Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm methylen xanh bằng vật liệu bã cà phê nano fe3o4

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA - NGÔ VĂN THÔNG NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM METHYLEN XANH BẰNG VẬT LIỆU BÃ CÀ PHÊ/NANO Fe3O4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng - Năm 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA - NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM METHYLEN XANH BẰNG VẬT LIỆU BÃ CÀ PHÊ/NANO Fe3O4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Thông Lớp: 11CHP Giảng viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững Đà Nẵng - Năm 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Ngô Văn Thông Lớp : 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm methylene xanh vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ thiết bị: a Nguyên liệu: Bã cà phê lấy từ quán cà phê địa phương b Hóa chất: FeCl2.4H2O, FeCl3.6H2O, acid pecloric, methylene blue c Dụng cụ, thiết bị: Máy pH, máy khuấy từ, máy quang phổ hấp phụ phân tử UVVis, tủ sấy, giấy lọc dụng cụ thủy tinh khác Nội dung nghiên cứu: - Điều chế nano Fe3O4, tạo vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ thuốc nhuộm methylene xanh vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4: Thời gian, pH, nhiệt độ, khối lượng VLHP, dung lượng hấp phụ Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững Ngày giao đề tài: Ngày 10 tháng năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày 24 tháng năm 2015 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Lê Tự Hải TS Bùi Xuân Vững 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 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Hóa - Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ để em tham gia hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Bùi Xuân Vững tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng em suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Hóa, thầy quản lý phịng thí nghiệm tạo điều kiện giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài Cuối em chân thành cảm ơn bạn lớp, đặc biệt cha mẹ anh, chị nhiệt tình giúp đỡ, kịp thời động viên giúp em vượt qua khó khăn để hồn thành đề tài Đà Nẵng, ngày 22 tháng 04 năm 2015 Sinh viên thực Ngô Văn Thông MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu cà phê 1.1.1 Nguồn gốc phân loại 1.1.2 Đặc điểm cà phê 1.1.3 Tình hình sản xuất cà phê Việt Nam 1.1.4 Bã cà phê 1.1.5 Một số ứng dụng bã cà phê 10 1.2 Giới thiệu nano sắt từ Fe3O4 11 1.3 Giới thiệu methylen xanh 13 1.3.1 Methylen xanh 13 1.3.2 Tác hại ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm 14 1.4 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 16 1.4.1 Hiện tượng hấp phụ 16 1.4.2 Hấp phụ môi trường nước 16 1.4.3 Động học hấp phụ 16 1.4.4 Cân hấp phụ 17 1.4.5 Phương trình Langmuir 17 1.4.6 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 19 1.4.7 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 20 1.4.8 Quá trình giải hấp phụ 21 1.5 Phương pháp UV – VIS 22 1.5.1 Sự hấp thụ ánh sáng dung dịch màu 22 1.5.2 Các định luật hấp thụ ánh sáng 22 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 25 2.1 Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ 26 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 26 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 26 2.2 Tiến hành thực nghiệm 27 2.2.1 Xử lý bã cà phê chuẩn bị hóa chất 27 2.2.2 Điều chế vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 28 2.2.3 Khảo sát trình hấp phụ 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Một số đặc trưng cấu trúc bã cà phê vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 34 3.1.1 Ảnh SEM vật liệu 34 3.1.2 Nhiễu xạ XRD 35 3.1.3 Phổ hồng ngoại IR 36 3.1.4 Diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET 37 3.3 Kết khảo sát trình hấp phụ 38 3.3.1 Đường chuẩn methylen xanh 38 3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ mẫu vật liệu 38 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng 39 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian 40 3.3.5 Ảnh hưởng pH 41 3.3.6 Dung lượng hấp phụ 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 Kết luận 45 Kiến nghị 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IR Infrared (phổ hồng ngoại) ppm parts per million ( phần triệu) SEM Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét) T Nhiệt độ t Thời gian XRD X-ray Diffraction ( Nhiễu xạ tia X) VLHP Vật liệu hấp phụ UV-VIS Ultrviolet – Visible ( Tử ngoại Khả kiến ) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại khoa học số loài chọn lọc cà phê Bảng 1.2 Thành phần hóa học bã cà phê theo phần trăm trọng lượng khô 10 Bảng 3.1 Hiệu suất điều chế Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa 38 Bảng 3.2 Dãy chuẩn methylen xanh 38 Bảng 3.3 Khảo sát khả hấp phụ mẫu vật liệu 39 Bảng 3.4 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến trình hấp phụ 39 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ 40 Bảng 3.6 Ảnh hưởng pH 41 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ chất màu 42 Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ cực đại bã cà phê/nano Fe3O4, than hoạt tính, xơ dừa, bã bùn đỏ methylen xanh 43 Bảng 3.9 Các thông số phương trình hấp phụ Freundlich bã cà phê/nano Fe3O4 44 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cây cà phê Hình 1.2 Hoa hạt cà phê Hình 1.3 Diện tích sản lượng cà phê Việt Nam (theo niên lịch) Hình 1.4 Cà phê rang bã cà phê Hình 1.5 Một số thành phần cấu tạo bã cà phê Hình 1.6 Cấu trúc methylen xanh 14 Hình 1.7 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 18 Hình 1.8 Sự phụ thuộc Cs/q vào Cs 19 Hình 1.9 Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 20 Hình 1.10 Đồ thị mơ tả phụ thuộc tuyến tính mật độ quang D nồng độ C 24 Hình 2.1 Dung dịch nano Fe3O4 28 Hình 2.2 Sơ đồ điều chế nano Fe3O4 29 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình điều chế vật liệu hấp phụ bã cà phê /nano Fe 3O4 30 Hình 3.1 Ảnh SEM vật liệu bã cà phê 34 Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 34 Hình 3.3 Nhiễu xạ tia X bột Fe3O4 35 Hình 3.4 Nhiễu xạ tia X bã cà phê/nano Fe3O4 36 Hình 3.5 Phổ hồng ngoại IR bã cà phê 36 Hình 3.6 Phổ hồng ngoại IR bã cà phê/Fe3O4 37 Hình 3.7 Đường chuẩn methylen xanh 38 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ 40 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ 41 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ 42 Hình 3.11 Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 43 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 43 Hình 3.13 Phương trình đẳng nhiệt theo Freundlich 44 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển không ngừng công nghiệp việc phát thải môi trường chất gây ô nhiễm, tác động tiêu cực đến sức khỏe người hệ sinh thái Các ngành công nghiệp dệt nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực phẩm, mỹ phẩm thường sử dụng phẩm màu Do vậy, nước thải cơng nghiệp từ xí nghiệp nhà máy thường chứa nhiều hóa chất phẩm màu nhuộm Hấp phụ phương pháp hóa lý phổ biến hiệu để khử màu nhuộm Nhiều loại chất hấp phụ khác biết đến than hoạt tính, zeolit, tro than, chitin chitosan Một số chất hấp phụ dùng nhiều than hoạt tính có dung lượng hấp phụ chất hữu cao Tuy nhiên, than hoạt tính giá thành cao khơng tái sinh Từ quan điểm này, chất hấp phụ giá rẻ từ chất liệu thiên nhiên, vật liệu sinh học, phế liệu công - nông nghiệp đề xuất triển khai ứng dụng việc loại bỏ phẩm nhuộm kim loại nặng nước Trong phế thải nơng nghiệp có thành phần chứa polymer dễ biến tính, có tính chất hấp phụ trao đổi ion ngày ưa chuộng Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng nói riêng, nước nói chung có nhiều quán cà phê, giải khát tạo lượng lớn bã thải cà phê, phần lớn đem đổ thu gom làm phân bón nên chưa tận dụng hết tiềm loại phế phẩm Bã cà phê vật liệu lignocellulose, có khả tách kim loại nặng hịa tan màu nước nhờ vào cấu trúc xốp Oxit sắt từ Fe3O4 có kích thước nano phân bố vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 sẽ làm cho vật liệu có diện tích bề mặt riêng tăng lên dẫn đến tăng khả hấp phụ, mặc khác hạt nano Fe3O4 lại dễ dàng thu hồi tái sử dụng sau trình hấp phụ nhờ từ trường ngồi Đó lý tơi chọn đề tài : “Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm methylen xanh vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4” 33 Trong đó, qe dung lượng hấp phụ thời điểm cân (mg/l), Ce nồng độ chất bị hấp phụ thời điểm cân (mg/l), Kf n số Freundlich Hai số tính từ đồ thị mơ tả quan hệ tuyến tính logqe theo logCe 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Một số đặc trưng cấu trúc bã cà phê vật liệu bã cà phê/nano Fe 3O4 3.1.1 Ảnh SEM vật liệu a Độ phóng đại 20.000 b Độ phóng đại 50.000 Hình 3.1 Ảnh SEM vật liệu bã cà phê Nhận xét: Ảnh SEM vật liệu cho thấy bã cà phê có nhiều mao quản, với cấu trúc tổ ong, cho thấy khả hấp phụ lớn a Độ phóng đại 20.000 b Độ phóng đại 50.000 Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 Nhận xét: Ảnh SEM vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 cho thấy hạt sắt từ phân bố vào bên mao quản lỗ xốp bã cà phê, làm giảm kích thước lỗ trống 35 3.1.2 Nhiễu xạ XRD - Kích thước hạt tính dựa vào kết phân tích XRD áp dụng cơng thức 𝑡= Scherrer (3.1): 𝐾. 𝐵.cos 𝜃 (3.1) Trong đó: ▪  (Å): độ dài bước sóng tia X, dùng anot Cu, (K  ) = 1,54056Å ▪ K: hệ số (lấy giá trị K= 0,9) ▪ t: kích thước hạt tinh thể ▪ B: bề rộng chiều cao pic (radian) ▪  : góc Bragg (độ) Kích thước hạt tính dựa vào dải phổ đặc trưng có cường độ lớn a Giãn đồ XRD bột nano Fe3O4 Hình 3.3 Nhiễu xạ tia X bột Fe3O4 Nhận xét: Theo công thức ta tính kích thước hạt đỉnh 2=35.53o, B= 0.72 o, kích thước t = 11,6 nm Vậy Fe3O4 điều chế theo phương pháp đồng kết tủa đạt kích thước nano 36 b Giãn đồ XRD bã cà phê/nano Fe3O4 Hình 3.4 Nhiễu xạ tia X bã cà phê/nano Fe3O4 Nhận xét: Giãn đồ nhiễu xạ cho thấy pick có dịch chuyển lên so với mẫu bột Fe3O4, đỉnh pick rộng hơn, kích thước hạt sẽ nhỏ Theo cơng thức ta tính kích thước hạt đỉnh 2=35.65o, B=2,01o, kích thước t = 4,15 nm Vậy hạt nano Fe3O4 điều chế theo phương pháp đồng kết tủa phân bố vào bã cà phê 3.1.3 Phổ hồng ngoại IR Hình 3.5 Phổ hồng ngoại IR bã cà phê 37 Hình 3.6 Phổ hồng ngoại IR bã cà phê/Fe3O4 Nhận xét: Phổ hồng ngoại bã cà phê bã cà phê/Fe3O4 với pick đặc trưng cenllulose, trình phân bố nano Fe3O4 không làm thay đổi liên kết bã cà phê 3.1.4 Diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET - Theo kết đo BET Phịng thí nghiệm cơng nghệ vật liệu thân thiện môi trường, Viện tiên tiến Khoa học Cơng nghệ, Đại học bách khoa Hà Nội diện tích bề mặt riêng BET bã cà phê 0.0411 m2/g, kích thước lỗ rỗng trung bình 183.409 Ao, bã cà phê/nano Fe3O4 0.1259 m2/g, kích thước lỗ rỗng trung bình 786.549 Ao, chứng tỏ trình phân bố hạt nano Fe3O4 vào bã cà phê làm tăng diện tích bề mặt riêng VLHP, tăng khả hấp phụ bã cà phê - Theo số tài liệu khác 13 diện tích bề mặt riêng bã cà phê vào khoảng 2-4 m2/g 3.2 Hiệu suất tạo nano Fe3O4 - Sau điều chế hạt nano từ tính Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa Cân lượng oxít sắt sau sấy (m), ta m1=0.425g, m2=0.407g, m3=0.413g Hiệu suất tạo Fe3O4 tính theo cơng thức (3.2) 𝐻= 𝑚 𝑚𝑙𝑡 × 100 (%) (3.2) 38 Bảng 3.1 Hiệu suất điều chế Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa Khối lượng Fe3O4 tạo thành m (g) Khối lượng lí thuyết mlt (g) Hiệu suất Hiệu suất trung (%) bình (%) m1=0.425 91.6 m2=0.407 0.464 89.4 87.7 m3=0.413 89 Nhận xét: Hiệu suất điều chế Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa khoảng 90 %, hiệu suất tương đối cao sử dụng để điều chế oxit sắt phục vụ cho việc phân tán vào bã cà phê 3.3 Kết khảo sát trình hấp phụ 3.3.1 Đường chuẩn methylen xanh Bảng 3.2 Dãy chuẩn methylen xanh Nồng độ C (ppm) 10 Mật độ quang D 0.3704 0.8748 1.2398 1.6833 2.0361 Mật độ quang 2.5 y = 0.207x - 0.0011 R² = 0.9965 1.5 0.5 C (ppm) 0 Hình 3.7 Đường chuẩn methylen xanh 3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ các mẫu vật liệu 10 12 39 Bảng 3.3 Khảo sát khả hấp phụ mẫu vật liệu Nồng độ cân Hiệu Ccb suất (ppm) (%) 0.2893 1.40 97.2 50 0.3849 1.86 96.3 0.1 50 0.6025 2.92 94.2 0.1 50 1.024 4.95 90.1 Khối Nồng độ ban lượng (g) đầu Co (ppm) Bã cà phê 0.1 50 M2 0.1 M5 M10 Vật liệu D Nhận xét: Ta thấy hiệu suất hấp phụ vật liệu giảm dần, phụ thuộc vào tỉ lệ bã cà phê dung dịch Fe3O4, tăng lượng dung dich Fe3O4 lên hiệu suất hấp phụ methylen xanh vật liệu giảm, ta biết bã cà phê hấp phụ tốt mehtylen xanh, Fe3O4 khơng làm giảm khả hấp phụ bã cà phê, ta chọn vật liệu M5 có tỉ lệ 5g bã cà phê + 5ml dd Fe3O4 làm vật liệu để khảo sát yếu tố 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng Bảng 3.4 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến trình hấp phụ Khối lượng m (g) Nồng độ ban đầu C0 (ppm) Mật độ quang D Nồng độ cân Ccb Hiệu suất (%) (ppm) 0.05 50 1.745 8.43 83.1 0.1 50 0.4908 2.37 95.2 0.15 50 0.3914 1.89 96.2 0.25 50 0.2133 1.03 97.9 0.5 50 0.1307 0.63 98.7 40 100.0 Hiệu suất % 90.0 80.0 Hiệu suất 70.0 60.0 0.05 0.1 0.15 0.25 Khối lượng (g) 0.5 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Khi tăng khối lượng vật liệu hấp phụ hiệu suất hấp phụ tăng theo, khoảng 0.1g hiệu suất hấp phụ có tăng khơng chênh lệch nhiều Ta chọn khối lượng vật liệu hấp phụ m = 0.1g để khảo sát yếu tố 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Nồng độ Thời gian Nồng độ ban đầu Mật độ quang (phút) Co (ppm) D 20 50 3.2541 15.72 68.5 30 50 3.0753 14.86 70.3 45 50 2.5124 12.14 75.7 60 50 0.3964 1.92 96.2 75 50 0.3938 1.90 96.2 90 50 0.496 2.40 95.2 cân Ccb Hiệu suất (%) 41 Hiệu suất % 100.0 90.0 80.0 Hiệu suất 70.0 60.0 50.0 20 30 45 60 Thời gian (phút) 75 90 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Khi tăng thời gian hấp phụ hiệu suất hấp phụ tăng theo, khoảng 60 phút q trình đạt cân Sau hiệu suất giảm q trình giải hấp phụ Ta chọn thời gian 60 phút 3.3.5 Ảnh hưởng pH Bảng 3.6 Ảnh hưởng pH Nồng độ cân Nồng độ ban đầu Mật độ Co (ppm) quang D 50 1.6367 7.91 84.2 50 1.6529 7.99 84.0 50 0.9367 4.53 90.9 50 1.0955 3.92 92.1 50 0.4366 2.11 95.8 50 0.4061 1.96 96.1 pH Ccb Hiệu suất % (ppm) 42 Hiệu suất % 100.0 95.0 90.0 Hiệu suất 85.0 80.0 75.0 pH Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Với pH > 7, khả hấp phụ vật liệu sẽ tăng tương tác nhóm -OH cellulose bã cà phê với môi trường, làm tăng khả hấp phụ vật liệu 3.3.6 Dung lượng hấp phụ Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ chất màu Nồng độ ban đầu C0 (ppm) Mật độ quang D Nồng độ cân Ccb (ppm) Dung lượng hấp phụ q Ccb/q Hiệu suất (%) (mg/g) 10 0.0473 0.23 2.9299 0.0798 97.7 20 0.125 0.61 5.8172 0.1047 97.0 30 0.2107 1.02 8.693 0.1177 96.6 40 0.309 1.50 11.551 0.1297 96.3 50 0.4459 2.16 14.352 0.1505 95.7 60 0.6199 3.00 17.1 0.1754 95.0 43 20 15 y = 5.5963ln(x) + 9.7505 R² = 0.9559 q (mg/g) 10 0.00 1.00 2.00 Ccb (mg/l) 3.00 4.00 Hình 3.11 Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 0.2 Ccb/q 0.15 y = 0.0326x + 0.08 R² = 0.9807 0.1 0.05 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 Ccb 2.50 3.00 3.50 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính Từ phương trình Langmuir dạng tuyến tính y = 0.0326x + 0.08, ta tính dung lượng hấp phụ cực đại qmax theo (1.3): Ta có qmax = 0.0326 Cs 1  Cs  (1.3) q q max q max b = 30.67 mg/g - So sánh dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu với số vật liệu hấp phụ khác 44 Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ cực đại bã cà phê/nano Fe3O4, than hoạt tính, xơ dừa9, bã bùn đỏ 6 methylen xanh Tên vật liệu Bã cà phê/nano Than hoạt Fe3O4 tính 30.67 > 150 qmax(mg/g) Xơ dừa Bã bùn đỏ 8.50 13.34 Nhận xét: Từ bảng 3.8 cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại bã cà phê/nano Fe3O4 thấp so với than hoạt tính lớn so với xơ dừa, bã bùn đỏ Tuy nhiên than hoạt tính vật liệu đắt tiền Bã cà phê lại vật liệu tận dụng từ chất thải sản phẩm ngành công nghiệp cà phê phin cà phê hịa tan, ngồi vật liệu cịn có tính hấp phụ đa dạng, thu hồi nhờ từ trường Log q -0.8 1.4 1.2 y = 0.7034x + 0.9196 R² = 0.9972 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.6 -0.4 -0.2 Log Ccb 0.2 0.4 0.6 Hình 3.13 Phương trình đẳng nhiệt theo Freundlich Bảng 3.9 Các thơng số phương trình hấp phụ Freundlich bã cà phê/nano Fe3O4 n kf R2 1.42 8.31 0.9967 Nhận xét: Ta thấy phương trình Freundlich tuyến tính Langmuir Tuy nhiên n < 2, khơng phù hợp với loại vật liệu có bề mặt chất hấp phụ không đồng với tâm hấp phụ khác số lượng lượng hấp phụ bã cà phê 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Bước đầu tạo vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 có tính hấp phụ đa dạng - Hiệu suất hấp phụ methylen xanh cao khoảng 95%, pH>7, dung lượng hấp phụ cực đại tính theo phương trình Langmui khoảng 30.67 mg.g-1 Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu để nâng cao khả hấp phụ vật liệu bã cà phê - Khảo sát khả hấp phụ vật liệu với chất màu khác, với nước thải nhuộm thực tế, với ion kim loại Cu2+, Pb2+ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 Bùi Xuân Vững (2009), Bài giảng mơn phương pháp phân tích cơng cụ, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng 2 Hồ Thị Thu Thảo (2012), Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm xanh methylen bùn đỏ từ nhà máy alumin Tân Rai, Lâm Đồng, Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [3] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB thống kê, Hà Nội [4] Lê Tự Hải (2011), Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng [5] Nguyễn Văn Thanh (2012), Nghiên cứu biến tính xơ dừa Tam Quan để ứng dụng làm vật liệu hấp phụ số hợp chất hữu nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng 6 Nguyễn Thị Hà Hồ Thị Hòa (2008), Nghiên cứu hấp phụ màu/ xử lý COD nước thải nhuộm cacbon hoạt hóa chế tạo từ bụi bơng, Tạp chí Khoa học, ĐH Quốc Gia Hà Nội [7] Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV -Vis, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 8 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí, Tập 2, NXB Giáo dục, Hà Nội [9] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội 10 Trần Yến Mi, Dương Hiếu Đẩu Lê Văn Nhạn (2011), Khảo sát ảnh hưởng nồng độ tiền chất lên kích thước hạt từ tính hạt nano oxite sắt từ Fe3O4, Tạp chí Khoa học 2011; Tr 272-280; Trường Đại học Cần Thơ 47 Tiếng Anh 11 Antoni Zuorro, Antonella Di Battista, Roberto Lavecchia (2013), Magnetically Modified Coffee Silverskin for the Removal of Xenobiotics from Wastewater; Chemical engineering transactions Vol 35, 2013 12 Ivo Safarik, Katerina Horska, Barbora Svobodova, Mirka Safarikova (2012), Magnetically modified spent coffee grounds for dyes removal, Eur Food Res Technol (2012) 234:345–350 13 Lina F Ballesteros, José A Teixeira, Solange I Mussatto (2014), Chemical, Functional and Structural Properties of Spent Coffee Grounds and Coffee Silverskin, Food Bioprocess Technol (2014) 7:3493–3503 14 Roh J Etal (2011), Waste coffee-grounds as potential biosorbents for removal of acid dye 44 from aqueous solution, Korean Journal of Chemical Engineering, 29(7): 903 - 907 Trang web 15 http://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_cà_phe 16 http://en.wikipedia.org/wiki/Methylene_blue 17 http://www.misa.com.vn/tabid/91/newsid/24088/Tong-quan-ve-thi-truong-caphe-Viet-Nam.aspx 18 http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/432176-nganh-hang-ca-phe-viet-nam-muavu 2014- 2015-va-mot-so-du-bao-phan-1.html 19 http://user.hus.edu.vn/nguyenhoanghai/che-tao-hat-nano-o-xit-sat ... phụ methylen xanh vật liệu giảm, ta biết bã cà phê hấp phụ tốt mehtylen xanh, Fe3O4 khơng làm giảm khả hấp phụ bã cà phê, ta chọn vật liệu M5 có tỉ lệ 5g bã cà phê + 5ml dd Fe3O4 làm vật liệu. .. 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm methylene xanh vật liệu bã cà phê/ nano Fe3O4 Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ thiết bị: a Nguyên liệu: Bã cà phê lấy từ quán cà phê địa phương b... 40 oC 20h Dung dịch Fe3O4 Bột nano Fe3O4 Hình 2.2 Sơ đồ điều chế nano Fe3O4 b Điều chế vật liệu bã cà phê/ nano Fe3O4 - Vật liệu bã cà phê/ Fe3O4 điều chế cách cân 5g bã cà phê + 40ml methanol