Nghiên cứu biến tính vật liệu từ thân cây dướng thành vật liệu hấp phụ để xử lý môi trường

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, tạo môi trƣờng học tập tốt giúp chúng em học hỏi khơng lý thuyết, kiến thức chun mơn mà cịn tạo môi trƣờng hoạt động lành mạnh suốt năm học tập trƣờng Em xin trân trọng cám ơn quý thầy cô khoa Quản lý tài ngun rừng mơi trƣờng, Ban giám đốc, tồn thể cán công nhân viên Trung tâm phân tích mơi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp tạo điều kiện tốt giúp em hồn thành khóa luận Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Bùi Văn Năng 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 Nguyễn Thị Quế 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 ix ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu Cây Dƣớng 1.1.1 Tên khoa học 1.1.2 Đặc điểm sinh học 1.1.3 Phân bố sinh thái 1.1.4 Hiểm họa từ Dƣớng 1.1.5 Ứng dụng Dƣớng 1.1.6 Một số hƣớng nghiên cứu vật liệu hấp phụ 1.2 Một số phƣơng pháp điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật 1.2.1.Chế tạo than hoạt tính 1.2.2.Biến tính hóa học 1.3 Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 14 1.3.1.Các khái niệm 14 1.3.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 17 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1.Mục tiêu nghiên cứu 20 2.1.1.Mục tiêu chung 20 2.1.2.Mục tiêu cụ thể 20 2.2.Đối tƣợng nghiên cứu 20 ii 2.3 Nội dung nghiên cứu 20 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 21 2.4.1.Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 21 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu Dƣớng 21 2.4.3 Phƣơng pháp biến tính vật liệu từ thân Dƣớng 22 2.4.4 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 22 2.4.5 Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM) 22 2.4.6 Phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại (IR) 23 2.4.7 Phƣơng pháp phân tích tiêu, thơng số ô nhiễm 23 2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 25 Chƣơng THỰC NGHIỆM 27 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 27 3.1.1 Hóa chất 27 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thử nghiệm 28 3.2 Thực nghiệm 28 3.2.1 Xử lý dung dịch NaOH 28 3.2.2 Biến tính vật liệu từ thân Dƣớng 35 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 4.1 Kết tổng hợp vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 39 4.1.1 Đặc tính thân Dƣớng trƣớc biến tính mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng sau biến tính 39 4.1.2 Đặc diểm liên kết, nhóm chức bề mặt vật liệu trƣớc sau biến tính…………………………………………………………………………… 43 4.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Fe2+ dung dịch mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 47 4.2.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng hàm lƣợng Fe 2+ trng mẫu nghiên cứu 47 iii 4.2.