Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion pb (ii) bằng nitrohumic

ĐẠI HỌC ĐẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA NGUYỄN THỊ TRÚC NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Pb(II) BẰNG NITROHUMIC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA PHÂN TÍCH-MƠI TRƢỜNG Đà Nẵng, 2015 ĐẠI HỌC ĐẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Pb(II) BẰNG NITROHUMIC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HĨA PHÂN TÍCH-MƠI TRƢỜNG Giáo viên hƣớng dẫn: TS Trần Mạnh Lục Sinh viên thực : Nguyễn Thị Trúc Lớp Đà Nẵng,2015 : 11CHP 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 LÀM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN THỊ TRÚC Lớp: 11CHP Tên đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Pb(II) nitrohumic” Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ: - Nguyên liệu: axit humic tinh chế từ than bùn quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng - Hóa chất: muối Pb(NO3)2, NH4OH, NH4Cl, chất chuẩn Trilon B, Mg2+ chuẩn gốc, thị ET-OO, Natri-Kali Tatrat, H2 SO4, NaOH - Dụng cụ: + Dụng cụ thủy tinh: bình tam giác, cốc có mỏ, pipet, buret, đũa thủy tinh, bình định mức + Thiết bị điện tử: Máy khuấy từ, cân phân tích, tủ sấy Nội dung nghiên cứu - Xác định số số vật lý axit humic - Xác định điều kiện tối ưu để Nitro hóa axit humic - Xác định số số vật lý axit humic sau Nitro hóa - Xác định tỉ trọng hấp phụ ion kim loại Pb2+ axit humic phương pháp hấp phụ bể hấp phụ cột Giáo viên hƣớng dẫn: TS Trần Mạnh Lục Ngày giao đề tài:10/09/2014 Ngày hoàn thành đề tài: 15/04/2015 Chủ nhiệm khoa (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Tự Hải Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS.Trần Mạnh Lục LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần Mạnh Lục,đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian làm khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy phụ trách phịng thí nghiệm tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành khóa luận cách thuận lợi Em xin chân thành c ảm ơn q thầy khoa hóa, trường Đại học Sư Phạm-Đại học Đà Nẵng tận tình truyền đạt kiến thức năm học với vốn kiến thức tiếp thu q trình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang quý báu em bước vào đời Bước đầu làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy cô đánh giá, bổ sung ý kiến để khóa luận hồn thiện Cuối em chúc thầy cô súc khỏe thành công sống Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 20/04/2015 Sinh viên Nguyễn Thị Trúc MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu .2 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên c ứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Than bùn hình thành than bùn 1.1.1 Nguồn gốc, phân loại tính chất than bùn 1.1.1.1 Nguồn gốc hình thành than bùn 1.1.1.2 Phân lo ại than bùn 1.1.1.3 Một số tính chất hóa lí than bùn 1.1.2 Thành phần than bùn 1.1.2.1 Thành phần nguyên tố 1.1.2.2 Chất mùn .7 1.1.3 Q trình tích tụ trao đổi kim loại than bùn .10 1.1.4 Than bùn Việt Nam .12 1.1.4.1 Trữ lượng than bùn số địa phương Việt Nam 12 1.1.4.2 Tính chất vật lý 14 1.1.4.3 Tính chất hố học 15 1.1.4.4 Nghiên cứu ứng dụng than bùn Việt Nam sản xuất than hoạt tính để xử lý nước sinh hoạt .16 1.2 Tổng quan