Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng

Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng.Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng.Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng.Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng.Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu và khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng.

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN XUÂN THÁI NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA BỘT VỎ HÀU VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Xuân Thái NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA BỘT VỎ HÀU VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 8440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS THÁI HOÀNG TS NGUYỄN THÚY CHINH Hà Nội - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: đề tài “Nghiên cứu đặc trưng bột vỏ hàu khả hấp phụ số ion kim loại nặng” thân thực dưới hướng dẫn của GS TS Thái Hoàng TS Nguyễn Thúy Chinh Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Thái ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, đề tài "Nghiên cứu các đặc trưng của bột vỏ hàu khả hấp phụ số ion kim loại nặng của nó" hồn thành Phịng Hoá lý vật liệu phi kim loại - Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn GS.TS Thái Hồng TS Nguyễn Thúy Chinh ln giúp đỡ, tạo điều kiện, ln tận tình, bảo, hướng dẫn em suốt thời gian qua để em bước hồn thành đề tài luận văn của Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các cán phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại các phòng chuyên môn khác Viện Kỹ thuật nhiệt đới giúp đỡ em thời gian em thực đề tài luận văn phòng Em cũng xin cảm ơn các thầy cô công tác Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam truyền thụ cho em những kiến thức quý báu, làm sở vững chắc cho em thực đề tài luận văn Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln ở bên động viên, giúp đỡ em suốt quá trình thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Thái iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài ………………………………………………………….10 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề ô nhiễm nước bởi kim loại nặng 1.1.1 Ô nhiễm nước bởi các kim loại nặng 1.1.2 Ô nhiễm nước bởi crom 1.2 Một số phương pháp xử lý kim loại nặng nước 1.2.1 Phương pháp kết tủa hóa học 1.2.2 Phương pháp trao đổi ion 1.2.3 Phương pháp điện hóa 10 1.2.4 Phương pháp sinh học 10 1.2.5 Phương pháp hấp phụ 11 1.3 Vật liệu hấp phụ từ vỏ hàu 13 1.3.1.Thành phần cấu trúc của vỏ hàu 13 1.3.2 Các phương pháp xử lý vỏ hàu làm vật liệu hấp phụ khả hấp phụ ion kim loại của 17 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 20 2.1 Nguyên liệu, hóa chất dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 20 2.2 Quy trình xử lý biến tính vỏ hàu 20 2.3 Thí nghiệm hấp phụ ion Cr6+ 21 2.3.1 Nguyên tắc phương pháp 21 iv 2.3.2 Quy trình hấp phụ 22 2.4 Phương pháp thiết bị nghiên cứu 24 2.4.1 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 24 2.4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 25 2.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 25 2.4.