Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc và khảo sát hấp phụ kim loại chì trong môi trường nước

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HOÁ TRẦN THỊ THÙY LINH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VỎ LẠC VÀ KHẢO SÁT HẤP PHỤ KIM LOẠI CHÌ TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng - 2014 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HOÁ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VỎ LẠC VÀ KHẢO SÁT HẤP PHỤ KIM LOẠI CHÌ TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Trần Thị Thùy Linh Lớp : 10 CHP Giáo viên hƣớng dẫn: TS Giang Thị Kim Liên Đà Nẵng – 2014 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘi CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HOÁ - NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Thị Thùy Linh Lớp: 10CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc khảo sát hấp phụ kim loại chì mơi trƣờng nƣớc Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: vỏ lạc, 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 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 hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ VLHP (pH, thời gian đạt cân bằng, tỉ lệ rắn : lỏng), so sánh với than hoạt tính thị trường, khảo sát vật liệ chưa biến tính, giải hấp tái sử dụng vật liệu từ rút nhận xét khả hấp phụ ion Pb2+ VLHP Giáo viên hướng dẫn: Ts Giang Thị Kim Liên Ngày giao đề tài: Ngày 26 tháng 10 năm 2013 Ngày hoàn thành: Ngày 15 tháng 04 năm 2014 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng…năm 2014 Kết điểm đánh giá: Ngày…tháng…năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Giang Thị Kim Liên, người giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để em hồn thành tốt khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo khoa, đặc biệt thầy quản lí phịng thí nghiệm tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận cách thuận lợi Cuối cùng, tơi xin cảm ơn bạn lớp giúp đỡ tơi việc tìm kiếm tài liệu đóng góp ý kiến cho tơi suốt q trình hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 30 tháng năm 2014 Sinh viên Trần Thị Thùy Linh DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SEM Scanning Electron Microscope AAS Atomic Absorption Spectrophotometric VLHP Vật liệu hấp phụ KLN Kim loại nặng ĐBSCL Đồng sông cửu long DANH MỤC CÁC BẢNG STT NỘI DUNG TRANG 1.1 Diện tích sản lượng lạc Việt Nam năm gần 15 3.1 Độ ẩm của bột vỏ lạc 28 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến hiệu suất q trình hoạt hóa 29 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến hiệu suất q trình hoạt hóa 30 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến hiệu suất trình hoạt hóa 31 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mthan : mKOH đến hiệu suất q trình hoạt hóa 32 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến hiệu suất q trình hoạt hóa 33 3.7 Các điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ vỏ lạc 34 3.8 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP 34 3.9 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ VLHP 35 3.10 Ảnh hưởng nồng độ VLHP đến hiệu suất hấp phụ 36 3.11 Điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ 37 3.12 3.13 3.14 3.15 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường Điều kiện tối ưu để trình hấp phụ than hoạt tính thị trường diễn tốt Điều kiện tối ưu để q trình hấp phụ than hoạt tính thị trường diễn tốt 39 40 41 41 3.16 Quá trình giải hấp VLHP dung dịch Mehlich 42 3.17 Quá trình tái sử dụng VLHP 42 3.18 Kết trình hấp phụ Pb2+ bột vỏ lạc chưa biến tính DANH MỤC CÁC HÌNH STT NỘI DUNG x m TRANG 1.1 Đồ thị phụ thuộc lgCf vào lg 1.2 Cây lạc Việt Nam 14 1.3 Đường chuẩn phương pháp đo quang 19 2.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 22 3.1 Bột vỏ lạc ban đầu 28 3.2 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa 29 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến trình hoạt hóa 30 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa 31 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa 32 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa 33 3.7 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP 35 3.8 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ VLHP 36 3.9 Ảnh hưởng nồng độ VLHP đến hiệu suất hấp phụ 37 3.10 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich ion Pb2+ 3.11 3.12 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường hoạt tính thị trường Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường Hiệu suất hấp phụ VLHP than hoạt tính thị trường điều kiện hấp phụ tối ưu 10 38 39 40 41 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn chủ đề Bố cục khóa luận CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát môi trường nước 1.1.1 Ơ nhiễm mơi trường nước 1.1.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước 1.1.3 Nguồn gây ô nhiễm nguồn nước 1.2 Tổng quan kim loại nặng 1.2.1 Khái quát chung 1.2.2 Tình trạng nhiễm kim loại nặng nước 1.2.3 Tác động sinh hóa kim loại nặng đến người 1.2.4 Giới thiệu sơ lược kim loại chì 1.3 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.3.1 Hiện tượng hấp phụ 1.3.2 Cơ chế trình hấp phụ 1.3.3 Cân hấp phụ 10 1.3.4 Hiệu suất hấp phụ (H%) 11 1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 11 1.3.6 Các kiểu hấp phụ 12 1.3.7 Quá trình giải hấp phụ 12 1.4 Mô ̣t số hướng nghiên cứu sử du ̣ng phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p làm vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ 13 1.5 Giới thiệu vật liệu hấp phụ vỏ lạc 14 1.6 Giới thiệu than hoạt tính 16 1.6.1 Thành phần tính chất than hoạt tính 16 1.6.2 Cấu trúc xốp bề mặt than hoạt tính 16 1.6.3 Điều chế than hoạt tính 17 1.6.4 Ứng dụng than hoạt tính 17 1.7 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 18 1.7.1 Cơ sở lý thuyết phép đo 18 1.7.2 Cấ u ta ̣o máy quang phổ hấ p thu ̣ nguyên tử 18 1.7.3 Các phương pháp phân tích định lượng 19 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ hóa chất 21 2.1.1 Nguyên liệu 21 2.1.2 Thiết bị dụng cụ 21 2.1.3 Hóa chất 21 2.2 Chuẩ n bi dung dịch 21 ̣ 2.3 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 22 2.4 Phương pháp nghiên cứu 22 2.4.1 Thu gom và xử lý mẫu vỏ lạc 22 2.4.1.1 Cách tiến hành 22 2.4.1.2 Xác định độ ẩm 23 2.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP 23 2.4.2.1 Quá trình hoạt hóa H3PO4 23 2.4.2.2 Q trình hoạt hóa KOH 24 2.4.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hi ệu suất hấ p phu ̣ ion Pb 2+ VLHP nghiên cứu 25 10 2.4.4 Khảo sát các yế u tố ảnh hưởng đế n hi ệu suất hấ p phu ̣ ion kim lo ại Pb2+ than hoạt tính thị trường 26 2.4.5 So sánh hiệu suất hấp phụ ion kim loại Pb2+ VLHP than hoạt tính thị trường 26 2.5 Khảo sát khả hấp phụ bột vỏ lạc chưa biến tính 27 2.6 Giải hấp tái sử dụng vật liệu hấp phụ 27 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 28 3.1 Kết xác định độ ẩm 28 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo VLHP 28 3.2.1 Quá trình hoạt hóa axit H3PO4 28 3.2.1.1 Ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa 28 3.2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm mẫu đến trình hoạt hóa 29 3.2.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa 30 3.2.2 Q trình hoạt hóa KOH 31 3.2.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng KOH vật liệu đến q trình hoạt hóa 31 3.2.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa 32 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion kim loại Pb2+ VLHP 34 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ 34 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 35 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ 36 3.3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Freundlich 37 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ than hoạt tính thị trường 38 3.4.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ 38 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 39 3.5 So sánh hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ VLHP với than hoạt tính thị trường 41 3.6 Giải hấp tái sử dụng VLHP 42 3.6.1 Giải hấp VLHP dung dịch Mehlich 42 32 lượt là: 1,5 gam; gam; 2,5 gam; gam Kết xác định C0, Cf, H% thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mthan : mKOH đến trình hoạt hóa Khối lƣợng KOH (gam) Pb2+ 1,5 2,5 C0 (ppm) 20,48 20,48 20,48 20,48 Cf (ppm) 1,54 1,41 1,30 2,04 H% 94,50 93,10 93,65 90,04 Từ kết bảng 3.5, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ phụ thuộc vào tỉ lệ mthan : mKOH, thể hình 3.5 Hình 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ mthan : mKOH đến q trình hoạt hóa Nhận xét: Kết từ hình 3.5 cho thấy khả hấ p phu ̣ của v ật liệu tăng tỉ lệ mthan : mKOH tăng và đa ̣t cao nhấ t ở nờ ng ̣ axit là 1:2,5 Sau tăng tỉ lệ lên khả hấp phụ giảm mạnh Ta chọn tỉ lệ mthan : mKOH 1:2,5 cho thí nghiệm 3.2.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa Thay đổi nhiệt độ nung mẫu 750oC, 800oC, 850oC, 900oC Xác định C0, Cf Kết xác địn hiệu suất hấp phụ H% thể bảng 3.6 33 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa Nhiệt độ nung mẫu (oC) Pb2+ 750 800 850 900 C0 (ppm) 20,24 20,24 20,24 20,24 Cf (ppm) 1,09 1,35 1,37 1,41 H% 94,65 93,40 93,22 92,98 Từ kết bảng 3.6, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hoạt hóa phụ thuộc vào nhiệt độ nung mẫu, thể hình 3.6 Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu đến hiệu suất trình hoạt hóa Nhận xét: Kết từ hình 3.6 cho thấy khả hấ p phu ̣ của v ật liệu giảm không đáng kể tăng nhiệt độ Và ta chọn nhiệt độ 750oC để khảo sát cho thí nghiệm Các điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ vỏ lạc tở ng hơ ̣p bảng 3.7 34 Bảng 3.7 Các điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ vỏ lạc Chất bị hấp phụ Yếu tố khảo sát Ion Pb2+ Nồng độ axit H3PO4 (%) 50 Nhiệt độ ngâm mẫu (0C) 50 Nhiệt độ nung mẫu (0C) 500 Hoạt hóa Tỷ lệ mthan:mKOH ( gam/gam) 1:2,5 KOH Nhiệt độ nung mẫu (0C) 750 Hoạt hóa H3PO4 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ ion kim loại Pb2+ VLHP 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ pH dung dịch Pb2+ thay đổi 2, 3, 4, 5, Xác định nồng độ dung dịch Pb2+ ban đầu C0, nồng độ dung dịch Pb2+ sau hấp phu Cf Kết quả, hiệu suất trình hấp phụ H% thể bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP C0 (ppm) 20,04 20,04 20,04 20,04 20,04 Cf (ppm) 1,46 0.98 1,27 1,33 1,76 H% 92,70 95,10 93,65 93,35 91,19 pH Pb2+ Từ số liệu thu bảng 3.8, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ phụ thuộc vào pH dung dịch Pb2+, thể hình 3.7 35 Hình 3.7 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP Nhận xét: Kết từ hình 3.7 cho thấy khả hấ p phu ̣ của v ật liệu tăng pH tăng , pH tiế p tu ̣c tăng thì hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ giảm Hiệu suất hấp phụ giảm nhẹ từ pH=3 đến pH=5 sau giảm mạnh tăng pH lên Hiê ̣u suấ t hấ p phụ đạt cao pH=3 Sử du ̣ng giá tri ̣pH này để khảo sát các yế u tố tiế p theo 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ Với thời gian khuấy thay đổi 30, 60, 90, 120, 150 phút Nồng độ dung dịch Pb2+ ban đầu C0, nồng độ dung dịch Pb2+ sau hấp phu Cf Kết quả, hiệu suất trình hấp phụ H%được thể bảng 3.9 Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ VLHP Thời gian khuấy (phút) Pb2+ 30 60 90 120 150 C0 (ppm) 20,26 20,26 20,26 20,26 20,26 Cf (ppm) 1,51 1,13 0,82 0,73 0,76 H% 92,53 94,42 95,91 96,35 96,26 Từ số liệu thu bảng 3.9, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ phụ thuộc vào thời gian khuấy, thể hình 3.8 36 Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ VLHP Nhận xét: Kết từ hình 3.8 cho thấy khả hấ p phu ̣ của VLHP tăng thời gian khuấy tăng và hi ệu suất hấp phụ đạt cao 120 phút sau giảm tăng thời gian khuấy Do chọn thời gian khuấy 120 phút 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Với khối lượng hấp phụ thay đổi 0,5gam, 1gam, 1,5gam, 2gam, 2,5gam Các yếu tố khác chọn Nồng độ dung dịch Pb2+ ban đầu C0, nồng độ dung dịch Pb2+ sau hấp phu Cf, hiệu suất trình hấp phụ H% thể bảng 3.10 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ VLHP đến hiệu suất hấp phụ Khối lƣợng VLHP (gam) Pb2+ 0,5 1,5 2,5 C0 (ppm) 20,18 20,18 20,18 20,18 20,18 Cf (ppm) 2,34 1,55 0,95 0,59 0,63 H% 88,40 92,30 95,30 97,10 96,90 Từ số liệu thu bảng 3.10, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ phụ thuộc vào khối lượng VLHP, thể hình 3.9 37 Hình 3.9 Ảnh hưởng nờng độ VLHP đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Kết từ hình 3.9 cho thấy khả hấ p phu ̣ của VLHP tăng khối lượng VLHP tăng và khố i lươ ̣ng vâ ̣t liê ̣u tiế p tu ̣c tăng thì hiê ̣u suấ t gầ n khơng thay đở i Do chọn tỉ lệ rắn:lỏng = 2gam : 50ml Các điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ thể hiê ̣n bảng 3.11 Bảng 3.11 Điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ Yếu tố khảo sát Chất bị hấp phụ Ion Pb2+ pH Thời gian khuấy (phút) 120 Khối lượng VLHP (gam) 3.3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ ion theo Freundlich Từ kết ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất quá trình hấp ion Pb2+, tiến hành vẽ đồ thị xác định phương trình đường thẳng biểu thị phụ thuộc lg x vào lgCf Qua xác định k và n (hằng số đă ̣c trưng cho ̣ hấ p phu ̣) m Kết thể hình 3.10 38 Hình 3.10 Dạng tuyến tính phương trình Freundlich ion Pb2+ Từ phương trình đường thẳng y = 0,970x + 0.154 dễ dàng tin ́ h đươ ̣c hằ ng số K và n của ̣ hấ p phu ̣ là: K = 1,426 n = 1,031 Nhận xét: Từ kết thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich mơ tả xác hấp phụ ion Pb2+ lên VLHP nghiên cứu (thể qua hệ số tương quan R2 phương trình hồi qui) Đồng thời, cho phép khẳng định VLHP nghiên cứu có khả hấp phụ ion Pb2+ với hiê ̣u suấ t cao Từ phương trình thu được, chúng tơi xác định hằ ng số K và n đă ̣c trưng cho ̣ hấ p phu ̣ 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ than hoạt tính thị trƣờng 3.4.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Với pH dung dịch Pb2+ thay đổi 2, 3, 4, 5, Nồng độ dung dịch Pb2+ ban đầu C0, nồng độ dung dịch Pb2+ sau hấp phu Cf, hiệu suất trình hấp phụ H% than hoạt tính thị trường thể bảng 3.12 39 Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường pH Pb2+ C0 (ppm) 20,12 20,12 20,12 20,12 20,12 Cf (ppm) 0,96 0,80 0,69 0,75 0,92 H% 95,23 96,02 96,57 96,27 95,43 Từ số liệu thu bảng 3.12, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ than hoạt tính thị trường phụ thuộc vào pH dung dịch Pb2+, thể hình 3.11 Hình 3.11 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường Nhận xét: Kết từ hình 3.13 cho thấy khả hấ p phu ̣ của v ật liệu tăng pH tăng và đa ̣t cao nhấ t ở pH =4 sau tăng pH hiệu suất giảm Ta chọn pH=4 cho thí nghiệm 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ Với thời gian khuấy thay đổi 30, 60, 90,120, 150 phút Nồng độ dung dịch Pb2+ ban đầu C0, nồng độ dung dịch Pb2+ sau hấp phu Cf, hiệu suất trình hấp phụ H% than hoạt tính thị trường thể bảng 3.13 Bảng 3.13 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ 40 than hoạt tính thị trường Thời gian khuấy (phút) Pb2+ 30 60 90 120 150 C0 (ppm) 20,19 20,19 20,19 20,19 20,19 Cf (ppm) 0,42 0,36 0,39 0,22 0,25 H% 97,04 98,12 98,07 98,91 98,76 Từ số liệu thu bảng 3.13, vẽ đồ thị biểu diễn hiệu suất trình hấp phụ than hoạt tính thị trường phụ thuộc vào thời gian khuấy, thể hình 3.12 Hình 3.12 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ than hoạt tính thị trường * Tóm lại, Các điều kiện tối ưu để trình hấp phụ than hoạt tính thị trường nghiên cứu diễn tốt thể bảng 3.14 sau: 41 Bảng 3.14 Điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ than hoạt tính thị trường diễn tốt Chất bị hấp phụ Yếu tố khảo sát Ion Pb2+ pH Thời gian khuấy (phút) 120 3.5 So sánh hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ VLHP với than hoạt tính thị trƣờng Q trình hấp phụ VLHP than hoạt tính thị trường thực điều kiện pH thời gian khuấy 120 phút Qua khảo sát ta thu kết bảng 3.15 hình 3.13 Bảng 3.15 Hiệu suất hấp phụ VLHP than hoạt tính thị trường điều kiện hấp phụ tối ưu VLHP Than hoạt tính thị trƣờng Ion Pb2+ Ion Pb2+ Co (ppm) 20,14 20,14 Cf(ppm) 0,42 0,23 %A 97,91 98,85 Thông số hấp phụ Hình 3.13 Hiệu suất hấp phụ VLHP than hoạt tính thị trường điều kiện hấp phụ tối ưu 42 Nhận xét: Kết từ bảng 3.15 hình 3.15 cho thấy, hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ VLHP nghiên cứu thấp so với than hoạt tính thị trường Tuy nhiên, với hiệu suất thấp không đáng kể quy mô nghiên cứu phịng thí nghiệm q trình điều chế khả hấp phụ tốt than hoạt tính chế tạo từ vỏ lạc kinh tế so với sản phẩm than hoạt tính thị trường Mặc khác, việc sử dụng loại than góp phần vào xu hướng tái sử dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào, giảm chi phí xử lý chất thải, giảm nhiễm môi trường 3.6 Giải hấp tái sử dụng VLHP 3.6.1 Giải hấp VLHP dung dịch Mehlich Kết giải hấp VLHP dung dịch Mehlich mơ tả bảng 3.16 Bảng 3.16 Q trình giải hấp VLHP dung dịch Mehlich Mẫu m(g) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 C0(mg/l) 20 20 20 20 20 C hấp phụ (mg/l) 19,52 19,48 19,47 19,48 19,48 C giải hấp phụ (mg/l) 16,48 16,42 16,45 16,46 16,46 %A giải hấp phụ 84,43 84,29 84,49 84,49 84,49 Quá trình giải hấp VLHP sử dụng dung dịch Mehlich đạt hiệu suất trung bình 84,44% 3.6.2 Tái sử dụng VLHP VLHP sau giải hấp lọc sấy khô nhiệt độ 1050C 60 phút Tiến hành hấp phụ Pb2+ tương tự q trình Kết phân tích mơ tả bảng 3.17 Bảng 3.17 Q trình tái sử dụng VLHP Mẫu m(g) 0,489 0,478 0,498 0,476 0,490 20 20 20 20 20 C hấp phụ (mg/l) 16,96 17,05 17,35 17,68 17.90 %A 84,80 85,25 86,75 88,4 89,50 C0(mg/l) 43 VLHP sau giải hấp tái hấp phụ lần đạt tải trọng hấp phụ cao nên tái sử dụng để tiếp tục hấp phụ ion kim loại nặng nước 3.7 Khả hấp phụ VLHP chƣa biến tính Bột vỏ lạc chưa biến tính hấp phụ Pb2+ có nồng độ đầu C1 = 20ppm Dùng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định nồng độ Pb2+ lúc cân Cf Xác định lượng dung dịch Pb2+ hấp phụ C Kết trình hấp phụ Pb2+ vỏ lạc chưa biến tính mô tả bảng 3.18 Bảng 3.18 Kết trình hấp phụ Pb2+ bột vỏ lạc chưa biến tính STT m0 (g) C1 (ppm) Cf (ppm) H% 0.5 20 12.91 35,45 0.5 20 12.79 36,05 0.5 20 13.01 34,95 Nhận xét: Dựa vào kết bảng 3.18 ta thấy, khả hấp phụ Pb2+ bột vỏ lạc chưa biến tính trung bình 35,48%; khả hấp phụ không cao nên cần cân nhắc sử dụng vật liệu chưa biến tính vào hấp phụ 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, em đạt số kết sau: Độ ẩm bột vỏ lạc ban đầu là 10,48% Đã khảo sát đươ ̣c các yế u tố ảnh hưởng đế n quá trin ̀ h chế tạo VLHP: - Q trình hoạt hóa H3PO4 + Nờ ng đô ̣ axit H3PO4: 50% + Thời gian ngâm mẫu: 500C + Nhiệt độ nung mẫu: 5000C - Quá trình hoạt hóa KOH + Tỉ lệ mthan:mKOH = 1:2,5 + Nhiệt độ nung mẫu: 7500C Đã tìm điều kiện tố i ưu để hấp phụ ion Pb2+ lên VLHP sau: - pH = - Thời gian khuấ y: 120 phút - Nồ ng đô ̣ VLHP: gam VLHP/50ml dung dich ̣ - Xác định số đặc trưng cho hệ hấp phụ từ phương trình đẳng nhiệt Freundlich đớ i với ion Pb2+ Đã so sánh hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ VLHP nghiên cứu với than hoạt tính thị trường Dung dịch Mehlich có hiệu suất giải hấp 84.44 % Hiệu suất cao nên sử dụng để giải hấp tái sử dụng VLHP VLHP sau giải hấp tái sử dụng có tải trọng hấp phụ cao nên tiết kiệm chi phí chế tạo vật liệu Đã khảo sát vật liệu chưa biến tính II Kiến nghị Hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ lên VLHP nghiên cứu tốt nên đề nghị ứng dụng vật liệu xử lý môi trường Khảo sát khả hấp phụ ion kim loại nă ̣ng khác 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Lê Văn Cát, Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh niên, Hà Nội, (1999) [2] Nguyễn Thùy Dương,Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dị xử lý mơi trường, Luận văn thạc sĩ hóa học Thái Nguyên, (2008) [3] Trịnh Xuân Đại,Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước, Luận văn thạc sĩ Hóa học, (2010) [4] Phạm Thị Hà,Giáo trình phương pháp phân tích quang, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng, (2011) [5] Lê Tự Hải, Giáo trình vật liệu hấp phụ xử lý mơi trường, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng, (2013) [6] Nguyễn Thị Hường, Giáo trình nhiễm mơi trường đất nước khơng khí, Đại học Sư Phạm Đà Nẵng (2011) [7] Lị Văn Huynh, Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ một số chấ t hữu môi trường nước, Luâ ̣n án tiế n si ̃ Hóa ho ̣c, Hà Nội, (2002) [8] Trầ n Văn Nhân, Nguyễn Tha ̣c Sửu, Nguyễn Văn Tuế , Giáo trình Hóa Lí, Tâ ̣p 2, NXB Giáo du ̣c, (2004) [9] Vũ Quang Tùng, Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc, Đại học Thái Nguyên, (2009) [10] 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, Đại học bách khoa, ĐHQG- HCM, (2008) [11] Trần Ngọc Huyền Vy, Nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng đồng (II) than hoạt tính chế tạo từ lõi ngơ, Luận văn tốt nghiệp cử nhân Hóa học, Đà Nẵng, (2013) 46 Tài liệu Tiếng Anh [12] E.Clave., J Francois., L Billon., B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontami nation”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 - 826 [13] James S Han, Stormwater filtration of toxic heavy metal ions using lignocellulosic materials selection process, fiberization, chemical modification, and mat formation, U.S Department of AgriPblture, Forest Service, USA, (1999) [14] J.C Igwe , E.C.Nwokennaya and A.A Abia, The role of pH in heavy metal detoxification by biosorption from aqueous solutions containing chelating agents, P.M.B 2000 Uturu, AbiaState Nigeria (2005) [15] Jame W.Patterson, Industrial Wastewater Treatment Technology, second edition, Butterworth – Heinemann, Boston – London – Singapore – Sedney – Toronto – Wellington (1985) [16] Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 [17] 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 [18] Yong-Jae Lee (2005), “Oxidation of sugarcane bagasse using a combination of hypochlorite and peroxide”, B.Sc., Chonnam National University Tài liệu Internet [19] http://gso.gov.vn/default.aspx?tabid=717 [20] http://luanvan.co/luan-van/o-nhiem-kim-loai-nang-718 [21].http://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%94_nhi%E1%BB%85m_m%C3%B4i_tr%C 6%B0%E1%BB%9Dng [22] http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%C3%AC ... nguyên liệu dồi chúng em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc khảo sát hấp phụ kim loại chì mơi trường nước? ?? Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo. .. Linh Lớp: 10CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc khảo sát hấp phụ kim loại chì mơi trƣờng nƣớc Ngun liệu, dụng cụ thiết bị: vỏ lạc, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy, bình tam... hoạt tính từ vỏ lạc - Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ than hoạt tính chế tạo từ vỏ lạc 2 - Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ than hoạt tính thị trường so với than hoạt tính chế tạo từ vỏ lạc Đối