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Zn2+ dung dịch mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 54 4.2.4 Kết khảo sát khả hấp phụ Ni2+ dung dịch mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 57 4.2.5 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 60 4.2.6 Kết khảo sát khả hấp phụ Fe3+(C0=20mg/l) mẫu B15 64 4.2.7 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen nồng độ 40; 70 mg/l mẫu B15 M15% 65 4.3 Đề xuất hƣớng ứng dụng 67 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 68 5.1 Kết luận 68 5.2 Tồn 69 5.3 Khuyến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IR : Infrared (Phổ hồng ngoại) KLN : Kim loại nặng SEM : Scanning Electron Microscope (Chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét) v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 27 Bảng 3.2: Các mẫu vật liệu hấp phụ sau tổng hợp đƣợc từ thân Dƣớng phƣơng pháp biến tính vật liệu dung dịch NaOH 29 Bảng 3.3: Phƣơng pháp xác định số tính chất vật lý, hóa học vật liệu 30 Bảng 3.4: Các mẫu vật liệu hấp phụ sau tổng hợp đƣợc từ thân Dƣớng phƣơng pháp biến tính vật liệu 36 Bảng 3.5: Phƣơng pháp phân tích định tính chất vật lý, hóa học vật liệu 37 Bảng 4.1: Kết hàm lƣợng lignin, hemixellulose… có thân Dƣớng 39 Bảng 4.2: Kết xây dựng đƣờng chuẩn đo độ hấp thụ quang Fe 2+ mức nồngđộ khác 47 Bảng 4.3 : Kết thời gian lắc tối ƣu mẫu thân Dƣớng sau xử lý NaOH 5% nồng độ Fe2+ 10mg/l 48 Bảng 4.4: Kết khả hấp phụ Fe2+ (C=10mg/l) thân Dƣớng theo dung dịch NaOH (5-15%) 49 Bảng 4.5: Kết đo độ hấp thụ quang Fe3+ mức nồng độ khác 50 Bảng 4.6: Kết phân tích Fe3+ sau xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5%, M15% 51 Bảng 4.7 : Kết phân tích Zn2+ sau xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 54 Bảng 4.8 : Kết phân tích Ni2+ sau xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng 57 Bảng 4.9 : Kết đo độ hấp thụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác 60 Bảng 4.10: Kết phân tích Xanh Metylen sau xử lý mẫu vật liệu 61 hấp phụ từ thân Dƣớng M5%, M15% 61 Bảng 4.11: Kết phân tích Fe3+ sau xử lý mẫu B15 M15% nồng độ C0=20mg/l 65 Bảng 4.12: Kết phân tích khả hấp phụ Xanh Metylen nồng độ 40 mg/l mẫu B15 M15% 66 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Phản ứng este hóa cellulose axit xitric 10 Hình 1.2: Sơ đồ phƣơng pháp biến tính polyme 11 Hình 1.3: Các nhóm chức ghép nối vào cellulose tạo vật liệu có nhiều đặc tính tốt……………………………………………………………………………….13 Hình 4.1: Kết biến tính vật liệu xử lý dung dịch NaOH từ thân Dƣớng………………………………………………………………………… 40 Hình 4.2: Ảnh SEM bề mặt mẫu thân Dƣớng ban đầu (M0) 40 Hình 4.3: Ảnh SEM bề mặt thân Dƣớng biến tính NaOH 5% 41 Hình 4.4: Ảnh SEM bề mặt thân Dƣớng biến tính NaOH 15% 42 Hình 4.5: Ảnh SEM bề mặt thân Dƣớng biến tính NaOH biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide 43 Hình 4.6: Phổ hấp thụ hồng ngoại thân Dƣớng ban đầu(M0) 44 Hình 4.7: Phổ hấp thụ hồng ngoại thân Dƣớng biến tính 45 NaOH 15%(M15%), NaOH 5%(M5%) 45 Hình 4.8: Phổ hấp thụ hồng ngoại mẫu B15 46 Hình 4.9: Đƣờng chuẩn dung dịch Fe2+ 47 Hình 4.10: Biều đồ thể hiệu suất hấp phụ dung lƣợng hấp phụ Fe2+ (10mg/l) khảo sát thời lắc tối ƣu mẫu thân dƣớng sau xử lý kiềm NaOH 5% 48 Hình 4.11: Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ dung lƣợng hấp phụ Fe2+(C=10mg/l) theo nồng độ NaOH (5%-15%) 49 Hình 4.12: Đƣờng chuẩn dung dịch Fe3+ 50 Hình 4.13 : Biều đồ thể dung lƣợng hấp phụ Fe3+ mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 52 Hình 4.14 : Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ nồng độ ban đầu mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 53 Hình 4.15: Biều đồ thể dung lƣợng hấp phụ Zn 2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 55 vii Hình 4.16 : Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ nồng độ ban đầu mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 56 Hình 4.17: Biều đồ thể dung lƣợng hấp phụ Ni2+ mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 58 Hình 4.18: Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ nồng độ ban đầu mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 59 Hình 4.19: Đƣờng chuẩn dung dịch Xanh Metylen 60 Hình 4.20: Biều đồ thể dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 62 Hình 4.21: Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ Xanh Metylen nồng độ ban đầu mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng M5% M15% 63 Hình 4.22: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ mẫu B15 M15%MN nồng độ 20mg/l 65 Hình 4.23: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu B15 M15% nồng độ 40; 70 (mg/l) 66 viii TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “ Nghiên cứu biến tính vật liệu từ thân Dướng thành vật liệu hấp phụ để xử lý môi trường” Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ QUẾ 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 mơi trƣờng để xử lí mơi trƣờng 4.2 Mục tiêu cụ thể - Biến tính đƣợc vật liệu hấp phụ từ Thân Dƣớng - Đánh giá đƣợc khả xử lý kim loại nặng chất màu hữu vật liệu biến tính từ thân Dƣớng Đối tƣợng nghiên cứu - Vật liệu hấp phụ: Thân Dƣớng - Dung dịch Fe2+, dung dịch Fe3+, dung dịch Zn2+, dung dịch Ni2+, dung dịch Xanhmetylen đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ thân Dƣớng - Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Lâm Nghiệp - Thời gian nghiên cứu: 1/1 đến 20/4/2018 Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu biến tính thân Dƣớng để tạo vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm môi trƣờng ix - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ Thân Dƣớng vào xử lý môi trƣờng:  Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng (Fe3+, Zn2+, Ni)  Khảo sát khả hấp phụ chất hữu (Xanh Metylen) - Đề xuất hƣớng sử dụng thân Dƣớng làm vật liệu hấp phụ xử lý môi trƣờng Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa tài liệu - Phƣơng pháp lấy mẫu Dƣớng - Phƣơng pháp biến tính vật liệu vỏ Dƣớng - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm - Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm - Phƣơng pháp xử lý số liệu Những kết đạt đƣợc Từ q trình nghiên cứu, khóa luận đạt đƣợc kết sau: - Đã tổng hợp biến tính từ thân Dƣớng phƣơng pháp biến tính với dung dịch NaOH 5%, dung dịch NaOH 15% phƣơng pháp biến tính phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide Thu mẫu vật liệu hấp phụ là: mẫu thân Dƣớng biến tính với NaOH 5% - kí hiệu M5%, mẫu thân Dƣớng biến tính với NaOH 15% - kí hiệu M15%, mẫu thân Dƣớng sau đƣợc biến tính với NaOH 15% tiến hành phản ứng đồng trùng hợp ghép Acrylamide - Q trình biến tính vật liệu từ thân Dƣớng khả loại bỏ lignin tốt tăng khả hấp phụ chất ô nhiễm nƣớc sau biến tính vật liệu - Các mẫu vật liệu hấp phụ từ Thân Dƣớng sau biến tính có khả hấp phụ chất màu hữu (nhƣ Xanh Metylen), ion kim loại nặng (Fe3+, Zn2+, Ni2+) Tuy nhiên khả hấp phụ Zn2+ thấp - Khả hấp phụ chất mẫu vật liệu tƣơng đƣơng x Ở mẫu M15%: C0= 50mg/l có hiệu suất cao 74,43%; C0= 