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 26 2.4.5 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 27 CHƯƠNG III KẾT QUẢ THẢO LUẬN 29 3.1 Khả hấp phụ ion Cr6+ của các loại vỏ hàu 29 3.2 Đặc trưng, tính chất của các mẫu bột vỏ hàu 33 3.2.1.Phổ hồng ngoại (IR) 33 3.2.2 Hình thái cấu trúc 38 3.2.3 Nhiễu xạ tia X (XRD) 40 3.2.4 Diện tích bề mặt riêng (BET) 45 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu 48 3.3.1 Ảnh hưởng của pH dung dịch hấp phụ 48 3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ 49 3.3.3 Ảnh hưởng của khối lượng chất hấp phụ 50 3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ đầu của dung dịch chứa ion Cr6+ 50 3.4 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên đầy đủ NP Lớp xà cừ động vật có vỏ PP Lớp canxi lăng trụ động vật có vỏ PY Phú Yên QN Quảng Ninh RP Lớp sừng động vật có vỏ Vh-PY-PP-bd Vỏ hàu Phú Yên tách lớp ban đầu Vh-QN-PP-bd Vỏ hàu Quảng Ninh tách lớp ban đầu Vh-PY-PP-8000C Vỏ hàu Phú Yên tách lớp nung ở 8000C Vh-QN-PP-8000C Vỏ hàu Quảng Ninh tách lớp nung ở 8000C Vh-PY-PP-8000C- Vỏ hàu Phú Yên tách lớp nung ở 8000C biến tính EDTA EDTA Vh-QN-PP-8000C- Vỏ hàu Quảng Ninh tác lớp nung ở 8000C biến EDTA tính EDTA vi UV-Vis Phổ tử ngoại – khả kiến (UV-visible microscopy) Phổ hồng ngoại biến đối Fourier FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) SEM XRD Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction ) Phương pháp đo diện tích bề mặt BET riêng BET (Brunauer, Emmett and Teller) DCP Diphenylcacbazit EDTA Ethylen diamin triacetic axit vii viii DANH MỤC CÁC BẢNG Hình 1.1 Phổ IR lớp PP (a) NP (b) vỏ hàu 16 Bảng 3.1 Dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu (khối lượng bột vỏ hàu 0,1 g, thời gian hấp phụ giờ, nồng độ đầu dung dịch ion Cr6+ 50 mg/l) 30 Bảng 3.2 Dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ lớp PP mẫu bột vỏ hàu (khối lượng bột vỏ hàu 0,1 g, thời gian hấp phụ giờ, nồng độ đầu dung dịch chứa ion Cr6+ 50 mg/l) 32 Bảng 3.3 Vị trí số pic đặc trưng phổ IR mẫu bột vỏ hàu 38 Bảng 3.4 Kích thước tinh thể mẫu bột vỏ hàu khảo sát được tính tốn theo phương trình Scherrer 45 Bảng 3.5 Diện tích bề mặt riêng, thể tích mao quản đường kính mao quản mẫu bột vỏ hàu 47 Bảng 3.6 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu dung dịch hấp phụ có pH khác 48 Bảng 3.7 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu khoảng thời gian hấp phụ khác 49 Bảng 3.8 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu với khối lượng bột vỏ hàu sử dụng khác 50 Bảng 3.9 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu với nồng độ đầu khác dung dịch chứa ion Cr6+ 51 Bảng 3.10 Các thơng số đặc trưng cho q trình hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 51 Bảng 3.11 Các hằng số Langmuir Freundlich theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich (hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu) 53 44 Hình 3.17 Giản đờ XRD mẫu bột vỏ hàu Phú Yên biến tính EDTA Sau xử lý với NaClO nung ở 800oC, cấu trúc của mẫu bột vỏ hàu Phú Yên xuất thêm các pic nhiễu xạ với cường độ mạnh đặc trưng cho tinh thể hexagonal portiandite của Ca(OH)2 (hình 3.16) Quan sát giản đồ XRD của mẫu bột vỏ hàu Phú Yên biến tính EDTA, thấy xuất các pic nhiễu xạ đặc trưng cho tinh thể calcite (hình 3.17) Điều các tinh thể portiandite hình thành sau quá trình nung bột vỏ hàu bị rửa, loại bỏ trước quá trình biến tính mẫu bột vỏ hàu với EDTA Các số liệu tính toán kích thước tinh thể các mẫu bột vỏ hàu khảo sát theo phương trình Scherrer dựa dữ liệu các pic nhiễu xạ giản đồ XRD của các bột vỏ hàu cho thấy kích thước tinh thể của các tinh thể calcite, portiandite calcium oxide khác biệt không đáng kể giữa các mẫu bột vỏ hàu Quảng Ninh Phú Yên (bảng 3.4) Như vậy, quá trình xử lý ảnh hưởng đến hình thành các pha tinh thể, khơng ảnh hưởng đến kích thước tinh thể bột vỏ hàu xử lý biến tính 45 Bảng 3.4 Kích thước tinh thể mẫu bột vỏ hàu khảo sát được tính tốn theo phương trình Scherrer [17, 26] 2θ (o) Kích thước tinh thể (Å) CaCO3 Ca(OH)2 CaCO3 CaO Ca(OH)2 CaCO3 CaO Ca(OH)2 29,4 34,0 29,4 37,2 34,0 29,4 37,4 34,0 3,037 2,630 3,037 2,405 2,624 3,039 2,426 2,628 CaCO3 29,4 3,039 Vh-PY-PP-8000C CaCO3 Ca(OH)2 29,4 34,0 3,042 2,629 Vh-PY-PP-8000C EDTA CaCO3 29,4 3,040 Mẫu Vh-QN-PP Vh-QN-PP-800 Vh-QN-PP-800EDTA Vh-PY-PP Loại tinh thể 3.2.4 Diện tích bề mặt riêng (BET) Các hình 3.18, 3.19 bảng 3.5 trình bày đường đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ nitơ các thơng số diện tích bề mặt riêng (BET), thể tích mao quản đường kính mao quản của các mẫu bột vỏ hàu khảo sát Có thể thấy các mẫu bột vỏ hàu có hình dạng đường hấp phụ đẳng nhiệt loại III theo phân loại của IUPAC, đặc trưng cho vật liệu cấu trúc mao quản dạng khe nghiêng (inclined slit) với ngưng tụ mao quản ở áp suất P/P0 xấp xỉ 0,7 [13] So sánh số liệu ở bảng 3.4 thấy, các mẫu bột vỏ hàu QN-PP PY-PP có diện tích bề mặt riêng cũng thể tích đường kính mao quản chênh lệch đáng kể Kết lần nữa chứng minh ảnh hưởng của các mẫu vỏ hàu thu thập ở tỉnh Quảng Ninh Phú Yên đến đặc trưng của mẫu bột vỏ hàu Đối với mẫu bột vỏ hàu thu thập ở Quảng Ninh, sau xử lý 46 nhiệt, làm thay đổi đáng kể diện tích bề mặt riêng của vật liệu thay đổi cấu trúc tinh thể dẫn đến thay đổi đột ngột diện tích bề mặt riêng của vật liệu Tuy nhiên, đường kính mao quản của vật liệu tăng không đáng kể đẫn tới khả hấp phụ ion Cr6+ không cao sp với vỏ hàu Phú Yên Ngược lại vỏ hàu Phú yên sau nung mặc dù có diện tích bề mặt riêng lớn thể tích mao quản bé đường kính mao quản lại lớn nhiều quá trình khuếch tán ion ion Cr6+ tốt rõ rệt tăng làm cho bột vỏ hàu có khả hấp phụ ion Cr6+ tốt Sau biến tính các mẫu bột vỏ hàu với EDTA, diện tích bề mặt riêng, thể tích mao quản đường kính mao quản của các mẫu bột vỏ hàu có tăng lên, nhiên khơng quan sát vi mao quản mẫu Sự thay đổi diện tích bề mặt riêng số pha tinh thể CaO, Ca(OH)2 bị rửa loại phần quá trình biến tính Đường kính mao quản tăng cũng giải thích cho tăng khả hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu Đối với các mẫu bột vỏ hàu thu thập ở Phú Yên, xuất của các vi mao quản cũng đường kính mao quản lớn nên các mẫu bột vỏ hàu có khả hấp phụ ion Cr6+ tốt so với các mẫu bột vỏ hàu Quảng Ninh xử lý, biến tính điều kiện tương tự Hình 3.18 Đường hấp phụ – giải hấp phụ nitơ mẫu bột vỏ hàu Quảng Ninh: (a) QN ban đầu, (b) QN- 8000C, (c) QN-8000C-EDTA 47 Hình 3.18 Đường hấp phụ – giải hấp phụ nitơ mẫu bột vỏ hàu Phú Yên: (a) PY ban đầu, (b) PY-8000C, (c) PY-8000C-EDTA Bảng 3.5 Diện tích bề mặt riêng, thể tích mao quản đường kính mao quản mẫu bột vỏ hàu Diện tích bề mặt Thể tích mao Đường kính mao riêng (m2/g) quản (cm3/g) quản (nm) Vh-QN-bd 9,5304 0,0434 19,119 Vh-QN-8000C 0,9399 0,0684 27,539 4,9872 0,0342 29,781 Vh-PY-bd 1,1972 0,0081 19,107 Vh-PY-8000C 1,5911 0,0094 24,085 0,9127 0,0077 31,997 Mẫu Vh-QN8000C- EDTA Vh-PY8000C-EDTA 48 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu Từ kết thu ở mục 3.1, lựa chọn mẫu bột vỏ hàu Phú Yên nung ở 800oC, biến tính EDTA (từ đây, gọi tắt mẫu bột vỏ hàu) để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ion Cr6+ 3.3.1 Ảnh hưởng pH dung dịch hấp phụ Bảng 3.5 trình bày kết xác định hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu các dung dịch hấp phụ có pH khác Khi thay đổi pH của dung dịch hấp phụ, khả hấp phụ ion Cr6+ của vât liệu thay đổi đáng kể Trong dung dịch pH = 6, mẫu bột vỏ hàu có khả hấp phụ ion Cr6+ tốt Điều giải thích bởi bột vỏ hàu có tính kiềm nên đưa vào môi trường axit xảy phản ứng trung hịa giữa axit bazơ, mơi trường axit, bột vỏ hàu phản ứng nhiều dẫn đến lượng bột vỏ hàu tham gia quá trình hấp phụ giảm đi, dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ cũng bị giảm Bảng 3.6 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu dung dịch hấp phụ có pH khác pH Nồng độ đầu, C0 (ppm) Nồng độ ion Cr6+ lại dung dịch, C (ppm) Dung lượng hấp phụ, D (mg/g) Hiệu suất hấp phụ, H (%) 10 10 8,40 7,40 0,80 1,30 16,0 26,0 10 10 10 10 6,70 5,73 5,29 9,44 1,65 2,13 2,35 0,28 33,0 42,7 47,1 5,6 49 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ Bảng 3.6 trình bày kết xác định hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu các khoảng thời gian hấp phụ khác Khi thay đổi thời gian khuấy bột vỏ hàu dung dịch hấp phụ, khả hấp phụ ion Cr6+ của bột vỏ hàu cũng thay đổi Điều quá trình hấp phụ ion Cr6+ bởi mẫu bột vỏ hàu quá trình khuếch tán ion Cr6+ vào bột vỏ hàu, thời gian khuấy dài làm tăng khả khuếch tán ion Cr6+ vào bên vật liệu Tuy nhiên, đến khoảng thời gian khuấy đó, nồng độ ion Cr6+ bột vỏ hàu đạt đến cân Do đó, tiếp tục tăng thời gian hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ cũng không tăng Kết khảo sát cho thấy 120 phút thời gian thích hợp để hấp phụ ion Cr6+ bởi bột vỏ hàu (hiệu suất hấp phụ đạt 53,1 %) Khi tăng thời gian hấp phụ lên 180 phút, hiệu suất hấp phụ cũng tăng không nhiều, đạt 56,8 % mà gia tăng chi phí lượng khuấy Bảng 3.7 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu khoảng thời gian hấp phụ khác Thời gian (phút) Nồng độ đầu, C0 (ppm) 20 30 45 60 10 10 10 10 Nồng độ ion Cr6+ lại dung dịch, C (ppm) 8,64 8,27 7,81 6,92 90 120 10 10 150 180 10 10 Dung lượng hấp phụ, D (mg/g) Hiệu suất hấp phụ, H (%) 0,68 0,86 1,09 1,54 13,6 17,3 21,9 30,8 6,70 4,69 1,65 2,65 33,0 53,1 4,38 4,32 2,81 2,84 56,2 56,8 50 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ Bảng 3.7 trình bày kết xác định hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu với khối lượng bột vỏ hàu sử dụng khác Khi tăng khối lượng bột vỏ hàu, hiệu suất hấp phụ ion Cr6+ tăng đáng kể Điều khối lượng bột vỏ hàu lớn số lượng các vi lỗ trống nhiều nên làm tăng khả hấp phụ ion Cr6+ bởi vật liệu hấp phụ Bảng 3.8 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu với khối lượng bột vỏ hàu sử dụng khác Khối lượng (g) Nồng độ đầu C0 (ppm) Nồng độ ion Cr6+ lại dung dịch, C (ppm) Dung lượng hấp phụ, D (mg/g) Hiệu suất hấp phụ, H (%) 0,1 10 7,07 1,64 29,3 0,2 10 6,55 1,72 34,5 0,5 10 5,77 2,11 42,3 0,6 10 5,47 2,26 45,3 0,8 10 5,03 2,48 49,7 10 4,17 2,91 58,3 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu dung dịch chứa ion Cr6+ Bảng 3.8 trình bày kết xác định hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu với nồng độ đầu khác của dung dịch chứa ion Cr6+ Có thể thấy nồng độ đầu của dung dịch chứa ion Cr6+ có ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr6+của bột vỏ hàu Sự tăng khả hấp phụ nồng độ khả khuếch tán ion kim loại Cr6+ lên bề mặt vật liệu hấp phụ vỏ hàu vào mao quản mà nồng độ cao của ion Cr6+ nước nhiều dễ khuếch tán vào bên vật liệu hấp phụ theo các mao quản 51 Bảng 3.9 Hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu với nồng độ đầu khác dung dịch chứa ion Cr6+ Nồng độ đầu C0 (ppm) Nồng độ ion Cr6+ lại dung dịch, C (ppm) Dung lượng hấp phụ, D (mg/g) Hiệu suất hấp phụ, H (%) 1,35 1,65 55,0 3,12 3,88 55,4 3,65 4,35 54,5 10 4,80 5,20 52,0 15 6,23 8,77 58,5 3.4 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Bảng 3.9 trình bày các thơng số đặc trưng cho quá trình hấp phụ ion Cr6+ của mẫu bột vỏ hàu theo các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Dựa vào phần mềm Excel, xây dựng các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir Freundlich (các hình 3.19 3.20) Bảng 3.10 Các thông số đặc trưng cho trình hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Nồng độ Nồng độ ion đầu, C0 Cr6+ lại (ppm) dung dịch, C (ppm) Dung lượng hấp phụ, D (mg/g) 1/C 1/q LogC LogD 1,35 1,65 0,74 0,60 0,13 0,21 3,12 3,88 0,32 0,25 0,49 0,58 3,65 4,35 0,27 0,22 0,56 0,63 10 4,80 5,20 0,20 0,19 0,68 0,71 15 6,23 8,77 0,16 0,11 0,79 0,94 52 0,70 y = 0,8179x + 0,0013 R² = 0,9943 0,60 1/Qe 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 0,20 0,40 1/Ce 0,60 0,80 Hình 3.19 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir phản ánh trình Log Qe hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 y = 1,0301x + 0,0722 R² = 0,9767 0,20 0,40 0,60 Log Ce 0,80 1,00 Hình 3.20 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich phản ánh trình hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu Bảng 3.10 thống kê các số Langmuir Freundlich của quá trình hấp phụ ion Cr6+ bởi mẫu bột vỏ hàu theo các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Trong đó, KL số hấp phụ của phương trình Langmuir đặc trưng cho ái lực của tâm hấp phụ, RL tham số cân hấp phụ 53 phụ thuộc vào nồng độ đầu chất hấp phụ, C0 tăng RL dần đến 0, tức nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tăng mơ hình có xu tiến dần đến mơ hình khơng thuận lợi Kf số Freundlich khả hấp phụ tương đối của các vật liệu hấp phụ Mơ hình Freundlich mơ hình xây dựng từ thực nghiệm để đánh giá khả hấp phụ của chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ rắn Từ các hình 3.19 3.20 bảng 3.10, thấy mẫu bột vỏ hàu hấp phụ ion Cr6+ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (với hệ số hồi quy tuyến tính R2 = 0,9943  1) với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 769,231 mg/g Giá trị R2 tương ứng theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich R2 = 0,9767 Kết tương đồng với số kết của các tác giả khác cũng sử dụng bột vỏ hàu làm vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng Theo Qiong Wua cộng sự, quá trình hấp phụ ion Cu2+ của tác giả tuân theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir với hệ số tương quan R2= 0,9995 [21] Sử dụng bột vỏ hàu làm vật liệu hấp phụ ion Cd2+, Darioush Alidoust cộng cũng cho thấy quá trình hấp phụ ion Cd2+ tuân theo theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir với hệ số tương quan R2 = 0,9980 [19] Một kết nghiên cứu khác của Satoshi Asaoka sử dụng bột vỏ hàu hấp phụ khí H2S cũng cho thấy quá trình hấp phụ khí H2S cũng tn theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 12 mg.g-1 [28] Bảng 3.11 Các hằng số Langmuir Freundlich theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich (hấp phụ ion Cr6+ mẫu bột vỏ hàu) Hằng số Langmuir Q0 (mg/g) 769,231 KL (L/mg) RL 0,0016 0,499 Hằng số Freundlich R2 1/n n 0,9943 1,030 0,971 kf (mg/g) R2 1,181 0,9767 54 KẾT LUẬN Đã xử lý biến tính thành cơng mẫu bột vỏ hàu thu thập từ tỉnh ven biển Quảng Ninh Phú Yên Sau tiến hành thử khả hấp phụ của các mẫu vỏ hàu với ion kim loại nặng Cr6+ Các mẫu vỏ hàu khảo sát đặc trưng cấu trúc hình thái các phương pháp IR, SEM, XRD, BET Các kết thu cho thấy hình thái cấu trúc của các mẫu vỏ hàu sau xử lý khác biệt đáng kể so với các mẫu vỏ hàu chưa xử lý, các mẫu sau xử lý có cấu trúc xốp nhiều vi lỗ trống bề mặt Cấu trúc hình thái của mẫu vỏ hàu thu thập từ ven biển Phú Yên khác biệt so với vỏ hàu thu thập từ ven biển Quảng Ninh Như vậy, vị trí địa lý có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc của các mẫu vỏ hàu khả hấp phụ ion Cr6+ của chúng Vỏ hàu Phú Yên biến tính EDTA có khả hấp phụ dung lượng hấp phụ ion Cr6+ lớn so với mẫu ban đầu chưa biến tính vỏ hàu Quảng Ninh Lớp PP có khả hấp phụ ion Cr6+ tốt so với hỗn hợp NP + PP Các yếu tố pH, thời gian hấp phụ, khối lượng vỏ hàu cũng nồng độ ban đầu của dung dịch Cr6+ có ảnh hưởng rõ rệt đến khả hấp phụ của mẫu vỏ hàu Vỏ hàu Phú Yên hấp phụ ion Cr6+ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 769,231 mg/g Tuy tiến hành biến tính vật liệu vỏ hàu tác nhân biến tính EDTA song khả hấp phụ ion Cr6+ của vỏ hàu biến tính vẫn thấp số vật liệu như: than hoạt tính, zeolit, bùn đỏ, graphen 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt: Hội nghị Toàn Cầu 6-10 August, 2014, London, http://en.wikipedia.org/wiki/Banana_peel Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, Giáo trình hóa lý tập 2, Nhà xuất giáo dục, 2004 Lê Văn Cát (2002) - Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải - Nhà xuất Thống kê Hà Nội Lê Văn Cát (1999) - Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lí nước thải - Nhà xuất Thanh niên Hà Nội Hồng Nhâm (2003) - Hóa vơ cơ, Tập II, Tập III - Nhà xuất Giáo dục Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004) - Giáo trình Hóa lí tập II - Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích, phần III: Các phương pháp định lượng hoá học, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội, 2002 Nguyễn Đăng Đức, Hóa học phân tích, Đại học Thái Nguyên, 2008 Phạm Luận, Cơ sở lý thuyết phương pháp phổ quang học, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 1999 10 Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 2006 11 Nhan Hồng Quang, Xử lý nước thải mạ điện chrome bằng vật liệu biomass, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại Học Đà Nẵng số 3(32), tr 1-9, 2009 12 Nguyễn Đức Vận, Hóa vô tập 2: Các kim loại điển hình, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 56 13 Nguyễn Ngọc Khang, Nghiên cứu xử lý nước ô nhiễm bằng khoáng diatomit biến tính, Luận án Tiến sĩ hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2001 14 Nguyễn Phi Hùng, Giáo trình vật liệu mao quản ứng dụng, Đại Học Quy Nhơn Bình Định, 2015 15 Tiêu chuẩn Việt Nam 2011 Tài liệu tham khảo tiếng anh 16 W.H Park, C Polprasert, Roles of oyster shells in an integrated constructed wetland system designed for P removal ecological engineering (2 0 8) 50–56 17 Aung Zaw Oo, Influence of pruning waste biochar and oyter shell on N2O and CO2 emissions from Japanese pear orchard soil jheliyon.2018.e00568 (2018)4-6 18 Hao-Cheng Tsai, Using pretreated waste oyster and clam shells and microwave hydrothermal treatment to recover boron from concentrated wastewater Applied Surface Science 311 (2014) 19 Darioush Alidoust, Mechanism of cadmium biosorption from aqueous solutions using calcined oyster shells Journal of Environmental Management 150 (2015) 103-110 20 Yan Yu, Adsorption of copper to different biogenic oyster shell structures Journal of Colloid and Interface Science 350 (2010) 538– 543 21 Qiong Wua, Jie Chena, Malcolm Clarkb, Yan Yua, Adsorption of copper to different biogenic oyster shell structures Applied Surface Science 311 (2014) 264– 272 22 AsaadF.Hassana, RadimHrdina, Chitosan/nanohydroxyapatite 57 composite based scallop shells as an efficient adsorbent for mercuric ions: Static and dynamic adsorption studies international Journal of Biological Macromolecules 109 (2018) 507–526 23 Jinshan Lu, Zhangyang Lu, Xibao Li, Haitao Xu, Xiaoyong Li, Recycling of shell wastes into nanosized calcium carbonate powders with different phase compositions Journal of Cleaner Production 92 (2015) 223-229 24 Hsing Yuan Yen, Jun Yan Li, Process optimization for Ni(II) removal from wastewater by calcined oyster shell powders using Taguchi method Journal of Environmental Management 161 (2015) 344-349 25 Matthias, Monneron-Gyuritsa, EmmanuelJousseina, Valorization of mussel and oyster shells toward metakaolin-based alkaline Science of the Total Environment 574 (2017) 605–615 26 Yun Yang, Qingqing Yao, Ximing Pu, Zhenqing Hou, Qiqing Zhang, Biphasic calcium phosphate macroporous scaffolds derived from oyster shells for bone tissue engineering Chemical Engineering Journal 173 (2011) 837– 845 27 Liwei Fan, Shuili Zhang, Removal of arsenic from simulation wastewater using nano-iron/oyster shell composites Journal of Environmental Management 156 (2015) 109-114 28 Satoshi Asaoka, Tamiji Yamamoto, Shunsuke Kondo, Shinjiro Hayakawa, Removal of hydrogen sulfide using crushed oyster shell from pore water to remediate organically enriched coastal marine sediments Bioresource Technology 100 (2009) 4127–4132 29 Matthias Monneron-Gyurits, Emmanuel Joussein, Valorization of mussel and oyster shells toward metakaolin-based alkaline activated 58 material Applied Clay Science 162 (2018) 15–26 30 W.H Park, C Polprasert, Roles of oyster shells in an integrated constructed wetland system designed for P removal ecological engineering (2 0 8) 50–56 31 R Paradeloa, M Conde-Cida, L Cutillas-Barreiro, Phosphorus removal from wastewater using mussel shell: Investigation on retention mechanisms ecological engineering (2 0 ) 50–56 32 Solmin Jung, NamSuHeo, EuiJinKim, Feasibility test of waste oyster shell powder for water treatment SafetyandEnvironmentalProtection102 (2016) 129–139 Process ... đánh giá khả hấp phụ số ion kim loại nặng nước của bột vỏ hàu biến tính Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Vỏ hàu, vỏ hàu sau xử lý, biến tính - Một số ion kim loại nặng nước... trưng bột vỏ hàu khả hấp phụ số ion kim loại nặng? ?? Mục tiêu đề tài + Xây dựng quy trình thích hợp để xử lý biến tính bột vỏ hàu làm vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng 2 + Từ nghiên cứu, đánh... VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Xuân Thái NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA BỘT VỎ HÀU VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI