Nghiên cứu sự hấp phụ pb2 trong môi trường nước bằng vật liệụ hấp phụ bã chè biến tính KOH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA TRẦN THỊ NGUYỆT NGA NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ Pb2+ TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ BÃ CHÈ BIẾN TÍNH KOH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng - 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ Pb2+ TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ BÃ CHÈ BIẾN TÍNH KOH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực hiện: Trần Thị Nguyệt Nga Lớp: 13CHP Giáo viên hƣớng dẫn: TS Đinh Văn Tạc Đà Nẵng - 2017 Khóa luận tốt nghiệp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỆT NAM TRƢỜNG ĐHSP Độc lập – Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Thị Nguyệt Nga Lớp: 13CHP Tên đề tài: Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ môi trường nước vật liệụ hấp phụ bã chè biến tính KOH Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị 2.1 Nguyên liệu - Bã chè 2.2 Dụng cụ, thiết bị - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS; - Cân phân tích; - Máy khuấy từ gia nhiệt; - Tủ sấy; - Máy đo pH; - Bếp điện; - Bình hút ẩm; - Chén sứ; - Dụng cụ thủy tinh: +Cốc thủy tinh dung tích 500ml, 250ml, 100ml, 50ml; +Bình định mức 500ml, 250ml, 100ml, 50ml, 25ml; +Bình tam giác dung tích 250ml; +Đũa thủy tinh, pipet, pipet bầu; +Lọ thủy tinh để bảo quản hóa chất 2.3 Hóa chất - Pb(NO 3)2 (Trung Quốc); - KOH (Trung Quốc); Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga - NaOH (Trung Quốc); - Axit HCl 36,5% (Trung Quốc) Nội dung nghiên cứu - Khảo sát số đặc điểm bề mặt VLHP phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) - Khảo sát khả hấp phụ, yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP chọn điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ Pb2+ - Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Pb2+ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, Frendlich Giáo viên hướng dẫn: TS.Đinh Văn Tạc Ngày giao đề tài: Ngày hoàn thành: Chủ nhiệm khoa (Ký ghi rõ họ, tên) Giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) TS Đinh Văn Tạc PGS.TS Lê Tự Hải 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) Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy khoa Hóa trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu cho em gần bốn năm đại học Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Văn Tạc, người theo sát, hướng dẫn giúp đỡ em từ ngày nhận đề tài đến ngày em hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo phịng thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian thực đề tài Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy đọc, góp ý phản biện cho khóa luận em Để em hồn thiện khóa luận Đà Nẵng, tháng năm 2016 Sinh viên Trần Thị Nguyệt Nga Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu 3.Đối tƣợng nghiên cứu 4.Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu kim loại nặng 1.1.1.Khái quát chung 1.1.2.Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 1.1.3.Tình trạng nhiễm kim loại nặng 1.2.Chì 1.2.1.Giới thiệu chì 1.2.2.Tính chất dạng tồn chì 1.2.3.Ứng dụng chì 1.2.4.Ảnh hưởng chì 1.2.5.Các phương pháp xử lý kim loại nặng nước 1.3.Quy định xả nước thải công nghiệp vào nguồn tiếp nhận 14 1.4.Tình hình nghiên cứu vật liệu hấp phụ bã chè 14 1.5.Giới thiệu vê chè 16 1.5.1.Tình hình sản xuất tiêu thụ chè Việt Nam 16 1.5.2.Những thành phần hóa học chè 18 1.5.3.Tác dụng chè thể người 18 1.5.4.Thành phần bã chè 19 1.6.Giới thiệu phương pháp hấp phụ 22 1.6.1.Khái niệm 22 1.6.2.Cân hấp phụ 22 1.6.3.Dung lượng hấp phụ 23 1.6.4.Hiệu suất hấp phụ 23 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 1.6.5.Các mơ hình trình hấp phụ 23 1.6.6.Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 27 1.7.Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm 28 1.7.1.Phương pháp hiên vi điện tử quét (SEM) 28 1.7.2.Phương pháp hấp thụ nguyên tử AAS 29 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 32 2.1.Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 32 2.1.1.Thiết bị, dụng cụ 32 2.1.2.Hóa chất 32 2.2.Chuẩn bị dung dịch hiệu chuẩn 32 2.3.Chế tạo vật liệu bã chè biến tính KOH 33 2.4.Khảo sát đặc điềm bề mặt vật liệu hấp phụ 33 2.5.So sánh hiệu hấp phụ Pb2+của bã chè chưa biến tính VLHP 33 2.6.Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ ion Pb2+ VLHP 33 2.6.1.Khảo sát ảnh hưởng thời gian 33 2.6.2.Khảo sát ảnh hưởng pH 34 2.6.3.Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP 34 2.6.4.Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 34 2.6.5.Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu 34 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1.Xây dựng đường chuẩn Pb2+ 35 3.2.Kết khảo sát đặc điểm bề mặt 36 3.3.So sánh hiệu suất hấp phụ bã chè chưa biến tính VLHP 37 3.4.Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ ion Pb2+ VLHP 37 3.4.1.Khảo sát ảnh hưởng thời gian 37 3.4.2.Khảo sát ảnh hưởng pH 38 3.4.3.Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP 40 3.4.4.Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 41 3.4.5.Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu 42 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 3.4.6.Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Pb2+ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 43 3.4.7.Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Pb2+ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Frendlich 44 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga DANH MỤC HÌNH HÌNH NỘI DUNG HÌNH TRANG Hình 1.1 Hình ảnh nhiễm mơi trường nước Hình 1.2 Triệu chứng người nhiễm độc chì Hình 1.3 Hình ảnh chè 16 Hình 1.4 Cấu trúc cellulose 20 Hình 1.5 Một cấu trúc giả thuyết lignin 21 Hình 1.6 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 30 Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống máy hấp thu nguyên tử AAS 31 Hình 3.1 Đồ thị đường chuẩn Pb2+ 35 Hình 3.2 Hình thái học bề mặt bã chè chưa biến tính 36 Hình 3.3 Hình thái học bề mặt VLHP 36 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến dung lượng 38 hấp phụ VLHP Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp 39 phụ VLHP Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào 40 khối lượng VLHP Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nhiệt 41 độ Hình 3.8 Đường đẳng nhiệt Langmuir VLHP Pb2+ 43 Hình 3.9 Sự phụ thuộc Ccb / q vào Ccb Pb2+ 43 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb 44 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga DANH MỤC BẢNG BẢNG Bảng 1.1 NỘI DUNG BẢNG Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công TRANG 14 nghiệp Bảng 3.1 Số liệu xây dựng đường chuẩn Pb2+ 35 Bảng 3.2 Diện tích bề mặt riêng bã chè chưa biến tính VLHP 37 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Pb2+ vào VLHP 37 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ 39 VLHP Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ 40 Pb2+của VLHP Bảng 3.6 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến dung lượng 41 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ 42 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Pb 2+ đến dung lượng, 44 hiệu suất hấp phụ Bảng 3.9 Dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir b 44 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng pH Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 100ml Cho vào bình 0,15g VLHP 25ml dung dịch Pb2+ có nồng độ đầu 100mg/l giữ ổn định dung dịch HCl NaOH có pH từ đến Tiến hành lắc 60 phút với tốc độ 200 vòng/phút, nhiệt độ phịng (~ 25oC) Sau xác định lại nồng độ Pb2+ trước sau hấp phụ với điều kiện tối ưu làm xây dựng đường chuẩn 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP Cân VLHP vào bình tam giác có dung tích 100ml với khối lượng là: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5g VLHP, cho tiếp vào bình tam giác 25ml dung dịch Pb2+ có nồng độ 100mg/l Các dung dịch giữ ổn định pH = Tiến hành lắc 60 phút với tốc độ 200 vòng/phút, nhiệt độ phịng (~ 25 oC) Sau xác định lại nồng độ Pb2+ trước sau hấp phụ với điều kiện tối ưu làm xây dựng đường chuẩn 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 100ml, cho vào bình tam giác 25ml dung dịch dịch Pb2+có nồng độ 100mg/l, có pH = Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt điều chỉnh nhiệt độ bình tương ứng 25oC, 35oC, 45oC, 55oC (±1oC); tiếp cho vào tam giác 0,15g VLHP, khuấy thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 200 vịng/phút Sau xác định lại nồng độ Pb2+ trước sau hấp phụ với điều kiện tối ưu làm xây dựng đường chuẩn 2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 100ml Cho vào bình 0,15g VLHP 25ml dung dịch Pb2+ có nồng độ đầu thay đổi: 50; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500mg/l Các dung dịch giữ ổn định pH = Tiến hành lắc 60 phút với tốc độ 200 vòng/phút, nhiệt độ phịng (~ 25 oC) Sau xác định nồng độ Pb2+ trước sau Pb2+ với điều kiện tối ưu làm xây dựng đường chuẩn 34 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn Pb2+ Kết xây dựng đường chuẩn Pb2+ thể bảng 3.1 hình 3.1 Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Pb2+ Nồng độ (ppm) Abs 0,1 0,0014 0,05 0,0088 1,0 0,0180 2,0 0,0333 10 0,1613 A 0.18 y = 0.0161x + 0.0009 R² = 0.9999 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 Series1 0.06 0.04 0.02 0 10 12 C (ppm) Hình 3.1: Đồ thị đường chuẩn Pb2+ Nhận xét : R2 = 0.999 > 0,99 nên đường chuẩn đạt yêu cầu 35 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 3.2 Kết khảo sát đặc điểm bề mặt Kết chụp kính hiển vi điện tử quét qua (SEM) bã chè, VLHP chế tạo trình bày hình 3.2, 3.3 Hình 3.2: Hình thái học bề mặt bã chè chưa biến tính Hình 3.3: Hình thái học bề mặt VLHP 36 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga Hình 3.2, 3.3 cho thấy VLHP có hình thái học bề mặt thay đổi đáng kể so với bã chè chưa biến tính Cụ thể, trước biến tính, bã chè có cấu trúc chứa lỗ xốp với kích thước lớn, cỡ micron VLHP sau hoạt hóa, lỗ xốp lớn bị phần phát triển lỗ xốp dạng lớp, tạo nên có nhiều khoảng trống bề mặt hơn, dẫn đến tiềm ứng dụng làm chất hấp phụ, điều làm thay đổi đáng kể diện tích bề mặt VLHP 3.3 So sánh hiệu suất hấp phụ bã chè chƣa biến tính VLHP Kết trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Pb2+ vào VLHP Vật liệu Co (mg/l) Ccb (mg/l) H (%) Bã chè chưa biến tính 100 18,16 81,84 VLHP 100 0,12 99,88 Nhận xét: Từ bảng 3.2 cho thấy hiệu suất hấp phụ ion Pb2+của VLHP cao hẳn bã chè chưa biến tính Vì VLHP lựa chọn để hấp phụ Pb2+ nghiên cứu 3.4 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ ion Pb2+ VLHP 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian Hiệu sử dụng chất hấp phụ phụ thuộc vào tốc độ hấp phụ chất tan từ pha lỏng vào pha rắn, đánh giá qua hiệu suất hấp phụ tiến hành khoảng thời gian khác Từ xác định thời gian tiếp xúc giới hạn thời gian tiếp xúc tối ưu Kết bảng 3.3 hình 3.4 Bảng 3.3: Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ VLHP Co (mg/l) 100mg/l t (phút) 40 50 60 70 q (mg/g) 14,41 14,79 16,02 16,11 37 Ccb (mg/l) H 15,31 11,26 3,87 3,29 (%) 86,69 %) 88,74 96,13 96,71 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 80 16,17 2,96 97,04 16.5 16 q (mg/L) 15.5 15 Series1 14.5 14 13.5 40 50 60 70 80 t (phút) Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ VLHP Nhận xét: Thời gian yếu tố ảnh hưởng đến khả loại bỏ ion kim loại dung dịch nước VLHP Trong khoảng thời gian khảo sát từ 40 80 phút dung lượng hấp phụ VLHP nồng độ tăng theo thời gian Trong đó, dung lượng hấp phụ tăng nhanh từ 40 60 phút, từ 60 80 phút, dung lượng hấp phụ tăng chậm dần ổn định Do đó, chúng tơi lựa chọn 60 phút thời gian để nghiên cứu hấp phụ ion Pb2+ VLHP 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH Quá trình hấp phụ bị ảnh hưởng nhiều pH môi trường Sự thay đổi pH môi trường dẫn đến thay đổi chất chất bị hấp phụ, nhóm chức bề mặt, oxy hóa khử, dạng tồn hợp chất Vì vậy, pH ln yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tất trình xử lý nước Việc xác định khoảng pH định cho trình để đạt hiệu cao khơng thể thiếu Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ bảng 3.4 hình 3.5 38 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga Bảng 3.4: Ảnh hưởng pH đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ Pb2+của VLHP pH Co (mg/l) Ccb (mg/l) q H (%) (mg/g) 100 18,74 13,54 81,26 100 15,61 14,07 84,39 100 11,24 14,79 88,76 100 3,76 16,04 96,24 100 3,42 16,09 96,58 100 2,94 16,18 97,06 16.5 16 15.5 15 q (mg/g) 14.5 14 Series1 13.5 13 12.5 12 pH Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ VLHP Nhận xét: Khi pH tăng từ ÷ dung lượng hấp phụ VLHP tăng hiệu suất hấp phụ tăng lên Đến pH =5 hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ dao động không đáng kể Điều giải thích sau: Trong mơi trường axit mạnh (pH thấp) phân tử bị hấp phụ chất bị hấp phụ tích điện dương, lực tương tác lực tĩnh điện Bên cạnh đó, nồng độ H+ cao, xảy 39 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga cạnh tranh với cation kim loại trình hấp phụ Tuy nhiên pH tăng cao xảy tạo muối, kết tủa với ion Pb2+ làm giảm khả hấp phụ Đến pH = đạt cân hấp phụ nên hiệu suất dung lượng hấp phụ thay đổi không đáng kể Nên chọn pH = làm điều kiện tối ưu 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP Kết bảng 3.5 hình 3.6 Bảng 3.5: Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ Khối lƣợng Co Ccb q VLHP (g) (mg/l) 14,15 (mg/g) 0,1 (mg/l) 100 21,46 85,85 0,2 100 7,08 11,62 92,93 0,3 100 4,72 7,94 95,28 0,4 100 2,51 6,09 97,49 0,5 100 1,98 4,90 98,02 H (%) 100 98 96 H (%) 94 92 Series1 90 88 86 84 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 m (g) Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP Nhận xét: Từ kết cho thấy, tăng khối lượng VLHP hiệu suất hấp phụ tăng 40 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga dung lượng hấp phụ giảm Hiệu suất hấp phụ tăng khối lượng VLHP tăng số lượng vị trí trung tâm hấp phụ Tuy nhiên khối lượng ion kim loại bị hấp phụ đơn vị trọng lượng VLHP giảm tăng khối luợng VLHP Chúng nhận thấy khối lượng VLHP tăng từ 0,1 lên 0,5g, lúc đầu dung lượng hấp phụ giảm nhanh khối lượng VLHP tăng từ 0,1 lên 0,2g, sau giảm chậm khối lượng VLHP tăng từ 0,3 lên 0,5g Chính vậy, chúng tơi lựa chọn khối lượng vật liệu tối ưu 0,15g cho thí nghiệm nghiên cứu 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ Kết bảng 3.6, hình 3.7 Bảng 3.6: Ảnh hưởng nhiệt độ đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ Co(mg/l) 100 T( Ccb (mg/l) q(mg/l)g H(%) K) 29 1,98 ) 16,34 98,02 30 3,17 16,14 96,83 31 4,39 15,93 95,61 32 6,56 15,57 93,44 100 99 H (%) 98 97 96 Series1 95 94 93 298 308 318 328 T (K) Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nhiệt độ Nhận xét: Từ bảng 3.6 hình 3.7 ta thấy khoảng nhiệt độ nghiên cứu từ 25oC – 41 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 55oC (±1oC) tăng nhiệt độ hiệu suất hấp phụ dung lượng hấp phụ giảm Điều chứng tỏ hấp phụ Pb2+ VLHP trình tỏa nhiệt Vì vậy, tăng nhiệt độ, cân hấp phụ chuyển dịch theo chiều nghịch tức làm tăng nồng độ chất bị hấp phụ dung dịch, dẫn đến làm giảm hiệu suất dung lượng hấp phụ trình hấp phụ Điều cho thấy hấp phụ Pb2+ VLHP hấp phụ khuếch tán hay chế hấp phụ hấp phụ vật lý Vậy ta chọn nhiệt độ tối ưu 25oC 3.4.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu Kết bảng 3.7 Bảng 3.7: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Pb 2+ đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ Co(mg/l) 50 Ccb(mg/l) 1,04 q(mg/g) 8,16 Ccb/q(g/L) 0,13 H (%) 97,92 100 150 3,29 8,71 16,11 23,54 0,21 0,37 96,71 94,19 200 250 19,46 34,55 30,09 35,90 0,65 0,96 90,27 86,18 300 54,08 40,98 1,33 81,97 350 87,15 43,81 1,99 75,10 400 121,43 47,26 2,57 69,75 Nhận xét: Trong khoảng nồng độ khảo sát, tăng nồng độ đầu dung dịch dung lượng hấp phụ tăng, hiệu suất hấp phụ VLHP lại giảm Điều giải thích sau: Tốc độ hấp phụ tuân theo quy luật vhp= khp C (1- ) Ở nồng độ thấp (dung dịch loãng), 1- : Độ che phủ = const, nồng độ tăng vhp tăng tuyến tính Tuy nhiên, giai đoạn tồn giới hạn định tuỳ thuộc vào chất ion chất hấp phụ Sau đó, tiếp tục tăng nồng độ vhp tăng khơng đáng kể đến mức tiếp tục tăng nồng độ vhp khơng tăng chí giảm 42 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 3.4.6 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Pb2+ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Một thơng số chủ yếu đánh giá khả hấp phụ vật liệu xác định mối quan hệ dung lượng hấp phụ với nồng độ chất bị hấp phụ điều kiện cân bằng, nhiệt độ không đổi Từ kết thực nghiệm thu khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu Pb2+ đến dung lượng hấp phụ VLHP Chúng tiến hành khảo sát cân hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir kết thể hình 3.8; 3.9 50 45 40 35 q 30 25 Series1 20 15 10 0 50 100 150 Cb Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt Langmuir VLHP Pb2+ y = 0.0202x + 0.1952 R² = 0.995 2.5 Series1 1.5 0.5 0 50 100 150 Hình 3.9: Sự phụ thuộc Ccb / q vào Ccb Pb2+ 43 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga Từ đồ thị hình 3.8 3.9 biểu diễn phụ thuộc Ccb / q Ccb ta tính dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir b sau: Đối với phương trình tuyến tính mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: Từ kết thu y = 0.0202x + 0.1952 ta tính dung lượng hấp phụ cực đại qmax: qmax =1/0,0202= 49,50mg/g Hằng số Langmuir 1/ b qmax =0,1952 Vậy b = 0,103 Bảng 3.8: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir b Ion Pb2+ Dung lượng hấp phụ cực đại 49,5 qmax(mg/g) Hằng số Langmuir b 0,103 Nhận xét: Từ kết thực nghiệm cho thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mơ tả tốt hấp phụ VLHP ion Pb2+ thể hệ số hồi qui phương trình: R2= 0,995 3.4.7 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Pb2+ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Frendlich Kết thể bảng 3.9, hình 3.10 Bảng 3.9: Kết khảo sát phụ thuộc lgq vào lgCcb trình hấp phụ ion Cr(VI) VLHP Co(mg/l) 50 Ccb(mg/l) 1,53 q(mg/g) 8,07 H (%) 97,92 logCcb 0,02 logq 0,91 100 150 3,29 8,71 16,11 23,54 96,71 94,19 0,52 0,94 1,21 1,37 200 250 19,46 34,55 30,09 35,90 90,27 86,18 1,29 1,54 1,48 1,56 300 350 54,08 87,15 40,98 43,81 81,97 75,10 1,73 1,94 1,61 1,64 44 Khóa luận tốt nghiệp 400 121,43 SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga 47,26 69,75 2,08 1,67 1.8 y = 0.3558x + 0.9838 R² = 0.9637 1.7 1.6 logq 1.5 1.4 1.3 Series1 1.2 Linear (Series1) 1.1 0.9 0.5 1.5 2.5 log Ccb Hình 10: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb Nhận xét: Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mơ tả tương đối xác hấp phụ ion Pb2+ VLHP Điều thể qua hệ số hồi quy tuyến tính R2của đường đẳng nhiệt hấp phụ ion Pb2+ 0,963 (thấp so với hệ số hồi quy tuyến tính mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir) Điều cho thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mơ tả thích hợp q trình hấp phụ Pb2+ VLHP so với mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 45 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút số kết luận sau: Đã bước đầu chế tạo thành cơng vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH Đã xác định đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý VLHP qua ảnh hiển vi điện tử quét Kết cho thấy VLHP chế tạo có hình thái học bề mặt thay đổi đáng kể so với bã chè chưa biến tính Cụ thể có phát triển lố xốp, tạo nên khoảng trống bề mặt, điều làm thay đổi đáng kể diện tích bề mặt, tăng hiệu suất hấp phụ VLHP Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Pb2+ cho kết quả: + Thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút + pH hấp phụ tốt + Trong khoảng khối lượng vật liệu hấp phụ khảo sát khối lượng vật liệu tối ưu cho hấp phụ 0,15g + Khi tăng nhiệt độ từ 25oC – 55oC (± 1oC ) hiệu suất hấp phụ giảm Sự hấp phụ ion Pb2+ môi trường nước vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH tn theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại qmax= 49,50 mg/g số Langmuir b= 0,103 Việc sử dụng VLHP để hấp phụ Pb2+cho kết tốt Các kết thu sở cho định huớng nghiên cứu nhằm tìm kiếm ứng dụng VLHP việc xử lý nguồn bị ô nhiễm kim loại nặng 46 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Phạm Thị Hà, Bài giảng phương pháp phân tích quang học, năm 2008 [2] Trần Văn Hà báo tài nguyên môi trường, Nước thải từ sông Phú Lộc “đầu độc “người dân, tháng 7/2005 [3] Lê Tự Hải, Giáo trình hấp phụ năm 2014 [4] Phạm Văn Hiệp, Nguyễn Văn Khánh, “Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng Cadmium (Cd) Chì (Pb) lồi hến (Corbicula) vùng cửa sơng thành phố Đà Nẵng” Tạp chí Khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng, trang 83-89, năm 2009 [5] Đỗ Trà Hương, Lê Xuân Quế (2014),”Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI), Ni(II) vật liệu hấp phụ oxit từ tính nano Fe3O4 phân tán bã chè” Tạp chí Hóa học [6] Đỗ Trà Hương, Đặng Văn Thành, Mai Văn Khuê, Nguyễn Thị Kim Ngân (tháng 12/2016) ,” Nghiên cứu Cr (IV) môi trường nước vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH”, trang 64-69, Tạp chí hóa học [7] Bình Ngun, Báo Lâm Đồng, “Ngành chè Việt Nam thách thức phát triển”, năm 2017 [8] Bùi Xuân Vững, Giáo trình xử lý số liệu, năm 2014 [9] QCVN 24: 2009/BTNMT Tổng cục Môi trường Vụ Pháp chế trình duyệt ban hành theo Thông tư số 25/2009/TT-BTNMT ngày 16 tháng 11 năm 2009 Bộ Tài nguyên Môi trường Tài liệu nƣớc [10] Removal of copper(II) from aqueous solution using spent tea leaves (STL) as a potential sorbent [11] Deni Greene, “Effects of lead on the environment” Trang wed [12] http://www.moitruong.com.vn/Home/Default [13] http://text.xemtailieu.com/tai-lieu/kim-loai-nang-trong-nuoc-118332.html [14] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-phuong-phap-phan-tich-pho-hap-thunguyen-tu-aas-8903/ 47 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trần Thị Nguyệt Nga [15] http://www.nhandan.com.vn/xahoi/item/27235402-xu-ly-o-nhiem-moi-truongsong-phu-loc.html [16] http://tailieuso.udn.vn/bitstream/TTHL_125/6274/1/DaoHongTham.TT.pdf [17] http://123doc.org/document/896084-nghien-cuu-kha-nang-hap-phu-ion-pb2- len-vat-lieu-che-tao-tu-vo-dau-tuong-luan-van-thac-sy-hoa-hoc.htm [18] http://tailieuso.udn.vn/bitstream/TTHL_125/4219/3/Tomtat.pdf [19] http://www.moitruongnhietdoi.com.vn/2015/05/cac-phuong-phap-xu-ly-kim- loai-nang-trong-nuoc-thai-cong-nghiep.html [20] https://vi.wikipedia.org 48 ... sinh mơi trường q trình phân hủy Vì vậy, định lựa chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ môi trƣờng nƣớc vật liệụ hấp phụ bã chè biến tính KOH? ?? Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu biến tính bã chè để... Tên đề tài: Nghiên cứu hấp phụ Pb2+ môi trường nước vật liệụ hấp phụ bã chè biến tính KOH Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị 2.1 Nguyên liệu - Bã chè 2.2 Dụng cụ, thiết bị - Máy quang phổ hấp thụ nguyên... phá vỡ Trong thực tế phân biệt hấp phụ vật lí hấp phụ hóa học tương đối Trong số hệ thống phụ, hấp phụ xảy đồng thời hai q trình hấp phụ vật lí hấp phụ hóa học[3] 1.6.2 Cân hấp phụ Hấp phụ vật