Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ ion cu2+, pb2+ trong nước

1 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 LY Lớp: 09CHP Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ ion Cu 2+ , Pb2+ nước Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất - Nguyên liệu: Vỏ chuối -Dụng cụ: Máy khuấy từ IKA (Đức), phễu lọc Puchner, máy đo pH, máy xay sinh tố, tủ sấy, lò nung, cân phân tích dụng cụ thí nghiệm khác như: cốc thủy tinh, phễu thủy tinh, bình định mức, bình tam giác, bình nón, chén sứ, ống đong, pipet, buret… -Hóa chất: Acid citric, acid sulfuric, sodium hydroxide (Trung Quốc) CuSO4 5H2 O, Pb(NO3 )2 hóa chất thơng dụng khác Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính vỏ chuối  Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ acid citric  Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu rắn: dung môi lỏng  Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian biến tính - Nghiên cứu đặc tính hóa lý vỏ chuối chưa biến tính biến tính - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cu 2+, Pb2+ vỏ chuối biến tính  Nghiên cứu ảnh hưởng pH dến khả hấp phụ  Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hấp phụ  Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biến tính đến khả hấp phụ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Ngày giao đề tài: 4/2012 Ngày hoàn thành: Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn PGS.TS LÊ TỰ HẢI PGS.TS LÊ TỰ HẢI Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày 20 tháng năm 2013 Kết điểm đánh giá: Ngày…tháng…năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, cố gắng thân, em nhận quan tâm, giúp đỡ tận tình thầy PGS.TS Lê Tự Hải thầy cô Khoa Hóa – trường Đại Học Sư Phạm – Đại Học Đà Nẵng Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Tự Hải người trực tiếp giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực khóa luận Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo khoa thầy giáo phụ trách phịng thí nghiệm giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em hồn thành khóa luận Đà Nẵng, tháng năm 2013 Sinh viên thực Phạm Thị Thảo Ly DANH MỤC VIẾT TẮT AAS (Atomic Absorption Spectrometry): Phổ hấp phụ nguyên tử IR (InfraRed Spectrum): Phổ hồng ngoại SEM (Scanning Electron Microscope): Kính hiển vi điện tử quét MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu: Vỏ chuối 4.2 Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lí thuyết 5.2 Nghiên cứu thực nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN 10 1.1 Giới thiệu chuối 10 1.1.1 Nguồn gốc cấu tạo 10 1.1.2 Tình hình sản xuất xuất chuối Thế giới Việt Nam 11 1.1.3 Thành phần cấu tạo vỏ chuối 12 1.1.4 Ứng dụng vỏ chuối 15 1.2 Acid citric cellulose 15 1.2.1 Acid citric 15 1.2.2 Cellulose 17 1.3 Phản ứng este hóa 19 1.3.1 Khái niệm chung 19 1.3.2 Cơ chế phản ứng este hóa 19 1.4 Giới thiệu sơ lược số kim loại nặng 20 1.4.1 Khái quát chung 20 1.4.2 Giới thiệu sơ lược kim loại nặng: đồng, chì 20 1.5 Hấp phụ ion kim loại nặng nước 23 1.5.1 Các khái niệm 23 1.5.2 Các mô hình trình hấp phụ 25 1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 29 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP 31 2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 31 2.1.1 Thiết bị dụng cụ 31 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 31 2.2 Phương pháp nghiên cứu 31 2.2.1 Thu gom xử lý mẫu vỏ chuối 31 2.2.2 Biến tính vỏ chuối bằng acid citric 33 2.2.