10mg/l H= 21,33% có hiệu suất hấp phụ thấp nhất; C0= 120mg/l H= 58,21% hiệu suất hấp phụ thấp nồng độ C0= 50mg/l khoảng 20% 4.2.5 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dướng 4.2.5.1 Kết xây dựng đường chuẩn để định lượng hàm lượng Xanh Metylen mẫu nghiên cứu Bảng 4.9 : Kết đo độ hấp thụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác STT C(mg/l) 0,5 1,5 Abs 0,254 0,349 0,557 0,748 1,362 1,652 Từ bảng kết trên, lập đƣợc đƣờng chuẩn Xanh Metylen nhƣ sau: Xây dựng đường chuẩn Abs y = 0.3254x + 0.0523 R² = 0.9962 Abs 1.5 Abs 0.5 Linear (Abs) 0 C (mg/l) Hình 4.19: Đường chuẩn dung dịch Xanh Metylen Phƣơng trình đƣờng chuẩn: y= 0,3254x + 0,0523 Trong đó: x nồng độ Xanh Metylen y độ hấp phụ quang Abs Hệ số tƣơng quan R2 = 0,9962 60 4.2.5.2 Kết phân tích khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dướng Cho 1g mẫu M5% vào cốc tích 500ml đựng sẵn 100ml dung dịch Xanh Meylen có nồng độ lần lƣợt 0; 5; 10; 15; 20; 40; 50; 70; 90 mg/l, lắc 100 vòng/phút, thời gian 60 phút, để lắng, đem so màu bƣớc sóng 664nm Tiến hành mẫu M15% tƣơng tự mẫu M5% Bảng 4.10: Kết phân tích Xanh Metylen sau xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dướng M5%, M15% C0 M5% M15% Ccb Cq H Ccb Cq H (mg/l) (mg/g) (%) (mg/l) (mg/g) (%) 0 0 0 0,1 4,9 97,99 0,09 4,91 98,24 10 0,55 9,45 94,48 0,34 9,66 96,63 15 0,96 14,04 93,59 0,69 14,31 95,38 20 1,71 18,29 91,46 1,37 18,63 93,17 40 3,29 34,61 58,83 13,16 33,32 67,09 50 3,19 43,62 87,23 8,81 41,19 82,38 70 13.42 56,58 80,83 13,11 56,89 81,27 90 27,43 62,57 69,52 33,67 56,33 62,59 (mg/l) 61  Dung lượng hấp phụ Dung lƣợng hấp phụ Xanh metylen mẫu M5% M15% Cq (mg/g) 80 60 Dung lượng hấp phụ Xanh metylen mẫu M5% 40 20 Dung lượng hấp phụ Xanh metylen mẫu M15% 0 10 20 30 40 Ccb(mg/l) Dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M5% M15% Cq (mg/g) 80 Dung lượng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M5% Dung lượng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M15% 60 40 20 0 50 100 Co(mg/l) Hình 4.20: Biều đồ thể dung lượng hấp phụ Xanh Metylen mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dướng M5% M15% Nhận xét: Ở mức nồng độ C0= 5; 10; 15; 20mg/l dung lƣợng hấp phụ mẫu gần nhƣ Ở mức nồng độ ban đầu C0= 40 mg/l dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu M5% M15% 34,61; 33,32(mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu M5% dung lƣợng hấp phụ mẫu M15% 1,29 (mg/g) Ở mức nồng độ ban đầu C0= 50 mg/l dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu M5% M15% 43,62; 41,19 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu M5% dung lƣợng hấp phụ mẫu M15% 2,43 (mg/g) 62 Ở mức nồng độ ban đầu C0= 70 mg/l dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu M5% M15% 56,58; 56,89 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu M5% M15% gần nhƣ Ở mức nồng độ ban đầu C0= 90 mg/l dung lƣợng hấp phụ tƣơng ứng mẫu M5% M15% 62,57; 56,33 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ mẫu M5% dung lƣợng hấp phụ mẫu M15% 6,24 (mg/g)  Nhƣ vậy, nồng độ, khối lƣợng mẫu, thể tích dung dịch khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu gần nhƣ  Hiệu suất hấp phụ 120.00 100.00 H (%) 80.00 60.00 H(%) M5% 40.00 H(%) M15% 20.00 0.00 10 15 20 40 50 70 90 Co(mg/l) Hình 4.21: Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ Xanh Metylen nồng độ ban đầu mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dướng M5% M15% Từ biểu đồ cho thấy, khối lƣợng mẫu 0,1g; thể tích dung dịch 100ml: Ở mẫu M5% : C0= mg/l có hiệu suất hấp phụ cao 97,99%; C0= 10mg/l H=94,48% ; C0= 90mg/l H=69,52% tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ giảm dần từ 97,99% xuống 69,52% giảm khoảng 28% Ở mẫu M15%: C0= 5mg/l có hiệu suất cao 98,24%; C0= 10mg/l H= 96,63% ; C0= 90mg/l H= 62,59% tăng nồng độ ban đầu khả hấp phụ giảm dần từ 98,24% xuống 62,59% giảm khoảng 36% 63  Nhƣ vậy, mẫu, khối lƣợng mẫu xử lý, thể tích hấp phụ, tăng nồng độ hiệu suất hấp phụ giảm dần Tại nồng độ ban đầu C0= 5; 10; 15; 20 mg/l hiệu suất mẫu M5% thấp hiệu suất hấp phụ M15% Tại nồng độ ban đầu C0= 40; 50; 70; 90 mg/l hiệu suất mẫu M15% thấp hiệu suất hấp phụ M5% Nhận xét chung Từ kết phân tích cho thấy, lƣợng mẫu, thể tích dùng 100ml vật liệu xử lý dung dịch kiềm hấp phụ tốt kim loại nặng( Fe2+, Fe3+, Ni2+, Zn2+) chất hữu (Xanh Metylen), có chất đạt hiệu suất gần 100% (ví dụ: Xanh Metylen, Fe3+) Dung lƣợng hấp phụ Ni2+ Zn2+ thấp Từ kết thí nghiệm cho thấy mẫu M5% M15% dung lƣợng hấp phụ gần nhƣ Từ phổ SEM cho thấy mẫu M5% có cấu trúc lỗ xốp rãnh thể rõ mẫu M15% Khi tăng nồng đô NaOH lên khả hấp phụ cao, nên mẫu M5% có cấu trúc lỗ xốp, nhiều rãnh nên khả hấp phụ mẫu M5% M15% tƣơng đƣơng nhau, đơi mẫu M15% có dung lƣợng hấp phụ cao mẫu M5% Kết hợp với phổ IR cho thấy mẫu vật liệu chủ yếu nhóm hydroxyl, cacbonnyl… Mà nhóm hydroxyl nhóm –OH làm cho bề mặt vật liệu mang điện tích âm nên chúng hút ion kim loại mang điện tích dƣơng Nhóm cacbonyl (C=O) nhóm hút nhiều electron nên làm tăng khả hấp phụ vật liệu Kết thí nghiệm hồn tồn phù hợp với ảnh SEM Phổ IR 4.2.6 Kết khảo sát khả hấp phụ Fe3+(C0=20mg/l) mẫu B15 Cho 0,5g mẫu B15 cho vào cốc thể tích 500ml đựng sẵn 50ml dung dịch Fe3+có nồng độ lần lƣợt 20 mg/l, lắc 100 vòng/phút, thời gian 60 phút, dung dịch sau hấp phụ, phân tích Fe3+ nhƣ nêu Sau phản ứng Fe3+ lên màu, tiến hành pha loãng dung dịch(F), đem so màu bƣớc sóng 510nm 64 Bảng 4.11: Kết phân tích Fe3+ sau xử lý mẫu B15 M15% nồng độ C0=20mg/l B15 M15% Ccb Cq H Ccb Cq H (mg/l) (mg/g) (%) (mg/l) (mg/g) (%) 20 3,51 16,49 82,45 2,32 17,68 88,4 Dựa kết thu đƣợc từ bảng 4.11, ta có biểu đồ thể dung lƣợng C0 (mg/l) hấp phụ mẫu B15 M15% Dung lƣợng hấp phụ Fe3+ mẫu B15 M15% 18 17.68 Cq (mg/g) 17.5 17 16.5 16.49 B15 M15% 16 15.5 B15 M15% Mẫu Hình 4.22: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ mẫu B15 M15% nồng độ 20mg/l Từ bảng 4.11 biểu đồ hình 4.22 cho thấy: Dung lƣợng hấp phụ Fe3+ mẫu B15 16,49 mg/g, H= 82,45% Dung lƣợng hấp phụ Fe3+ mẫu M15% 17,68 mg/g, H=88,4 % Khi lƣợng mẫu sử dụng 0,5g, thể tích dùng 50ml, thời gian khuấy cho thấy mẫu M15% có dung lƣợng hấp phụ dung lƣợng hấp phụ mẫu B15 1,19 mg/g hiệu suất hấp phụ mẫu M15% hiệu suất hấp phụ B15 5,95%  Nhƣ vậy, nồng độ, khối lƣợng mẫu, nhƣng mẫu sử dụng khác mẫu M15% hấp phụ Fe3+ tốt mẫu B15 4.2.7 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen nồng độ 40; 70 mg/l mẫu B15 M15% 65 Cho 0,5g mẫu B15 cho vào cốc thể tích 500ml đựng sẵn 50ml dung dịch Xanh Metylen có nồng độ lần lƣợt 40; 70 mg/l, lắc 100 vòng/phút, thời gian 60 phút, để lắng dung dịch sau hấp phụ đem so màu bƣớc sóng 664nm Bảng 4.12: Kết phân tích khả hấp phụ Xanh Metylen nồng độ 40 mg/l mẫu B15 M15% B15 M15% Ccb Cq H Ccb Cq H (mg/l) (mg/g) (%) (mg/l) (mg/g) (%) 40 7,26 32,74 81,86 2,97 38,51 96,3 70 9,01 60,99 87,13 10,6 64,7 92,42 Dựa kết thu đƣợc từ bảng 4.12, có biểu đồ thể dung lƣợng C0 (mg/l) hấp phụ mẫu B15 M15% Dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu B15 M15% Cq (mg/g) 80.00 60.00 40.00 60.99 64.7 32.74 38.51 B15 20.00 M15% 0.00 40 70 Co(mg/l) Hình 4.23: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ Xanh Metylen mẫu B15 M15% nồng độ 40; 70 (mg/l) Từ bảng 4.12 biểu đồ hình 26 cho thấy: Ở nồng độ ban đầu C0= 40 mg/l Dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu B15 M15% lần lƣợt là 32,74; 38,51 (mg/g), dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M15% dung lƣợng hấp phụ mẫu B15 5,74 mg/g Hiệu suất hấp phụ mẫu M15% (H=96,3%) hiệu suẩt hấp phụ B15 (H=81,86%) 14,4% Ở nồng độ ban đầu C0= 70 mg/l Dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu B15 M15% lần lƣợt là 60,99; 64,7(mg/g), dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M15% 66 dung lƣợng hấp phụ mẫu B15 3,71 mg/g Hiệu suất hấp phụ mẫu M15% (H=92,42%) hiệu suẩt hấp phụ B15 (H=87,13%) 5,29%  Nhƣ vậy, nồng độ, khối lƣợng mẫu, nhƣng mẫu sử dụng khác mẫu M15% hấp phụ Xanh Metylen tốt mẫu B15 Nhận xét chung Từ kết khảo sát hấp phụ Fe3+ Xanh Metylen mẫu B15 cho thấy khả hấp phụ mẫu B15 không tốt khả hấp phụ mẫu M15% Hiệu suất hấp phụ thấp so với mẫu M15% 4.3 Đề xuất hƣớng ứng dụng Với kết đạt đƣợc từ việc tổng hợp vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng nghiên cứu thử nghiệm ban đầu khả hấp phụ chất nhiễm có nƣớc, khóa luận tiền đề cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng mở rộng, phát triển hoàn thiện thêm Em xin đƣa hƣớng áp dụng nhƣ sau: - Cây Dƣớng loài ngoại lai xâm lấn cao vùng nhiệt đới, bên cạnh Dƣớng đƣợc sử dụng phƣơng thuốc Đông y Đã có nhiều nghiên cứu tận dụng sản phẩm sẵn có ngồi tự nhiên nhƣ: xơ dừa, lõi ngơ… để xử lý nhiễm nƣớc, nhƣng có it nghiên cứu Dƣớng, để phát triển tiềm năng, khóa luận lựa chọn thân Dƣớng để làm vật liệu hấp phụ để xử lý số chất ô nhiễm nƣớc Đây đƣợc coi hƣớng phát triển đề tài - Dựa vào đặc tính thân Dƣớng sau biến tính xốp có nhiều lỗ, ion kim loại đƣợc bám vào lỗ trống có thân Dƣớng sau biến tính, ứng dụng thân Dƣớng vào cơng nghệ xử lý nƣớc thải số ngành: dệt nhuộm, y tế… Giúp xử lý đƣợc số chất: NH 4+, ion kim loại nặng Pb2+, Cd xử lý đƣợc COD có nƣớc thải thơng qua q trình hấp phụ - Dựa vào đặc tính vốn có thân Cây Dƣớng chế tạo than hoạt tính để xử lý số chất hữu có nƣớc thải: Xanh Metylen, phẩm màu vàng… 67 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu đạt đƣợc, khóa luận xin rút số kết luận sau: Từ sản phẩm thân Dƣớng, sau q trình biến tính với dung dịch NaOH tạo đƣợc mẫu vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng mẫu thân Dƣớng biến tính NaOH 5% - kí hiệu M5%, mẫu thân Dƣớng biến tính NaOH 15% - kí hiệu mẫu M15% Sau q trình biến tính vật liệu tạo mẫu vật liệu hấp phụ mẫu vật liệu biến tính – ký hiệu B15 Thân Dƣớng có đặc điểm xốp, có nhiều chất sơ kết nghiên cứu cho thấy hàm lƣợng Lignin chiếm khoảng 37,3% mẫu M5% chiếm khoảng 50% mẫu M15% Sau biến