Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng khi giảm thiểu mn2 trong nước bằng than gáo dừa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA HỌC - - TRẦN THỊ KIM HƢƠNG KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG KHI GIẢM THIỂU Mn2+ TRONG NƢỚC BẰNG THAN GÁO DỪA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng, tháng 04/2007 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA HỌC - - ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG KHI GIẢM THIỂU Mn2+ TRONG NƢỚC BẰNG THAN GÁO DỪA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Trần Thị Kim Hƣơng Lớp : 13CHP Giáo viên hƣớng dẫn:ThS Nguyễn Thị Hƣờng Đà Nẵng, tháng 04/2007 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA -NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: TRẦN THỊ KIM HƢƠNG Lớp : 13 CHP Tên đề tài “KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG KHI GIẢM THIỂU Mn2+ TRONG NƢỚC BẰNG THAN GÁO DỪA” Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị hóa chất - Nguyên liệu: Gáo dừa - Dụng cụ: Ống sinh hàn, bình tam giác, bình định mức, cốc, pipet loại, phễu, cốc, bình tam giác, cối chày sứ, cối chày đồng, đũa thủy tinh, giấy lọc - Thiết bị: Máy quang phổ UV – VIS Lambda 25 – Perkin Elmer (USA), máy đo pH Branson (Anh), cân phân tích Precisa (Đức), máy khuấy từ, tủ sấy, tủ hút, lị nung - Hóa chất: Dung dịch chuẩn Mn 2+ 1000ppm, dung dịch HNO đậm đặc, dung dịch H2SO4 đậm đặc, NaOH rắn, AgNO rắn, (NH )2 S2 O rắn, nƣớc cất Nội dung nghiên cứu - Than đốt từ gáo dừa than biến tính - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xuất xử lí Mn2+ than đốt từ gáo dừa than biến tính: + Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng loại than đến hiệu xuất xử lí Mn2+ + Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí + Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ loại than đến hiệu xuất xử lí Mn2+ - So sánh hiệu suất xử lí than đốt than biến tính Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Thị Hƣờng Ngày giao đề tài: / 10/2016 Ngày hoàn thành: 15/ 03/ 2017 Giáo viên hƣớng dẫn Chủ nhiệm Khoa (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa, ngày .tháng năm 2017 Kết điểm đánh giá: Ngày tháng .năm 2017 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Đƣợc phân cơng Khoa Hóa trƣờng Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng đồng ý cô giáo hƣớng dẫn ThS Nguyễn Thị Hƣờng thực đề tài: “Khảo sát số yếu tố ảnh hƣởng giảm thiểu Mn 2+ nƣớc than gáo dừa” Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn ThS Nguyễn Thị Hƣờng tận tình truyền đạt kiến thức hƣớng dẫn, bảo kinh nghiệm q báu, giúp đỡ tơi suốt q trình thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng đến Lãnh đạo khoa tồn thể thầy giáo Khoa Hóa dạy dỗ, nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt cho kiến thức năm học vừa qua Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy, phụ trách phịng thí nghiệm tạo điều kiện giúp đỡ suốt thời gian nghiên cứu, thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn bạn tập thể 13CHP nhiệt tình giúp đỡ tơi việc tìm kiếm tài liệu, có ý kiến đóng góp động viên tơi suốt q trình hồn thành khóa luận Mặc dù thân có nhiều cố gắng, nhƣng với thực tiễn kiến thức hạn chế nên báo cáo khóa luận khơng tránh khỏi sai sót Rất mong đƣợc quan tâm đóng góp ý kiến nhiệt tình q thầy để báo cáo tơi đƣợc hồn thiện Cuối cùng, kính chúc quý Thầy, Cô dồi sức khỏe thành công công việc Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày.….tháng .năm 2017 Sinh viên thực Trần Thị Kim Hƣơng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tài nguyên nƣớc ô nhiễm nguồn nƣớc 1.1.1 Tài nguyên nƣớc 1.1.2 Ơ nhiễm mơi trƣờng nƣớc 1.1.3 Tình trạng nhiễm nƣớc giới Việt Nam 1.1.4.Các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc 10 1.1.5.Ảnh hƣởng kim loại nặng đến môi trƣờng sức khỏe ngƣời 13 1.2.Giới thiệu Mangan 15 1.2.1.Đặc tính Mangan 15 1.2.2.Tính chất Mangan 16 1.2.3.Ứng dụng Mangan 17 1.2.4 Độc tính Mangan 17 1.2.5.Nguồn gốc phát sinh Mangan 18 1.3.Một số phƣơng pháp xử lí kim loại nặng nƣớc 18 1.4.Giới thiệu phƣơng pháp trắc quang phân tử UV-VIS 21 1.5 Than gáo gừa 25 1.5.1 Nguồn gốc 25 1.5.2 Đặc điểm than gáo dừa 26 1.6 Công thức tính hiệu suất 27 CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1.Nội dung nghiên cứu 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1.Thiết bị, dụng cụ hóa chất 28 2.2.2 Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm 29 2.2.3.Chuẩn bị than gáo dừa 30 2.2.4.Nghiên cứu xác định Mn2+ 31 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1.Kết xây dựng đƣờng chuẩn Mn2+ 35 3.2.Than đốt từ gáo dừa than biến tính 36 3.3.Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xuất xử lí Mn2+ than đốt than biến tính 37 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng loại than đến hiệu suất xử lí Mn2+ 37 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí loại than 39 3.3.3.Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lí Mn2+ loại than 41 3.4.So sánh khả xử lí loại than 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân bố dạng nước Trái Đất Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Mn2+ Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng than đốt đến hiệu suất xử lí Mn2+ Bảng 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng than biến tính đến hiệu suất xử lí Mn2+ Bảng 3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí than đốt Bảng 3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí than biến tính Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lí Mn2+ than đốt Bảng 3.7 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lí Mn2+của than biến tính DANH MỤC BẢNG VIẾT TẮT STT Từ nguyên tắc Từ nguyên gốc BOD Nhu cầu oxy sinh học BTNMT BVTV Bảo vệ thực vật C Mn2+ trƣớc Nồng độ ban đầu Mn2+ C Bộ Tài nguyên môi trƣờng Nồng độ sau Mn2+ 2+ Mn sau Nhu cầu oxy hóa học COD ĐBSCL H% KLN 10 QCVN 11 SS Chất rắn lơ lửng 12 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 13 VLHP Vật liệu hấp phụ Đồng sông Cửu Long Hiệu suất xử lí Kim loại nặng Quy chuẩn Việt Nam DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vịng tuần hồn nước tự nhiên Hình 1.2 Giới thiệu nguyên tố Mangan Hình 1.3 Kim loại Mangan Hình 1.4 Sơ đồ mô cấu tạo máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Hình 1.5 Khoảng tuyến tính định luật Lambert – Beer Hình 1.6 Đồ thị chuẩn A – C cách xác định nồng độ từ Ax đo Hình 1.7 Than gáo dừa Hình 2.1 Quy trình tạo than gáo dừa Hình 2.2 Sơ đồ chuyển Mn2+ MnO410 Hình 3.1 Đường chuẩn Mn2+ 11 Hình 3.2 Than đốt 12 Hình 3.3 Than biến tính 13 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng loại than đến hiệu suất xử lí Mn2+ 14 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí 15 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lí Mn2+ loại than 10 2ml axit HNO3 2ml AgNO3 0.1N 0.5g (NH4)2S2O8 Khuấy Đun bếp điện Để nguội Chuyển vào bình định mức 50 ml Định mức đến vạch Để ổn định 10 phút Đo quang Hình 2.2 Sơ đồ chuyển Mn 2+ MnO42.2.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí loại than Khảo sát mẫu chuẩn với loại than Lấy cốc thủy tinh với dung tích 100ml đƣợc rửa sạch, sấy khô, đánh số theo thứ tự từ đến Thêm vào cốc dung dịch Mn2+ với nồng độ thay đổi 5ppm, 10ppm, 15ppm, 20ppm 25ppm Cân khối lƣợng than tối ƣu khảo sát mục 2.2.4.2 cho vào cốc 100ml 33 Dung dịch đƣợc khấy khoảng thời gian 45 phút với tốc độ khuấy 350 vòng/phút Lấy xác 15 ml dung dịch nƣớc lọc thu đƣợc thực bƣớc nhƣ hình 2.2 Hàm lƣợng mangan lại sau hấp phụ đƣợc xác định theo phƣơng pháp trắc quang, ta đo mật độ quang đồng thời mẫu chuẩn trƣớc xử lí, sau xử lí chọn điều kiện tối ƣu cho khảo sát sau 2.2.4.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lí Mn2+ loại than Với loại than, ta khảo sát mẫu Lấy cốc thủy tinh với dung tích 100ml đƣợc rửa sạch, sấy khơ, đánh số theo thứ tự từ đến Thêm vào cốc dung dịch Mn2+ với nồng độ Mn2+ tối ƣu khảo sát mục 2.2.4.3 Cân khối lƣợng than tối ƣu khảo sát mục 2.2.4.2 cho vào cốc 100ml Dung dịch đƣợc khấy khoảng thời gian thay đổi 10 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút 60 phút máy khấy từ với tốc độ khuấy 350 vòng/phút Dung dịch nƣớc lọc đƣợc giữ lại để xác định hàm lƣợng mangan cịn lại sau hấp phụ, hút xác 15ml dịch lọc thực bƣớc nhƣ hình 2.2 Ta đo mật độ quang đồng thời mẫu chuẩn trƣớc xử lí, sau xử lí chọn điều kiện tối ƣu 34 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn Mn2+ Sau pha dung dịch chuẩn Mn2+ 100ppm, lấy vào cốc dung dịch chuẩn Mn2+ có nồng độ 100ppm theo thứ tự nhƣ sau: 0ml, 2.5ml, 5ml, 7.5ml, 10ml, 12.5ml Thêm vào cốc 2ml axit nitric đặc, 2ml AgNO3 khoảng 0.5g amonipesunfat đun bếp điện đến gần sôi Để nguội chuyển vào bình định mức 50ml theo thứ tự, thêm nƣớc cất tới vạch lắc Để ổn định 10 phút ta đo mật độ quang máy đo UV – VIS Lambda – 25 bƣớc sóng 525nm Xây dựng đƣờng chuẩn biễu diễn phụ thuộc mật độ quang vào hàm lƣợng Mn2+: A=f(C) Ta ghi đƣợc giá trị mật độ quang tƣơng ứng với dung dịch đƣợc trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Mn2+ Bình Bình Bình Bình Bình Bình (ml) 2.5 7.5 10 12.5 (ppm) 10 15 20 25 0.2199 0.4273 0.6411 0.8632 1.0853 STT D Dựa vào giá trị nồng độ Mn2+ mật độ quang thu đƣợc ta xây dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc hai đại lƣợng (đƣợc xử lí tốn học thống kê) nhƣ hình 3.1 y = 0.0433x - 0.0013 R² = 0.9999 Mật độ quang D 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 15 20 25 30 Nồng độ Mn2+ (ppm) Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ Mn2+ mật độ quang 35 Theo đồ thị ta có phƣơng trình hồi quy tuyến tính y = 0.0433x - 0.0013, đƣợc sử dụng để xác định nồng độ Mn2+ sau xử lí tính hiệu suất xử lí than đốt từ gáo dừa than biến tính 3.2 Than đốt từ gáo dừa than biến tính Thí nghiệm sau đƣợc tiến hành nhƣ mục 2.2.3, ta thu đƣợc than đốt than biến nhƣ hình 3.2 hình 3.3 đƣợc dùng để khảo sát khả hấp phụ Mn2+ nƣớc