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 34 2.2.4 Khảo sát một số tính chất vật lý của vỏ chuối biến tính và chưa biến tính [2] 37 2.2.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion kim loại nặng (Cu (II), Pb(II)) vỏ chuối bi ến tính 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Độ ẩm hàm lượng tro vỏ chuối 41 3.1.1 Xác định độ ẩm vỏ chuối 41 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình biến tính vỏ chuối 42 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ acid 42 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn : lỏng 43 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian biến tính 44 3.3 Xác định đặc tính hóa lý vỏ chuối chưa biến tính biến tính 46 3.3.1 Phổ hồng ngoại vỏ chuối chưa biến tính vỏ chuối biến tính 46 3.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) vỏ chuối chưa biến tính 49 3.3.3 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối chưa biến tính 50 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cu2+, Pb2+ vỏ chuối biến tính 52 3.4.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 52 3.4 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hấp phụ 53 3.4.3 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối bi ến tính đến khả hấp phụ 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 Kết luận 58 Kiến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, phát triển kinh tế, phát triển xã hội phải gắn liền với việc bảo vệ mơi trường, mơi trường tảng phát triển Nền kinh tế Việt Nam năm qua có nhiều thay đổi đáng kể có xu hướng phát triển Tuy nhiên, mặt trái phát triển tình trạng nhiễm, suy thối mơi trường tồn đọng q lớn có xu hướng ngày gia tăng Vì làm để vừa phát triển kinh tế - xã hội vừa bảo vệ môi trường vấn đề nhà quản lý toàn thể người dân quan tâm Chuối loại trái nhiệt đới trồng phổ biến nhiều quốc gia vùng miền giới, đồng thời chiếm tỷ trọng đáng kể thương mại rau tồn cầu Nghiên cứu cho thấy chuối có khả hấp phụ ion kim loại nặng nước Cu, Pb, Ni, Hg, Cd, As Nếu kim loại tồn với lượng lớn vượt tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người Với mục tiêu tìm phụ phẩm nơng nghiệp có khả hấp phụ ion kim loại nước, đề tài nghiên cứu chọn sản phẩm vỏ chuối với nội dung “ Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ ion Cu2+, Pb 2+ nước ” Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp biến tính vỏ chuối nhằm tạo vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ cao ion kim loại nước, tạo hướng phát triển việc xử lý ion kim loại vỏ chuối Mục đích nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu khả hấp phụ vỏ chuối ion Cu2+, Pb2+ nước - Biến tính vỏ chuối tạo vật liệu hấp phụ ion Cu2+, Pb2+ nước - Ứng dụng làm vật liệu hấp phụ Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu: Vỏ chuối 4.2 Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng phương pháp hóa học để biến tính vỏ chuối Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính q trình hấp phụ vỏ chuối biến tính, từ so sánh khả hấp phụ với vỏ chuối chưa biến tính Phương pháp nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lí thuyết Tổng quan tài liệu về: - Tìm hiểu thực tế vỏ chuối - Các phương pháp xác định nồng độ - Quá trình hấp phụ ion kim loại nặng nước 5.2 Nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp vật lý - Thu gom xử lý mẫu vỏ chuối - Xác định độ ẩm toàn phần - Tro hóa - Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) - Chụp ảnh SEM, đo diện tích bề mặt (BET) Phương pháp hóa học - Phản ứng este