tính NaOH bề mặt thân Dƣớng xốp mịn so với ban đầu, có xuất lỗ nhỏ, mảng bám nhỏ xuất Đã xác định đƣợc số đặc tính bột thân Dƣớng, liên kết nhóm chức đặc trƣng (-OH), C=C, C=O, chủ yếu nhóm chức cacbonyl, hydroxyl liên kết hydro nội phân tử Bề mặt vật liệu có độ âm điệm âm nên làm cho vật liệu hấp phụ nhiều ion kim loại mang điện tích dƣơng Kết thu đƣợc từ phƣơng pháp biến tính dung dịch kiềm cho thấy, vật liệu hấp phụ kim loại nặng chất hữu tốt, đạt hiệu suất cao Mẫu M5% hấp phụ gần nhƣ mẫu M15%, nhóm chức góp phần làm tăng khả hấp phụ vật liệu Khi cho mẫu xử lý kiềm làm cho bề mặt vật liệu có xốp xuất nhiều lỗ để làm tăng khả hấp phụ vật liệu Kết cho thấy khả hấp phụ kim loại nặng (Fe2+, Fe3+, Zn2+, Ni2+) vật liệu đạt hiệu cao, khả hấp phụ ion kim loại nặng khác khác Kết cho thấy khả hấp phụ Xanh Metylen vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng đạt hiệu suất cao 97,99% mẫu M5% 68 nồng độ Xanh Metylen hấp phụ C0=5mg/l Đối với mẫu M15% đạt hiệu suất cao 98, 24% nồng độ C0= 5mg/l Kết thu đƣợc từ phƣơng pháp biến tính vật liệu cho thấy, mẫu vật liệu biến tính có khả hấp phụ kim loại nặng phẩm màu với hiệu suất cao, nhƣng nồng độ, lƣợng mẫu, thể tích dùng mẫu vật liệu biến tính có khả hấp phụ thấp so với mẫu biến tính dung dịch NaOH 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 khóa luận cịn mới, chƣa có cơng trình nghiên cứu khóa luận cịn mới, chƣa có cơng trình nghiên cứu đề cập đến biến tính vật liệu từ thân Dƣớng nên tài liệu tham khảo cịn hạn chế Khóa luận có số tồn sau: - Chƣa xác định đƣợc xác hàm lƣợng xenlulose có thân Dƣớng - Đối với mẫu vật liệu biến tính, chƣa khảo sát đƣợc hết tất nồng độ - Chƣa nghiên cứu đƣợc số yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ nhƣ nhiệt độ, pH, thời gian hấp phụ - Chƣa khảo sát đƣợc khả hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ khối lƣợng khác - Chƣa ứng dụng đƣợc xử lý nƣớc thải vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng - Chƣa tính toán đến hiệu kinh tế 5.3.Khuyến nghị Dựa nghiên cứu khóa luận, sở cho nghiên cứu sau tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hòa thiện Khắc phục tồn khóa luận - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu chất khác: NH4+, Cu2+, Cd2+ yếu tố ảnh hƣởng - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ thân Dƣớng đƣợc việc xử lý nguồn ô nhiễm nƣớc thả khác nhau, chất ô nhiễm khác 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Giáo trình „Cây Thuốc Động Vật làm thuốc Việt Nam- Tập I‟, NXB Khoa học Kỹ Thuật [2] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nƣớc nƣớc thải, NXB Thống kê, Hà Nội [3] Phạm Thị Dinh (2015), “Nghiên cứu biến tính phụ phẩm từ đay làm vật liệu xử lý số kim loại nặng nƣớc”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội [4] Lò Văn Huynh (2002), “ Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ số chất hữu môi trƣờng nƣớc”, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội.10 [5] 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 KH&CN, 11(08), tr.5-11 [6] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lý, tập 2, NXB Giáo dục [7] 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 [8] Trần Văn Phong (2013), “Nghiên cứu khả hấp phụ sắt nƣớc vật liệu hấp phụ chế tạo từ xơ dừa”, Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy, Hải Phòng Tài liệu Tiếng Anh [9] Ayhan Demirbas (2009), “Agricultural based activated carbons for the removal of dyes from aqueous solutios: A review”, Journal of Hazardous Materials, 167, pp 1–9 [10] Bhattacharya A., Misra B.N (2004), “Grafting: a versatile means to modify polymers Techniques, factors and applications”, Prog Polym Sci., 29, pp 767–814 [11] David William O‟Connell, Coli Birkinshaw, Thomas Francis O‟Dwyer (2008); “Heavy metal adsorbents prepared from the modification of cellulose: A review”, Bioresource Technology, 99, pp 6709–6724 [12] E.Clave., J Francois., L Billon., B.De Jeco M.F.Guimon (2004), “ Crude and Modified Corncobs as cpmplexing Agents for water decontamination” Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820-826 [13] Joana M Dias, Maria C.M Alvim-Ferraz, Manuel F Almeida, José Rivera-Utrilla, Manuel Sánchez-Polo (2007), “Waste materials for activated carbon preparation and its use in aqueous-p ase treatment: A review”, Journal of Environmental Management, 85, pp 833-846 [14] Lee H V., Hamid S B A., Zai S K (2014), “ Conversion of Lignocellulosic Biomass to Nanocellulose: Structure and Chemical Process”, The Scientiic World Journal, pp 1-20 [15] Mehmet Emin Argun, Şükrü Dursun (2006), “Removal of heavy metal ions using chemically modified adsorbents”, J Int Environmental Application & Science, Vol 1(1-2), pp 27-40 [16] Osvado Karnitz, Leancho Vinicius AlvesAlves Gurgel, Ju‟lio Ce‟sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Macramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Girl, Laurent Frideric Girl (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse‟‟, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 [17] Sanna Hokkanen (2014), “ Modifed nano and microcellulose based adsorption material in water treatment‟‟, Thesis of Doctor of Science, Lappeenranta University of Technology [18] W.E Marshall, L.H Wartelle, D.E Boler, M.M Johns, C.A Toles (1999), “ Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp.263-268 Trang Wed [19].https://vi.wikipedia.org/wiki/D%C6%B0%E1%BB%9Bng [20].http://tropical.theferns.info/viewtropical.php?id=Broussonetia+papyri fera [21].https://www.pfaf.org/user/Plant.aspx?LatinName=Broussonetia+pap yrifera [22] http://locnuocvietmy.com/tin-tuc/xu-ly-nuoc-o-nhiem-sau-lu-bang- mu-chuoi.html PHỤ LỤC Máy khuấy từ Máy khuấy Jates Bố trí thí nghiệm sục khí N2 Dung dịch Xanh Metylen sau hấp phụ mẫu M5% Dung dịch Xanh Metylen 40mg/l Dung dịch Fe3+ sau phản ứng M15 nồng độ 20mg/l 50mg/l Mẫu M15%( thân 15%) M5% (thân 5%) ... nhỏ để tạo vật liệu xử lý kim loại nặng nƣớc Để đóng góp vào hƣớng nghiên cứu tiềm này, chọn thực đề tài ? ?Nghiên cứu biến tính vật liệu từ thân Dướng thành vật liệu hấp phụ để xử lý môi trường? ??... nhằm: - Biến tính đƣợc vật liệu hấp phụ từ thân Cây Dƣớng - Đánh giá đƣợc khả hấp phụ kim loại nặng, chất hữu vật liệu biến tính từ thân Cây Dƣớng 2.2 Đối tượng nghiên cứu - Vật liệu hấp phụ: Thân. .. Nghiên cứu biến tính thân Dƣớng để tạo vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm môi trƣờng ix - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ Thân Dƣớng vào xử lý môi trƣờng:  Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng