Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion ni2+ trong môi trường nước bằng vật liệu chitosan than hoạt tính

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA  HỒ THỊ NHƯ HUỲNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Đà Nẵng, tháng 05 năm 2015 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA  NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Lớp G áo ướ g dẫ : HỒ THỊ NHƯ HUỲNH : 11CHP : PGS.TS LÊ TỰ HẢI Đà Nẵng, tháng 05 năm 2015 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải 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: Hồ Thị Như Huỳnh Lớp : 11CHP Tên đề tài: “ Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+ môi trường nước vật liệu chitosan/than hoạt tính” Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị  Nguyên liệu: chitosan, than hoạt tính  Dụng cụ: dụng cụ thủy tinh, giá đỡ, máy say…  Thiết bị: máy khuấy từ, tủ sấy, cân phân tích, máy AAS Nội dung nghiên cứu  Điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/than hoạt tính  Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+ nước chitosan/than hoạt tính điều kiện bể  Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+ nước cột chitosan/than hoạt tính  Nghiên cứu khả giải hấp phụ tái hấp phụ chitosan/than hoạt tính Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Tự Hải Ngày giao đề tài: 20/07/2014 Ngày hoàn thành: 15/04/2015 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Lê Tự Hải PGS.TS Lê Tự Hải SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: 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 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, em thầy cô, bạn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt giúp em hồn thành nhiệm vụ Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: PGS.TS Lê Tự Hải, người thầy kính mến tận tình hướng dẫn, bảo động viên em suốt thời gian học tập nghiên cứu để hồn thành khóa luận Xin cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy, thầy cô giáo công tác phịng thí nghiệm khoa Hóa trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành nhiệm vụ Xin cảm ơn bố mẹ, gia đình, bạn bè dộng viên, gần gũi, giúp đỡ em suốt thời gian học tập nghiên cứu hồn thành khóa luận Đà Nẵng, ngày 25 tháng 04 năm 2015 Sinh viên Hồ Thị Như Huỳnh SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH 11 MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG TỔNG QUAN .17 1.1 Giới thiệu vật liệu chitosan/than hoạt tính 17 1.1.1 Nguồn gốc, cấu trúc, tính chất, ứng dụng chitosan 17 1.1.1.1 Nguồn gốc 17 1.1.1.2 Cấu trúc .18 1.1.1.3 Tính chất lý hóa 18 1.1.1.4 Tính chất sinh học chitosan 19 1.1.1.5 Khả tạo màng 20 1.1.1.6 Khả hấp phụ tạo phức với ion kim loại chuyển tiếp chitosan 20 1.1.1.7 Ứng dụng chitosan 21 1.1.2 Tổng quan than hoạt tính .21 1.2 SỰ HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT tính 23 1.2.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 23 1.2.1.1 Khái niệm hấp phụ 24 1.2.1.2 Hấp phụ môi trường nước .25 1.2.1.3 Nguyên lý trính hấp phụ 26 1.2.1.4 Cân trình hấp phụ 29 1.2.1.5 Phương trình mơ tả trình hấp phụ 29 1.2.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 33 1.2.2 Vật liệu hấp phụ sở polysaccarit 35 1.2.3 Ưu điểm vật liệu hấp phụ sở polysaccarit .35 1.2.4 Cơ chế hấp phụ kim loại nặng chitosan/than hoạt tính .37 1.2.5 Ưu điểm chitosan/ than hoạt tính .39 1.3 KIM LOẠI NẶNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA chúng 39 1.3.1 Khái quát chung 39 1.3.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng đến sức khỏe người môi trường 41 1.3.3 Giới thiệu niken 41 1.3.3.1 Lịch sử niken 41 1.3.3.2 Vài nét chung ứng dụng Niken .41 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHITOSAN ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 43 1.4.1 Những nghiên cứu nước 43 1.4.2 Những nghiên cứu nước 44 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 45 2.1.1 Dụng cụ 45 2.1.2 Hóa chất 45 2.2 Phương pháp HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS .45 2.2.1 Nguyên tắc phép đo AAS 45 2.2.1.1 Nguyên tắc sinh phổ 45 2.2.1.2 Nguyên tắc phép đo AAS 46 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng phép đo AAS 48 2.2.2.1 Các yếu tố phổ .48 2.2.2.2 Các yếu tố vật lý 48 2.2.2.3 Các yếu tố hóa học .50 2.2.3 Ưu, nhược phạm vi ứng dụng phép đo AAS 51 2.2.3.1 Ưu điểm 51 2.2.3.2 Nhược điểm 51 2.2.3.3 Phạm vi ứng dụng 51 2.3 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 52 2.3.1 Điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/ than hoạt tính 52 2.3.2 Chụp ảnh SEM – phổ hồng ngoại IR .53 2.4 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+ CỦA CHITOSAN/ THAN HOẠT TÍNH 53 2.4.1 Hấp phụ bể 53 2.4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 54 2.4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến trình hấp phụ 54 2.4.1.3 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 54 2.4.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ đến trình hấp phụ .54 2.4.2 Hấp phụ cột 55 2.4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 56 2.4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ chảy (của dung dịch dội qua cột) đến khả hấp phụ 56 2.4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình hấp phụ 56 2.4.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Ni2+ đến trình hấp phụ 56 2.4.3 Giải hấp phụ tái hấp phụ 57 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải 2.4.3.1 Giải hấp phụ .57 2.4.3.2 Tái hấp phụ 57 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .58 3.1 ĐIỀU CHẾ HẤP PHỤ CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 58 3.1.1 Điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/than hoạt tính 58 3.1.2 Phổ hồng ngọai IR 59 3.1.2.1 Phổ hồng ngoại chitosan 59 3.1.2.2 Phổ hồng ngoại VLHP chitosan/than hoạt tính 59 3.1.3 Ảnh SEM 60 3.1.3.1 Ảnh SEM chitosan .60 3.1.3.2 Ảnh SEM than hoạt tính 60 3.1.3.3 Ảnh SEM chitosan/than hoạt tính .61 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BỂ ION KIM LOẠI N CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH .61 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 61 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến trình hấp phụ .64 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ 66 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ 68 3.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỘT ION Ni2+ CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 71 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 72 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ 74 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến khả hấp phụ .76 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ 78 3.4 GIẢI HẤP PHỤ VÀ TÁI HẤP PHỤ .81 3.4.1 Giải hấp phụ .81 3.4.2 Tái hấp phụ .81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 26 Bảng 3.1 Kết xác định hiệu suất trịnh điều chế VLHP chitosan/than hoạt tính 58 Bảng 3.2 Kết ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 62 Bảng 3.3 Kết ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến trình hấp phụ 64 Bảng 3.4 Kết ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ 66 Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ban đầu đến khả hấp phụ 68 Bảng 3.6 Kết ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 72 Bảng 3.7 Kết ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ 74 Bảng 3.8 Kết ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả hấp phụ 76 Bảng 3.9 Kết ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ 78 Bảng 3.10 Kết giải hấp phụ ion kim loại Ni2+ từ chitosan/than hoạt tính pH khác 81 Bảng 3.11 Kết khảo sát khả tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ lên chitosan/than hoạt tính qua chu trình hấp phụ - giải hấp phụ SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP 82 Trang Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Trang 10 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến tải trọng hấp phụ N ậ xé : Từ kết khảo sát cho thấy: + Khả hấp phụ chitosan/than hoạt tính có biến đổi khác khoảng pH từ ÷ + pH thấp khả hấp phụ cao, pH lớn khả hấp phụ giảm có kết tủa ion Ni2+ với ion OH- + Tại pH = 4, khả hấp phụ chitosan/than hoạt tính lớn với hiệu suất hấp phụ đạt 43,95% SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 73 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Như vậy: Có thể chọn pH = cho q trình nghiên cứu 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ  Điều kiện tiến hành:  Nhiệt độ phòng  Nồng độ dung dịch Ni2+ 50 (mg/l)  Tỉ lệ rắn/ lỏng 20/300 (w/v) (tương đương với giá trị 20 gam VLHP 300 ml dung dịch Ni2+)  Tốc độ chảy thay đổi từ 0,2 ÷ 1,4 (ml/phút)  pH = qua cột chitosan/than hoạt tính chuẩn bị Kết nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp trình bày bảng 3.7 hình 3.18, hình 3.19 Bảng 3.7 Kết ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ STT Tốc độ chảy Ci (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) q (mg/g) (ml/phút) 0,2 25,001 50,00 0,375 0,4 25,024 49,95 0,375 0,6 27,075 45,85 0,344 0,8 28,023 43,95 0,330 1,0 29,376 41,25 0,309 1,2 31,853 36,29 0,272 1,4 33,427 33,15 0,249 50 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 74 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ chảy đến hiệu suất hấp phụ Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ chảy đến tải trọng hấp phụ N ậ xé : Từ kết khảo sát cho thấy: Tốc độ chảy ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ Nhìn chung, tốc độ chảy tăng dần tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ giảm dần Nguyên nhân tốc độ chảy nhanh khả tiếp xúc chất hấp phụ ion kim loại giảm, lượng chất bị hấp phụ giữ lại bề mặt VLHP giảm, hiệu suất tải trọng hấp phụ giảm Quá trình hấp phụ đạt cân tốc độ dòng SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 75 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải chảy 0,4 ml/phút với hiệu suất hấp phụ đạt 49,95%, nên chọn x 0,4 ml/phút cho trình nghiên cứu 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến khả hấp phụ  Điều kiện tiến hành:  Nhiệt độ phòng  Nồng độ dung dịch Ni2+ 50 (mg/l)  Tỉ lệ rắn/ lỏng thay đổi từ 20/300 ÷ 50/300 (w/v) (tương đương với giá trị 20 ÷ 50 gam VLHP 300 ml dung dịch Ni2+)  Tốc độ chảy 0,4 ml/phút  pH = qua cột chitosan/than hoạt tính chuẩn bị Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả hấp phụ trình bày bảng 3.8 hình 3.20, hình 3.21 Bảng 3.8 Kết ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả hấp phụ STT Khối lượng Ci (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) q (mg/g) VLHP (g) 20 25,024 49,95 0,375 25 24,421 51,16 0,307 30 20,349 59,30 0,297 35 15,315 69,37 0,297 40 15,243 69,51 0,261 45 14,553 70,89 0,236 50 14,469 71,06 0,213 50 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 76 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến hiệu suất hấp phụ Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến tải trọng hấp phụ N ậ xé : Nhìn vào đồ thị hình 3.20, 3.21 ta thấy trình hấp phụ đạt cân tỉ lệ rắn/ lỏng 35/100 (w/v) nên chọn tỉ lệ rắn/ lỏng 35/100 (w/v) cho trình nghiên cứu Nguyên nhân hiệu suất hấp phụ tăng dần có nhiều phân tử VLHP thể tích nên bề mặt tiếp xúc VLHP với ion Ni 2+ tăng lên, khả ion kim loại vào mao quản VLHP tăng lên Đến cân hấp phụ thiết lập, tổng diện tích bề mặt tiếp xúc chúng không SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 77 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải đổi nên hiệu suất hấp phụ thay đổi khơng đáng kể Cịn tải trọng hấp phụ giảm dần khối lượng VLHP tăng lên mà lượng chất bị hấp phụ không tăng nhiều tăng VLHP 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ  Điều kiện tiến hành:  Nhiệt độ phòng  Nồng độ dung dịch Ni2+ thay đổi từ 20 ÷ 180 (mg/l)  Tỉ lệ rắn/ lỏng 35/300 (w/v) (tương đương với giá trị 35 gam VLHP 300 ml dung dịch Ni2+)  Tốc độ chảy 0,4 (ml/phút)  pH = qua cột chitosan/than hoạt tính chuẩn bị Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ trình bày bảng 3.9 hình 3.22, hình 3.23 Bảng 3.9 Kết ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ STT Ci (mg/l) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) q (mg/g) Tỉ lệ Cf /q 20 5,321 73,40 0,126 42,291 50 15,315 69,37 0,297 51,514 80 31,342 60,82 0,417 75,148 100 40,243 59,76 0,512 78,568 120 53,074 55,77 0,574 92,520 150 71,743 52,17 0,671 106,956 180 108,462 39,74 0,613 176,884 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 78 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến hiệu suất hấp phụ Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến tải trọng hấp phụ N ậ xé : Nhìn vào bảng 3.9, đồ thị hình 3.22, 3.23 ta thấy nồng độ Ni2+ tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên cách gần tuyến tính hiệu suất hấp phụ giảm Nguyên nhân tăng nồng độ Ni2+ thể tích lượng ion kim loại tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên Hiệu suất hấp phụ giảm lượng ion kim loại hấp phụ khối lượng VLHP đạt cân phần nhỏ chưa hấp phụ chảy khỏi cột hấp phụ SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 79 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải  Xác định tải trọng hấp phụ cực đại Từ số liệu thu khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion kim loại ban đầu đến khả hấp phụ ion Ni2+ lên chitosan/ than hoạt tính ta tính tốn giá trị q, Cf, Cf/q để xây dựng phương trình đẳng nhiệt Langmuir Từ xác định tải trọng hấp phụ cực đại Kết thu được: Hình 3.24 Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir N ậ xé : Nhìn vào đồ thị hình 3.24 cho thấy đại lượng hấp phụ (Cf/q) tăng dần theo chiều tăng nồng độ ion kim loại Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả xác hấp phụ Ni2+ lên chitosan/ than hoạt tính Điều thể qua hệ số tương quan R2 = 0,987 phương trình hồi quy Cf/q = 1,2786x + 31,23 Từ phương trình ta xác định tải trọng hấp phụ cực đại chitosan/ than hoạt tính ion Ni2+ qmax = 0,782 (mg/g) lực hấp phụ b= SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 80 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải 3.4 GIẢI HẤP PHỤ VÀ TÁI HẤP PHỤ 3.4.1 Giải hấp phụ  Điều kiện tiến hành: Cho gam chitosan/than hoạt tính hấp phụ ion Ni2+ điều kiện tối ưu cho vào bình tam giác có chứa sẵn 200 ml dung dịch axit HCl 0,1 N dung dịch đệm (có pH = 3, pH = 5) Hỗn hợp khuấy máy khuấy từ, nhiệt độ phòng lọc Kết nghiên cứu giải hấp phụ ion Ni2+ khỏi chitosan/than hoạt tính pH khác trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết giải hấp phụ ion kim loại Ni2+ từ chitosan/than hoạt tính pH khác STT pH 1 3 Ci - Cf (mg/l) 42,997 Cgh (mg/l) Hiệu suất(%) 32,462 75,50 23,538 54,74 15,642 36,38 Từ bảng 3.10 cho thấy, khả giải hấp phụ ion Ni2+ khỏi chitosan/than hoạt tính tương đối dễ dàng khả tăng dần theo chiều giảm pH Điều giải thích sau: phức tạo thành ion kim loại chitosan/than hoạt tính bền mơi trường pH cao pH thấp Như vậy: Có thể chọn pH = cho trình giải hấp phụ 3.4.2 Tái hấp phụ  Điều kiện tiến hành: Tiến hành tái hấp phụ ion kim loại