hóa: biến tính chuối acid citric - Phương pháp AAS xác định nồng độ ion kim loại nước 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chuối 1.1.1 Nguồn gốc cấu tạo [9] Chuối (danh pháp khoa học: Musa paradisiaca L) Họ Chuối (danh pháp khoa học: Musaceae) họ thực vật mầm thuộc gừng (Zingiberales) 1.1.1.1 Về mặt thực vật học Cây chuối loài thân thảo lớn Cây thường mọc lên thẳng vững, chuối theo hình xoắn, mọc xen kéo dài 2,7 – 3,5 m rộng 40 60 cm Hoa chuối lưỡng tính, có phác hoa dạng gié tạo thành buồng chuối tận Có nhiều hoa buồng, lên tới 19 ngàn hoa Hoa s ắp thành hai hàng tạo thành nải chuối Quả chuối thành nải treo, tầng (gọi nải) trung bình khoảng 14 – 16 quả, buồng có khoảng – 20 nải Các nải nhìn chung gọi buồng, nặng 30 – 50 kg Một trung bình nặng 125 g, số vào khoảng 75% nước 25% chất khô Mỗi riêng có vỏ dai chung quanh thịt mềm ăn Vỏ thịt ăn dạng tươi hay qua chế biến Quả chuối thường có nhiều sợi (gọi bó libe) nằm vỏ thịt Chuối chứa nhiều vitamin B6, vitamin C kali 1.1.1.2 Nguồn gốc loài thực vật Loài chuối hóa Đơng Nam Á Nhiều lồi chuối dại mọc lên New Guinea, Malaysia, Indonesia, Philippines Gần đây, di tích khảo cổ học môi trường đầm lầy Kuk tỉnh Cao nguyên Tây, Papua New Guinea gợi ý chuối trồng bắt đầu trễ năm 5000 TCN, từ 8000 TCN Khám phá có nghĩa cao nguyên New Guinea nơi mà chuối hóa Ngày nay, chuối trồng chủ yếu nước nhiệt đới, nhiều châu Á Trung Mỹ, đáng kể Philippines, Malaysia, Trung Quốc (Hải Nam), Việt Nam, Panama, Hawaii, Úc 45 1g : 80ml , nung nhiệt độ 120 C, thời gian thay đổi từ 1h - 5h Kết trình bày bảng 3.5 hình 3.4 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của thời gian đến trình biến tính vỏ chuối Thời gian (h) C0 Cu (ppm) (II) Cf 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 3,934 1,426 1,105 0,763 0,991 72% 89,85% 92,13% 94,57% 92,94% (ppm) Hiệu suất hấp phụ (%A) %A (%) 95 90 85 80 Series1 75 70 65 Thời gian biến tính (h) Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến trình biến tính vỏ chuối Như vậy, tăng thời gian biến tính hiệu suất hấp phụ tăng đạt cao thời gian 4h Sự gia nhiệt 120 tạo điều kiện cho acid citric tách nước thành anhydric Các anhydric tham gia phản ứng este hóa với cellulose vỏ chuối (tại vị trí phản ứng xuất nhóm chức acid (từ acid citric) Tuy nhiên, kéo dài thời gian trình diễn biến theo chiều ngược lại, tức phản ứng thủy phân este celluose với acid citric Do làm giảm nhóm chức (- COOH), có nghĩa giảm hiệu suất hấp phụ Tóm lại, q trình biến tính vỏ chuối acid citric nhận thấy vỏ chuối biến tính điều kiện tối ưu là: nồng độ acid citric 55%; tỉ lệ rắn : lỏng 1g vỏ chuối : 80 ml dung dịch acid, thời gian biến tính 4h 46 Hình 3.5 Vỏ chuối biến tính 3.3 Xác định đặc tính hóa lý vỏ chuối chưa biến tính biến tính 3.3.1 Phổ hồng ngoại vỏ chuối chưa biến tính vỏ chuối biến tính Kết phân tích hồng ngoại vỏ chuối chưa biến tính biến tính, cho biết có mặt nhóm chức (- COOH, -OH) khẳng định phần cấu trúc phân tử trước sau biến tính vỏ chuối So sánh phổ IR hình 3.6a 3.6b cho thấy: - Hình (a) hình (b) có xuất pic số sóng 3457 - 2942 cm-1 (hình a) 3480 - 2934 cm-1 (hình b) đặc trưng cho nhóm OH Tuy nhiên độ rộng cường độ pic hình (a) lớn hình (b) chứng tỏ số lượng nhóm OH giảm xuống sau biến tính Điều có nghĩa số lượng nhóm –OH giảm phần cellulose, hemicellulose… vỏ chuối bị hồ tan, q trình biến tính, số lượng nhóm –OH tăng lên q trình biến tính acid citric khơng nhiều - Cường độ dao động nhóm cacbonyl ứng với số sóng 1717 cm-1 giảm rõ rệt hình (b) phản ảnh kết phản ứng este hóa vỏ chuối biến tính Một phần nhóm (-COOH) cellulose, hemicellulose bị hồ tan, nhóm (-COOH) tăng lên khơng nhiều so với nhóm Có thể kết luận vỏ chuối biến tính có đầy đủ đặc tính cho q trình hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Kết trình bày hình 3.6a 3.6b Hình 3.6a Phổ IR của vỏ chuối chưa biến tính 47 Hình 3.6b Phổ IR của vỏ chuối biến tính 48 49 3.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) vỏ chuối chưa biến tính Kết chụp ảnh vỏ chuối chưa biến tính trình bày hình 3.7a 3.7b Hình 3.7a Ảnh SEM của vỏ chuối chưa biến tính Hình 3.7b Ảnh SEM của vỏ chuối biến tính Từ kết hình 3.7a 3.7b ảnh kính hiểm vi điện tử quét SEM nhận thấy: Vỏ chuối biến tính có cấu trúc xốp so với vỏ chuối chưa biến tính Bởi vì, 50 tổng diện tích lổ xốp lớn khả hấp phụ lớn Trong đó, mặt thực nghiệm đo tổng diện tích lổ xốp 3.3.3 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối chưa biến tính Kết đo diện tích bề mặt riêng vỏ chuối chưa biến tính vỏ chuối biến tính theo (BET) xác định từ đường đẳng nhiệt hấp phụ khí N 3.3.3.1 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối chưa biến tính Diện tích bề mặt theo BET Langmuir vỏ chuối chưa biến tính trình bày hình 3.8a 3.8b 3.5 3.0 1/[Q(p°/p - 1)] 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 p/p0 Hình 3.8a Diện tích bề mặt của vỏ chuối chưa biến tính theo BET Diện tích bề mặt theo BET vỏ chuối chưa biến tính 0,3879 m /g 51 2,000 1,800 1,600 p/Q (mmHg·g/cm³ STP) 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200 0.00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Áp suất (mmHg) Hình 3.8b Diện tích bề mặt của vỏ chuối chưa biến tính theo Langmuir Kết đo diện tích bề mặt theo Langmuir vỏ chuối chưa biến tính 0,7168 m2 /g 3.3.3.2 Diện tích bề mặt riêng vỏ chuối biến tính Diện tích bề mặt theo BET Langmuir vỏ chuối biến tính trình bày hình 3.9a 3.9b 2.4 2.2 1/[Q(p°/p - 1)] 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 p/p0 Hình 3.9a Diện tích bề mặt của vỏ chuối biến tính theo BET Diện tích bề mặt theo BET vỏ chuối biến tính 0,5674 m 2/g 52 1400 1200 p/Q (mmHg·g/cm³ STP) 1000 800 600 400 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 mmHg Hình 3.9b Diện tích bề mặt của 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 yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cu2+ , Pb2+ vỏ chuối biến tính Chúng tơi chọn loại vỏ chuối biến tính điều kiện tối ưu (nồng độ axit 55%, tỉ lệ rắn lỏng 1:80, thời gian biến tính 4h) để nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ Cu2+ Pb2+ 3.4.1 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 dịch thay đổi từ - 10, với điều kiện: nồng độ Cu2+ 14,05mg/l, Pb2+ 19,2mg/l, thời gian khuấy 120 phút, tỉ lệ vỏ chuối 1g/100ml dung dịch Kết trình bày bảng 3.6 hình 3.10 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của pH đến khả hấp phụ 53 pH 10 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 Cu Cf (ppm) 13,18 12,82 0,6913 0,2981 0,4592 0,5718 (II) %A (%) 6,19% 8,75% 95,08% 97,87% 96,73% 95,93% C0 (ppm) 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 Pb Cf (ppm) 18,86 17,85 0,6365 0,1403 0,2260 0,5703 (II) %A (%) 1,77% 7,03% 96,68% 99,26% 98,82% 97,03% Hiệu suất hấp phụ (%A) C0 (ppm) 100 80 60 Cu(II) 40 Pb(II) 20 0 10 12 pH dung dịch Hình 3.10 Ảnh hưởng của pH đến khả hấp phụ Kết hình 3.10 cho thấy pH tăng hiệu suất hấp phụ tăng đạt giá trị cân pH = Nguyên nhân môi trường axit mạnh (pH thấp) phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ tích điện dương lực tương tác lực đẩy tĩnh điện, bên cạnh nồng độ H + cao xẩy cạnh tranh với cation kim loại trình hấp phụ nên làm giảm hiệu suất hấp phụ Khả hấp phụ vỏ chuối Pb (II) Cu (II) gống nhau, môi 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 kết tủa ion Cu (II) Pb (II) dạng hydroxyt Vì pH = chọn làm pH tối ưu cho thí nghiệm 3.4 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hấp phụ 54 Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion vỏ chuối nghiên cứu điều kiện: nồng độ Cu2+ 14,05mg/L, Pb2+ 19,2mg/L, tỉ lệ vỏ c huối 1g/100mL dung dịch, pH dung dịch 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 của thời gian khuấy đến khả hấp phụ Thời gian (giờ) 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) 0,5h 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 của thời gian khuấy đến khả hấp phụ Cu 2+ Pb2+ Từ kết hình 3.11 cho thấy thời gian khuấy tăng hiệu suất hấp phụ tăng đạt cân hấp phụ sau 60 phút Vì thời gian khuấy 60 phút chọn làm thời gian tối ưu cho thí nghiệm 3.4.3 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối bi ến tính đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biến tính đến trình 55 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) 14,05mg/L, Pb(II) 19,2 mg/L, pH dung dịch 6, thời gian khuấy 60 phút Kết trình bày bảng 3.8 hình 3.12 Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối biến tính đến khả hấp phụ Cu(II), Pb(II) Tỉ lệ vỏ chuối 0,5 1,0 1,5 2.0 C0 (ppm) 14,05 14,05 14,05 14,05 14,05 Cu Cf (ppm) 1,408 0,9792 0,3625 0,2812 0,2346 (II) %A (%) 89,97% 93,03% 97,42% 97,99% 98,33% C0 (ppm) 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 Pb Cf (ppm) 0,9703 0,3901 0,1920 0,1689 0,1363 (II) %A (%) 94,94% 97,96% 99,00% 99,12% 99,29% Hiệu suất hấp phụ (%A) 0.25 100 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 nờng độ vỏ chuối biến tính đến khả hấp phụ Như vậy, tăng tỉ lệ vỏ chuối biến tính từ 0,25 gam – 2,0 gam hiệu suất hấp phụ tăng dần đạt giá trị cân tỉ lệ vỏ chuối biến tính/ thể tích dung dịch là: 1gam/100mL dung dịch Vì tỉ lệ vỏ chuối biến tính/thể tích dung dịc h 1gam/100mL dung dịch chọn làm tỉ lệ tối ưu 3.4.1.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Freundlich 56 Từ kết ảnh hưởng tỉ lệ vỏ chuối đến 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 n (hằng số đặc trưng cho hệ hấp phụ) Kết trình bày hình 3.13 3.14 y = 1.0015x + 0.2088 0.6 R = 0.971 0.4 lgCf 0.2 lg(x/m) -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.2 Linear (lg(x/m)) 0.2 -0.4 -0.6 lg(x/m) Hình 3.13 Dạng tuyến tính của phương trình Freundlich Cu (II) Từ phương trình đường thẳng y = 1,0015x + 0,2088 dễ dàng tính số K n hệ hấp phụ là: K = 1,6173 n = 1,0015 y = 1.0129x + 0.6214 0.8 R = 0.9628 0.6 lgCf 0.4 lg(x/m) 0.2 Linear (lg(x/m)) -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.2 -0.4 lg(x/m) Hình 3.14 Dạng tuyến tính của phương trình Freundlich Pb (II) Từ phương trình đường thẳng y = 1,0129x + 0,6214 dễ dàng tính số K n hệ hấp phụ là: K = 4,1822 n = 1,0129 57 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 hấp phụ vỏ chuối biến tính ion Cu(II), Pb(II) cùng điều kiện Từ kết nghiên cứu trên, tiến hành cho vỏ chuối biến tính hấp phụ hai ion kim loại 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 dung dịch 6, thời gian khuấy 60 phút Kết trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Khả hấp phụ của vỏ chuối biến 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 hấp phụ ion Cu(II) Pb(II) vỏ chuối biến tính cao Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ Pb(II) cao Cu(II) Điều thể thí nghiệm trên, hiệu suất hấp phụ Pb(II) cao Cu(II) Kết phản ánh qui luật cạnh tranh hấp phụ: hai ion c ùng điện tích, ion có bán kính ngun tử lớn bị hấp phụ mạnh Bán kính ion Pb (II) lớn Cu (II) Vì Pb (II) bị hấp phụ nhiều Cu (II) 58 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 + Độ ẩm vỏ chuối 11,833% + Hàm lượng tro vỏ chuối 12,93% Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính vỏ chuối nhằm tạo vỏ chuối biến tính tối ưu điều kiện: - Nồng độ axit citric: 55% - Tỉ lệ rắn : lỏng 1g: 80ml - Thời gian biến tính: Chứng minh khả hấp phụ tốt vỏ chuối biến tính so với vỏ chuối chưa biến tính phổ hồng ngoại, ảnh SEM, diện tích bề mặt riêng theo BET Điều kiện tối ưu để hấp phụ ion kim loại lên vỏ chuối biến tính sau: - pH dung dịch - Thời gian khuấy: 60 phút - Nồng độ vỏ chuối: 1g vỏ chuối/ 100ml dung dịch - Xác định số đặc trưng cho hệ hấp phụ từ phương trình đẳng nhiệt Freundlich Cu (II) Pb (II) sau: Cu (II): K = 1,6173 n = 1,0015 Pb (II): K = 4,1822 n = 1,0129 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 công nghiệp để đưa vào cơng nghệ xử lý nước, góp phần bảo vệ mơi trường 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội [2] Tạ Ngọc Đôn (2008), Bài giảng rây phân tử và vật liệu hấp phụ , Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội [3] Hoàng Văn Huệ (2004), Công nghệ môi trường - Xử lý nước, tập 1, NXB Xây dựng [4] Lò Văn Huynh (2002), Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ số chất hữu môi trường nước, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội [5] 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 [6] Hồng Nhâm (2002), Hóa học vơ cơ, tập 3, NXB Giáo dục [7] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình Hóa Lí, Tập 2, NXB Giáo dục [8] Bộ y tế (2002), Quyết định của Bộ trưởng Bộ y tế việc ban hành tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống, số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/04/2002 [9] http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BB%ABa [10] http://www.ogtr.gov.au/internet/ogtr/publishing.nsf/content/banana [11] http://www.rauhoaquavietnam.vn/default [12] http://www.ajofai.info/Abstract/Chemical [13] http://bioideavn.com/forum/showthread.php [14].http://doanhnhansaigon.vn/online/doanh-nhan/khoinghiep/2012/03/1062506/bienvochuoithanhduoclieu [15] http://yume.vn/thienlam1271989/article/y-tuong-su-dung-vo-va-la-cay-chuoilam-than-to-ong.35CBD608.html [16] http://rdo.psu.ac.th/sjstweb/journal/31-5/0125-3395-31-5-547-554.pdf [17] http://www.idosi.org/aejaes/jaes8(1)/2.pdf [18] http://www.khoahoc.com.vn [19] http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_citric ... mục tiêu tìm phụ phẩm nơng nghiệp có khả hấp phụ ion kim loại nước, đề tài nghiên cứu chọn sản phẩm vỏ chuối với nội dung “ Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ ion Cu2+, Pb 2+ nước ” Ý nghĩa... tính vỏ chuối nhằm tạo vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ cao ion kim loại nước, tạo hướng phát triển việc xử lý ion kim loại vỏ chuối Mục đích nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu khả hấp phụ vỏ chuối ion. .. chuối ion Cu2+, Pb2+ nước - Biến tính vỏ chuối tạo vật liệu hấp phụ ion Cu2+, Pb2+ nước - Ứng dụng làm vật liệu hấp phụ 9 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu: Vỏ chuối