Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ mùn cưa ứng dụng xử lý amoni và cadimi trong nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA NGƠ THỊ KIỀU TRINH ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH CHẾ TẠO TỪ MÙN CƯA ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI VÀ CADIMI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Chun ngành: Hóa Phân tích – Môi trường Đà Nẵng, Năm 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH CHẾ TẠO TỪ MÙN CƯA ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI VÀ CADIMI TRONG NƯỚC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Nghành Hóa Phân tích – Môi trường SVTH : Ngô Thị Kiều Trinh Lớp : 12CHP GVHD: TS Đinh Văn Tạc Đà Nẵng - 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐHSP KHOA HÓA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGÔ THỊ KIỀU TRINH Lớp: 12CHP Tên đề tài: Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ mùn cưa ứng dụng xử lý amoni cadimi nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị:  Nguyên liệu: mùn cưa gỗ  Dụng cụ thiết bị: - Bếp điện - Tủ sấy - Máy lắc - Máy đo quang - Máy AAS - Máy Đo Phổ hồng ngoại - Các dụng cụ thủy tinh phổ biến PTN Nội dung nghiên cứu: - Chế tạo than hoạt tính từ mùn cưa - Biến tính than hoạt tính từ chất bề mặt không phân cực thành bề mặt phân cực, có khả hấp phụ cation nước - Trong nghiên cứu tập trung vào xử lý amoni nước, sử dụng phương pháp hấp phụ, trao đổi ion than hoạt tính biến tính - Than hoạt tính oxi hóa sản phẩm oxi hóa than hoạt tính axit HNO3 điều kiện khác nồng độ axit, thời gian nhiệt độ oxi hóa, nhằm mang lên bề mặt than hoạt tính nhóm chức có tính axit, có khả trao đổi ion với ion amoni cation nước - Than oxi hóa sau lựa chọn để xử lý amoni nước, khảo sát khả xử lý ion kim loại nặng nước Cd2+ Giáo viên hướng dẫn: TS ĐINH VĂN TẠC Ngày giao đề tài: 20/08/2015 Ngày hoàn thành:25/04/2016 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) (Ký ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng…năm Kết điểm đánh giá: Ngày…tháng…năm CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS.Đinh Văn Tạc giao đề tài giúp đỡ em tận tình suốt thời gian em thực nghiên cứu hồn thành khóa luận Em gửi lời cảm ơn tới tất thầy khoa Hóa học phịng thí nghiệm thuộc khoa Hóa Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận Và em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè gia đình động viên tạo điều kiện giúp đỡ em việc hồn thành khóa luận Do hạn chế nhiều mặt nên đề tài nghiên cứu không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp thầy, để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 19 tháng năm 2015 Sinh viên MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC TIÊU NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu amoni 1.2 Giới thiệu cadimi 1.3 Giới thiệu than hoạt tính 1.3.1.Định nghĩa 1.3.2.Lịch sử hình thành phát triển 1.3.3.Nguyên liệu chế tạo than hoạt tính 1.3.4.Cấu trúc mao quản than hoạt tính 1.3.5.Ứng dụng 1.4 Cấu trúc bề mặt than 1.4.1.Cấu trúc xốp bề mặt than hoạt tính 1.4.2.Cấu trúc hóa học bề mặt 1.5 Phương pháp sản xuất 1.5.1.Quá trình than hóa 1.5.2.Q trình hoạt hóa 10 1.6 Biến tính bề mặt than hoạt tính 11 1.7 Quá trình hấp phụ 12 1.7.1.Hiện tượng hấp phụ 12 1.7.2.Cân hấp phụ 14 1.8 Phương pháp trắc quang 16 1.9 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 18 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 Nội dung nghiên cứu 21 2.2 Nguyên liệu mùn cưa 21 2.3 Thiết bị hóa chất cần dùng cho nghiên cứu 22 2.3.1.Thiết bị 22 2.3.2.Hóa chất 22 2.4 Chế tạo than hoạt tính 23 2.5 Phương pháp nghiên cứu 24 2.5.1.Phương pháp biến tính than hoạt tính 24 2.5.2.Xác định pHpzc than hoạt tính 24 2.5.3.Phương pháp xác định ion dung dịch 25 2.6 Phương pháp tính tốn tải trọng hấp phụ vật liệu 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Khảo sát khối lượng than hoạt tính tối ưu để hấp phụ amoni 30 3.2 Khảo sát thời gian cân hấp phụ amoni than hoạt tính 30 3.3 Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính than hoạt tính biến tính 31 3.3.1.Than oxi hóa nhiệt độ thường 31 3.3.2.Trung hịa than oxi hóa NaOH 35 3.3.3 Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính biến tính với nồng độ axit khác 36 3.3.4.Khảo sát khả hấp phụ amoni than biến tính nhiệt độ 70°C 41 3.3.5.Khảo sát khả hấp phụ amoni than biến tính nhiệt độ 100°C 43 3.4 Khả hấp phụ cadimi (Cd 2+ ) than biến tính 45 3.4.1.Xác định thời gian cân hấp phụ 45 3.4.2.Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Cd 2+ than biến tính 46 3.5 Khảo sát pHpzc loại than 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG Bảng 1.1 Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng 15 CHƯƠNG Bảng 21 Dụng cụ, thiết bị cần cho nghiên cứu 22 Bảng 2.2 Danh mục hóa chất cần cho nghiên cứu 22 Bảng 2.3 Lượng dung dịch NH4+,xennet nessler cho bình định mức 26 CHƯƠNG Bảng 3.1 Kết khảo sát khối lượng than hoạt tính tối ưu để hấp phụ amoni 30 Bảng 3.2 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ than hoạt tính 30 Bảng 3.3 Kết xử lý amoni than hoạt tính 31 Bảng 3.4 Kết khảo sát hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính 33 Bảng 3.5 Kết khảo sát hấp phụ amoni than hoạt tính trung hịa oxi hóa NaOH 35 Bảng 3.6 Kết khảo sát hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính 37 Bảng 3.7 Kết khảo sát hấp phụ than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 39 Bảng 3.8 Kết khảo sát khả hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính HNO3 đặc nhiệt độ 70oC 41 Bảng 3.9 Kết khảo sát khả hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 100 oC 43 Bảng 3.10 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ Cd2+ 45 Bảng 3.11 Kết khảo sát khả hấp phụ Cd 2+ than hoạt tính biến tính 46 DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ CHƯƠNG Hình 1 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 19 CHƯƠNG Hình 2.1 Nguyên liệu ban đầu than hoạt tính 24 Hình 2.2 Hình ảnh đương chuẩn xác định nồng độ NH4 + 26 Hình 2.3 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ NH4+ 26 Hình 2.4 Đồ thị đường chuẩn xác định Cd 2+ 27 Hình 2.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 28 Hình 2.6 Đồ thị để xác định số phương trình Langmuir 29 CHƯƠNG Hình 3.1 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính 32 Hình 3.2 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính HNO3 3M 8h 33 Hình 3.3 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính HNO3 3M 34 Hình 3.4 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính HNO3 3M 24h trung hòa NaOH 36 Hình 3.5 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính dung dịch HNO37M 8h 38 Hình 3.6 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính dung dịch HNO3 7M 24h 38 Hình 3.7 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính dung dịch HNO3 đặc 8h 40 Hình 3.8 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính dung dịch HNO3 đặc 24h 40 Hình Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 70o C 4h 42 Hình 3.10 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 70 oC 8h 42 Hình 3.11 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 100 oC 4h 44 Hình 3.12 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 100 oC 8h 44 Hình 3.13 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính hấp thụ Cd2+ 46 Hình 3.14 Đồ thị biểu thị quan hệ pH sau pH ban đầu dung dịch KCl lắc với than oxi hóa 47 Hình 3.15 Đồ thị biểu thị quan hệ pH sau pH ban đầu dung dịch KCl lắc với than hoạt tính biến tính 48 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Bảng 3.6 Kết khảo sát hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính HNO3 7M Thời gian ngâm than Nồng độ NH4 + ban đầu (mg/l) 8h 24h Nồng độ NH4+ cân (mg/l) Tải trọng hấp thụ (mg/g) 50 30.428 1.957 100 81.919 1.808 150 129.145 2.085 200 182.041 1.796 250 229.104 2.089 50 26.693 2.33 100 76.895 2.31 150 125.313 2.468 200 173.629 2.637 250 220.417 2.958 Đối với than ngâm HNO3 7M 8h ta có đồ thị hình 3.5 Từ đồ thị phương trình Lagmuir ta thu giá trị tải trọng hấp phụ cực đại: 𝛤𝑚 = SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 0.4922 = 2.032 𝑚𝑔/𝑔 37 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC 140 C/Γ 120 100 80 60 y = 0,4922x + 2,5068 R² = 0,9765 40 20 C (mg/l) 0 50 100 150 200 250 Hình 3.5 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính dung dịch HNO3 7M 8h Đối với than ngâm tronh HNO3 7M 24h ta có đồ thị hình 3.6 Từ đồ thị phương trình Lagmuir ta thu giá trị tải trọng hấp phụ cực đại: 𝛤𝑚 = 0.3202 = 3.123 𝑚𝑔/𝑔 Hình 3.6 Đồ thị phương trình Langmuir than biến tính dung dịch HNO3 7M 24h SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 38 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Qua giá trị tải trọng hấp phụ cực đại than ngâm axit có nồng độ khác ta thấy than hoạt tính ngâm axit có nồng độ cao có khả xử lý amoni cao Sự khác biệt kết thu loại than môi trường axit đặc hơn, khả oxi hóa than hoạt tính mạnh tạo bề mặt than hoạt tính nhiều nhóm chức axit khả than hấp phụ tốt b Oxi hóa than dung dịch HNO3 đặc Than hoạt tính ngâm với HNO3 đặc thời gian 8h 24h Sau rửa sấy khô, than ngâm NaOH thời gian 24h Cuối than rửa đến pH không đổi, sấy khô khảo sát khả hấp phụ NH4+ Bảng 3.7 Kết khảo sát hấp phụ than hoạt tính biến tính HNO3 đặc Thời gian ngâm Nồng độ NH4+ Nồng độ NH4+ Tải trọng hấp than ban đầu (mg/l) cân thụ (mg/g) 50 11.4 3.859 100 61.381 2.862 150 105.887 4.411 200 158.221 4.178 250 209.187 4.081 50 2.395 4.76 100 16.869 8.313 150 67.939 8.206 200 118.866 8.113 250 161.286 8.871 8h 24h Đối với than biến tính ngâm HNO3 đặc thời gian 8h, ta có kết hình 3.7 Và tải trọng hấp phụ cực đại than trường hợp là: 𝛤𝑚 = SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 0.2433 = 4.11𝑚𝑔/𝑔 39 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Hình 3.7 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính dung dịch HNO3 đặc 8h Đối với than biến tính ngâm HNO3 đặc thời gian 24h, ta có kết hình 3.8 Và tải trọng hấp phụ cực đại than trường hợp là: 𝛤𝑚 = 0.1144 = 8.741 𝑚𝑔/𝑔 C/Γ C (mg/l) Hình 3.8 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính dung dịch HNO3 đặc 24h SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 40 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Kết biến tính than hoạt tính nhiệt độ thường cho thấy, than biến tính có khả xử lý amoni tốt than hoạt tính thơng thường hiệu chưa vượt trội Bên cạnh đó, oxi hóa than hoạt tính điều kiện mãnh liệt thu than có hiệu xử lý tốt điều kiện oxi hóa mạnh nhiều nhóm chức axit tạo thành bề mặt Điều cho phép dự đoán nhiệt độ oxi hóa than tăng lên, thu than biến tính có khả xử lý amoni tốt 3.3.4 Khảo sát khả hấp phụ amoni than biến tính nhiệt độ 70°C Cho 6g than hoạt tính vào 20ml dung dịch HNO3 đặc, đặt hỗn hợp phản ứng vào bếp cách thủy 70°C thời gian 4h 8h Sau rửa sấy khô than ngâm dung dịch NaOH 24h Sau rửa sấy khô, ta khảo sát khả xử lý amoni loại than biến tính Bảng 3.8 Kết khảo sát khả hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính HNO3 đặc nhiệt độ 70o C Thời gian đun Nồng độ NH4 cách thủy ban đầu (mg/l) 4h 8h SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH + Nồng độ NH4+ cân (mg/l) Tải trọng hấp thụ (mg/g) 50 3.151 4.685 100 14.006 8.599 150 40.382 10.962 200 60.496 13.95 250 114.185 13.582 50 2.28 4.772 100 13.852 8.615 150 33.176 11.682 200 56.922 14.308 250 66.449 18.355 41 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Kết hấp phụ than biến tính 70oC thời gian 4h, kết thể hình 3.9 tải trọng hấp phụ cực đại là: 𝛤𝑚 = 0.0657 = 15.221𝑚𝑔/𝑔 Hình Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 70 oC 4h Kết hấp phụ than biến tính 70oC thời gian 8h, kết thể hình 3.10 tải trọng hấp phụ cực đại là: 𝛤𝑚 = 0.0509 = 19.646 𝑚𝑔/𝑔 Hình 3.10 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 70 oC 8h SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 42 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Từ kết ta thấy, tăng nhiệt độ trình oxi hóa than, khả xử lý amoni nước than thu tăng rõ rệt so với than oxi hóa nhiệt độ thường 3.3.5 Khảo sát khả hấp phụ amoni than biến tính nhiệt độ 100°C Cho 6g than hoạt tính vào 20ml dung dịch HNO3 đặc, đặt hỗn hợp phản ứng vào bếp cách thủy 100°C thời gian 4h 8h Sau rửa sấy khô than ngâm dung dịch NaOH 24h Sau rửa sấy khô, ta khảo sát khả xử lý amoni loại than biến tính Bảng 3.9 Kết khảo sát khả hấp phụ amoni than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 100 oC Thời gian đun Nồng độ NH4+ Nồng độ NH4+ Tải trọng hấp cách thủy ban đầu (mg/l) cân thụ (mg/g) 50 5.798 4.420 100 13.106 8.689 150 24.065 12.593 200 33.815 16.618 250 45.058 20.494 50 6.017 4.398 100 14.258 8.574 150 26.729 12.327 200 39.816 16.018 250 55.467 19.453 4h 8h Kết hấp phụ than biến tính 100 oC thời gian 4h, kết thể hình 3.11 tải trọng hấp phụ cực đại là: 𝛤𝑚 = SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 0.023 = 43.478𝑚𝑔/𝑔 43 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC 2,5 C/Γ y = 0,023x + 1,2316 R² = 0,955 1,5 0,5 C (mg/l) 0 10 20 30 40 50 Hình 3.11 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 100 oC 4h Kết hấp phụ than biến tính 100 oC thời gian 8h, kết thể hình 3.12 tải trọng hấp phụ cực đại là: 𝛤𝑚 = 0.0301 = 33.222 𝑚𝑔/𝑔 3,5 C/Γ 2,5 y = 0,0301x + 1,2503 R² = 0,9839 1,5 0,5 C (mg/l) 0 10 20 30 40 50 60 Hình 3.12 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính HNO3 đặc 100 oC 8h SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 44 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Từ kết ta thấy khả xử lý amoni than hoạt tính biến tính tăng điều kiện oxi hóa than mãnh liệt Tuy nhiên đun cách thủy hỗn hợp than với HNO3 , thời gian oxi hóa tăng làm tăng số nhóm chức axit bề mặt, bên cạnh q trình phá hủy mao quản, làm cho kích thước mao quản lớn hơn, nghĩa diện tích bề mặt than giảm so với đun thời gian ngắn Đến mức độ oxi hóa đó, diện tích bề mặt than hoạt tính giảm kéo theo số tâm axit bề mặt than oxi hóa thu giảm theo, thể than đun thời gian 8h (33.222mg/g) thời gian 4h (43.478mg/g) Do đó, điều kiện biến tính tối ưu than rút từ kết nghiên cứu là: Đun cách thủy than với axit HNO3 đặc 100o C khoảng thời gian 4h Sau rửa đến pH không đổi sấy khô than, than ngâm dung dịch NaOH 0.5M thời gian 24h, rửa sấy tủ sấy ta thu than biến tính 3.4 Khả hấp phụ cadimi (Cd 2+) than biến tính 3.4.1 Xác định thời gian cân hấp phụ Lấy 50ml dung dịch Cd2+ có nồng độ 100mg/l vào bình nón khac nhau, cho vào bình 0,5g than biến tính Lắc khoảng thời gian khác Thời gian cân hấp phụ thời gian dung dịch sau hấp phụ có nồng độ khơng đổi Bảng 3.10 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ Cd2+ than hoạt tính biến tính Nồng độ Cd2+ ban đầu Nồng độ Cd2+ sau (mg/l) khảo sát (mg/l) 10 100 52.46 20 100 38.53 30 100 19.52 40 100 18.77 50 100 18.79 Thời gian khảo sát (phút) SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 45 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Kết cho thấy thời gian cân hấp thụ than hoạt tính biến tính Cd2+ 40 phút 3.4.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Cd 2+ than biến tính Cho 0,5g than hoạt tính biến tính vào bình nón chứa 50ml dung dịch Cd2+ có nồng độ khác nhau: 50mg/l, 100mg/l,150mg/l, 200mg/, 250mg/l Tiến hành lắc đến thời gian cân hấp phụ Xác định lại nồng độ sau hấp phụ Bảng 3.11 Kết khảo sát khả hấp phụ Cd2+ than hoạt tính biến tính Nồng độ Cd2+ ban đầu Nồng độ Cd2+ lúc Tải trọng hấp thụ (mg/l) cân (mg/l) (mg/g) 50 6.02 6.38 100 18.81 18.81 150 42.43 42.43 200 66.07 66.07 250 71.09 72.09 Kết hấp phụ Cd2+ than biến tính thể hình 3.13 tải trọng hấp phụ cực đại là: 𝛤𝑚 = 0.0467 = 21.413 𝑚𝑔/𝑔 C/Γ y = 0,0467x + 1,4058 R² = 0,8649 C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Hình 3.13 Đồ thị phương trình Langmuir than hoạt tính biến tính hấp thụ Cd2+ SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 46 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC Từ kết cho thấy than hoạt tính biến tính hấp phụ tốt Cd2+ tải trọng hấp phụ cực đại 21.413mg/g 3.5 Khảo sát pHpzc loại than Lấy 0.25g loại than cho vào 25ml dung dịch KCl 0.01M, điều chỉnh pH ban đầu đến giá trị pH = 2, 4, ,8 ,10, 12 dung dịch HCl 0.01M KOH 0.01M Lắc đến thời gian cân Đo pH sau hỗn hợp, phương pháp đồ thị ta tính giá trị pH bề mặt than nghiên cứu khơng mang điện Đối với than hoạt tính oxi hóa, từ hình 3.14 ta thấy pHpzc than 2,26 Sở dĩ pHpzc than họat tính oxi hóa thấp bề mặt than oxi hóa có chứa nhóm chức oxi – cacbon có tính chất axit, làm cho bề mặt than mang tính axit Đối với than hoạt tính biến tính, từ hình 3.15 ta thấy pHpzc 5.41 Điều cho thấy chất bề mặt than biến tính có thay đổi so với bề mặt than hoạt tính oxi hóa Khi ion H+ bề mặt than oxi hóa ion Na+, bề mặt than biến tính mang tính trung tính Từ kết cho phép dự đốn rằng, than oxi hóa có khả hấp phụ anion pH nhỏ 2,26 pH 2,26 than oxi hóa có khả hấp phụ cation 3,5 2,94 2,5 2,25 2,26 2,25 2,25 10 2,1 1,5 12 Hình 3.14 Đồ thị biểu thị quan hệ pH sau pH ban đầu dung dịch KCl lắc với than oxi hóa SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 47 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC 5,8 5,8 5,6 5,39 5,41 5,4 5,41 10 5,4 5,2 4,8 4,8 4,6 4,4 4,2 12 Hình 3.15 Đồ thị biểu thị quan hệ pH sau pH ban đầu dung dịch KCl lắc với than hoạt tính biến tính SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 48 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC KẾT LUẬN Sau hoàn thành nghiên cứu, em rút số kết luận than hoạt tính than hoạt tính biến tính làm vật liệu xử lý amoni kim loại nặng nước sau: Đã chế tạo than hoạt tính từ nguồn nguyên liệu mùn cưa Khảo sát xác định thời gian cân hấp phụ amoni 30 phút Cd2+ 40 phút Đã tiến hành khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả biến tính than hoạt tính nồng độ axit HNO3, thời gian biến tính nhiệt độ oxi hóa than hoạt tính Điều kiện biến tính tối ưu trường hợp nghiên cứu đun cách thủy than hoạt tính với HNO3 đặc 100oC thời gian 4h Sau ngâm than oxi hóa dung dịch NaOH 0,5M thời gian 24h Khảo sát khả xử lý amoni Cd2+ than biến tính thu kết cao, tải trọng hấp phụ cực đại than biến tính với NH4+, Cd2+ 43.478mg/g 21.413mg/g Than oxi hóa có khả hấp phụ anion pH nhỏ 2.26, pH 2.26 than oxi hóa có khả hấp phụ cation Việc sử dụng than hoạt tính biến tính chế tạo từ mùn cưa để hấp phụ ion NH4+ Cd2+ có ưu điểm: - Sử dụng nghiên lệu rẻ tiền - Quy trình xử lý đơn giản đạt hiệu cao SVTH: NGƠ THỊ KIỀU TRINH 49 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Đào Chánh Thuận, đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi amoni nhựa cationnit”, Viện Khoa Học Công Nghệ Môi Trường, năm 2011 [2] Đặng Thị Thanh Lộc, Khóa luận tốt nghiệp: “ Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm nhà máy nước Pháp Vân – Hà Nội biện pháp sinh học với vật liệu màng ngập nước mơ hình pilot”, Đại học Khoa học Huế [3] Hồ Viết Quý, Các phương pháp cơng cụ hóa học đại, NXB Đại học Sư Phạm Hà Nội, năm 2007 [4] Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm, Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, năm 2008 [5] Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích phần III _ Các phương pháp phân tích định lượng hóa học, NXB Giáo dục, năm 2000 [6] Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2016 [7] Phạm Thị Thu Hà, Luận văn Thạc sỹ: “Nghiên cứu xác định Cd Pb thảo dược sản phẩm phép đo phổ hấp thụ nguyên tử” [8] Trần Tứ Hiếu, Từ Trọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyên Xuân Trung, Các phương pháp phân tích cơng cụ phần 2, Đại Học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 1999 [9] Trịnh Xuân Đài, Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2009 Tài liệu tiếng Anh [10] Bansal R.C , Goyal M, “Activated Carbon Adsorption”, Taylor & Francis Group,USA, 2005 SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 50 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS ĐINH VĂN TẠC [11] Biniak S, “The characterization of activated carbons with oxygen and nitrogen surface groups”, Carbon, Vol 35(12), pp.1799-1810, 1997 [12] Cerovic Lj.S et al, “Point of zero charge of different carbides”, Colloids and surfaces A, 297, pp.1 – 6, 2007 [13] Marsh Harry, Rodriguez-Reinoso Francisco, “Activated Carbon”, Elsevier, Spain, 2006 [14] Tharapong Vitadasant, Production of Activated Carbon from palm – oil shell by pyrolysis and steam Activation in a Fixed Bed Reactor, Chulalongkorn University, Bangkok, 1999 [15] Yin Chun Yang, Aroua Mohd Kheireddine, “Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions”, Separation and Purification Technology, 52, pp 403–415, 2007 SVTH: NGÔ THỊ KIỀU TRINH 51 ... TIÊU Nghiên cứu khả hấp phụ NH4+ Cd2+ than hoạt tính biến tính chế tạo từ mùn cưa định hướng xử lý ion nước NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Chế tạo than hoạt tính từ mùn cưa - Biến tính than hoạt tính từ. .. khác thích hợp cho việc nghiên cứu làm vật liệu hấp phụ Xuất phát từ lý nên chọn đề tài “ Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ mùn cưa ứng dụng xử lý amoni cadimi nước ” SVTH: NGƠ THỊ... Lớp: 12CHP Tên đề tài: Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ mùn cưa ứng dụng xử lý amoni cadimi nước Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị:  Nguyên liệu: mùn cưa gỗ  Dụng cụ thiết bị: - Bếp