Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây bông lau để khảo sát khả năng xử lý ion cu2 trong môi trường nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA PHẠM THỊ QUÝ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ THÂN CÂY BÔNG LAU ĐỂ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ ION Cu2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Đà Nẵng, tháng 5/2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ THÂN CÂY BÔNG LAU ĐỂ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ ION Cu2+ TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM Giáo viên hướng dẫn: TS.Giang Thị Kim Liên Sinh viên thực : Phạm Thị Quý Lớp 11CQM Đà Nẵng, tháng 5/2015 : ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Thị Quý Lớp: 11CQM Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân lau để khảo sát khả xử lý ion Cu2+ môi trường nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: thân bơng lau, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy, bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc Nội dung nghiên cứu: khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình chế tạo VLHP: q trình hoạt hóa axit H3PO4 (nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt độ nung mẫu), hoạt hóa kiềm KOH (tỉ lệ mThan : mKOH, nhiệt độ nung mẫu); khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion Cu2+ VLHP (thời gian đạt cân bằng, tỉ lệ rắn : lỏng) từ rút nhận xét khả hấp phụ kim loại Cu2+ VLHP Giáo viên hướng dẫn: TS Giang Thị Kim Liên Ngày giao đề tài: Ngày 08 tháng 11 năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày 25 tháng 03 năm 2014 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng….năm 2015 Kết điểm đánh giá: Ngày….tháng….năm 2015 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Thị Quý Lớp: 11CQM Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân lau để khảo sát khả xử lý ion Cu2+ môi trường nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: thân bơng lau, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy, bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc Nội dung nghiên cứu: khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình chế tạo VLHP: q trình hoạt hóa axit H3PO4 (nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt độ nung mẫu), hoạt hóa kiềm KOH (tỉ lệ mThan : mKOH, nhiệt độ nung mẫu); khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion Cu2+ VLHP (thời gian đạt cân bằng, tỉ lệ rắn : lỏng) từ rút nhận xét khả hấp phụ kim loại Cu2+ VLHP Giáo viên hướng dẫn: TS Giang Thị Kim Liên Ngày giao đề tài: Ngày 08 tháng 11 năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày 25 tháng 03 năm 2014 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng….năm 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin chân bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến cô Giang Thị Kim Liên, người giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoang thành tốt khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo khoa, đặc biệt thầy phịng thí nghiệm tạo điều kiện cho em hoang thành khóa luận cách thuận lợi Cuối , xin cảm ơn bạn lớp giúp đỡ tơi việc tìm kiếm tài liệu đống gớp ý kiến cho suốt trình hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Phạm Thị Quý MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sơ lược thân lau 1.2 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ 1.3 Độc tính kim loại đồng 1.3.1 Tính chất vật lý 1.3.2 Tính chất hóa học 1.3.3 Đồng vị 10 1.3.4 Phân bố 10 1.4 