Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ được chế tạo từ bã đậu nành

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: PHAN NGUYỄN MINH TRANG Lớp: 09CHP Tên đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành Nguyên liệu, thiết bị hóa chất Nguyên liệu: - Bã đậu nành được lấy sở sản xuất đậu khuôn chợ Đống Đa – Đà Nẵng Thiết bị gồm có: - Dụng cụ thủy tinh: buret, bình tam giác, cớc thủy tinh loại (100ml, 250ml, 500ml), pipet, bình định mức loại, … - Dụng cụ thơng thường: cân phân tích, máy đo pH, tủ sấy,… - Thiết bị chụp mẫu đại: máy chụp điện tử quét (SEM), máy chụp phổ hồng ngoại đo quang phổ quang kế hồng ngoại - Máy đo AAS Hóa chất gồm có: - Nước cất - Dung dịch chuẩn Cu2+ 1000ppm Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình biến tính bã đậu nành bằng axit citric  Ảnh hưởng nồng độ axit citric  Ảnh hưởng tỉ lệ giữa khối lượng nguyên liệu thể tích axit citric - Nghiên cứu ́u tớ ảnh hưởng trình hấp phụ kim loại nặng bã đậu nành biến tính  Ảnh hưởng thời gian khuấy  Ảnh hưởng pH  Ảnh hưởng tỷ lệ giữa khối lượng vật liệu hấp phụ thể tích dung dịch hấp phụ  Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại - Nghiên cứu khả tái hấp phụ Cu2+ vật liệu hấp phụ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Ngày giao đề tài: 11/2012 Ngày hoàn thành: Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn PGS.TS LÊ TỰ HẢI PGS.TS LÊ TỰ HẢI Sinh viên đã hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày 20 tháng năm 2013 Kết quả điểm đánh giá: Ngày…tháng…năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, ngồi cớ gắng bản thân, em đã nhận được 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 đã trực tiếp giao đề tài tận tình hướng dẫn em śt thời gian thực khóa luận Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo khoa thầy cô giáo phụ trách phịng thí nghiệm đã giúp đỡ tạo điều kiện tớt cho em hồn thành khóa luận Đà Nẵng, tháng năm 2013 Sinh viên thực Phan Nguyễn Minh Trang MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự phát triển mạnh mẽ q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa ở hầu hết nước phát triển tạo điệu kiện thuận lợi cho lên kinh tế xã hội Bên cạnh việc sản sinh chất thải nguy hại, tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước sức khỏe người Ngày nay, người ta đã khẳng định được rằng nhiều ngun tớ kim loại có vai trị quan trọng đới với thể sớng người Tuy nhiên nếu hàm lượng lớn chúng gây độc hại cho thể Việc loại bỏ kim loại nặng từ nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp đã trở thành vấn đề quan trọng để trì chất lượng nước Đã có nhiều phương pháp được áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, …), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học…Trong phương pháp hấp phụ - sử dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ nguồn tự nhiên vỏ trấu, bã mía, lõi ngơ, vỏ đậu, bã đậu, rau câu, để tách loại thu hồi kim loại nặng từ dung dịch nước đã được số tác giả thế giới nước nghiên cứu Nhiều sở sản xuất ở Việt Nam cho hàng bã đậu nành ngày chỉ dùng làm thức ăn gia súc Mặc dầu giá thành rẻ giá trị cao, giá trị dinh dưỡng, kinh tế cịn những ngun liệu có tiềm để chế tạo vật liệu hấp phụ ứng dụng để hấp phụ số kim loại nặng mơi trường nước thải Trên thế giới có nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề nhiên ở Việt Nam chỉ có sớ nghiên cứu tạo vật liệu hấp phụ từ số phụ phẩm nông nghiệp khác chưa thấy ở bã đậu nành Vì vậy, chúng tơi chọn đề tài “Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành” để nhằm tìm hiểu loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền, ứng dụng rộng rãi để xử lý môi trường Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu biến tính bã đậu nành để tạo vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Bã đậu nành được lấy sở sản xuất đậu khuôn ở chợ Đống Đa – Đà Nẵng 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Sử dụng phương pháp hóa học để biến tính bã đậu nành - Khảo sát ́u tớ ảnh hưởng đến biến tính bã đậu nành (nồng độ axit, tỷ lệ rắn lỏng) - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ ion kim loại Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu, tư liệu, sách báo ngồi nước có liên quan đến đề tài - Xử lý thông tin lý thuyết để đưa vấn đề cần thực trình thực nghiệm 4.2 Phương pháp thực nghiệm - Thu gom xử lý mẫu bã đậu nành - Xác định độ ẩm tồn phần - Biến tính bã đậu nành bằng acid citric - Xác định nồng độ ion kim loại bằng phương pháp hấp phụ nguyên tử - Phương pháp phổ hồng ngoại (IR): xác định có mặt sớ nhóm chức đặc trưng sản phẩm - Phương pháp chụp SEM: xác định độ xốp VLHP Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học - Cung cấp tư liệu bã đậu nành - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu rẻ tiền - Khảo sát điều kiện tối ưu để hấp phụ kim loại nặng 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Ứng dụng sản phẩm vật liệu hấp phụ việc xử lý nước thải công nghiệp - Nâng cao hiệu quả kinh tế bã đậu nành Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục, nội dung khóa luận gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả thảo luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đậu nành [3], [16], [17] 1.1.1 Cây đậu nành Đậu nành có tên khoa học Glycine max L, thuộc họ Đậu (Fabaceae), được gọi đậu tương hay đại đậu Trên thế giới có 1000 loại đâu nành với nhiều đặc điểm khác nhau, hạt đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao, giàu hàm lượng chất đạm, protein, được trồng để làm thức ăn cho người gia súc Cây đậu nành thực phẩm có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng Sản phẩm từ đậu nành được sử dụng đa dạng dùng trực tiếp hạt thô chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, nước tương, làm bánh kẹo, sữa đậu nành, đáp ứng nhu cầu đạm phần ăn hàng ngày người gia súc Đậu nành loại than thảo, thân mảnh, cao từ 0,8 – 0,9m, có lơng, cành hướng lên phía Lá mọc cách, có ba chét hình trái xoan, mũi gần nhọn, khơng ở gớc Hoa có màu trắng hay tím xếp thành chum ở nách cành Quả thon, hình lưỡi liềm, gân bị ép, quả có nhiều lông màu vàng, thắt lại giữa hạt Ở nước ta phân biệt rõ hạt đậu nành (màu vàng nhạt) với đậu đỏ, đậu đen tài liệu nước ngồi nguời ta mơ tả hạt đậu nành có thể màu vàng, đỏ, lục hay đen Ngày nay, Hoa Kì q́c gia đứng đầu sản xuất đậu nành chiếm 50% sản lượng toàn thế giới, tiếp đến Trung Q́c, Ấn Độ Hình 1.1 Cây đậu nành 1.1.2 Hạt đậu nành Một số nghiên cứu cho rằng hạt đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao Hàm lượng protein cao hạt đậu khoảng 38% tùy loại, nhiều giớng đậu tương có hàm lượng protein đặc biệt cao tới 40% - 50% Có những chế phẩm đậu nành mang tới 90 - 95% protein, nguồn protein thực vật có giá trị cao cung cấp cho người Thành phần có đậu tương được nhắc tới nhiều giúp ích cho sức khỏe người gồm có phytosterols, lecithin, isoflavons phytoestogen những sản phẩm ức chế phân hủy protein Hàm lượng protein đậu nành cả thịt, cá gần gấp đôi loại đậu khác Đậu nành chứa hàm lượng dầu béo cao loại đậu khác nên đậu nành được coi cung cấp dầu thảo mộc Dầu đậu nành được sử dụng để nghiên cứu tổng hợp biodiezen xúc tác NaOH/MgO Biodiezen nhiên liệu sinh học nhằm thay thế cho diezen khoáng ngày cạn kiệt Hình 1.2 Hạt đậu nành Ngồi giá trị dinh dưỡng, đậu nành ăn từ đậu nành có tác dụng phịng chữa bệnh Đậu nành có tác dụng làm cho thể người trẻ trung, sung sức, tăng trí nhớ tái tạo mơ, làm cứng xương tăng sức đề kháng thể Trong y học, bột đậu nành trộn với bột ngũ cốc, ca cao dùng làm thức ăn cho trẻ sơ sinh, người bị bệnh tiểu đường, người bị bệnh thấp khớp, bệnh gout, người ốm dậy, người lao động sức… [3] Isoflavones đậu nành những hóa thảo mộc được nhà khoa học quan tâm hang đầu có tính kì diệu chớng lại tác dụng gây nên chứng ung thư liên hệ đến hormone, sử dụng điều trị triệu chứng mãn kinh phụ nữ như: bốc hỏa, đổ mồ hôi, ngủ, lo âu, rối loạn chức tình dục, lão hóa da, bệnh Alzheimer… Do đặc tính dễ tiêu hố nên đậu nành ưu tiên lựa chọn nguồn cung cấp lượng, chất đạm chất béo thực vật chế độ ăn uống hàng ngày trẻ em người cao tuổi 1.1.3 Bã đậu nành Bã đậu nành thành phần thừa hạt đậu nành xay sau người ta làm sữa, đậu phụ sau đã ép lấy dầu, người ta dùng bã đậu chế biến thành thức ăn cho gia súc Ở những quốc gia phát triển, họ dùng đậu nành vào kĩ nghệ khác như: chế biến cao su nhân tạo, mực in, sơn, xà phòng… Bã đậu nành đã qua xử lý kỹ thuật có thể thay thế cho 10 - 17% bột mì sản xuất bánh mì, loại bánh quy… Đồng thời, làm cho bánh giàu chất xơ, thành phần dinh dưỡng cần thiết cho thể Bã đậu nành có hàm lượng xơ cao, bao gồm chất sơ hịa tan chất xơ khơng hịa tan Chất xơ khơng hịa tan có tác động chớng táo bón, ngăn ngừa ung thư ruột kết, ung thư đại tràng, giảm nguy trĩ, chớng béo phì bệnh tiểu đường Chất xơ hịa tan có khả tan nước thành dung dịch keo Khi qua ruột tạo thể đơng làm chậm q trình hấp phụ sơ chất có hại cholesterol vào máu Nhiều sở sản xuất ở Việt Nam cho hàng bã đậu nành ngày chỉ dùng làm thức ăn gia súc Mặc dầu giá thành rẻ giá trị cao, ngồi giá trị dinh dưỡng, kinh tế cịn những nguyên liệu có tiềm để chế tạo vật liệu hấp phụ ứng dụng để hấp phụ số kim loại nặng môi trường nước thải Hình 1.3 Bã đậu nành sau xử lý 1.1.4 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ [2], [6], [13] Vỏ chuối: Theo kết quả nghiên cứu khả hấp phụ vỏ chuối, vỏ sầu riêng, vỏ Pummelo, lõi ngô trường đại học Ubon Ratchathani, Warin Chamrab, Ubon Ratchathani, Thái Lan cho thấy, vỏ chuối hấp phụ cadmium cao 73,15%, tiếp đến Vỏ Sầu riêng 72,17%, vỏ Pummelo hấp phụ cadmium 70,56% cuối lõi Ngô hấp phụ 51,22% Giá trị pH tới ưu bằng 5, dung lượng hấp phụ cực đại cadmium đối với vỏ chuối 20,88 (mg/g), vỏ Pumelo 21,83 (mg/g), vỏ Sầu riêng 18,55 (mg/g) Như vậy, việc nghiên cứu tính hấp phụ vỏ chuối đối với kim loại nặng, tốt vật liệu khác, phần trăm hấp phụ cao nồng độ ion kim 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến khả hấp phụ bã đậu nành biến tính được khảo sát bằng cách thay đổi nồng độ ion Cu2+ từ 10 ÷ 30mg/l với điều kiện: pH dung dịch bằng 5, thời gian khuấy 60 phút, tỷ lệ rắn – lỏng 1g/100ml dung dịch Kết quả được trình bày ở bảng sau Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ ion đến khả hấp phụ Mẫu Ci (mg/l) Dung dịch Cu2+ Cf (mg/l) q (mg/g) Cf/q (g/l) H (%) nd - - - 10 0,033 0,498 0,066 99,67 15 0,054 0,747 0,072 99,64 20 0,314 0,984 0,319 98,43 25 0,823 1,209 0,681 96,71 30 1,119 1,444 0,775 96,27 nd: nằm phát máy Tải trọng hiệu suất hấp phụ được thể đồ thị hình 3.16 3.17 Hình 3.16 Ảnh hưởng nồng độ ion đến tải trọng hấp phụ Hình 3.17 Ảnh hưởng nồng độ ion đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Nhìn vào bảng đồ thị hình ta thấy nồng độ Cu2+ tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên cách gần tuyến tính hiệu suất hấp phụ giảm Giải thích : Khi tăng nồng độ Cu2+ thể tích lượng ion kim loại tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên Hiệu suất hấp giảm lượng ion kim loại hấp phụ khối lượng vật liệu đã đạt cân bằng 3.4.5 Đánh giá khả hấp phụ ion Cu2+ của bã đậu nành biến tính bằng phương trình đẳng nhiệt Langmuir Trong q trình hấp phụ, việc xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ cho phép đánh giá, mô tả bản chất q trình hấp phụ, tìm được điều kiện tới ưu cho việc sử dụng chất hấp phụ Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được sử dụng để đánh giá khả hấp phụ ion Cu2+ VLHP chế tạo từ bã đậu nành Phương trình giả thiết rằng hấp phụ chỉ xảy đơn lớp bề mặt những vị trí định bề mặt vật hấp phụ Ái lực hấp phụ tất cả tâm hấp phụ hoàn toàn Kết quả được trình bày ở đồ thị sau: Hình 3.18 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir ion Cu 2+ Nhận xét: Kết quả ở hình 3.18 cho thấy đại lượng hấp phụ C f/q Cu2+ lên vật liệu hấp phụ hấp phụ bể tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu ion kim loại Dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,682x + 0,062 ta tính được tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ bã đậu nành biến tính hấp phụ bể qmax = 1.466 (mg/g) lực hấp phụ b = 11.00 Như vậy, tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ bã đậu nành biến tính tương đới cao lực hấp phụ mạnh 3.5 Nghiên cứu khả tái hấp phụ Cu2+ VLHP Lấy vào cốc 100ml Cu2+ nồng độ 20mg/l Điều chỉnh pH bằng 5,00 (pH tối ưu) Cho vào gam VLHP đối với dung dịch Cu2+ Khuấy máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng (khoảng 30 o C) khoảng thời gian 60 phút (thời gian khuấy tối ưu) Lọc lấy nước lọc xác định nồng độ ion Phần rắn lại đem giải hấp bằng HCl 4M, thời gian khuấy 60 phút (bằng thời gian hấp phụ), lọc lấy phần rắn rửa bằng nước cất đến mơi trường trung tính tiếp tục đem hấp phụ lần lần theo những thao tác ta được kết quả theo bảng 3.8 sau: Bảng 3.8 Kết tái hấp phụ bể Cu 2+ VLHP Dung dịch Cu2+ Mẫu Số lần hấp phụ Ci (mg/l) Lần 20 Cf (mg/l) q (mg/g) H (%) 0.312 1.969 98.44 Lần 20 6.926 1.307 65.37 Lần 20 9.470 1.053 52.65 Tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ được thể đồ thị hình 3.19 3.20 Hình 3.19 Tải trọng hấp phụ tái hấp phụ Cu 2+ VLHP Hình 3.20 Hiệu suất hấp phụ tái hấp phụ Cu 2+ VLHP * Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.8 hình 3.19, 3.20 ta thấy tái sử dụng VLHP tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ giảm xuống Tuy nhiên với lần 2, lần hiệu suất cao 50% nên có thể coi VLHP chế tạo từ bã đậu nành vật liệu hấp phụ tớt có thể tái sử dụng nhiều lần * Giải thích: Khi rửa giải bằng axit HCl phần lớn ion kim loại vào dung dịch, nhiên phần nhỏ nằm lại mao quản, đồng thời tái hấp phụ lượng VLHP bị q trình thí nghiệm nên tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ giảm dần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết quả nghiên cứu đã trình bày ở xin đưa số kết luận sau: - Xác định được độ ẩm bã đậu nành ban đầu 10.09% - Đã khảo sát sớ ́u tớ ảnh hưởng đến q trình biến tính bã đậu nành nhằm tạo bã đậu nành biến tính tớt ở điều kiện:  Nồng độ axit citric 0.6M  Tỷ lệ rắn – lỏng giữa nguyên liệu thể tích axit 3:50 - Xác định được khả hấp phụ ion kim loại Cu(II) bã đậu nành biến tính tớt nguyên liệu ban đầu thông qua phổ hồng ngoại ảnh SEM - Đới với q trình hấp phụ ion kim loại bằng bã đậu nành biến tính chúng tơi đã tìm sớ điều kiện tới ưu để q trình hấp phụ đạt hiệu suất tớt nhất:  Thời gian khuấy tối ưu 60 phút  pH =  Tỷ lệ rắn – lỏng giữa khới lượng vật liệu hấp phụ thể tích dung dịch 1g/100ml  Tải trọng hấp phụ cực Cu2+ bã đậu nành biến tính hấp phụ bể qmax = 1,466 (mg/g) lực hấp phụ b = 11.00  Khả tái hấp phụ VLHP chế tạo từ bã đậu nành đối với ion kim loại Cu2+ Pb2+ cao, có thể tái sử dụng vật liệu nhiều lần KIẾN NGHỊ Nghiên cứu thêm khả hấp phụ kim loại bã đậu nành biến tính với ion kim loại nặng khác để xử lý ô nhiễm nước thải thực tế, góp phần bảo vệ mơi trường Nghiên cứu khả hấp phụ bã đậu nành biến tính đới với ion kim loại nặng nước thải cơng nghiệp để có thể đưa vào xử lý nước thải cho nhà máy, góp phần bảo vệ môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Duy Cam, Vũ Quang Lợi, Đỗ Quang Trung, Nguyễn Ngọc Khánh (2010), “Nghiên cứu khả tách kim loại nặng dung dịch nước bằng vật liệu Aluminosilicat xốp”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, số 26, 178-182 [2] Đặng Văn Phi, (2012), “Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ số kim loại nặng nước”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [3] Đỗ Tất Lợi (2003), Những thuốc vị thuốc Việt Nam, NXB Y học [4] Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ cơ, Tập II, TậpIII , Nhà xuất bản Giáo dục [5] Hồ Viết Q (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Hà Nội [6] Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm, (2008), “Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính”, Tạp chí phát triển, 11(08-2008) [7] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất bản Thớng kê, Hà Nội [8] Ngũn Đình Huề (2000), Hóa lí, Tập II, Nhà xuất bản Giáo dục [9] Nguyễn Thị Kiều Oanh, (2011), “Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mòn kim loại axit amin được chiết tách từ hạt bã đậu nành”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [10] Nguyễn Thị Thanh Tịnh, (2012), “Nghiên cứu quá trình thủy phân - lên men axit citric từ bã đậu nành bằng aspergillus oryzae aspergillus niger”, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng [11] Phạm Thị Hà (2010), Giáo trình phân tích cơng cụ, ĐH Sư Phạm Đà Nẵng [12] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí, Tập II, Nhà xuất bản Giáo dục [13] Vũ Quang Tùng, (2009), “Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Thái Nguyên [14] Marshall, W.E., Champagne, E.T., and Evans, W.J (1993) Use of rice milling by -products (hulls and bran) to remove metal ions from aqueous solution J Environ Sci Health A28 [15] Marshall, W.E., Wartelle, L.H., Boler, D.E and Toles, C.A (2000) Metal ion adsorption by soybean hulls modified with citric acid: a comparative study, Environmental Technology Website [16] http://diendanmoitruong.com/threads/o-nhiem-kim-loai-nang-trong-nuocp1.240/ [17] http://tapchimonngon.com/dinh-duong/tre-khoe-moi-ngay/4256-nhungdieu-bi-mat-tu-hat-dau-nanh.html [18] http://vi.wikipedia.org/wiki/Đậu_tương [19] http://vi.wikipedia.org/wiki/Axit_citric MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phương pháp thực nghiệm 5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết cấu luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đậu nành 1.1.1 Cây đậu nành 1.1.2 Hạt đậu nành 1.1.3 Bã đậu nành 1.1.4 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ 10 1.2 Axit citric xenlulozo 11 1.2.1 Axit citric 11 1.2.2 Xenlulozơ 14 1.3 Phản ứng este hóa 16 1.3.1 Khái niệm chung 16 1.3.2 Cơ chế phản ứng este hóa 16 1.4.1 Khái quát chung 16 1.4.2 Giới thiệu sơ lược kim loại Đồng 17 1.5 Hấp phụ ion kim loại nặng nước 19 1.5.1 Các khái niệm 19 1.5.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 21 1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 22 1.6.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 22 1.6.2 Ảnh hưởng pH 23 1.6.3 Ảnh hưởng diện tích bề mặt chất rắn 23 1.7 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 24 1.7.1 Nguyên tắc phương pháp 24 1.7.2 Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 25 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ hóa chất 25 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 25 2.2 Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Thu gom xử lý mẫu bã đậu nành 26 2.3.2 Biến tính bã đậu nành bằng axit citric 27 2.3.3 Khảo sát một số tính chất vật lý bã đậu nành biến tính chưa biến tính 28 2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion kim loại nặng (Cu2+) bã đậu nành biến tính 29 2.4.1 Cách tiến hành 29 2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion kim loại là: 29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Kết xác định một số đặc tính vật lý bã đậu nành 30 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình biến tính bã đậu nành 31 3.2.1 Ảnh hưởng nồng đợ axit tới q trình biến tính 31 3.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng 32 3.3 Các đặc tính vật lý bã đậu nành trước sau biến tính 34 3.3.1 Phổ hồng ngoại 34 3.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) bã đậu nành chưa biến tính 35 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cu 2+ bã đậu nành biến tính 36 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ bể Cu2+ 36 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ 38 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn – lỏng đến trình hấp phụ Cu2+ 40 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion đến khả hấp phụ 42 3.4.5 Đánh giá khả hấp phụ ion Cu2+ bã đậu nành biến tính bằng phương trình đẳng nhiệt Langmuir 43 3.5 Nghiên cứu khả tái hấp phụ Cu2+ VLHP 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 KẾT LUẬN 47 KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Kết độ ẩm toàn phần bã đậu nành 30 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit tới q trình biến tính 31 Bảng 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng 32 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến trình hấp phụ Cu2+ 37 Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ 38 Bảng 3.6 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn – lỏng đến trình hấp phụ 40 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ ion đến khả hấp phụ 42 Bảng 3.8 Kết tái hấp phụ bể Cu2 + VLHP 44 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây đậu nành Hình 1.2 Hạt đậu nành Hình 1.3 Bã đậu nành sau xử lý 10 Hình 1.4 Cấu trúc phân tử Xenlulozơ 14 Hình 1.5 Sơ đồ phản ứng este hóa axit citric với Xenlulozơ 16 Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo máy AAS 25 Hình 2.1 Phản ứng este hóa cellulose acid citric 27 Hình 3.1 Ảnh hưởng nồng độ axit đến hiệu suất hấp phụ 25 Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit tới tải trọng 32 Hình 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn lỏng đến tải trọng hấp phụ 33 Hình 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn - lỏng đến hiệu suất hấp phụ 33 Hình 3.5 VLHP chế tạo từ bã đậu nành 34 Hình 3.6 Phổ IR bã đậu nành chưa biến tính 35 Hình 3.7 Phổ IR bã đậu nành biến tính 35 Hình 3.9 Ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM bã đậu nành biến tính 36 Hình 3.8 Ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM bã đậu nành chưa biến tính 36 Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 37 Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến tải trọng hấp phụ 37 Hình 3.12 Ảnh hưởng pH đến tải trọng hấp phụ 39 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ 39 Hình 3.14 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng đến tải trọng hấp phụ 41 Hình 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng đến hiệu suất hấp phụ 41 Hình 3.16 Ảnh hưởng nồng độ ion đến tải trọng hấp phụ 42 Hình 3.17 Ảnh hưởng nồng độ ion đến hiệu suất hấp phụ 43 Hình 3.18 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir ion Cu2+ 44 Hình 3.19 Tải trọng hấp phụ tái hấp phụ Cu2+ VLHP 45 ... vật liệu hấp phụ từ số phụ phẩm nông nghiệp khác chưa thấy ở bã đậu nành Vì vậy, chúng tơi chọn đề tài ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành? ?? để nhằm... hiểu loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền, ứng dụng rộng rãi để xử lý môi trường Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu biến tính bã đậu nành để tạo vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng Đối tượng phạm vi nghiên. .. chế tạo vật liệu hấp phụ ứng dụng để hấp phụ số kim loại nặng môi trường nước thải Trên thế giới có nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề nhiên ở Việt Nam chỉ có sớ nghiên cứu tạo vật liệu hấp