ảnh hƣởng khác nhƣ khối lƣợng than, nồng độ Mn2+ thời gian hấp phụ Hình 3.2 Than đốt Hình 3.3 Than biến tính Gáo dừa sau đƣợc thu gom từ sở chế biến cơm dừa, làm sạch, đƣợc rửa đem phơi khơ Sau đó, đƣa vào đốt bếp điện có tủ hút, than hóa bếp điện đến than đen, tro hóa lị nung 3000C 20 phút Than đốt đƣợc nghiền nhỏ cối sứ đến kích thƣớc nhỏ Than đƣợc đem rây lấy kích thƣớc 0.149-0.42mm Than thu đƣợc gọi than đốt, có màu đen, kích cỡ hạt đồng dạng mảnh, than có độ cứng lớn, tạo nhiều tính xốp Than đốt đƣợc biến tính cách cho 60 ml axit HNO3 vào 20 gam than đốt, ngâm mẫu Sau rửa nƣớc cất nhiều lần hết axit Mẫu đƣợc hong khơ ngồi khơng khí sau sấy 80ºC Than thu đƣợc gọi than biến tính Than biến tính có màu đen nhánh, kích cỡ hạt đồng dạng mảnh, có độ ổn định, bị vỡ, tro bụi nhiều so với than đốt 36 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xuất xử lí Mn2+ than đốt than biến tính 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng loại than đến hiệu suất xử lí Mn2+ Để khảo sát ảnh hƣởng loại than (than đốt than biến tính) đến hiệu suất xử lí Mn2+, thí nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ mục 2.2.4.2 Dung dịch đƣợc khuấy với tốc độ 350 vòng/phút máy khuấy từ theo thứ tự tăng dần từ 0.09g, 0.12g, 0.15g, 0.18g, 0.21g Dựa vào kết đo mật độ quang, ta suy đƣợc nồng độ Mn2+ sau hấp phụ để từ ta tính hiệu suất xử lí Mn2+ nƣớc Kết thu đƣợc thể qua bảng 3.2, bảng 3.3 hình 3.4 Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng than đốt đến hiệu suất xử lí Mn2+ STT Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc Khối lƣợng than đốt (g) 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 Thời gian hấp phụ (phút) 45 45 45 45 45 C Mn2+trƣớc (ppm) 10 10 10 10 10 C Mn2+sau (ppm) 1.2015 1.1126 0.9012 0.7236 0.8327 H% 87.99 88.87 90.99 92.76 91.67 Kết từ bảng 3.2 cho ta thấy, khối lƣợng than tăng dần từ 0.09g đến 0.18g hiệu suất hấp phụ tăng dần đạt cực đại 0.18g Khi lƣợng than lớn 0,18 gam hiệu suất có dấu hiệu giảm nhẹ Do ta chọn lƣợng than hấp phụ mangan 0.18g để tiến hành thí nghiệm Bảng 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng than biến tính đến hiệu suất xử lí Mn2+ STT Khối lƣợng than biến tính (g) Thời gian hấp phụ (phút) C Mn2+trƣớc (ppm) C Mn2+sau (ppm) H% Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 10 10 0.4265 10 10 0.2035 10 10 0.0785 10 10 0.1087 10 10 0.1295 95.74 97.97 99.22 98.91 98.71 37 Kết từ bảng 3.3 cho ta thấy, khối lƣợng than tăng dần từ 0.09g đến 0.15g hiệu suất xử lí Mn2+ tăng đạt cực đại 0.15g Nhƣng tiếp tục tăng khối lƣợng từ 0.15g đến 0.21g hiệu suất có dấu hiệu giảm nhẹ khơng đáng kể, chứng tỏ đến lúc hiệu suất xử lí tối đa Do ta chọn khối lƣợng than biến tính 0.15g làm điều kiện tối ƣu cho khảo sát sau 100 Hiệu suất xử lí (H%) 95 95.74 97.97 90 85 87.99 80 0.06 0.09 88.87 0.12 99.22 90.99 0.15 98.91 98.71 92.76 91.67 0.18 0.21 Khối lƣợng than (g) Hiệu suất than đốt (H%) Hiệu suất than biến tính (H%) Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng loại than đến hiệu suất xử lí Mn2+ Đối với than đốt, dung lƣợng hấp phụ, khối lƣợng than tăng lên hiệu suất hấp phụ cao Điều đƣợc giải thích ban đầu bề mặt chất bị hấp phụ chuyển động tự trung tâm hoạt động bề mặt than có lỗ trống nhiều chƣa đƣợc lấp đầy ion Mn2+ nên lƣợng mangan dung dịch đƣợc hấp phụ dễ dàng Khi khối lƣợng than tăng dẫn đến ion Mn2+ đƣợc khuếch tán lên bề mặt chất hấp phụ nhiều Tuy nhiên, dựa vào đồ thị ta nhận thấy rõ ràng hiệu suất hấp phụ tăng tuyến tính khoảng thời gian định trình hấp phụ đạt cân dần ổn định Nguyên nhân bề mặt VLHP đƣợc lấp đầy ion Mn2+, nên dù khối lƣợng than có nhiều lƣợng ion Mn2+ bị giữ VLHP khơng đổi nên hiệu suất thay đổi không đáng kể Đối với than biến tính, dung lƣợng hấp phụ, ta tăng khối lƣợng than biến tính lên dẫn đến cạnh tranh, va chạm ion Mn2+ , lỗ 38 trống đƣợc lấp đầy cản trở chuyển động lẫn bề mặt hấp phụ than làm hạn chế khả hấp phụ điều kiện Dựa vào đồ thị ta nhận thấy rõ ràng hiệu suất hấp phụ tăng tuyến tính khoảng định sau hiệu suất giảm nhẹ, khơng đáng kể khối lƣợng than đƣợc tăng lên Nguyên nhân sau thời gian tiếp xúc với dung dịch, bề mặt VLHP đƣợc lấp đầy ion Mn2+, nên dù có tăng thêm khối lƣợng than lƣợng ion Mn2+ bị giữ VLHP khơng đổi nên hiệu suất thay đổi không đáng kể Từ kết thực nghiệm đồ thị cho ta thấy, nồng độ 10 ppm khối lƣợng than đốt cần dùng để xử lí Mn2+ 0.18g than biến tính cần dùng 0.15g cho hiệu suất cao nhƣng than biến tính cho hiệu suất xử lí cao than đốt điều kiện khảo sát 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí loại than Với tốc độ khuấy 350 vòng/phút máy khuấy từ thí nghiệm nhƣ mục 2.2.4.3, ta tiến hành khảo sát ảnh hƣởng loại than (than đốt than biến tính) với dung lƣợng hấp phụ Mn2+ có nồng độ thay đổi 5ppm, 10ppm, 15ppm, 20ppm 25ppm.Dựa vào kết đo mật độ quang, ta suy đƣợc nồng độ Mn2+ sau hấp phụ để từ ta tính hiệu suất xử lí Mn2+ nƣớc Kết thu đƣợc thể qua bảng 3.4, bảng 3.5 hình 3.5 Bảng 3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí than đốt STT Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc Khối lƣợng than đốt (g) 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 Thời gian hâp phụ (phút) 45 45 45 45 45 C Mn2+trƣớc (ppm) 10 15 20 25 C Mn2+sau (ppm) 0.4312 0.6564 1.0532 1.6667 2.1475 H% 91.38 93.44 92.98 91.67 91.41 Kết từ bảng 3.4 cho ta thấy, nồng độ tăng từ 5ppm -10ppm hiệu suất xử lí Mn2+ tăng mạnh đạt cực đại 10ppm Khi ta tiếp tục tăng nồng độ lên 15ppm - 25ppm hiệu suất có giảm nhƣng không đáng kể, chứng tỏ 39 nồng độ Mn2+ 10ppm hiệu suất xử lí tối đa Do ta chọn nồng độ Mn2+ 10ppm cho than đốt làm điều kiện tối ƣu cho khảo sát sau Bảng 3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí Mn2+ than biến tính STT Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 Thời gian hấp phụ (phút) 15 15 15 15 15 C Mn2+trƣớc (ppm) 10 15 20 25 C Mn2++sau (ppm) 0.1297 0.1013 0.3328 0.6305 0.8611 H% 97.41 98.99 97.78 96.85 96.56 Khối lƣợng than biến tính (g) Kết từ bảng 3.5 cho ta thấy, nồng độ tăng từ 5ppm -10ppm hiệu suất xử lí Mn2+ tăng mạnh đạt cực đại 10ppm Khi ta tiếp tục tăng nồng độ từ 15ppm - 25ppm hiệu suất giảm nhẹ nhƣng giảm khơng đáng kể, chứng tỏ nồng độ Mn2+ 10ppm hiệu suất xử lí tối đa Do ta chọn nồng độ Mn2+ 10ppm cho than biến tính làm điều kiện tối ƣu cho khảo sát sau Từ bảng kết 3.4 3.5, ta dựng đồ thị hình 3.5 Hiệu suất xử lí(H%) 100 98.99 97.78 98 97.41 96.85 96.56 96 93.44 94 92.98 91.67 92 91.38 91.41 90 10 15 20 25 Nồng độ Mn2+ (ppm) Hiệu suất than đốt (H%) Hiệu suất than biến tính (H%) Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Mn2+ đến hiệu suất xử lí Mn2+ 40 30 Qua đồ thị so sánh cho thấy, than đốt than biến tính có điểm chung khoảng nồng độ Mn2+ đƣợc khảo sát từ 5ppm đến 10 ppm hiệu suất xử lí tăng sau giảm dần tƣơng đối ổn định Tại dung lƣợng hấp phụ 10ppm, hai vật liệu hấp phụ than đốt than biến tính cho hiệu suất cao nhƣng dựa vào đồ thị ta thấy than biến tính cho hiệu suất cao so với than đốt Điều đƣợc giải thích khối lƣợng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ lỗng phân tử chất bị hấp phụ chuyển động tự trung tâm hoạt động bề mặt than chƣa đƣợc lấp đầy lƣợng Mn2+ Chính than biến tính có cấu trúc mao mạch rỗng nhiều nên có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn nhiều nên có khả tạo nhiều tâm hấp phụ bề mặt than, có độ cứng lớn hơn, khả phân tán cao so với than đốt nên có khả kháng đƣợc mài mòn cao Hàm lƣợng cacbon cao gáo dừa tạo nhiều tính xốp, khả hấp phụ tăng cao Tuy nhiên, dựa vào đồ thị ta nhận thấy rõ ràng hiệu suất hấp phụ tăng tuyến tính khoảng thời gian định sau dần ổn định nồng độ Mn2+ đƣợc tăng thêm Nguyên nhân nồng độ tăng cao dẫn đến va chạm, cạnh tranh ion Mn2+ cản trở chuyển động lẫn làm hạn chế khả hấp phụ than điều kiện, nên nồng độ chất hấp phụ lớn hiệu suất hấp phụ giảm nhẹ Từ kết thực nghiệm đồ thị cho ta thấy, nồng độ 10 ppm loại than cho hiệu suất cao nhƣng dựa vào đồ thị ta dễ dàng nhận thấy than biến tính cho hiệu suất xử lí cao so với than đốt than biến tính có khả phản ứng nhanh hơn, xử lí thuận tiện, dễ dàng than đốt điều kiện khảo sát 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lí Mn2+ loại than Thời gian yếu tố ảnh hƣởng đến trình tiếp xúc vật liệu hấp phụ với nồng độ Mn2+ nƣớc thải 41 Để khảo sát ảnh hƣởng loại than (than đốt than biến tính) đến hiệu suất xử lí Mn2+, thí nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ mục 2.2.4.4 Dung dịch đƣợc khuấy với tốc độ 350 vòng/phút máy khuấy từ, ta tiến hành khảo sát khoảng thời gian từ 10 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút 60 phút Dựa vào kết đo mật độ quang, ta suy đƣợc nồng độ Mn2+ sau hấp phụ để từ ta tính hiệu suất xử lí Mn2+ nƣớc Kết thu đƣợc thể qua bảng 3.6, bảng 3.7 hình 3.6 Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lí Mn2+ than đốt STT Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc Khối lƣợng than đốt (g) 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 Thời gian hấp phụ(phút) 10 15 30 45 60 C Mn2+trƣớc (ppm) 10 10 10 10 10 C Mn2+sau (ppm) 1.2041 1.1094 0.9215 0.7996 0.8961 H% 87.96 88.91 90.79 92.01 91.04 Theo bảng số liệu 3.6, hiệu suất xử lí cao khuấy dung dịch với thời gian thay đổi từ 10 phút đến 60 phút Tại thời gian 45 phút hiệu suất đạt cực đại sau khoảng thời gian hiệu suất thay đổi khơng đáng kể, điều kiện tối ƣu cho trình xử lí Có thể thấy rõ thời gian hấp phụ ảnh hƣởng lớn đến hiệu suất xử lí Mn2+ than Vì vậy, ta chọn 45 phút điều kiện tối ƣu để tiến hành khảo sát Bảng 3.7 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lí Mn2+ than biến tính STT Khối lƣợng than biến tính (g) Thời gian hấp phụ (phút) Cốc Cốc Cốc Cốc Cốc 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 10 15 30 45 60 C Mn2+trƣớc (ppm) 10 10 10 10 10 C Mn2+sau (ppm) 0.2034 0.1087 0.2153 0.2291 0.2516 H% 97.97 98.91 97.85 97.71 97.48 42 Kết từ bảng 3.7 cho ta thấy, hiệu suất xử lí cao Tại thời gian hấp phụ 15 phút hiệu suất đạt cực đại sau khoảng thời gian hiệu suất thay đổi khơng lớn, điều kiện tối ƣu cho q trình xử lí Hiệu suất xử lí (H%) Từ bảng kết 3.6 bảng 3.7, ta dựng đồ thị hình 3.6 98.91 100 97.85 97.97 95 90.79 88.91 90 97.71 96.99 92.01 91.04 87.96 85 80 10 20 30 40 Thời gian hấp phụ (phút) Hiệu suất than đốt (H%) 50 60 Hiệu suất than biến tính (H%) Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lí Mn2+của loại than Đối với than đốt, khối lƣợng than dung lƣợng hấp phụ đƣợc khảo sát mục 3.2.1 mục 3.2.2 thời gian hấp phụ tăng lên hiệu suất xử lí cao Ngun nhân ban đầu bề mặt chất bị hấp phụ chuyển động tự trung tâm hoạt động bề mặt than có lỗ trống nhiều chƣa đƣợc lấp đầy lƣợng Mn2+ nên dễ dàng hấp phụ lƣợng mangan dung dịch Khi thời gian hấp phụ lâu dẫn đến ion Mn2+ đƣợc khuếch tán lên bề mặt chất hấp phụ nhiều Do đó, thời gian hấp phụ nhiều hiệu suất xử lí tăng Tuy nhiên, dựa vào đồ thị ta nhận thấy rõ ràng hiệu suất hấp phụ tăng tuyến tính khoảng thời gian định sau dần ổn định thời gian tiếp xúc có tăng thêm Nguyên nhân sau thời gian tiếp xúc với dung dịch, bề mặt VLHP đƣợc lấp đầy ion Mn2+, nên dù thời gian có kéo dài thêm lƣợng ion Mn2+ bị giữ VLHP không đổi nên hiệu suất thay đổi không đáng kể Đối với than biến tính, khối lƣợng dung lƣợng hấp phụ, ta hấp phụ lâu dẫn đến cạnh tranh, va chạm ion Mn2+, lỗ trống 43 đƣợc lấp đầy cản trở chuyển động lẫn bề mặt hấp phụ than làm hạn chế khả hấp phụ điều kiện nên thời gian hấp phụ ngắn hiệu suất xử lí đạt hiệu suất cao Bên cạnh đó, dựa vào đồ thị ta nhận thấy rõ ràng hiệu suất hấp phụ tăng tuyến tính khoảng thời gian định sau dần ổn định thời gian tiếp xúc đƣợc tăng lên Điều đƣợc giải thích sau thời gian tiếp xúc với dung dịch, bề mặt VLHP đƣợc lấp đầy ion Mn2+, nên dù thời gian có kéo dài thêm lƣợng ion Mn2+ bị giữ VLHP không đổi nên hiệu suất thay đổi không đáng kể Từ kết thực nghiệm đồ thị cho ta thấy, khối lƣợng nồng độ thời gian hấp phụ cần dùng để xử lí Mn2+ than đốt 45 phút than biến tính cần dùng với thời gian 15 phút Kết luận: Kết hợp yếu tố ta chọn đƣợc điều kiện tối ƣu để hiệu suất xử lí Mn2+ đạt cực đại với than đốt 0.18g than hấp phụ thời gian 45 phút nồng độ 10ppm, cịn than biến tính 0.15g hấp phụ thời gian 15 phút nồng độ 10ppm 3.4 So sánh khả xử lí loại than Tiến hành thí nghiệm điều kiện nhƣ khối lƣợng than, nồng độ Mn2+ thời gian hấp phụ loại than Kết khảo sát thu đƣợc mục 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4 cho thấy điều kiện tối ƣu để xử lí Mn2+ than đốt 0.18g hấp phụ thời gian 45 phút nồng độ 10ppm, than biến tính 0.15g hấp phụ thời gian 15 phút nồng độ 10ppm Hiệu suất xử lí theo điều kiện tối ƣu khảo sát Mn2+ than biến tính cao đạt hiệu nhiều so với than đốt 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua q trình thực đề tài khóa luận : “Khảo sát số yếu tố ảnh hƣởng giảm thiểu Mn2+ nƣớc than gáo dừa”, thu đƣợc số kết nhƣ sau: - Khảo sát khối lƣợng tối ƣu cho khả xử lí loại than 0.15g than biến tính (hiệu suất 99.22%) 0.18g than đốt (hiệu suất 92.76%) - Nồng độ Mn2+ tối ƣu đạt đƣợc cho khả xử lí loại than 10ppm nhƣng than biến tính cho hiệu suất cao (hiệu suất 98.99%) so với than đốt (hiệu suất 93.44%) - Thời gian tối ƣu cho khả xử lí loại than 15 phút than biến tính (hiệu suất 98.91 %) than đốt 45 phút (hiệu suất 92.01%) - Kết hợp yếu tố ta chọn đƣợc điều kiện tối ƣu để hiệu suất xử lí Mn2+ đạt cực đại với than đốt 0.18g than hấp phụ thời gian 45 phút nồng độ 10ppm, than biến tính 0.15g hấp phụ thời gian 15 phút nồng độ 10ppm - Than biến tính có khả xử lí tốt so với than đốt khả phản ứng nhanh hơn, thuận tiện hơn, xử lí dễ dàng hơn, cho hiệu suất cao có tiềm ứng dụng xử lí Mn2+ nƣớc Kiến nghị Do cịn nhiều hạn chế thời gian, đ iều kiện công nghệ nhƣ khả nắm bắt, tìm hiểu, kiến thức sinh viên hạn hẹp nên đề tài cịn nhiều thiếu sót Vậy nên em xin đƣa số đề xuất cho nghiên cứu tiếp theo: - Nghiên cứu, mở rộng khả xử lí nhiều kim loại khác than gáo dừa - Ứng dụng than gáo dừa để xử lí kim loại nặng mẫu nƣớc thải thực tế 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Huy Bá, Độc học mơi trƣờng bản, NXB ĐHQC TP Hồ Chí Minh, 2008 [2] Nguyễn Đình Bảng, Bài giảng chuyên đề phƣơng pháp xử lí nƣớc, nƣớc thải, ĐHKHTN-ĐHQGHN, 2004 [3] Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nƣớc thải, NXB thống kê Hà Nội, 2002 [4] Hồng Minh Châu, Hóa học phân tích định tính, NXB Giáo dục, 1977 [5] Đặng Ngọc Dục- Đặng Cơng Hanh- Thái Xn Tiên, Lí thuyết xác suất thống kê toán, ĐHSP- ĐHĐN, 1996 [6] Nguyễn Đăng Đức, Hóa học phân tích, Đại học Thái Ngun, 2008 [7] Lê Tự Hải, Bài giảng Vật liệu hấp phụ xử lí mơi trƣờng, ĐHSP Đà Nẵng, 2011 [8] Nguyễn Thị Hƣờng, Bài giảng xử lí nƣớc thải, ĐHSP Đà Nẵng [9] Từ Vọng Nghi- Hoàng Văn Trung- Trần Tứ Hiếu, Phân tích nƣớc, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1986 [10] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lí nƣớc thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2002 [11] Hồ Viết Quý, Các phƣơng pháp phân tích quang học hóa học, NXB ĐHQG Hà Nội, 1999 [12] Trịnh Thị Thanh, Độc học, môi trƣờng sức khỏe ngƣời, Nhà xuất Đại Học quốc gia Hà Nội, 2001 [13] Nguyễn Đức Vận, Hóa vơ tập 2: Các kim loại điển hình, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [14] Bùi Xuân Vững, Xử lí số liệu hóa phân tích, ĐHSP- ĐHĐN, 2014 [15] QCVN 09 MT-2015/BTNMT,Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất, 2015 [16] QCVN 40-2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải cơng nghiệp, 2011 [17] G Saclo, Các phƣơng pháp hóa phân tích (tập 1, tập 2), NXB Đại học trung học chuyên nghiệp 46 [18] https://vi.wikipedia.org/wiki/Mangan [19] http://uv-vietnam.com.vn/NewsDetail.aspx?newsId=1334 [20] http://text.xemtailieu.com/tai-lieu/kim-loai-nang-trong-nuoc-118332.html [21] http://hus.vnu.edu.vn/files/ChuaPhanLoai/LuanVanThacSiChuaPhanLoai%20 (207) 47 ... - Than đốt từ gáo dừa than biến tính - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xuất xử lí Mn2+ than đốt từ gáo dừa than biến tính: + Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng loại than đến hiệu xuất xử lí Mn2+ ... đốt từ gáo dừa than biến tính - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xuất xử lí Mn2+ than đốt than biến tính: + Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng loại than đến hiệu xuất xử lí Mn2+ + Khảo sát ảnh hƣởng... TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA HỌC - - ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG KHI GIẢM THIỂU Mn2+ TRONG NƢỚC BẰNG THAN GÁO DỪA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Trần