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 11 1.4.1 Các khái niệm 11 1.4.2 Phân loại trình hấp phụ 12 1.4.2.1 Dựa vào chất lực hấp phụ 12 1.4.2.2 Dựa vào chuyển dộng tương đối phân tử chất lỏng so với phân tử chất hấp phụ 13 1.4.3 Hấp thụ môi trường nước – chế trình hấp thụ 13 1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 14 1.4.5 Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt 15 1.4.6 Phương pháp trắc quang phân tử AAS 16 1.4.7 Phương pháp đường chuẩn 17 1.4.8 Phương pháp thêm chuẩn 18 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 19 1.5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 19 1.5.2 Ảnh hưởng tính tương đồng 19 1.5.3 Ảnh hưởng pH 19 1.5.4 Ảnh hưởng diện tích bề mặt chất rắn 20 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất 21 2.1.1 Nguyên liệu, hóa chất 21 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 21 2.2 Pha dung dịch 22 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 23 2.4 Phương pháp nghiên cứu 23 2.4.1 Thu gom xử lý mẫu 23 2.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP 24 2.4.2.1 Q trình hoạt hóa với axit H3PO4 24 2.4.2.2 Quá trình hoạt hóa KOH 25 2.4.3 Đánh giá bề mặt nguyên liệu thô VLHP 26 2.4.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP nghiên cứu 26 2.4.5 So sánh khả hấp phụ VLHP lau ban đầu chưa biến tính 27 2.4.6 Xây dựng đượng đẳng nhiệt hấp phụ 27 2.4.5 Giải hấp tái sử dụng vật liệu hấp phụ 28 2.4.5.1 Giải hấp sử dụng mendlich 28 2.4.5.2 Tái sử dụng VLHP 28 2.5 Phương pháp xây dựng đường chuẩn 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 30 3.1 Kết xác định độ ẩm 30 3.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP từ thân lau 30 3.2.1 Q trình hoạt hóa với H3PO4 30 3.2.1.1 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến trình hoạt hóa 30 3.2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến q trình hoạt hóa 31 3.2.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa 32 3.2.2 Q trình hoạt hóa KOH 33 3.2.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa 33 3.2.2.2 Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nung mẫu đến trình hoạt hoá 34 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP 35 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ 35 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 36 3.3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ 37 3.4 Kết khảo sát hấp phụ ion Cu2+ vật liệu trước biến tính 38 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 39 3.6.Khả tái sử dụng VLHP 40 3.6.1 Giải hấp phụ 40 3.6.2 Tái sử dụng VLHP 40 3.7 Đánh giá bề mặt nguyên liệu thô VLHP 41 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 4.1 Kết luận 43 4.2 Kiến nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Độ ẩm bột thân lau 30 Bảng 3.2: Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa 31 Bảng 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến q trình hoạt hóa 32 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa 33 Bảng 3.5: Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa 34 Bảng 3.6: Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hố 35 Bảng 3.7: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP 36 Bảng 3.8: Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 36 Bảng 3.9: Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ 37 Bảng 3.10: Hấp phụ ion Cu 2+ vật liệu chưa biến tính VLHP 38 Bảng 3.12: Kết trình giải hấp 40 Bảng 3.12: Kết trình tái sử dụng 40 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cây bơng lau Hình 1.2: Đĩa đồng (độ tinh khiết 99,95%) Hình 1.3: Đồng nóng chảy Hình 1.4: Sợi đồng khơng bị ơxy hóa (trái) sợi đồng bị ơxy hóa (phải) Hình 1.5: Đồng Sunfat Hình 1.5: Đường chuẩn phương pháp đo quang 18 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu 23 Hình 2.2: Đường chuẩn Cu2+ 29 Hình 3.1: Bột bơng lau 30 Hình 3.2: Kết khảo sát nồng độ H3PO4 31 Hình 3.3: Kết khảo sát nhiệt độ ngâm mẫu 32 Hình 3.4: Kết khảo sát nhiệt độ nung 33 Hình 3.5: Kết khảo sát tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH 34 Hình 3.6: Kết khảo sát nhiệt độ nung mẫu 35 Hình 3.7: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất VLHP 36 Hình 3.8: Kết khảo sát thời gian hấp phụ 37 Hình 3.9: Khảo sát tỷ lệ rắn : lỏng 38 Hình 3.10: Biểu đồ hiệu suất hấp phụ VL chư biến tính VLHP 39 Hình 3.11: Dạng tuyến tính phương trình Langmuir ion Cu 2+ 40 Hình 3.12: Ảnh SEM ngun liệu thơ bơng lau (1000 lần) 41 Hình 3.13: Ảnh SEM VLHP lau (1000 lần) 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết xác định độ ẩm Thân lau sau phơi khô băm nhỏ xay rây thành bột có kích thước 0,1mm đưa xác định độ ẩm Hình 3.1: Bột bơng lau Kết độ ẩm bột thân bơng lau trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1: Độ ẩm bột thân lau Lần thí nghiệm w (g) m (g) ω (%) 0,204 3,0 6,80 0,193 3,0 6,43 0,188 3,0 6,27 Trung bình 6,5 Nhận xét: Kết từ bảng 3.1 cho thấy, bột thân bơng lau có độ ẩm trung bình 6,5% 3.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP từ thân bơng lau 3.2.1 Q trình hoạt hóa với H3PO4 3.2.1.1 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa Điều kiện khảo sát: Cân mẫu thí nghiệm gam nguyên liệu thô (bông lau) sau phơi khô, xay, rây thành bột có kích thước 1mm ngâm 10 nước cất để loại bỏ tạp chất, ngâm với axit H3PO4 có nồng độ thay đổi từ 10% - 80% với tỉ lệ 1:5 (1 gam nguyên liệu thô : 5ml axit), 50oC khoảng 30 bếp cách thủy, mẫu đun nóng bếp điện 1,5 giờ, đem nung nhiệt độ 450oC lò nung Lấy mẫu để nguội, rửa sản phẩm nước cất đến pH=7, sấy khơ 105oC, bảo quản bình hút ẩm tiến hành khảo sát với dung dịch Cu2+(20ppm) Bảng 3.2: Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa Nồng độ H3PO4 (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 20 20 20 20 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 5,75 5,32 4,98 4,55 4,14 3,72 3,2 3,21 Hbônglau (%) 66,25 68,4 70,1 72,25 74,3 76,4 Co (ppm) 78,98 78,95 80 Hiệu suất % 78 76 74 72 70 68 66 10 20 30 40 50 60 70 80 Nồng độ H3PO4 % Hình 3.2: Kết khảo sát nồng độ H3PO4 Từ hình 3.2 cho thấy: Quá trình hấp phụ VLHP chế tạo từ thân lau đạt giá trị cực đại nồng độ axit H3PO4 70% có hiệu suất hấp thụ cao 78,98% Khi tăng nồng độ axit H3PO4 hiệu suất giảm xuống khơng đáng kể, nên chọn nồng độ H3PO4 cho khảo sát 3.2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến q trình hoạt hóa Điều kiện khảo sát: Ngâm mẫu nhiệt độ ngâm thay đổi từ 30oC- 90oC bếp cách thủy khoảng giờ, đun bếp điện 1,5 giờ, nung 450oC lò nung 31 Lấy mẫu để nguội, rửa sản phẩm nước cất đến pH=7, sấy khô, bảo quản bình hút ẩm tiến hành khảo sát với dung dịch Cu2+(20ppm) Bảng 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến q trình hoạt hóa Nhiệt độ ngâm mẫuoC 30 40 50 60 70 80 90 Co (ppm) 20 20 20 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 4,16 3,99 3,42 2,78 2,94 3,01 Hbônglau (%) 74,21 75,06 77,89 81,08 80,32 80,01 79,93 82 81 Hiệu suất % 80 79 78 77 76 75 74 30 40 50 60 70 80 90 Nhiệt độ ngâm mẫu oC Hình 3.3: Kết khảo sát nhiệt độ ngâm mẫu Từ hình 3.3 cho thấy: Nhiệt độ ngâm hiệu suất hấp phụ VLHP chế tạo từ thân lau có giá trị cao tại: 60oC 3.2.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa Điều kiện khảo sát: Cân gam nguyên liệu thô ngâm axit H3PO4 với nồng độ nhiệt độ ngâm khảo sát trên, nung bếp điện 1,5 giờ, nung mẫu với nhiệt độ thay đổi từ 450-750oC tiến hành khảo sát với điều kiện 32 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa Nhiệt độ nung mẫu oC 450 550 650 750 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 2,97 2,85 2,78 3,17 Hbônglau (%) 80,17 80,76 81,12 79,17 Co (ppm) Hiệu suất % 82 81 80 79 450 550 650 Nhiệt độ nung mẫu oC 750 Hình 3.4: Kết khảo sát nhiệt độ nung Từ hình 3.4 cho thấy: Hiệu suất hấp phụ VLHP đạt giá trị lớn nhiệt độ nung 650 oC với H=81,12% 3.2.2 Q trình hoạt hóa KOH 3.2.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa Điều kiện khảo sát: Lấy 3g mẫu than (sản phẩm thu sau ngun liệu thơ hoạt hóa axit H3PO4 ) trộn KOH rắn với khối lượng thay đổi từ 1-3g; thêm vào nước cất cho mẫu sền sệt đem nung nhiệt độ 750oC lò nung Lấy mẫu để nguội, rửa sản phẩm thu nước cất đến pH=7, sấy khô lại 105oC, bảo quản bình hút ẩm tiến hành khảo sát với dung dịch Cu2+(20ppm) 33 Bảng 3.5: Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa Khốilượng KOH (g) 1,5 2,5 Co (ppm) 20 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 2,57 2,17 2,2 2,28 2,32 Hbônglau (%) 82,15 84,15 84 83,6 83,4 Hiệu suất % 85 84 83 82 1.5 2.5 Khối lượng KOH (g) Hình 3.5: Kết khảo sát tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH Từ hình 3.5 cho thấy: Quá trình hấp phụ VLHP đạt giá trị cực đại tỉ lệ khối lượng mthan : mKOH = 3:1,5; với hiệu suất 84,15% Khi tăng khối lượng KOH hiệu suất giảm xuống không đáng kể nên chọn khối lượng KOH 1,5g cho khảo sát 3.2.2.2 Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nung mẫu đến trình hoạt hố Điều kiện khảo sát: Cố định điều kiện khảo sát, giữ nguyên khối lượng than cho mẫu thí nghiệm gam với tỉ lệ khối lượng mthan:mKOH = 3:1,5 khảo sát Nhiệt độ nung mẫu thay đổi từ 750-900oC lò nung Lấy mẫu ra, rửa sản phẩm thu nước cất đến pH = 7, sấy khô 105 oC, bảo quản bình hút ẩm tiến hành khảo sát với dung dịch Cu2+(20ppm) 34 Bảng 3.6: Ảnh hưởng cuả nhiệt độ nung mẫu đến trình hoạt hố Nhiệt độ nung oC 750 800 850 900 Co (ppm) 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 1,95 1,81 1,86 1,92 Hbônglau (%) 85,25 85,95 85,7 85,4 86 Hiệu suất % 85.8 85.6 85.4 85.2 85 750 800 850 o Nhiệt độ nung C 900 Hình 3.6: Kết khảo sát nhiệt độ nung mẫu Từ hình 3.6 cho thấy: Hiệu suất trình hấp phụ VLHP chế tạo từ thân lau 800oC Trong VLHP chế tạo từ thân ngơ đạt hiệu suất cao 91,75%.khi tăng nhiệt độ nung mấu hiệu suất giảm xuống nên chọn nhiệt độ nung nhiệt độ tốt cho VLHP để khảo sát yếu tố 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ pH dung dịch Cu2+ thay đổi 2, 3, 4, 5, Xác định nồng độ dung dịch Cu2+ ban đầu Co, nồng độ dung dịch Cu2+ sau hấp phụ Cf Kết quả, hiệu suất trình hấp phụ H% thể bảng 3.7 35 Bảng 3.7: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP pH Co (ppm) 20 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 2,85 3,02 3,19 3,34 3,57 Hbônglau (%) 83,3 84,05 84,9 85,75 85,68 Từ số liệu thu bảng 3.7, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ phụ thuộc vào pH dung dịch Cu2+, thể hình 3.7 Hiệu suất % 86 85 84 83 pH Hình 3.7: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất VLHP Kết từ hình 3.7 cho ta thấy khả hấp phụ thân lau tăng tăng pH đạt hiệu suất cao pH = 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Điều kiện khảo sát: Cân 0,5 gam mẫu than (sản phẩm sau hoạt hóa axit H3PO4 KOH) cho mẫu thí nghiệm đem khuấy với dung dịch Cu2+ nồng độ 20 ppm thời gian thay đổi từ 30-150 phút Bảng 3.8: Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ Thời gian khuấy (phút) 30 60 90 120 150 Co (ppm) 20 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 0,97 0,64 0,55 0,46 0,56 Hbônglau (%) 90,17 91,78 92,23 92,7 92,69 36 Hiệu suất % 93 92 91 90 30 60 90 120 Thời gian khuấy (phút) 150 Hình 3.8: Kết khảo sát thời gian hấp phụ Từ kết hình 3.8 ta thấy: Thời gian hấp phụ tốt VLHP làm từ thân lau 120 phút Hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP làm từ thân lau thời gian 92,7% Khi tăng thời gian hấp phụ hiệu suất thay đổi khơng đáng kể nên chọn thời gian thời gian hấp phụ tốt vật liệu cho khảo sát 3.3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ Điều kiện khảo sát: Tỉ lệ khối lượng VLHP thể tích dung dịch thay đổi từ 0,5gam : 50ml đến 3gam:50ml dung dịch Cu2+ 20ppm, mẫu khuấy với thời gian tốt cho vật liệu khảo sát Bảng 3.9: Ảnh hưởng tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ Khối lượng than (g) 0,5 1,5 2,5 Co (ppm) 20 20 20 20 20 20 Cfbônglau (ppm) 0,92 0,75 0,61 0,44 0,55 0,6 Hbônglau (%) 90,4 91,23 92,78 92,79 92,81 92,83 37 Hiệu suất % 93 92 91 90 0.5 1.5 Tỉ lệ rắn:lỏng (g:ml) 2.5 Hình 3.9: Khảo sát tỷ lệ rắn : lỏng Từ kết hình 3.9 ta thấy: Hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ VLHP làm từ thân lau đạt giá trị tốt tỷ lệ 1,5g : 50ml Khi tăng khối lượng VLHP hiệu suất thay đổi khơng đáng kể 3.4 Kết khảo sát hấp phụ ion Cu2+ vật liệu trước biến tính Điều kiện khảo sát: Cân 0,5 gam mẫu nguyên liệu thô (bông lau) sau phơi khô, xay, rây thành bột có kích thước 1mm ngâm 10 nước cất để loại bỏ tạp chất cho mối thí nghiệm đem khuấy với dung dịch Cu 2+ nồng độ 20 ppm thời gian 30 phút Kết hợp với kết khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ trên, vật liệu chưa biến tính hấp phụ Cu 2+ với nồng độ ban đầu Co, nồng độ dung dịch sau hấp phụ Cf, hiệu suất trình thể bảng 3.10 Bảng 3.10: Hấp phụ ion Cu 2+ vật liệu chưa biến tính VLHP Thơng số hấp phụ Thân bơng lau VLHP 20 20 Cf lau (ppm) 16,47 0,97 Hbông lau (%) 17,65 90,17 Co (ppm) Từ kết bảng 3.10 ta thấy: Hiệu suất hấp phụ vật liệu trước biến tính H=17,65% Từ số liệu trên, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ thân bơng lau chưa biến tính VLHP 38 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 90.17 17.65 VLHP VL chưa biến tính Hình 3.10: Biểu đồ hiệu suất hấp phụ VL chư biến tính VLHP 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Điều kiện khảo sát: Cân 1,5 gam mẫu than (sản phẩm sau hoạt hóa với H3PO4 KOH) khuấy từ với 50ml dung dịch Cu2+ thời gian 120 phút Nồng độ Cu 2+ 20ppm thay đổi từ 5ml : 30ml Bảng 3.11: Ảnh hưởng nồng độ Cu2+ đến hiệu suất hấp phụ Nồng độ Cu2+ (mg/ml) 10 15 20 25 Cf (mg/l) 0,18 0,41 0,82 1,29 1,95 q (mg/g) 0,16 0,32 0,47 0,62 0,77 Cf / q (g/l) 1,12 1,28 1,73 2,07 2,54 %A 96,4 95,9 94,53 93,55 92,2 39 Đại lượng hấp phụ Cf/q 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 y = 0.41x - 0.2478 R² = 0.9754 1.5 2.5 Nồng độ ion lại (ppm) Hình 3.11: Dạng tuyến tính phương trình Langmuir ion Cu 2+ Dựa vào phương trình đẳng nhiệt y = 0,41x + 0,2478 ta tính tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu 2+ hấp phụ qmax = 2,44 (mg/g) lực b = 1,65 3.6.Khả tái sử dụng VLHP 3.6.1 Giải hấp phụ Bảng 3.12: Kết trình giải hấp Bông lau Nồng độ ppm Hiệu suất Co 19,98 Cf 16,23 H (%) 81,23 Quá trình giải hấp VLHP sử dụng dụng dịch Menlich đạt hiệu suất trung bình vật liệu bơng lau tương ứng 81,23% 3.6.2 Tái sử dụng VLHP Bảng 3.12: Kết q trình tái sử dụng Bơng lau Nồng độ ppm Hiệu suất Co 20 Cf 3,99 H (%) 80,05 40 Hiệu suất tái sử dụng vật liệu lau tương ứng 80,05% VLHP sau giải hấp tái hấp phụ lần đạt hiệu suất hấp phụ cao nên tái sử dụng để tiếp tục 3.7 Đánh giá bề mặt nguyên liệu thơ VLHP Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) nguyên liệu thô VLHP nghiên cứu thể hình: Hình 3.12: Ảnh SEM nguyên liệu thô lau (1000 lần) 41 Hình 3.13: Ảnh SEM VLHP bơng lau (1000 lần) Nhận xét: Từ ảnh kính hiểm vi điện tử quét SEM nhận thấy: VLHP có cấu trúc bề mặt xốp nguyên liệu thô ban đầu 42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua thời gian nghiên cứu, thu số kết sau: - Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP từ thân bơng lau - Q trình hoạt hóa H3 PO4 cho thấy: + Nồng độ axít : 70% + Nhiệt độ ngâm mẫu chọn : 60oC + Nhiệt độ nung mẫu chọn 650oC - Q trình hoạt hóa KOH + Tỷ lệ mthan : mKOH 3:1,5(g) + Nhiệt độ nung mẫu chọn khảo sát: 800oC - Đã tìm điều kiện tốt để hấp phụ ion Cu 2+ VLHP từ thân lau: + Thời gian khuấy tốt nhất: 120 phút + Tỷ lệ rắn lỏng tốt nhất: 1,5g : 50ml - Từ kết nghiên cứu cho thấy VLHP chế tạo từ thân lau vật liệu tốt có khả ứng dụng cao 4.2 Kiến nghị Đưa VLHP chế tạo từ thân lau vào ứng dụng xử lý môi trường Nghiên cứu khả hấp phụ VLHP chế tạo từ nguyên liệu với số ion kim loại nặng khác 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả hấp thụ metyl đỏ dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thử nghiệm xử lý môi trường , luận văn thạc sĩ hóa học, Thái Nguyên [2] Lê Tự Hải, Bài giảng vật liệu hấp phụ xử lý môi trường, 2013, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng [3] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý hóa keo, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [4] Trần Mạnh Lục, Hóa học hệ phân tán keo, 2008, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng [5] Bùi Xuân Vững, Giáo trình phân tích cơng cụ, 2009,trường đại học Sư Phạm Đà Nẵng [6] Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sỏ hóa học gỗ xenlulozơ, NXB Khoa học kỹ thuật [7] Bùi Xuân Vững, Giáo trình xử lý số liệu, 2013, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng [8] Tạp chí khoa học Công nghệ Hàng hải số 24 – 11/2010 [11] Shah P S Suppes, G J., Pfeifer P, “Nanoporous carbon from corncobs using Chemical Activation Process”, Parag S Shah Dr Galen J Suppes, Columbia [10] Trang wep http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BB%ABa [11] http://www.thuocvuonnha.com/c/re-say-va-vi-thuoc-lo-can/hoi-dap [12] http://vi.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1ch_(c%C3%A2y) [13] http://www.thaythuoccuaban.com/vithuoc/lau.htm [14] http://www.khoahoc.com.vn 44 ... tiềm để chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) xử lý ô nhiễm môi trường Với lý trên, em thực đề tài: “ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân lau để khảo sát khả xử lý ion Cu2+ môi trường nước? ?? Mục... tài Nghiên cứu tổng hợp VLHP từ thân lau Khảo sát khả xử lý Cu2+ môi trường nước VLHP Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: lau Phạm vi nghiên cứu: sử dụng thân lau để chế tạo VLHP, khảo sát. ..ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ THÂN CÂY BÔNG LAU ĐỂ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ ION Cu2+ TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP