu(II), Pb(II) tương ứng 7.704mg/g, 24.272 mg/g KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ ion kim loại nặng khác vật liệu hấp phụ vỏ chuối biến tính, để từ đánh giá khả hấp phụ cách hồn thiện, tối ưu Nghiên cứu khả hấp phụ vỏ chuối biến tính ion kim loại nặng nước thải cơng nghiệp để đưa vào cơng nghệ xử lý nước, góp phần bảo vệ mơi trường DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội [2] Ta ̣ Ngo ̣c Đôn (2008), Bài giảng rây phân tử và vật liê ̣u hấ p phụ, Trường Đa ̣i Ho ̣c Bách Khoa Hà Nô ̣i [3] Hồng Văn Huệ (2004), Cơng nghệ mơi trường - Xử lý nước, tập 1, NXB Xây dựng [4] Lò Văn Huynh (2002), Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ một số chấ t hữu môi trường nước, Luâ ̣n án tiế n si ̃ Hóa ho ̣c, Hà Nô ̣i [5] Lê Thanh Hưng, Pha ̣m Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm, “Nghiên cứu khả hấ p phu ̣ và trao đổ i ion của xơ dừa và vỏ trấ u biế n tính”, Tạp chí Phát triể n KHCN, tâ ̣p 11, sớ 08-2008 [6] Hồng Nhâm (2002), Hóa học vơ cơ, tập 3, NXB Giáo dục [7] Trầ n Văn Nhân, Nguyễn Tha ̣c Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình Hóa Lí, Tâ ̣p 2, NXB Giáo du ̣c [8] Bộ y tế (2002), Quyết định Bộ trưởng Bộ y tế việc ban hành tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống, số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/04/2002 Tiếng Anh [9].Adriano D C (2001), Trace elements in terrestrial environments, biogeochemistry, bioavailability and risks of metal, 2nd Edition, Springer New York [10] E.Clave., J Francois., L Billo n., B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude Agents and Modified Corncobs as complexing for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 - 826 [11] W.E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.M Johns., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp 263-268 [12] Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinic ius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 Trang web [13] http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BB%ABa [14] http://www.ogtr.gov.au/internet/ogtr/publishing.nsf/content/banana [15] http://www.rauhoaquavietnam.vn/default [16] http://www.ajofai.info/Abstract/Chemical [17] http://bioideavn.com/forum/showthread.php [18].http://doanhnhansaigon.vn/online/doanh-nhan/khoinghiep/2012/03/1062506/bienvochuoithanhduoclieu [19] http://yume.vn/thienlam1271989/article/y-tuong-su-dung-vo-va-la-caychuoi-lam-than-to-ong.35CBD608.html [20] http://rdo.psu.ac.th/sjstweb/journal/31-5/0125-3395-31-5-547-554.pdf [21] http://www.idosi.org/aejaes/jaes8(1)/2.pdf [22] http://www.khoahoc.com.vn [23] http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_citric ... khả hấ p phu ̣ ion kim loa ̣i nước, đề tài nghiên cứu này chúng cho ̣n sản phẩ m là Vỏ chuối với nô ̣i dung “ Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ số ion kim loại nặng nước ” Nhằm tìm... DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẶNG VĂN PHI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC Chuyên ngành : Hóa hữu Mã số : 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người... việc sử dụng vỏ chuối, vâ ̣t liêụ rẻ tiề n và sẵn có hầu hết vùng nước, để ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu khả hấp phụ vỏ chuối