axit Humic .17 1.2.1 Sự hình thành axit humic .17 1.2.2 Thành phần, cấu tạo khả hấp phụ axit humic 18 1.2.2.1 Thành phần nguyên tố axit humic 18 1.2.2.2 Cấu tạo axit humic: 18 1.2.3 Bản chất tương tác axit humic với ion kim loại dung dịch nước 22 1.3 Phƣơng pháp hấp phụ tách kim loại nặng khỏi nƣớc 27 1.3.1 Cơ sở lý thuyết q trình hấp phụ mơi trường nước 27 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 28 1.3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 28 1.3.2.2 Ảnh hưởng tính tương đồng 29 1.3.2.3 Ảnh hưởng pH 29 1.3.2.4 Ảnh hưởng diện tích bề mặt chất rắn 30 1.4 Các ion kim loại nặng vấn đề ô nhiễm nguồn nƣớc 30 1.4.1 Ô nhiễm chì nguồn nước liều lượng ảnh hưởng 30 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Dụng cụ, thiết bị hoá chất 33 2.1.1 Dụng cụ, thiết bị 33 2.1.2 Hóa chất 33 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .33 2.2.1 Hoạt hóa axit Humic dung dịch axit HNO3 .33 2.2.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian 33 2.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ 33 2.2.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng 34 2.2.3 Xác định độ ẩm khơng khí 34 2.2.4 Xác định hàm lượng tro 35 2.2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ dung dịch phương pháp hấp phụ bể 35 2.2.5.1 Cách tiến hành 35 2.2.5.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 37 2.2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 37 2.2.5.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion M2+ đến trình hấp phụ 37 2.2.6 Chụp phổ hồng ngoại IR, phổ phân tích nhiệt TG/DTA 38 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 39 3.1 Kết nghiên cứu điều kiện hoạt hoá axit humic dung dịch HNO3 khả hấp phụ Pb2+của axit humic hoạt hoá 39 3.1.1 Xác định đặc tính hố lí axit humic .39 3.1.1.1 Xác định độ ẩm khơng khí axit humic .39 3.1.1.2 Xác định hàm lượng tro axit humic 39 3.1.1.3 Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic .40 3.1.1.4 Phổ hồng ngoại axit humic 41 3.1.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình ho ạt hóa axit humic dung dịch HNO3 .42 3.1.2.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình ho ạt hóa 42 3.1.2.2 Ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 đến trình hoạt hóa 43 3.1.2.3 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng 44 3.1.2.4 Đặc tính hóa lí c axit humic ho ạt hoá (AHHH) 45 3.1.3 Kết nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Pb2+ axit humic hoạt hóa .48 3.1.3.1 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ AHHH 48 3.1.3.2 Ảnh hưởng pH 50 3.1.3.3 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ ion Pb2+ AHHH 52 3.1.3.4 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại 53 3.1.3 Nhiệt vi phân Nitro humic sau hấp phụ Pb2+ .54 3.1.4 Phổ hồng ngoại Nitro humic sau hấp phụ Pb2+ 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .55 Kết luận 56 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Trữ lượng than bùn số vùng Việt Nam 13 Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng số mẫu than bùn nước ta 15 Bảng 1.3 Nồng độ tối đa cho phép số kim loại nặng loại nước theo tiêu chuẩn Việt Nam môi trường 30 Bảng 3.1 Kết xác định độ ẩm axit humic 39 Bảng 3.2 Kết xác định hàm lượng tro axit humic 39 Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian đến trình ho ạt hóa axit humic .42 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nồng độ HNO3 đến trình hoạt hóa axit humic 43 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng đến q trình hoạt hóa axit humic .44 Bảng 3.6 Kết xác định hàm lượng nước hút ẩm axit humic ho ạt hóa 46 Bảng 3.7 Kết xác định hàm lượng tro axit humic hoạt hóa 46 Bảng 3.8 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Pb2+ AHHH 49 Bảng 3.9 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ AHHH 50 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ Pb2 + đến tải trọng hấp phụ AHHH 52 Bảng 3.11 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại ion Pb2+ AHHH 53 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Than bùn sơ chế Hình 1.2 Sơ đồ hóa học đơn vị cấu trúc axit humic 21 Hình 1.3 Xelat sắt với axit etylenđiaminotetraaxetíc (trilonB) 25 Hình 3.1 Phổ phân tích nhiệt vi phân axit humic 40 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại axit humic .41 Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng thời gian hoạt hóa 43 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 đến q trình hoạt hóa 44 Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng đến q trình hoạt hóa 45 Hình 3.6 Nhiệt vi phân axit humic sau hoạt hóa 47 Hình 3.7 Phổ hồng ngoại axit humic sau hoạt hóa 48 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ Pb2+ axit humic hoạt hóa 49 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ ion Pb2+ AHHH 51 Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ ion Pb2+ đến tải trọng hấp phụ AHHH 52 Hình 3.11 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir hấp phụ Pb2 + AHHH .53 Hình 3.12 Nhiệt vi phân Nitro humic sau hấp phụ Pb2+ .54 Hình 3.13 Phổ hồng ngoại axit humic sau hấp phụ ion Pb2+ 55 Tải trọng hấp phụ(mg/g) 39 37 35 33 31 29 27 25 Nồng độ HNO3 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 đến trình hoạt hóa Nhận xét:với nồng độ HNO3 4M khả hấp phụ Pb2+ lớn nhất.Do chọn nồng độ HNO3 4M để khảo sát điều kiện 3.1.2.3 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng Điều kiện tiến hành: axit humic: 10 gam, nồng độ HNO3: 4,0 M, thời gian:90 phút, thể tích dung dịch axit HNO3 thay đổi từ 20 ml đến 120 ml Các kết thu trình bày bảng 3.5 biểu diễn hình 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng đến q trình hoạt hóa axit humic VHNO3 (ml) Cf(mg/l) q(mg/g) H (%) 20 279,45 37,78 73 40 258,75 38,81 75 186,3 42,44 82 80 227,7 40,37 78 100 196,65 41,92 81 120 238,05 39,85 77 60 Ci(mg/l) 1035 Tải trọng hấp phụ(mg/g) 43 42 41 40 39 38 37 20 40 60 80 100 120 140 Tỉ lệ rắn lỏng Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng đến q trình hoạt hóa Nhận xét: Từ kết khảo sát ta thấy, đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng đến trình hấp phụ khơng theo quy luật rõ ràng.tại thể tích HNO3 60ml khả hấp phụ Pb2 + lớn Do chọn tỉ lệ rắn lỏng 60ml HNO3 /10gam axit humic để tiến hành hoạt hóa Kết luận: Như vậy, sau khảo sát yếu tố nồng độ axit, thời gian hoạt hóa, tỉ lệ rắn/lỏng ảnh hưởng đến q trình hoạt hóa axits humic dung dịch HNO3 , ta thu điều kiện thích hợp cho q trình ho ạt hóa sau: - Nồng độ axit HNO3 : 4M - Thời gian hoạt hóa : 90 phút - Tỉ lệ khối lượng axit humic/ thể tích dung dịch axit : 10(g)/60(ml) Tại điều kiện trên, chúng tơi tiến hành hoạt hóa 0,5kg axit humic lít dung dịch axit HNO34M, thời gian 90 phút Mẫu sau hoạt hoá để nguội rửa gạn nhiều lần sau chuyển lên giấy lọc khổ lớn rửa đến pH=7 Mẫu sau lọc, đem sấy khô để tiến hành khảo sát khả hấp phụ ion kim loại Pb2+ nước (nghiên cứu hấp phụ bể) 3.1.2.4 Đặc tính hóa lí axit humic hoạt hố (AHHH) Độ ẩm khơng khí axit humic sau hoạt hóa xác định cách sấy mẫu 105 0C thời gian Kết thu bảng 3.6 Bảng 3.6 Kết xác định hàm lượng nước hút ẩm axit humic hoạt hóa m1 (g) m2 (g) m3 (g) Độ ẩm Hệ số khô kiệt (k) 30,723 32,723 32,437 16,69 0,83 30,435 32,435 32,147 16,8 0,83 30,601 32.601 32,326 15,94 0,84 Mẫu Axit humic sau hoạt hóa Độ ẩm trung bình: 16,48% kT B = 0,833 Nhận xét: Từ kết bảng 3.6 cho thấy khả hấp thụ nước axit humic hoạt hóa lớn nhiều so với mẫu axit humic trước hoạt hóa (Độ ẩm trước hoạt hóa 5,241%, sau hoạt hóa 16,48% ) Hệ số khơ kiệt axit humic hoạt hóa nhỏ so với mẫu axit humic trước hoạt hóa Có thể giải thích khả giữ nước axit humic hoạt hóa hoạt tính bề mặt nâng cao Do đó, làm cho khả hấp phụ nước tăng lên rõ rệt Hàm lượng tro axit humic sau hoạt hóa xác định cách nung mẫu 900 0C thời gian Kết thu bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết xác định hàm lượng tro axit humic hoạt hóa m1 (g) m2 (g) m3 (g) Hàm lượng tro (%) 31,218 33,218 31,26 2,1 30,244 32.246 30,287 2,15 30,329 32,328 30,366 1,95 Mẫu Axit humic sau hoạt hóa Hàm lượng tro trung bình: 2,07 Nhận xét:, hàm lượng tro giảm từ 2,43% xuống cịn 2,07 % Có thể giải thích giảm hàm lượng tro mẫu than bùn sau hoạt hóa so với mẫu than bùn trước hoạt hóa chủ yếu q trình hồ tan ion kim lo ại dạng hấp phụ bị đẩy khỏi mẫu axit humic phản ứng trao đổi với H+ hoạt hố Ngồi ra, cịn phần hợp chất vơ bị axit hịa tan bị đẩy khỏi mẫu axit humic Nhiệt vi phân axit humic sau hoạt hóa Để hiểu rõ ảnh hưởng q trình hoạt hố dung dịch HNO3 axit humic đánh giá độ bền nhiệt phần cịn lại sau hoạt hố, chúng tơi chụp phổ phân tích nhiệt vi sai mẫu sau hoạt hố Hình 3.6 Nhiệt vi phân axit humic sau hoạt hóa Trên giản đồ phân tích nhiệt, thấy có hiệu ứng thu nhiệt 50,76 0C; 107,310C; 267,15 0C (ứng với độ giảm khối lượng 12,5%; 10,546%; 11,025%) chứng tỏ vùng quanh nhiệt độ có phá huỷ cấu trúc mẫu sau hoạt hoá Độ giảm khối lượng mạnh sâu khoảng nhiệt độ sau khối lượng mẫu gần khơng thay đổi cho thấy tính đồng mẫu axit humic sau hoạt hoá Phổ hồng ngoại axit humic sau hoạt hóa Hình 3.7 Phổ hồng ngoại axit humic sau hoạt hóa Phổ cho thấy cáu trúc axit humic trước sau hoạt hóa có nét tương đồng Sau hoạt hóa Nitro Humic giữ vạch đặc trưng axit humic 3.1.3 Kết nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Pb 2+ axit humic hoạt hóa 3.1.3.1 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ AHHH Điều kiện tiến hành Pb2+: axit humic hoạt hóa: 1gam, 50ml dung dịch Pb2+ có nồng độ đầu 1035 (mg/l), pH = 5, thời gian thay đổi từ 30 - 180 phút Kết trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Pb 2+ AHHH Thời gian (phút) Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) H (%) 30 807,3 11,39 22 60 434,7 30,02 58 196,65 41,92 81 217,75 40,86 78,96 150 258,75 38,81 75 180 248,4 39.33 76 90 1035 120 Nhận xét: Trong kho ảng thời gian từ 30 phút – 90 phút tải trọng hấp phụ tăng từ 11,39/l đến 41,92 Từ 90 phút trở tải trọng hấp phụ có xu hướng giảm:từ 41,92 mg/l đến 39,33 mg/l Chọn thời gian hấp phụ ion Pb2+ 90 phút để tiến hành nghiên cứu 45 Tải trọng hấp phụ(mg/g) 40 35 30 25 20 15 10 50 100 150 200 Thời gian hấp phụ Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ Pb 2+ axit humic hoạt hóa Thời gian đạt cân hấp phụ ion khác giải thích khả liên kết ion ion loại với axit Khả liên kết bị ảnh hưởng cấu trúc axit humic sau hoạt hóa kích thước ion kim loại 3.1.3.2 Ảnh hưởng pH Điều kiện tiến hành Pb2+: axit humic hoạt hóa: gam, 50ml dung dịch Pb2+: 1035 (mg/l), thời gian: 90 phút, pH thay đổi từ - Kết trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ AHHH pH Cf (mg/l) q (mg/g) H (%) 589,95 22,25 43 507,15 26,39 51 465,75 28,46 55 351,9 34,16 66 165,6 43,47 84 341,55 34,67 67 Ci (mg/l) 1035 Nhận xét: Chúng ta nhận thấy pH thấp xảy hấp phụ cạnh tranh mạnh H + với ion Pb2+ nên tải trọng hấp phụ không cao, nồng độ H+ giảm khả cạnh tranh giảm làm tải trọng hấp phụ tăng cao đ ạt giá trị lớn pH = 5, sau tải trọng hấp phụ giảm xuống pH > thuỷ phân phần Pb2+ Vậy ta chọn giá trị pH = cho nghiên cứu Tải trọng hấp phụ(mg/g) 45 40 35 30 25 20 pH Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ ion Pb 2+ AHHH Qua kết khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch đến khả hấp phụ ion kim loại pb2+ thấy: Khả hấp phụ ion Pb2+ axit humic hoạt hóa phụ thuộc lớn vào pH dung dịch hấp phụ, phù hợp với qui luật chung trình tạo phức ion kim loại với phối tử thuộc nhóm axit yếu Hn L + Ở pH thấp, khả hấp phụ axit humic hoạt hóa khơng đáng kể, khả tăng pH dung dịch hấp phụ tăng từ - Nguyên nhân ổn định phức chelat tạo thành ion kim loại axit humic vùng pH thấp Mặt khác, phối tử L liên kết chặt chẽ với ion H + nên khơng có có khả tương tác phối trí với ion kim loại Lúc phản ứng phối trí ion kim loại với đôi điện tử tự nguyên tử N hay O cạnh tranh với phản ứng proton hóa nhóm amino – NH2 thành – NH3+ Vì vậy, nồng độ ion Pb2+còn lại sau hấp phụ cao pH dung dịch hấp phụ thấp + Tại pH = 5, khả hấp phụ axit humic hoạt hóa lớn Khi pH > 5, khả hấp phụ giảm Nguyên nhân pH cao, nhóm amino khơng bị proton hóa ion kim loại dễ dàng liên kết với nhóm amino Mặt khác, pH > có thuỷ phân Pb2+ dung dịch tạo thành sản phẩm M(OH)+ M(OH)2 Trong thí nghiệm tạo mơi trường pH = sử dụng dung dịch NaOH điều làm tăng pH cục làm lượng nhỏ humic hoà tan làm khả hấp phụ giảm Do chọn pH = pH tối ưu 3.1.3.3 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ ion Pb 2+ AHHH Điều kiện tiến hành Pb2+: axit humic hoạt hóa: gam, thể tích dung dịch Pb2+ : 50ml, thời gian: 90 phút, pH = 5, nồng độ Pb2+ thay đổi 207mg/l đến 4140(mg/l) Kết trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ Pb 2+ đến tải trọng hấp phụ AHHH Ci (mg/l) 207 1035 2070 3105 4140 Cf (mg/l) 31,05 175,95 1138,5 2152,8 3167,1 q (mg/g) 8,80 42,95 46,58 47,61 48,65 H (%) 85 83 45 30,67 23,5 60 Tải trọng hấp phụ(mg/g) 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 5000 Nồng độ Pb 2+ Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ ion Pb 2+ đến tải trọng hấp phụ AHHH Nhận xét: Từ kết bảng 3.10 hình 3.9 cho thấy tải trọng hấp phụ ion Pb2+ lên axit humic sau hoạt hóa tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu ion kim loại Ở nồng độ thấp, tải trọng hấp phụ tăng tương đối tuyến tính, nồng độ tăng lên tải trọng hấp phụ tăng chậm sau gần khơng đổi đạt bão hịa 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 mơi trường nước 3.1.3.4 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 Bảng 3.11 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại ion Pb 2+ AHHH Nồng độ Cf (mg/l) 31,05 175,95 1138,5 2152,8 3167,1 Đại lượng hấp phụ Cf/q 3,53 4,10 24,44 45,22 65,10 (g/l) 70 y = 0.02x + 1.776 R² = 0.999 Đại lượng hấp phụ 60 50 40 30 20 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Nồng độ (mg/l) Hình 3.11 Dạng tuyến tính phương trình Langmuir hấp phụ Pb 2+ AHHH Từ phương trình đẳng nhiệt: y = 0,02x + 1,776 ta tính được: + Tải trọng hấp phụ cực đại: qmax Pb2+ = + Ái lực hấp phụ b = 1,776.50 0,02 = 50 (mg/g) = 0,011 Từ kết thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả xác hấp phụ pb2+ axit humic ho ạt hóa Điều thể qua hệ số tương quan R2 phương trình hồi qui 3.1.3 Nhiệt vi phân Nitro humic sau hấp phụ Pb 2+ Hình 3.12 Nhiệt vi phân Nitro humic sau hấp phụ Pb 2+ Trên giản đồ phân tích nhiệt, thấy có hiệu ứng thu nhiệt 54,72 0C; 108,180C; 238,39 0C; 276,08 0C (ứng với độ giảm khối lượng 12,912%; 10,067%; 2,509%; 8,095%), trình nước hấp phụ phân tử axit humic Tiếp theo hiệu ứng tỏa nhiệt vùng 276,08 C -581,74 0C ứng với trình đốt cháy phân tử.Trên 581,74 0C làm thay đổi cấu trúc (do thành phần axit humic số khống chất oxit) Do axit humic có chứa ion Pb2+ làm thay đổi nhiệt độ axit humic giai đoạn khác 3.1.4 Phổ hồng ngoại Nitro humic sau hấp phụ Pb 2+ Hình 3.13 Phổ hồng ngoại axit humic sau hấp phụ ion Pb 2+ Đối chiếu phổ hồng ngoại Nitro humic sau hấp phụ ion Pb2+ 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 Pb2+bị hấp phụ axit humic ban đầu nên độ rõ nét đám phổ riêng biệt bị giảm, xuất thêm đám phổ làm "nhoè" phổ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu thu trình bày trên, đến số kết luậnsau: Đã xác định đặc tính axit humic + Độ ẩm: 5,241% (ứng với hệ số khô kiệt 0,9476) + Hàm lượng tro: 2,43% + Cấu trúc đánh giá qua phổ hồng ngoại (IR), phổ phân tích nhiệt vi sai (TG/DTA) Đã nghiên cứu điều kiện tối ưu tiến hành hoạt hóa axit humic dung dịch axit HNO3 cho kết quả: + Nồng độ axit HNO3 : 4M, + Thời gian hoạt hóa: 90 phút + Tỉ lệ than bùn (g)/dung dịch HNO3 (ml): 10/60 Mẫu axit humic sau hoạt hóa có độ ẩm: 16,48%, hàm lượng tro: 2,07 Sự biến đổi cấu trúc mẫu axit humic sau hoạt hoá đánh giá qua phổ hồng ngoại (IR), phổ phân tích nhiệt vi sai (TG/DTA) Đã nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ axit humic hoạt hóa 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 (Pb2+) = 50 (mg/g) + Giá trị lực hấp phụ Pb2+ = 0,011 + Ở điều kiện: axit humic hoạt hóa = gam, thể tích dung dịch Pb2+ nồng độ đầu 1035 mg/l = 50ml, pH = hiệu suất hấp phụ 83% 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,… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình, Tách giữ kim loại nặng chì, đồng, Niken, Crơm thôri tù dung dịch môi trường axit yếu cột axit humic, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc Gia Hà Nội, KHTN & CN, Tập XVIII Số 4, 2002 [2] Các cơng trình nghiên cứu axit humic Việt nam, Tạp chí khoa hoc, Đại học Tổng Hợp Hà Nội, số 3, 1985 [3] Đặng Kim Chi, Hóa học môi trường, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 [4] Đinh thị Quý thủy, nghiên Cứu Khả Năng tách Cu2+ nước than bùn hoạt hóa axit HNO3,Khóa luận tốt nghiệp cử nhân Sư Phạm, Đà Nẵng, 2006 [5] Dr Phạm Luận, Sổ tay pha chế dung dịch, Trường Đại học Tổng Hợp Hà Nội, 1987 [6] Dư Định Đông, Nghiên c ứu phương pháp điều chế phản ứng axit humic với Th U, Luận văn tốt nghiệp, 1981 [7] Giáo trình thực nghiệm phân tích máy, Khoa Hóa, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng [8] Hoàng Minh Châu, Từ Văn mạc, Từ Vọng Nghi, Cơ sở hóa phân tích, NXb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [9] Hoàng Nhâm, Hóa học vơ 3, NXb giáp dục, 2003 [10] Lê Thị Hồng Dương, Luận văn thạc sĩ hóa học, Nghiên cứu hoạt hóa than bùn axit HCl ứng dụng làm Vật liệu hấp phụ ion Cu2+, Pb2+, Zn2+ dung dịch nước, 2011 [11] Lê Tự Hải, nghiên cứu tách ion Cu2 + dung dịch nước vật liệu hấp phụ Bentonit Thuận Hải, Tạp chí khoa học Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số (15)- 4(16), 2006 [12] Lê văn Căn, Giáo trình hóa nơng, NXb Nơng Nghiệp, Hà Nội, 1978 [13] Lê Viết Phùng, Hóa kỹ thuật đại cương (tập 2: Hóa nông học), NXB Giáo dục, 1987 [14] Nguyễn Trọng Thạnh, Xác định sơ cấu trúc phân tử axit humic, Luận Văn tốt nghiệp, 1975 [15] Phan Chi Uyên, Nghiên cứu q trình biến tính Bentonit Thuận Hải ứng dụng hấp phụ ion kim loại nặng nước,khóa luận tôt nghiệp cử nhân Sư phạm, Đà Nẵng, 2007 [16] Trần Cơng Tấu, Ngơ Văn Phú, Hồng Văn Hy, Hoàng Văn Thế, Văn Huy Hải, Trần Khắc Hiệp, Thỗ nhưỡng học, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1986 [17] Trần Mạnh Lục, kết xác định thành phần hóa học mẫu than bùn Hịa Vang-Quảng Nam-Đà Nẵng, Tập San Khoa học, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, số 10, 1985 [18] Trần Mạnh Lục, Lê Phước Hịa, Ảnh hưởng hoạt hóa than bùn axit HCl đến số đặc tính nó, Tạp chí KH & KT Quảng Nam- Đà Nẵng, 1986 [19] Trần Mạnh Lục, nghiên cứu than bùn, axit humic chiết tách từ than bùn miền trung số ứng dụng chúng, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Đại học Đà Nẵng, 1999 [20] 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 [21] Võ Đình Ngộ, nguyễn siêu nhân, trần mạnh trí, than bùn việt nam sử dụng than bùn nông nghiệp, NXb nông nghiệp, 1997 [22] Võ Kim Thành, Nghiên cứu khả phản ứng axit humic với kim loại Ni, Mg, Fe, Mn, Luận văn tốt nghiệp, 1978 [23] PL.Belkevich, AR.Givtova, Than bùn vấn đề bảo vệ môi trường, NXB Mĩncơ, 1979 ... đến khả hấp phụ ion Pb2 + AHHH 52 3.1.3.4 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại 53 3.1.3 Nhiệt vi phân Nitro humic sau hấp phụ Pb2 + .54 3.1.4 Phổ hồng ngoại Nitro humic sau hấp phụ Pb2 +... hấp phụ Pb2 + AHHH 49 Bảng 3.9 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2 + AHHH 50 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ Pb2 + đến tải trọng hấp phụ AHHH 52 Bảng 3.11 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại ion. .. ion thori (V) chì (II) Phan Văn Tình, Lưu Minh Đại; khả tách ion coban (II), mangan (II) uran (IV) Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình….Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb 2+ Nitrohumic? ?? khơng