chitosan/than hoạt tính q trình hấp phụ với điều kiện tối ưu tìm t = giờ, pH = 3, tỉ lệ R/L = 9/100 (w/v), C = 100 (mg/l)  Các kết nghiên cứu tái hấp phụ ion kiom loại nhiều lần (chu trình hấp phụ - giải hấp phụ thực lần) thể bảng 3.11 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 81 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Bảng 3.11 Kết khảo sát khả tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ lên chitosan/than hoạt tính qua chu trình hấp phụ - giải hấp phụ Cf (mg/l) Hiệu suất (%) q (mg/g) Ban đầu 57,003 43,00 0,478 Lần 64,854 35,15 0,391 70,212 29,79 0,331 Lần 81,249 18,75 0,208 Lần 87,645 12,36 0,137 STT Lần Ci (mg/l) 100 Hình 3.25 Khả tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ lên chitosan/than hoạt tính Từ bảng 3.11 hình 3.25 cho thấy sau giải hấp phụ ion kim loại Ni2+ khỏi chitosan/than hoạt tính tiến hành tái hấp phụ ion kim loại Ni 2+ khả hấp phụ chitosan/than hoạt tính giảm đáng kể Tải trọng hấp phụ ion Ni2+ chitosan/than hoạt tính sau lần thực chu trình hấp phụ - giải hấp phụ giảm đáng kể 71,34% so với lần hấp phụ Như vậy, sử dụng chitosan/than hoạt tính để tái hấp phụ nhiều lần nên xem xét lại SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 82 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Từ kết nghiên cứu thu trình bày trên, chúng tơi đến số kết luận sau: Tiến hành điều chế chitosan/than hoạt tính với khối lượng chitosan bám gam than hoạt tính 0,589 gam với hiệu suất 19,333% chứng minh tồn chitosan VLHP chitosan/than hoạt tính điều chế qua phổ hồng ngoại IR, ảnh SEM Đã nghiên cứu hấp phụ ion Ni2+ chitosan/than hoạt tính điều kiện hấp phụ bể thu số kết :  pH tối ưu: pH =  Tỉ lệ rắn/ lỏng = 9/100 (w/v)  Thời gian đạt cân hấp phụ:  Tải trọng hấp phụ cực đại: qmax = 0,692 (mg/g)  Ái lực hấp phụ b = 0,0342  Hiệu suất hấp phụ đạt: 65,48% Đã nghiên cứu hấp phụ ion Ni2+ chitosan/than hoạt tính điều kiện hấp phụ bể thu số kết :  pH tối ưu: pH =  Tỉ lệ rắn/ lỏng = 35/300 (w/v)  Tốc độ chảy tối ưu 0,4 (ml/phút)  Tải trọng hấp phụ cực đại: qmax = 0,782 (mg/g)  Ái lực hấp phụ b = 0,0409  Hiệu suất hấp phụ đạt: 73,40% Tiến hành giải hấp phụ khoảng pH khác ion kim loại Ni2+ chọn pH = cho trình giải hấp phụ SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 83 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải Thực chu trình hấp phụ - giải hấp phụ lần cho thấy tải trọng hấp phụ giảm đáng kể so với lần hấp phụ 71, 34%  Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu q trình hấp phụ chitosan/than hoạt tính ion kim loại khác, ứng dụng tách làm giàu xử lý ô nhiễm môi trường Mở rộng hướng nghiên cứu VLHP chitosan/than hoạt tính, tác dụng chitosan/than hoạt tính nhiều lĩnh vực khác như: công nghiệp, nông nghiệp… SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 84 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Châu Văn Minh, Phạm Hữu Điển, Đặng Lan Hương, Trịnh Đức Hưng, Hoàng Thanh Hương, Nghiên cứu sử dụng chitosan nông nghiệp bảo quản thực phẩm, Tạp chí hóa học, 34(4), tr 29 – 33, 1986 [2] Đào Tố Quyên, Nguyễn Thị Lâm, Hà Thị Anh Đào cộng Nghiên cứu thử nghiệm PDP (chitosan) làm chất phụ gia sản xuất giò lụa, bánh Viện dinh dưỡng Trung tâm kỹ thuật an toàn vệ sinh thực phẩm Việt Nam [3] Giáo trình thực nghiệm phân tích máy, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng [4] Lê Thị Mùi, Bài giảng phân tích định lượng, Đà Nẵng, 2008 [5] PGS.TS Lê Tự Hải, Trần Thị Hoàn, Nghiên cứu điều chế chitosan từ chitin khảo sát tính ức chế ăn mịn kim loại Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, 2011 [6] Lưu Văn Chính, Ngơ Thị Thuận, Phạm Lê, Phạm Hữu Điển, Châu Văn Minh (2001), Xác định độ deacetyl hoá chitosan phương pháp 1H-NMR IR, Tạp chí hố học, 39(1), tr.45 – 48 [7] Nguyễn Đức Duy, Nghiên cứu điều chế glucosamin từ vỏ tôm, Đại học Huế [8] Nguyễn Thị Thúy, Điều chế chitin/ chitosantrong nươc từ vỏ tôm ứng dụng khả kích thích nảy mầm chitin/ chitosan hạt bắp hạt đậu xanh, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, 2010 [9] Nguyễn Thị Thùy Trang, Nghiên cứu sử dụng chitosan chiết tách từ vỏ tôm làm tác nhân hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đà Nẵng, 2011 [10] Trần Mạnh Lục, Hóa học hệ phân tán keo, Lưu hành nội bộ, Đà Nẵng, 2008 [11] Trần Thái Hòa, Lê Thị Hòa (2004), Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình đeaxetyl cắt mạch chitin để điều chế glucosamin, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, (6), tr.42 – 46 SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 85 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải [12] PGS.TS Trần Thái Hòa, sinh viên Nguyễn Thị Ái Nhung, Nghiên cứu điều chế chitin/chitosan tan nước khảo sát khả hấp phụ CdII chitosan, Luận văn thạc sĩ hóa học, Đại học Sư phạm Huế, 2007 [13] Trần Thị Biển, Điều chế chitin/ chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng xử lý ô nhiễm Cu2+ Cd2+ nước, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, 2006 [14] Trần Thị Nhật, Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng xử lý ô nhiễm Cr6+ nước, Khóa luận tơt nghiệp cử nhân sư phạm, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, 2011 Trang web [15] http://d3.violet.vn/uploads/previews/162/1672947/preview.swf [16] http://www.zbook.vn/ebook/nghien-cuu-phan-ung-luoi-hoa-chitosan-mot-so- dan-xuat-cua-chitosan-kha-nang-hap-phu-ion-kim-loai-nang-21497/ [17] http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-nghien-cuu-kha-nang-hap-phu-niken- chi-trong-nuoc-bang-vat-lieu-xuong-san-ho-66656/ [18] http://vi.wikipedia.org/wiki/Than_ho%E1%BA%A1t_t%C3%ADnh [19] http://vi.wikipedia.org/wiki/Niken [20] http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-bien-tinh-than-hoat-tinh-lam-vat-lieu- hap-phu-xu-ly-amoni-va-kim-loai-nang-trong-nuoc-36484/ [21] http://luanvan.co/luan-van/de-tai-phuong-phap-quang-pho-hap-thu-nguyen- tu-aas-trong-kiem-nghiem-duoc-pham-45762/ SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 86 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Tự Hải PHỤ LỤC Phụ lục Tiêu chuẩn cho phép số kim loại nặng nước thải công nghiệp: QCVN 40: 2011/BTNMT Thông số Đơn vị Giá trị C A B Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 Chì mg/l 0,1 0,5 Cadimi mg/l 0,05 0,1 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 Crom (III) mg/l 0,2 Đồng mg/l 2 Kẽm mg/l 3 Niken mg/l 0,2 0,5 Mangan mg/l 0,5 Sắt mg/l Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước dùng cho mục địch cấp nước sinh hoạt Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước không dùng cho mục địch cấp nước sinh hoạt Mục địch sử dụng nguồn tiếp nhận nước thải xác định khu vực tiếp nhận nước thải SVTH: Hồ Thị Như Huỳnh- Lớp 11CHP Trang 87 ... dung nghiên cứu  Điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/ than hoạt tính  Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+ nước chitosan/ than hoạt tính điều kiện bể  Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+ nước cột chitosan/ than. .. VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHITOSAN/ THAN HOẠT TÍNH 52 2.3.1 Điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/ than hoạt tính 52 2.3.2 Chụp ảnh SEM – phổ hồng ngoại IR .53 2.4 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION. .. SEM chitosan/ than hoạt tính .61 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BỂ ION KIM LOẠI N CỦA CHITOSAN/ THAN HOẠT TÍNH .61 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 61 3.2.2 Khảo