Nghiên cứu biến tính sản phẩm phụ nông nghiệp từ cây chuối tạo vật liệu hấp phụ xử lý môi trường

LỜI CẢM ƠN Để đánh giá kết học tập sinh viên sau năm học hệ Đại học quy, thực chƣơng trình đào tạo Bộ giáo dục đào tạo, Trƣờng Đại học Lâm nghiệp hƣớng dẫn tổ chức tốt nghiệp cho sinh viên K59 Đƣợc đồng ý nhà trƣờng, Khoa quản lý tài nguyên rừng môi trƣờng, môn Kĩ thuật môi trƣờng, cho phép em tiến hành thực khóa luận tốt nghiệp với đề tài “ Nghiên cứu biến tính sản phẩm phụ nơng nghiệp từ Chuối tạo vật liệu hấp phụ xử lý môi trường” Sau thời gian nghiên cứu thực nghiệm, đến khóa luận hồn thành Lời đầu tiên, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trƣờng, trƣờng Đại học Lâm nghiệp, tạo môi trƣờng học tập tốt giúp chúng em học hỏi không lý thuyết, kiến thức chuyên môn mà cịn tạo mơi trƣờng hoạt động lành mạnh Em xin tran trọng cảm ơn quý thầy cô khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trƣờng, Ban giám đốc, tồn thể cán cơng nhân viên Trung tâm phân tích mơi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm nghiệp tạo điều kiện tốt giúp em hồn thành khóa luận Cuối em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Th.S Bùi Văn Năng cô CN Trần Thị Đăng Thúy, ngƣời ln nhiệt tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Phạm Thị Tuyết Trinh i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP viii ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu Chuối [29] 1.1.1 Tên khoa học 1.1.2 Phân loại loài chuối Việt Nam [4] 1.1.3 Đặc điểm hình thái Chuối [27] 1.1.4 Điều kiện gieo trồng chuối [4] 1.1.5 Tình hình trồng chuối giới Việt Nam [27] 10 1.1.6 Ý nghĩa thực tiễn chuối [27] 11 1.1.7 Tình hình phát triển diện tích trồng chuối Việt Nam 12 1.1.8 Việc xử lý, sử dụng chuối sau thu hoạch 12 1.2 Một số hƣớng nghiên cứu từ sản phẩm nơng nghiệp 13 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng sản phẩm phụ nơng nghiệp để xử lý môi trƣờng 13 1.2.3 Hấp phụ Xanhmetylen chất hữu 14 1.3 Một số phƣơng pháp điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật 15 1.3.1 Chế tạo than hoạt tính 16 1.3.2 Biến tính hóa học 17 1.4.Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 25 1.4.1 Các khái niệm 25 1.4.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 27 Chƣơng MỤC TIÊU - ĐỐI TƢỢNG - NỘI DUNG - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 31 ii 2.1.1 Mục tiêu chung 31 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 31 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 31 2.3 Nội dung nghiên cứu: 31 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 32 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 32 Các tài liệu mạng internet, sách báo, tạp trí có liên quan đến Chuối, biến tính vật liệu hấp phụ từ vật liệu khác 32 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu nghiên cứu 32 2.4.3 Phƣơng pháp biến tính vật liệu từ vỏ thân Chuối 32 2.4.4 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối 33 2.4.5 Phƣơng pháp phân tích tiêu, thơng số nhiễm 33 2.4.6 Phƣơng pháp biến tính vật liệu 35 2.4.7 Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM) 37 2.4.8 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại 37 2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 39 Chƣơng THỰC NGHIỆM 40 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 40 3.1.1 Hóa chất 40 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 41 3.2 Thực nghiệm 41 3.2.1 Biến tính vật liệu từ Chuối 41 3.2.2 Xác định khả hấp phụ Fe2+ nƣớc vật liệu hấp phụ đƣợc biến tính từ vỏ thân Chuối 44 3.2.3 Xác định khả hấp phụ Fe3+ nƣớc vật liệu hấp phụ đƣợc biến tính từ vỏ thân Chuối 45 3.2.4 Xác định khả hấp phụ Cr6+ nƣớc vật liệu hấp phụ đƣợc biến tính từ vỏ thân Chuối 45 3.2.5 Xác định khả hấp phụ Zn2+ nƣớc vật liệu hấp phụđƣợc biến tính từ vỏ thân Chuối 46 3.2.6 Xác định khả hấp phụ Ni2+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối 47 iii CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48 4.1 Đặc tính bột thân chuối 48 4.1.1 Đặc điểm hình thái bề mặt bột thân chuối 48 4.1.2 Đặc điểm liên kết, nhóm chức 49 4.2 Quá trình biến tính tạo vật liệu amidoxime hóa 50 4.2.1 Xử lý dung dịch NaOH 50 4.2.2 Đặc tính vật liệu biến tính 53 4.3 Kết khảo sát khả hấp phụ ion kim loại, chất màu hữu nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ thân Chuối 54 4.3.1 Khảo sát thời gian hấp phụ tối ƣu mẫu vật liệu hấp phụ từ bột thân Chuối 54 4.3.2 Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng hàm lƣợng Fe 3+ mẫu nghiên cứu 55 4.3.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Fe 3+ mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ thân Chuối 55 4.3.4 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nƣớc mẫu biến tính NaOH từ vỏ thân Chuối 58 4.3.5 Kết khảo sát khả hấp phụ Ni 2+ nƣớc mẫu xử lý sơ NaOH từ vỏ thân Chuối 61 4.4 So sánh khả hấp phụ mẫu C5 B5 64 4.4.1 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nƣớc mẫu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ thân Chuối 64 4.4.2 So sánh kết khảo sát khả hấp phụ Zn 2+ nƣớc mẫu C5 B5 64 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng 66 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 68 5.1 Kết luận 68 5.2 Tồn 69 5.3 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT KLN : Kim loại nặng IR (Infra Red): Phổ hấp thụ hồng ngoại R/L: rắn/lỏng SEM (Scanning Electron Microscope): Kính hiển vi điện tử quét v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Đặc điểm ngoại hình hai loại chuối M Acuminita M Balbisiana Bảng 3.1 : Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 40 Bảng 3.2: Các mẫu vật liệu hấp phụ sau tổng hợp đƣợc từ vỏ thân Chuối phƣơng pháp đƣợc xử lý sơ vật liệu với NaOH vật liệu biến tính 42 Bảng 4.1 Ảnh hƣởng nồng độ NaOH đến hàm lƣợng vật liệu 50 Bảng 4.2 Kết khảo sát thời gian hấp phụ tối ƣu mẫu vật liệu hấp phụ từ bột thân chuối 54 Bảng 4.3: Kết xây dựng đƣờng chuẩn đo độ hấp phụ quang Fe3+ 55 mức nồng độ khác 55 Bảng 4.4: Kết khảo sát khả hấp phụ Fe3+ mẫu vật liệu hấp phụ biến tính NaOH từ vỏ thân Chuối 56 Bảng 4.5: bảng kết dung lƣợng hấp phụ Zn2+ vật liệu xử lý ban đầu NaOH 59 Bảng 4.6: Bảng kết dung lƣợng hấp phụ Ni 2+ vật liệu xử lý sơ NaOH 61 Bảng 4.7: Dung lƣợng hấp phụ ion Zn2+ vật liệu biến tính 64 Bảng 4.8: Bảng so sánh kết hấp phụ Zn2+ vật liệu biến tính vật liệu xử lý sơ NaOH 64 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1: Banana Porrige Hình 3: Sơ đồ phƣơng pháp biến tính polymer 21 Hình 4: Các nhóm chức ghép nối vào cellulose tạo nên vật liệu có nhiều đặc tính tốt 24 Hình Quy trình biến tính tạo vật liệu Amidoxime hóa từ bột thân chuối 43 Hình 6: Bột thân chuối ban đầu vật liệu xử lý ban đầu NaOH 48 Hình 7: Ảnh SEM bề mặt bột thân chuối 49 Hình Phổ hấp thụ hồng ngoại bột thân chuối ban đầu 49 Hình Ảnh SEM bề mặt bột thân chuối sau đƣợc xử lý NaOH 5% (a) 15% (b) 51 Hình 10 Phổ hấp thụ hồng ngoại bột thân chuối sau xử lý NaOH 5% (a) NaOH 15% (b) 52 Hình 11 Ảnh SEM bề mặt bột thân chuối biến tính B5 (a) B15 (b) 53 Hình 12 Phổ hấp thụ hồng ngoại vật liệu biến tính 54 Hình 13: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Fe2+ mẫu vật liệu biến 54 tính kiềm từ vỏ thân Chuối theo thời gian 54 Hình 14 : Đƣờng chuẩn dung dịch Fe3+ 55 Hình 15 : Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Dƣớng C5, C15 57 Hình 16: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Chuối C5 C15 58 Hình 17: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5, C15 59 Hình 18: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu 60 vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5 C15 60 Hình 19: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Ni2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5, C15 62 Hình 20: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5 C15 63 Hình 21 : Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Zn2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 65 Hình 22: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Chuối 66 vii TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận “Nghiên cứu biến tính sản phẩm phụ nơng nghiệp từ Chuối tạo vật liệu hấp phụ xử lý môi trƣờng” Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Tuyết Trinh Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S Bùi Văn Năng Mục tiêu nghiên cứu: 4.1.Mục tiêu chung - Góp phần tìm kiếm vật liệu thân thiện với môi trƣờng để xử lý ô nhiễm môi trƣờng 4.2.Mục tiêu cụ thể - Biến tính đƣợc vật liệu có khả hấp phụ chất ô nhiễm để xử lý môi trƣờng - Đánh giá đƣợc khả hấp phụ số kim loại nặng vật liệu hấp phụ sau biến tính Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Vỏ thân câu Chuối Sứ, thành phần sản phẩm nông nghiệp - Dung dịch Fe3+, dung dịch Fe2+, dung dịch Zn2+, dung dịch Ni2+ Phạm vi nghiên cứu: Thực phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Thời gian nghiên cứu: 13/2 đến 21/4/2018 viii Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu biến tính sản phẩm phụ nơng nghiệp vỏ thân Chuối để tạo vật liệu hấp phụ  Nghiên cứu biến tính xử lý sơ vật liệu  Nghiên cứu biến tính hóa học vật liệu phản ứng amidoxime hóa - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối vào xử lý môi trƣờng:  Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng ( Fe2+, Fe3+, Cr6+, Zn2+, Ni) - Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng (Zn2+) nƣớc - Đề xuất hƣớng sử dụng vỏ thân Chuối làm vật liệu hấp phụ xử lý môi trƣờng Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa tài liệu - Phƣơng pháp lấy mẫu Chuối - Phƣơng pháp biến tính vật liệu Chuối - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm - Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm - Phƣơng pháp xử lý số liệu Những kết đạt đƣợc Từ trình nghiên cứu, khóa luận đạt đƣợc kết sau: - Đã tổng hợp biến tính sản phẩm phụ nông nghiệp vỏ thân Chuối phƣơng pháp Amidoxime hóa Thu đƣợc mẫu vật liệu hấp phụ là: mẫu chuối ban đầu – kí hiêu M0, mẫu chuối xử lý ban đầu với NaOH 5% - kí hiệu M5, mẫu chuối xử lý ban đầu với NaOH 15% - kí hiệu M15, mẫu chuối biến tính từ mẫu xử lý ban đầu NaOH 5% B5, mẫu chuối biến tính từ mẫu xử lý ban đầu NaOH 15% - kí hiệu B15 sử dụng để hấp phụ xử lý chất màu hữu Xanh Metylen, dung dịch Fe2+, dung dịch Fe3+, dung dịch Zn2+, dung dịch Ni2+ ix - Q trình biến tính vật liệu từ vỏ thân Chuối khả loại bỏ lignin tốt tăng hàm lƣợng cenllulose => tăng khả hấp phụ chất ô nhiễm nƣớc sau biến tính vật liệu - Các mẫu vật liệu sau xử lý sơ sau biến tính có khả hấp phụ chất màu hữu cơ, dung dịch chứa ion kim loại nặng nhƣ Zn 2+, Ni2+ nƣớc thải Tuy nhiên khả hấp phụ Fe2+ thấp - Trong mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối gồm mẫu ban đầu, mẫu xử lý sơ với NaOH 5%, mẫu xử lý sơ NaOH 15% mẫu biến tính phản ứng amidoxime hóa mẫu vật liệu xử lý sơ NaOH 15% có khả hấp phụ tốt - Mẫu chuối xử lý ban đầu NaOH 15% (C15) hấp phụ hiệu với dung dịch Zn2+ với dung lƣợng hấp phụ cực đại 71,83 mg/g, dung lƣợng hấp phụ cực đại với Ni2+ 79,85 mg/g - Kết thu đƣợc tuân theo định luật Langmuir - Vật liệu biến tính phản ứng đồng trùng hợp Acylamide phản ứng Amidoxime hóa có khả hấp phụ không tốt vaatk liệu xử lý ban đầu NaOH cấu tạo hóa học Acrylamide khơng thích hợp phản ứng đồng trùng hợp ghép - So sánh đƣợc khả hấp phụ vật liệu biến tính, vật liệu ban đầu vạt liệu xử lý sơ - Quá trình hấp phụ ion kim loại hấp phụ hóa học - Cây chuối loài đƣợc trồng phổ biến, sản phẩm phụ vỏ thân chuối có khả xử lý chất màu hữu cơ, kim loại nặng đạt hiệu suất hấp phụ tốt biến tính vật liệu Ứng dụng vỏ thân chuối vào công nghệ xử lý nƣớc thải từ nhiều nguồn khác Chƣa biến tính biến tính có khả hấp phụ chất ô nhiễm nƣớc Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Phạm Thị Tuyết Trinh x Từ hình biểu đồ cho ta thấy dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu có chiều hƣớng tăng lên, lƣợng mẫu sử dụng 0,1g, thể tích dùng 100 ml dung lƣợng hấp phụ nồng độ 100 mg/L mẫu C15 cao - Tại nồng độ ban đầu Co = 30 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu C5, C15 là: 10,50 17 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu C15 dung lƣợng hấp phụ mẫu C5 6,5 (mg/L) H (%) Về hiệu suất hấp phụ mẫu khác nhau, khối lượng mẫu = 0,1 g 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 30 50 70 100 C (mg/L) H_C15(%) H_C5(%) Hình 18: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5 C15 Từ biểu đồ cho ta thấy, lƣợng mẫu sử dụng 0,1g, thể tích dùng 100ml - Ở mẫu C5: Co = 30 (mg/L) H = 35%; Co = 70 (mg/L) H = 21,07%;… Co = 100 (mg/L) H = 18,75% Khi tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ tăng sau lại giảm xuống - Ở mẫu C15: Co = 30 (mg/L) H = 56,67%; Co = 50 (mg/L) H = 65,33%;……Co = 100 H = 71,33% - Tại nồng độ ban đầu Co = 30 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu C5 C15 lần lƣợt là: 9,72; 56,67 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu C15 hiệu suất hấp phụ mẫu C5 46,95 (%) 60 - Tại nồng độ ban đầu Co = 150 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu C5 C15 là: 16,94; 19,11 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu C15 hiệu suất hấp phụ mẫu C5 2,17 (%) - Vậy dung lƣợng hấp phụ C15 lớn so với C5 4.3.5 Kết khảo sát khả hấp phụ Ni2+ nước mẫu xử lý sơ NaOH từ vỏ thân Chuối Khi cho 0,1g mẫu vật liệu hấp phụ C5 C15 vào cốc chứa 100ml dung dịch Ni2+ nồng độ 10 mg/L, 30 mg/L, 50 mg/L, 70 mg/L khuấy 60 phút, lọc qua giấy lọc phân tích, thu đƣợc kết bảng sau: Bảng 4.6: Bảng kết dung lượng hấp phụ Ni2+ vật liệu xử lý sơ NaOH Mẫu VLHP C5 C15 Nồng độ trƣớc xử lý Co (mg/L) 10 30 Dung lƣợng Nồng độ sau hấp phụ q xử lý C (mg/L) (mg/g) 0 8,85 1,15 21,63 8,37 50 23,60 26,40 52,80 70 90 110 130 10 30 50 70 90 110 130 23,60 24,58 36,38 54,08 2,95 20,65 27,53 28,52 30,48 31,47 50,15 46,40 65,42 73,62 75,92 7,05 9,35 22,47 41,48 59,52 78,53 79,85 66,92 72,69 66,92 58,40 61 Hiệu (%) 11,50 27,89 70,50 31,17 44,93 59,26 66,13 71,39 61,42 suất Chú giải: C5: Mẫu vỏ thân Chuối biến tính với dung dịch NaOH 5% C15: Mẫu vỏ thân chuối biến tính với dung dịch NaOH 15% Co: Nồng độ Ni2+ ban đầu (mg/L) C: Nồng độ Ni2+ sau xử lý (mg/L) q: Dung lƣợng hấp phụ mẫu (mg/g) Nhận xét: Cq (mg/g)  Đối với dung lƣợng hấp phụ q (mg/g) mẫu nhƣ sau: 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 Cq C5(mg/g) Cq C15(mg/g) 20 40 60 80 100 120 140 Co (mg/L) Hình 19: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ Ni2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5, C15 - Tại nồng độ ban đầu Co = 10 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu C5, C15 là: 1,15 7,05 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu C15 dung lƣợng hấp phụ mẫu C5 5,9 (mg/g) - Tại nồng độ ban đầu Co = 70 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu C5, C15 là: 26,40 22,47 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu C5 dung lƣợng hấp phụ mẫu C15 3,93 (mg/g) - So sánh với dung lƣợng hấp phụ tối đa củavật liệu đƣợc biến tính từ thân đay 60,1 (mg/g) [5], dung lƣợng hấp phụ C15 lớn 11,29 (mg/g) Về hiệu suất hấp phụ mẫu khác nhau, khối lượng mẫu = 0,1 g 62 H (%) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 10 30 50 70 90 110 130 Co(mg/L) H_C5(%) H_C15(%) Hình 20: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối C5 C15 Từ biểu đồ cho ta thấy, lƣợng mẫu sử dụng 0,1g, thể tích dùng 100ml - Ở mẫu C5: Co = 10 (mg/L) H = 11,5%; Co = 30 (mg/L) H = 27,89%; Co = 50 (mg/L) H = 52,8%; Co = 70 (mg/L) H = 66,29%; Co = 130 (mg/L) H = 58,4 % Khi tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ tăng sau lại giảm xuống - Ở mẫu C15: Co = 10 (mg/L) H = 31,17%; Co = 30 (mg/L) H = 67,22; Co = 50 H = 76,4%, Co = 70 (mg/L) H = 31,17% Khi tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ tăng sau lại giảm xuống - Tại nồng độ ban đầu Co = 10 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu C5 C15 lần lƣợt là: 11,5; 70,5 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu C15 hiệu suất hấp phụ mẫu C5 59 (%) - Tại nồng độ ban đầu Co = 70 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu C5 C15 là: 66,29; 59,26 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu C5 hiệu suất hấp phụ mẫu C15 7,03 (%) 63 4.4 So sánh khả hấp phụ mẫu C5 B5 4.4.1 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nước mẫu biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ thân Chuối Khi cho 0,05g mẫu vật liệu hấp phụ đƣợc biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép acrylamide từ vỏ thân chuối vào cốc chứa 50ml dung dịch Zn2+ nồng độ 50 mg/L, 100 mg/L khuấy 60 phút, lọc qua giấy lọc phân tích, thu đƣợc kết bảng sau: Bảng 4.7: Dung lượng hấp phụ ion Zn2+ vật liệu biến tính Nồng độ trƣớc xử lý Co (mg/L) 50 100 Nồng độ sau xử lý C (mg/L) 41,17 34,67 Dung lƣợng hấp phụ q (mg/g) 8,83 65,33 Hiệu suất (%) 17,67 65,33 4.4.2 So sánh kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nước mẫu C5 B5 Ta có bảng kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ nƣớc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối nhƣ sau: Bảng 4.8: Bảng so sánh kết hấp phụ Zn2+ vật liệu biến tính vật liệu xử lý sơ NaOH Mẫu VLHP C5 B5 Nồng độ trƣớc xử lý Co (mg/L) 50 100 50 100 Nồng độ sau xử lý C (mg/L) 31,42 68,25 41,17 34,67 Dung lƣợng hấp phụ q (mg/g) 18,58 31,75 8,83 65,33 Chú giải: B5: Mẫu vỏ than chuối biến tính với dung dịch NaOH 5% Co: Nồng độ Zn2+ ban đầu (mg/L) C: Nồng độ Zn2+ sau xử lý (mg/L) q: Dung lƣợng hấp phụ mẫu (mg/g) Nhận xét: 64 Hiệu suất (%) 37,17 31,75 17,67 65,33  Đối với dung lƣợng hấp phụ q (mg/g) mẫu nhƣ sau: 65.33 70.00 60.00 q (mg/g) 50.00 40.00 31.75 q - V5 (mg/g) 30.00 20.00 18.58 q - Biến tính phương pháp đồng trùng hợp (mg/g) 8.83 10.00 0.00 50 100 Co (mg/L) Hình 21 : Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ Zn2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối Từ hình biểu đồ cho ta thấy dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu có chiều hƣớng tăng lên - Tại nồng độ ban đầu Co = 50 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu C5, biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp là: 18,58 8,83 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu C5 dung lƣợng hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp 9,75 (mg/g) - Tại nồng độ ban đầu Co = 100 (mg/L) dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu C5, biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp là: 31,75 65,33 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp dung lƣợng hấp phụ mẫu C5 33,58 (mg/g)  Về hiệu suất hấp phụ mẫu trên: 65 70.00 65.33 60.00 H (%) 50.00 40.00 37.17 H (%)V5 31.75 30.00 H (%) Biến tính phương pháp đồng trùng hợp 17.67 20.00 10.00 0.00 50 100 Co (mg/L) Hình 22: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ Chuối - Ở mẫu C5: Co = 50 (mg/L) H = 31,17%; Co = 100 (mg/L) H = 31,75% Khi tăng nồng độ ban đầu hiệu suất hấp phụ tăng - Ở mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp : Co = 50 (mg/L) H = 17,67%; Co = 100 (mg/L) H = 65,33% Khi tăng nồng độ ban đầu hiệu suất hấp phụ tăng theo - Tại nồng độ ban đầu Co = 50 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp lần lƣợt là: 31,17; 17,67(%), hiệu suất hấp phụ mẫu C5 hiệu suất hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp 13,5 (%) Tại nồng độ ban đầu Co = 100 (mg/L) hiệu suất tƣơng ứng mẫu V5 biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp là: 31,75; 65,33 (%), hiệu suất hấp phụ mẫu biến tính phƣơng pháp đồng trùng hợp hiệu suất hấp phụ mẫu V5 40,51 (%) 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng Với kết đạt đƣợc từ việc tổng hợp vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối nghiên cứu thử nghiệm ban đầu khả hấp phụ chất ô nhiễm có nƣớc, khóa luận tiền đồ cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng mở rộng, phát triển hoàn thiện thêm 66 Em xin đƣa hƣớng áp dụng nhƣ sau: - Cây Chuối loại đƣợc trồng phổ biến nƣớc ta, sản phẩm từ Chuối có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ngƣời, gia súc môi trƣờng Tuy nhiên, sản phẩm phụ từ vỏ Chuối nhƣ lá, củ, thân, vỏ chuối số lƣợng lớn với kinh tế xã hội phát triển nên sản phẩm không đƣợc sử dụng triệt để, sản phẩm tự phân hủy ngồi tự nhiên Đã có nhiều nghiên cứu tận dụng sản phẩm rẻ tiền, có sẵn tự nhiên nhƣ vỏ chuối, mủ chuối để xử lý ô nhiễm nƣớc, để phát triển tiềm khóa luận lựa chọn vỏ thân Chuối làm vật liệu hấp phụ để xử lý số chất ô nhiễm nƣớc Đây đƣợc coi hƣớng phát triển đề tài - Vật liệu hấp phụ đƣợc tổng hợp từ vỏ thân Chuối ứng dụng công nghệ xử lý nƣớc thải nhiều ngành công nghiệp Dựa vào đặc tính vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối xốp, nhẹ giúp xử lý chất màu hữu cơ, ion kim loại nƣớc cách hấp phụ - Ứng dụng vật liệu hấp phụ vào công nghệ xử lý nƣớc thải nhiều ngành khác 67 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu đạt đƣợc khóa luận xin đƣa số kết luận nhƣ sau: Đã xác định đƣợc số đặc tính vỏ thân Chuối Các nhóm chức đặc trƣng (-OH), C=O, C=C, C-H Bề mặt bột thân Chuối dạng vảy lớp, có mảng bám nhỏ Dung dịch NaOH nồng độ 15% nồng độ hợp lý để chuyển đổi cấu trúc tinh thể cenllulose giảm số tinh thể bột thân Chuối Vỏ thân Chuối vật loại vật liệu rẻ tiền, có sinh khối lớn, phổ biến nƣớc ta Sau xử lý sơ NaOH vật liệu có khả hấp phụ tốt kim loại nặng phẩm màu hữu Do bề mặt có nhiều lỗ xốp nên tăng diện tích bề mặt Qua q trình thực nghiệm, ta thấy mẫu vật liệu C15 khả xử lý ion kim loại khác khác Khóa luận chƣa giải thích đƣợc khả hấp phụ Ni2+ tốt nhƣng hấp phụ Fe2+ lại khơng cao Q trình hấp phụ phù hợp với mơ hình đăng nhiệt Langmuir với dung lƣợng hấp phụ cực đại vật liệu vớ ion kim loại Zn2+ 71,3 mg/g, Ni2+ 79,85 mg/g Với kim loại chế hấp phụ lag chế hóa học khơng có giải hấp chất nhiễm vật liệu thời gian tối ƣu để xử lý kim loại nặn vật liệu 1,5 Sau thời gian này, hiệu suất xử lý gần nhƣ không thay đổi Vật liệu sau biến tính có khả hấp phụ tƣơng đối tốt kim loại nặng chất màu hữu Nhƣng dung lƣợng hấp phụ không cao vật liệu đƣợc xử lý sơ NaOH 68 5.2 Tồn Do thời gian thực khóa luận cịn hạn chế, việc tiến hành thí nghiệm địi hỏi nhiều thời gian, hƣớng nghiên cứu nên tài liệu tham khảo hạn chế Khóa luận có số tồn sau: - Chƣa giải thích đƣợc vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ tốt Ni2+ nhƣng lại hấp phụ không tốt Fe2+ - Chƣa nghiên cứu đƣợc yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ, điều kiện tối ƣu cho phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide phản ứng amidoxime hóa - Chƣa khảo sát đƣợc khả hấp phụ mẫu vật liệu khối lhuowngj khác - Chƣa tính đến hiệu kinh tế 5.3 Kiến nghị Nghiên cứu chế tạo vật liệu hệ khơi mào khác nhau, tìm điều kiện tối ƣu phƣơng pháp chế tạo, so sánh đánh giá hiệu suất phƣơng pháp Nghiên cứu cạnh tranh yếu tố trình xử lý KLN Nghiên cứu điều kiện tối ƣu giải hấp phụ Chế tạo dạng thƣơng mại vật liệu tạo sản phẩm nhƣ cột hấp phụ, viên hấp phụ, túi lọc,… 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Đoàn Thị Thúy Ái (2013), “ Khảo sát khả hấp thụ chất màu Xanh Metylen môi trường nước vật liệu CoFe2O4/ Bentonit”, Khoa tài nguyên Môi trƣờng, trƣờng Đại học nông nghiệp Hà Nội, Tạp chí Khoa học Phát triển 3012, tập 11, số 2: 236-238 [2] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội [3] Nguyễn Minh Chơn, Phan Thị Bích Trâm, Nguyễn Thị Thu Thủy (2005), “ Giáo trình thực tập sinh hóa”, Trƣờng Đại học Cần Thơ [4] Huỳnh Nguyễn Thái Duy (2013), “ Nghiên cứu sản xuất nectar chuối”, Đồ án tốt nghiệp, Hà Nội [5] Phạm Thị Dinh (2015), “ Nghiên cứu biến tính phụ phảm từ Đay làm vật liệu hấp phụ xử lý số kim loại nặng nƣớc”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội [6] Lê Thanh Hƣng, 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 Khoa học cơng nghệ, 11(08), tr.5-11 [7] Lò Văn Huynh (2002), “ Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ số chất hữu môi trƣờng nƣớc”, Luận án tiến sĩ Khoa học, Hà Nội tr.10 [8] Trần Lệ Minh (2012), “ Nghiên cứu xử lý kim loại nặng nƣớc vật liệu nguồn gốc thực vật”, Luận án tiến sĩ Công nghệ môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội [9] Hồng Nhâm (2003) Hóa học vô cơ, tập 3, NXB Giáo dục [10] Trần Văn Nhân, Hồng Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí, tập 2, NXB Giáo dục [11] Đặng Văn Phi (2012), “ Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ số ion kim loại nặng nƣớc”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đà Nẵng [12] Trần Thị Phƣơng (2012), “ Phân tích đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng số nhóm sinh vật hồ Trúc Bạch Thanh Nhàn Thành Phố Hà Nội:, Luận van Thạc sĩ Sinh thái học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên [13] Trịnh Thị Thanh (2003), “ Độc học, môi trƣờng sức khỏe ngƣời”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh [14] Ayhan Demirbas (2009), ( Agricultural based activated carbons for the removal of dyes from aqueous solutions: A review”, Journal of Hazardous materials, 167,pp 1-9 [15] Bhattacharya A., Misra B.N (2004), “ Grafting: a versatile means to modify polymers Techniques, factors and application”, Prog Polym Sci., 29,pp, 767-814 [16] David William O’Connell, Colin Birkinshaw, Thomas Francis O’Dwyer (2008), “ Heavy metal absorbents prepared from the modification of cenlluose: A review”, Bioresource Technology, 99, pp 6709-6724 [17] E Clave., J Francois., L Billon., B De Jeco., M.F Guimon (2004), “ Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for waster decommination” Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820-846 [18] Joana M Dias, Maria C.M Alvim- Ferraz, Manuel F Almeida, Jose RiveraUtrilla, Manuel Sánchez-Polo (2007), “ Waste materials for activated carbons preparation and its use in aqueous-p ase treatme t: A Review”, Journal of Environmental Management, 85, pp 833-846 [19] Kalia S., Sabaa M.W (2013), “ Polysacharide Based Graft Copolymes”, Verlag Berlin Heidelberg [20] Kamarul Izhan Bin Soh (2010), “ Graft copol merizatio of met l met acr late o to rice sk”, Bachelor of Chemical Engineering thesis, University Malaysia Pahang [21] Lee H.V., Hamid S.B A., Zain S K (2014), “ Conversion of Ligncenllulosic Biomass to Nanocenllulose: Structure and Chemical Process”, The Scientis World Journal, pp 1-20 [22] Mehmet Emin Argun, Sukaru Dusun (2006), “ Removal of heavy metal ions using chemically modified absorbents”, J Int Environmental Application & Science, Vol 1(1-2), pp 27-40 [23] Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vincius Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereria de Freitas Girl, Laurent Frideric Girl (2007), “ Adsorption of heavy metal ion from aqueous single mental solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 [24] Sanna Hokkanen (2014) “ Modified nano and microcenllulose based absorption materials in water treatment”, Thesis of Doctor of Science, Lappeenranta University of Technology [25] W.E Marshall, L.H Wartelle, D.E Boler, M.M Jonhs, C.A Toler (1999), “Enhanced metal adsorption by Soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource technology 69,pp 263-268 [26] Yamping Liu, Hong Hu (2008), “ X-ray diffiaction study of bamboo fibers treated with NaOH”, Fiber and Polymes, 9(6),pp 735-739 Trang web [27] http://caytrongvatnuoi.com/cay-trong/dac-diem-cac-bo-phan-tren- cay-chuoi/ [28] http://locnuocvietmy.com/tin-tuc/xu-ly-nuoc-o-nhiem-sau-lu-bang- mu-chuoi.html [29] http://vi.wikipedia.org/wiki/Chu%E1%BB%9li PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh trình thực nghiệm Bột thân chuối ban đầu au đƣợc xử lý ban đầu NaOH Bố trí tiến hành biến tính vật liệu phản ứng đồng trùng hợp Amidoxime Dung dịch Fe3+ sau hấp phụ B5 B15 Dung dịch Fe3+ sau hấp phụ C5 C15 Dung dịch Xanh Metylen sau hấp phụ mẫu C15 B15 nồng độ 70mg/L ... Nghiên cứu biến tính sản phẩm phụ nơng nghiệp vỏ thân Chuối để tạo vật liệu hấp phụ  Nghiên cứu biến tính xử lý sơ vật liệu  Nghiên cứu biến tính hóa học vật liệu phản ứng amidoxime hóa - Nghiên. .. tạo vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm mơi trƣờng  Nghiên cứu biến tính xử lý sơ vật liệu  Nghiên cứu biến tính hóa học vật liệu phản ứng amidoxime hóa - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ. .. 3.2.1 Biến tính vật liệu từ Chuối 41 3.2.2 Xác định khả hấp phụ Fe2+ nƣớc vật liệu hấp phụ đƣợc biến tính từ vỏ thân Chuối 44 3.2.3 Xác định khả hấp phụ Fe3+ nƣớc vật liệu hấp phụ