Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại cu(ii) của axit humic

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HOÁ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI CU(II) CỦA AXIT HUMIC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Nguyễn Thị Khánh Ly Lớp : 11 CHP Giáo viên hướng dẫn : TS Trần Mạnh Lục Đà Nẵng – 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐHSP KHOA HỐ CỘNG HỒ XÃ HỘi CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Nguyễn Thị Khánh Ly Lớp : 11 CHP Tên đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ axit humic Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: - Dụng cụ thủy tinh: pipet, buret, cốc mỏ, bình định mức, cối, chày đồng - Các thiết bị phân tích mẫu phổ IR, ảnh SEM, DTA TG , máy đo quang phổ hấp thụ phân tử AAS, máy đo pH, máy khuấy từ - Hóa chất H2SO4 đặc 98%, NaOH, NH4OH, CuSO4.5H2O Nội dung nghiên cứu: - Xác định đặc tính hố lý axit humic - Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ nước axit humic phương pháp hấp phụ bể - Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ axit humic nước phương pháp hấp phụ cột - Khảo sát khả tái hấp phụ giải hấp vật liệu Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Mạnh Lộc Ngày giao đề tài: Ngày 26 tháng 10 năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày 27 tháng 04 năm 2015 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng…năm 2015 LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian nghiên cứu học tập trường, thầy cơ, gia đình, bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho em để em hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Em xin gửi tới tất người lời cảm ơn chân thành nhất! Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin cảm ơn thầy Trần Mạnh Lục suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua tận tình hướng dẫn, bảo, động viên em hoàn thành luận văn Đồng thời em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo giảng dạy môn, thầy cô cơng tác phịng thí nghiệm khoa Hóa trường Đại học Sư Phạm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, Đại học Đà Nẵng Lần thực nghiên cứu khoa học, luận văn nên không tránh khỏi sai sót, em mong lời góp ý, bổ sung thầy cô bạn để luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 27 tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Khánh Ly MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan than bùn 1.1.1 Nguồn gốc, phân loại tính chất than bùn .3 1.1.1.1 Nguồn gốc hình thành than bùn .3 1.1.1.2 Phân loại than bùn 1.1.1.3 Một số tính chất hóa lí than bùn 1.1.2 Chất mùn than bùn 1.1.3 Q trình tích tụ trao đổi kim loại than bùn 1.1.4 Than bùn Việt Nam 10 1.1.4.1 Trữ lượng than bùn số địa phương Việt Nam .10 1.1.4.2 Tính chất vật lý 12 1.1.4.4 Nghiên cứu ứng dụng than bùn Việt Nam sản xuất than hoạt tính để xử lý nước sinh hoạt 14 1.2 Tổng quan axit humic .15 1.2.1 Sự hình thành axit humic 15 1.2.2 Thành phần nguyên tố axit humic 16 1.2.3 Cấu tạo axit humic 17 1.2.4 Phổ hồng ngoại axit humic .19 1.2.5 Bản chất tương tác axit humic với ion kim loại dung dịch nước 20 1.3 Phƣơng pháp hấp phụ tách kim loại nặng khỏi nƣớc .25 1.3.1 Cơ sở lý thuyết q trình hấp phụ mơi trường nước .25 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 26 1.3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ .26 1.3.2.2 Ảnh hưởng tính tương đồng 27 1.3.2.3 Ảnh hưởng pH .27 1.3.2.4 Ảnh hưởng diện tích bề mặt chất rắn 27 1.4 Giới thiệu đồng 28 1.4.1 Đồng nước .28 1.4.2 Nguồn gốc .28 1.4.3 Hàm lượng đồng nước thiên nhiên nước thải 28 1.4.4 Tính độc 28 1.4.5 Nồng độ giới hạn cho phép .28 1.4.6 Đồng đất, phân vi lượng đồng .29 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Dụng cụ, thiết bị hoá chất 30 2.1.1 Dụng cụ, thiết bị 30 2.1.2 Hóa chất 30 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .30 2.2.1 Nghiên cứu đặc tính hóa lí axit humic .30 2.2.1.1 Xác định độ ẩm khơng khí 30 2.2.1.2 Xác định hàm lượng tro .31 2.2.2 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ nước axit humic phương pháp hấp phụ bể 31 2.2.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ .32 2.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ .32 2.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cu2+ đến trình hấp phụ 32 2.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ dung dịch phương pháp hấp phụ cột 33 2.2.3.1 Chuẩn bị cột hấp phụ 33 2.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ chảy (của dung dịch dội qua cột) đến khả hấp phụ .34 2.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ .34 2.2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cu2+ đến trình hấp phụ 34 2.2.4 Giải hấp phụ tái hấp phụ 34 2.2.4.1 Giải hấp phụ 34 2.2.4.2 Tái hấp phụ 35 2.2.5 Chụp phổ hồng ngoại IR, phổ phân tích nhiệt TG/DTA 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 36 3.1 Kết nghiên cứu tách axit humic từ than bùn khả hấp phụ Cu2+ axit humic 36 3.1.1 Xác định đặc tính hố lí axit humic 36 3.1.1.1 Xác định hàm lượng tro axit humic .36 3.1.1.2 Xác định độ ẩm khơng khí axit humic 36 3.1.1.3 Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic 37 3.1.1.4 Phổ hồng ngoại axit humic 38 3.1.2 Kết nghiên khả hấp phụ Cu2+ axit humic phương pháp hấp phụ bể 40 3.1.2.1 Thời gian đạt cân theo phương pháp hấp phụ bể AH 40 3.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ AH .41 3.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cu2+ đến trình hấp phụ 43 3.1.2.4 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại 44 3.1.3 Kết nghiên khả hấp phụ Cu2+ axit humic phương pháp hấp phụ cột .45 3.1.3.1 Ảnh hưởng tốc độ chảy qua cột đến khả hấp phụ AH 45 3.1.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ .47 3.1.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cu2+ đến trình hấp phụ 49 3.1.4 Giải hấp phụ tái hấp phụ 53 3.1.4.1 Giải hấp phụ 53 3.1.4.2 Tái hấp phụ 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 Kết luận 55 Kiến nghị .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Trữ lượng than bùn số vùng Việt Nam 11 Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng số mẫu than bùn nước ta 13 Bảng 3.1 Hàm lượng tro mẫu axit humic 36 Bảng 3.2 Độ ẩm khơng khí mẫu axit humic 36 Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ (bể) ion Cu2+ AH 40 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ (bể) ion Cu2+ AH 42 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến hấp phụ (bể) AH .43 Bảng 3.6 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu2+ AH 44 Bảng 3.7 Ảnh hưởng tốc độ chảy đến hấp phụ (cột) Cu2+ AH 46 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến hấp phụ (cột) Cu2+ AH 48 Bảng 3.9 Ảnh hưởng nồng độ Cu2+ đến hấp phụ (cột) AH 50 Bảng 3.10 Kết giải hấp phụ ion kim loại pH khác .53 Bảng 3.11 Kết khảo sát khả hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic qua chu trình hấp phụ - giải hấp 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Than bùn ngun khai Hình 1.2 Than bùn hút từ lịng hồ lên có màu nâu đậm, dạng sệt Hình 1.3 Axit humic sau tinh chế 16 Hình 1.4 Sơ đồ hóa học đơn vị cấu trúc axit humic 19 Hình 1.5 Xelat sắt với axit etylenđiaminotetraaxetíc (trilonB) 23 Hình 3.1 Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic trước hấp phụ .37 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại axit humic 38 Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian đến tải trọng hấp phụ (bể) Cu2+ AH 40 Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ (bể) Cu2+ AH 41 Hình 3.5 Ảnh hưởng pH đến tải trọng hấp phụ (bể) AH 42 Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ (bể) AH 42 Hình 3.7 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến tải trọng hấp phụ AH 43 Hình 3.8 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến tải trọng hấp phụ AH 44 Hình 3.9 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir hấp phụ Cu2+ AH 45 Hình 3.10 Ảnh hưởng tốc độ chảy đến tải trọng hấp phụ Cu2+ AH 47 Hình 3.11 Ảnh hưởng tốc độ chảy đến hiệu suất hấp phụ Cu2+ AH 47 Hình 3.12 Ảnh hưởng pH đến tải trọng hấp phụ (cột) Cu2+ AH 48 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ (cột) M2+ AH .49 Hình 3.13 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến hấp phụ (cột) AH 50 Hình 3.14 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến hiệu suất hấp phụ (cột) AH 51 Hình 3.15 Phổ hồng ngoại axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ 51 Hình 3.16 Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ 52 Hình 3.17 Khả tái hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic .54 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1 Sơ đồ nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại axit humic 39 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Axit humic thành phần chất humic, hợp chất hữu quan trọng đất (đất mùn), than bùn, than đá Đồng thời chất vận chuyển đặc biệt chất dinh dưỡng vi lượng đa lượng cho trồng Trong nhiều năm trở lại người ta phát thấy nhiều đặc tính quý báu axit humic Axit humic phức kim loại có ứng dụng thực tiễn lớn lao nông nghiệp (làm phân bón, chất kích thích sinh trưởng trồng vật ni) Ngồi axit humic cịn nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực công nghiệp sản xuất ắc quy, chế tạo dung dịch khoan, vật liệu hấp phụ kim loại nặng nhằm xử lý ô nhiễm môi trường, làm giàu tách kim loại đất Mặc khác, theo kết khảo sát địa chất cho thấy Việt Nam có lượng than bùn dồi dào, phân bố khắp tỉnh nước, nên axit humic lấy từ nguồn nguyên liệu có sẵn rẻ tiền mang lại hiệu kinh tế cao Chính mà việc nghiên cứu axit humic ngày phổ biến rộng rãi khơng có ý nghĩa lý thuyết mà mở khả ứng dụng vào thực tiễn lớn tài nguyên than bùn dồi nước ta Vì vậy, luận văn này, tiến hành: “Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ axit humic” Kết nghiên cứu chủ yếu hướng đến ứng dụng việc xử lý nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng nước ta Mục tiêu nghiên cứu - Xác định đặc tính hố lý axit humic - Từ than bùn vùng Liên Chiểu – Đà Nẵng, tạo vật liệu có khả hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+ làm sở cho việc nghiên cứu ứng dụng nguồn than bùn sẵn có để xử lý ô nhiễm kim loại nặng mơi trường nước - Đóng góp thêm thơng tin, tư liệu khoa học than bùn axit humic Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu - Than bùn nghiên cứu lấy từ vùng Liên Chiểu - Đà Nẵng - Vật liệu hấp phụ Cu2+ axit humic tách từ than bùn 3.1.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ đầu ion Cu2+ đến trình hấp phụ * Điều kiện tiến hành Cu2+: gam axit humic, thể tích dung dịch Cu2+: 50ml, thời gian: 90 phút, pH = 4, nồng độ Cu2+ thay đổi 50(mg/l)đến 300 (mg/l) Kết trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến hấp phụ (bể) AH Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) H (%) 50 17.83 1.61 64.35 100 42.30 2.89 57.40 150 73.65 3.82 50.90 200 109.14 4.54 45.43 250 147.55 5.12 40.98 Hình 3.7 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến tải trọng hấp phụ AH 43 Hình 3.8 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến tải trọng hấp phụ AH Nhận xét: Nhìn chung, tăng nồng độ đầu ion Cu2+ từ 50 - 300 (mg/l) (cũng tăng lượng kim loại) đưa vào hiệu suất hấp phụ (% tương đối) giảm xuống (giảm chậm vùng nồng độ cao) Khi nồng độ kim loại thấp hiệu suất hấp phụ tăng Điều khả thuận lợi để sử dụng axit humic vào mục đích tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước 3.1.2.4 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại Trong trình hấp phụ, việc xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ cho phép đánh giá, mô tả chất trình hấp phụ, tìm điều kiện tối ưu cho việc sử dụng chất hấp phụ Ở đây, tơi dùng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Lăngmuir để đánh giá khả hấp phụ axit humic dung dịch Phương trình giả thiết hấp phụ xảy đơn lớp bề mặt vị trí định bề mặt vật hấp phụ Ái lực hấp phụ tất tâm hấp phụ hoàn toàn Cho kết bảng 3.6 hình 3.9 Bảng 3.6 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu2+ AH Nồng độ Cf (mg/l) Đại lượng hấp phụ Cf/q (g/l) 17.83 42.30 73.65 109.14 147.55 11.07 14.64 19.28 28.82 44 24.04 Hình 3.9 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir hấp phụ Cu2+ AH Kết bảng 3.6 hình 3.9 cho thấy đại lượng hấp phụ ion Cu2+ lên axit humic tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu ion kim loại Từ phương trình đẳng nhiệt: y = 0,1372x + 8,8529 ta tính được: + Tải trọng hấp phụ cực đại: qmax Cu2+ = + Ái lực hấp phụ b = = 7,29 (mg/g) 0,1372 = 0.015 7.92 * 8,8529 Từ kết thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả xác hấp phụ Cu2+ lên axit humic Điều thể qua hệ số tương quan R2 phương trình hồi qui Tóm lại: tải trọng hấp phụ cực đại than bùn hoạt hoá Cu2+ giá trị là: + qmax (Cu2+) = 7,29 (mg/g) + Giá trị lực hấp phụ bCu2+ = 0,015 3.1.3 Kết nghiên khả hấp phụ Cu2+ axit humic phƣơng pháp hấp phụ cột 3.1.3.1 Ảnh hƣởng tốc độ chảy qua cột đến khả hấp phụ AH Điều kiện tiến hành: Dội 200ml dung dịch Cu2+ 200 (mg/l), pH = qua cột axit humic (Lót lớp bơng thấm nước đáy đổ vào cột gam axit humic 45 tinh chế qua rây 1mm, cho 20 ml nước cất (dung môi rửa cột) Gõ nhẹ cho lớp hấp phụ lắng đều, đồng thời bọt khí Mở khố loại bỏ dung mơi rửa cột, đến dung môi cách bề mặt lớp hấp phụ 0,5 cm đóng khố lại) điều chỉnh cho dung dịch chảy với tốc độ thay đổi: 1; 2; 3; 4; (ml/phút) Thu dung dịch chảy thành phân đoạn, phân đoạn 25ml Đem xác định nồng độ ion phân đoạn thu sau hấp phụ, từ xác định tải trọng hấp phụ q (mg/g) hiệu suất hấp phụ H(%) Kết thu bảng 3.7 biểu diễn hình 3.10, 3.11 Bảng 3.7 Ảnh hưởng tốc độ chảy đến hấp phụ Cu2+ AH Tốc độ chảy (ml/phút) Phân H q H q q H q H q H 0.89 89.05 0.60 60.45 0.56 55.75 0.40 40.03 0.30 30.45 0.95 94.95 0.66 65.56 0.63 63.45 0.42 42.48 0.36 35.89 0.90 89.86 0.62 62.36 0.60 59.83 0.41 40,85 0.33 33.46 0.87 87.42 0.59 59.18 0.56 56.18 0.38 37.58 0.30 30.14 0.82 81.70 0.55 55.44 0.55 55.46 0.34 33.50 0.26 26.33 0.80 80.07 0.52 51.64 0.47 47.45 0.32 31.86 0.24 23.90 0.71 70.53 0.48 47.74 0.43 43.32 0.30 30.23 0.23 23.15 0.65 64.63 0.46 46.02 0.41 40.85 0.28 27.78 0.22 22.06 TB 0.82 82.28 0.56 56.05 0.53 52.79 0.36 35.54 0.28 28.17 đoạn 46 Hình 3.10 Ảnh hưởng tốc độ chảy đến tải trọng hấp phụ Cu2+ AH Hình 3.11 Ảnh hưởng tốc độ chảy đến hiệu suất hấp phụ Cu2+ AH Kết bảng 3.7 hình 3.10, 3.11 cho thấy tải trọng hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ lên axit humic giảm dần theo chiều tăng tốc độ chảy đạt giá trị cao (ml/phút) Ở tốc độ chảy khác nhau, lúc đầu khả hấp phụ tăng đạt giá trị cực đại phân đoạn thứ 2, sau giảm dần phân đoạn 3.1.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: Dội 200ml dung dịch Cu2+ 200 (mg/l) có pH thay đổi từ - qua cột axit humic, điều chỉnh cho dung dịch chảy với tốc độ (ml/phút) 47 Thu dung dịch chảy thành phân đoạn, phân đoạn 25ml Đem xác định nồng độ ion phân đoạn thu sau hấp phụ, từ xác định tải trọng hấp phụ q (mg/g) hiệu suất hấp phụ H(%) Cho kết bảng 3.8 hình 3.12, 3.13 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến hấp phụ (cột) Cu2+ AH pH Phân đoạn q H q H q H 0.76 75.65 0.87 87.47 0.85 85.45 0.83 83.15 0.81 81.03 0.80 80.45 0.96 95.78 0.93 92.89 0.88 87.64 0.85 85.05 0.74 73.60 0.88 88.09 0.87 87.46 0.84 84.32 0.83 83.45 0.73 72.88 0.86 86.23 0.85 85.23 0.83 82.66 0.82 81.88 0.74 74.32 0.83 82.56 0.80 80.01 0.81 80.51 0.76 76.35 0.74 73.56 0.81 80.55 0.80 79.89 0.76 76.02 0.75 74.82 0.70 70.09 0.78 77.65 0.73 72.56 0.71 71.21 0.69 68.89 0.69 69.30 0.75 75.40 0.68 67.63 0.68 68.06 0.63 63.28 TB 0.74 74.36 0.85 85.48 0.83 83.36 0.81 80.79 0.79 78.78 q H q H Hình 3.12 Ảnh hưởng pH đến tải trọng hấp phụ (cột) Cu2+ AH 48 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ (cột) M2+ AH Nhận xét: trình hấp phụ theo phương pháp bể than bùn hoạt hoá axit humic: khả hấp phụ axit humic theo phương pháp côt tăng nhanh pH dung dịch hấp phụ tăng từ - Tại pH = 4, khả hấp phụ axit humic lớn Khi pH > 4, khả hấp phụ giảm chậm dần Và giá trị pH ≥ 5.5 bắt đầu xuất hiện tượng kết tủa thuỷ phân hòa tan lượng nhỏ humic thành humat tan Như vậy: chọn pH = cho nghiên cứu 3.1.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ đầu ion Cu2+ đến trình hấp phụ * Điều kiện tiến hành: Dội 200ml dung dịch Cu2+, Cu2+ thay đổi từ 50 - 300 (mg/l), pH = qua cột axit humic, điều chỉnh cho dung dịch chảy với tốc độ (ml/phút) Thu dung dịch chảy thành phân đoạn, phân đoạn 25ml Đem xác định nồng độ ion phân đoạn thu sau hấp phụ, từ xác định tải trọng hấp phụ q (mg/g) hiệu suất hấp phụ H(%) Cho kết bảng 3.9 hình 3.13, 3.14 49 Bảng 3.9 Ảnh hưởng nồng độ Cu2+ đến hấp phụ (cột) AH Nồng độ đầu (mg/l) Phân 100 150 200 250 300 đoạn q H q H q 0.29 58.55 0.49 65.64 0.85 84.80 1.12 89.45 1.36 90.89 0.31 61.16 0.52 69.08 0.90 90.02 1.15 91.95 1.45 96.75 0.28 56.10 0.51 67.42 0.88 88.00 1.08 86.27 1.40 93.45 0.28 55.94 0.47 62.56 0.86 86.47 1.06 84.45 1.39 92.98 0.26 52.67 0.47 62.08 0.84 84.28 0.99 78.90 1.33 88.89 0.24 48.89 0.44 58.45 0.80 80.09 0.99 79.05 1.29 85.95 0.23 46.45 0.40 53.18 0.77 77.12 0.91 72.55 1.22 81.47 0.21 42.63 0.38 50.67 0.75 74.90 0.84 67.09 1.19 79.56 TB 0.26 52.80 0.46 61.32 0.83 83.21 1.02 81.21 1.33 88.74 H q H q H Hình 3.13 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến hấp phụ (cột) AH 50 Hình 3.14 Ảnh hưởng nồng độ ion Cu2+ đến hiệu suất hấp phụ (cột) AH Nhận xét: Các kết hình 3.13 3.14 cho thấy: tăng nồng độ đầu ion Cu2+ (trong khoảng 100 - 300 (mg/l)) tải trọng hấp phụ tăng chậm hiệu suất hấp phụ thay đổi không đáng kể Nghĩa khả hấp phụ ion Cu2+ cột axit humic bị ảnh hưởng không lớn thay đổi nồng độ đầu ion Cu2+ Phổ hồng ngoại axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ Hình 3.15 Phổ hồng ngoại axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ 51 Đối chiếu phổ hồng ngoại axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ với trước đem hấp phụ ta thấy: chúng có số dải hấp thụ đại diện cho nhóm chức mối liên kết Tuy nhiên, mức độ hấp thụ có xê dịch đáng kể Nguyên nhân có mặt ion Cu2+ bị hấp phụ axit humic ban đầu nên độ rõ nét đám phổ riêng biệt bị giảm, xuất thêm đám phổ làm "nhoè" phổ Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ Phổ phân tích nhiệt mẫu axit humic ghi máy NETSZCH STA 409 PC/PG phịng thí nghiệm lọc hóa dầu, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Các mẫu tiến hành phân tích mơi trường khí quyển, tốc độ gia nhiệt 100C/phút từ nhiệt độ phịng đến 10000C Kết đưa hình 3.16 Hình 3.16 Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ 52 Trên giản đồ, thấy có hiệu ứng thu nhiệt 57,720C; 123,240C (độ giảm khối lượng 11,994%; 3,903%), chứng tỏ vùng quanh nhiệt độ có phá huỷ cấu trúc mẫu sau hoạt hoá Tiếp theo hiệu ứng tỏa nhiệt vùng 172,190C 446,250C ứng với trình đốt cháy phân tử làm khối lượng giảm tiếp 26,601% Trên 719,890C q trình đốt cháy xảy hồn toàn 3.1.4 Giải hấp phụ tái hấp phụ 3.1.4.1 Giải hấp phụ Điều kiện tiến hành: Lần lượt cho gam mẫu axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ vào bình tam giác có chứa sẵn 200ml dung dịch axit HCl 0.1N (pH = 1) dung dịch đệm (pH = 3, pH = 5) Hỗn hợp khuấy máy khuấy từ, nhiệt độ phòng lọc lấy phần dung dịch Xác định lượng ion giải hấp dung dịch nước lọc Kết thu bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết giải hấp phụ ion kim loại pH khác Loại ion Cu2+ hấp Lượng ion kim loại giải hấp phụ (%) phụ lên axit humic pH = pH = pH = Cu2+ 80.56 55.25 30.28 Từ bảng 3.10 cho thấy, khả giải hấp phụ ion kim loại Cu2+ khỏi axit humic tương đối dễ dàng khả tăng dần theo chiều giảm pH Như thể tiến hành trình giải hấp phụ ion kim loại khỏi axit humic dung dịch HCl có pH = 3.1.4.2 Tái hấp phụ Điều kiện tiến hành: mẫu axit humic sau giải hấp phụ sử dụng lại với điều kiện tối ưu tìm cho loại ion thu - Đối với Cu2+: t = 90 phút, pH = 4, C = 200 (mg/l) Các kết nghiên cứu tái hấp phụ ion kim loại nhiều lần (chu trình hấp phụ - giải hấp thực lần) thể bảng 3.11 Bảng 3.11 Kết khảo sát khả hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic qua chu trình hấp phụ - giải hấp M2+ Ban đầu Lần Lần Lần Lần Lần Cu2+ 17.35 16.97 14.45 13.33 13.01 12.28 53 Hình 3.17 Khả tái hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic Từ bảng 3.11 hình 3.17 cho thấy sau giải hấp phụ ion kim loại Cu2+ khỏi axit humic tiến hành tái hấp phụ ion kim loại Cu2+ khả hấp phụ axit humic giảm không thay đổi nhiều Tải trọng hấp phụ ion Cu2+ axit humic sau lần thực chu trình hấp phụ - giải hấp giảm khơng nhiều so với lần hấp phụ Như vậy, axit humic sử dụng nhiều lần để hấp phụ ion kim loại 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu thu trình bày trên, chúng tơi đến số kết luận sau: Đã xác định đặc tính axit humic: + Độ ẩm: 5.241% (ứng với hệ số khô kiệt 0.948) + Hàm lượng tro: 2.43% + Cấu trúc đánh giá qua phổ hồng ngoại (IR) Đã nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ axit humic theo phương pháp bể cho kết quả: + Thời gian đạt cân hấp phụ: 90 phút + pH thích hợp = + Tải trọng hấp phụ cực đại: qmax (Cu2+) = 7.29 (mg/g) + Giá trị lực hấp phụ bCu2+ = 0.015 + Ở điều kiện: axit humic = gam, thể tích dung dịch Cu2+ (có nồng độ đầu 50 mg/l) = 50ml, pH = hiệu suất hấp phụ Cu2+ 64.35% Đã nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu2+ axit humic theo phương pháp cột cho kết quả: + Tốc độ chảy: (ml/phút) + pH tối ưu = + Hiệu suất hấp phụ 83.15% + Đã ghi phổ hồng ngoại (IR) axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ thấy có số dải hấp thụ đại diện cho nhóm chức mối liên kết Tuy nhiên, mức độ hấp thụ có xê dịch định Đã tiến hành giải hấp phụ giả trị pH khác thấy pH = thích hợp cho q trình giải hấp phụ Thực chu trình hấp phụ - giải hấp lần cho thấy tải trọng hấp phụ giảm không nhiều so với lần hấp phụ đầu Như vậy, axit humic loại vật liệu sử dụng nhiều lần để hấp phụ ion kim loại dung dịch Đã tiến hành tái hấp phụ giả trị pH khác thấy pH = thích hợp cho trình giải hấp phụ 55 Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ axit humic ion kim loại khác, ứng dụng tách làm giàu xử lí nhiễm mơi trường Mở rộng nghiên cứu tác dụng axit humic nhiều lĩnh vực khác như: nông nghiệp, công nghiệp,… 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình, Tách giữ kim loại nặng chì, đồng, niken, crom thôri từ dung dịch môi trường axit yếubawngf cột axit humic, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, KHTN & CN, Tập XVIII Số 4, 2002 [2] Lê Văn Căn, Giáo trình hóa nơng, NXB Nơng Nghiệp, Hà Nội, 1978 [3] Hồng Minh Châu, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi, Cơ sở hóa phân tích, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [4] Đặng Kim Chi, Hóa học mơi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005 [5] Dư Định Đông, Nghiên cứu phương pháp điều chế phức axit Humic với Th U, Luận văn tốt nghiệp, 1981 [6] Lê Tự Hải, Nghiên cứu tách ion Cu2+ dung dịch nước vật liệu hấp phụ Bentonit Thuận Hải, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, số (15) – (16), 2006 [7] Lê Viết Phùng, Hóa kĩ thuật đại cương ( tập 2: Hóa nơng học), NXB giáo dục, 1987 [8] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh, Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, NXB giáo dục, 1996 [9] Trần Mạnh Lục, Nitro hóa axit humic chiết tách từ than bùn miền Trung ứng dụng làm chất kích thích nảy mầm, Luận văn thạc sĩ hóa học, Đà Nẵng, 2001 [10] Trần Mạnh Lục, Nghiên cứu than bùn, axit humic chiết tách từ than bùn miền Trung số ứng dụng chúng, Đề tài nghiên cuuws khoa học cấp trường Đại học Đà Nẵng, 1999 [11] Trần Mạnh Lục, Kết xác định thành phần hóa học mẫu than bùn Hòa Vang – Quảng Nam – Đà Nẵng, Tập san Khoa học, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, số 10, 1985 [12] Trần Mạnh Lục, Lê Phước Hịa, Anhr hưởng hoạt hóa than bùn axit HCl đến số đặc tính nó, Tạp chí KH & KT Quảng Nam – Đà Nẵng, 1986 57 ... hố lý axit humic - Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ nước axit humic phương pháp hấp phụ bể - Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ axit humic nước phương pháp hấp phụ cột - Khảo sát khả tái hấp phụ giải hấp vật... nhiệt vi phân axit humic sau hấp phụ ion Cu2+ 52 Hình 3.17 Khả tái hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic .54 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1 Sơ đồ nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại axit humic 39... quan phổ hấp thụ nguyên tử AAS Khả giải hấp phụ ion kim loại khỏi chất hấp phụ theo phần trăm tỷ số khối lượng ion kim loại nước lọc khối lượng ion kim loại hấp phụ lên axit Humic 34 Từ kết khảo