KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận “Nghiên cứu các điều kiện biến tính than hoạt tính từ cây Chuối ”

LỜI CÁM ƠN Trong suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp, em học hỏi tích lũy đƣợc nhiều kinh nghiệm quý báu mặt kiến thức nhƣ kinh nghiệm sống Đề hoàn thành đề tài nghiên cứu này, nỗ lực thân, em nhận đƣợc nhiều hỗ trợ giúp đỡ tận tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Thầy Bùi Văn Năng (Giám đốc trung tâm) đồng ý làm giáo viên hƣớng dẫn Khóa luận Tốt nghiệp, định hƣớng cho em chọn đề tài thầy tạo điều kiện thuận lợi cho em phát huy tính tự giác nghiên cứu, theo sát em trình thực đề tài Cảm ơn Trung tâm phân tích mơi trƣờng giúp đỡ em q trình làm thí nghiệm Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Chu Thị Hồng Nhung i MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP viii ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chuối 1.1.1.Tên khoa học 1.1.2 Phân loại loài chuối Việt Nam 1.1.3 Đặc điểm hình thái chuối 1.1.4 Điều kiện gieo trồng chuối 1.1.5 Tình hình trồng chuối giới Việt Nam 10 1.1.6 Ý nghĩa thực tiễn chuối 11 1.2 Một số hƣớng nghiên cứu từ sản phẩm nông nghiệp 12 1.2.1 Hấp phụ ion kim loại nặng 12 1.2.2 Hấp phụ Xanhmetylen chất hữu 13 1.3 Giới thiệu than hoạt tính điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật 14 1.3.1 Định nghĩa than hoạt tính 15 1.3.2 Đặc trƣng tính chất vật lý, hóa học than hoạt tính 16 1.3.3 Khả hấp phụ than hoạt tính 17 1.3.4 Nguyên liệu chế tạo than hoạt tính 18 1.3.5 Phƣơng pháp sản xuất than hoạt tính 18 1.4 Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 20 1.4.1 Các khái niệm 20 1.4.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 22 ii Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU 25 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 25 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 25 2.3 Nội dung nghiên cứu 25 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa số liệu 26 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu nghiên cứu 26 2.4.3 Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ vỏ thân Chuối 27 2.4.4 Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM) 28 2.4.5 Phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại (IR) 29 2.4.6 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ hoạt tính từ Chuối 30 2.4.7 Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm 30 2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 Chƣơng THỰC NGHIỆM 34 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 34 3.1.1 Hóa chất 34 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 34 3.2 Thực nghiệm 35 3.2.1 Tổng hợp than hoạt tính từ Chuối 35 3.2.2 Xác định khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch than hoạt tính 38 3.2.3 Xác định khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow (Reactive yellow 160) dung dịch than hoạt tính 40 3.2.4 Xác định khả hỗn hợp hấp phụ Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow dung dịch than hoạt tính 41 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 42 4.1 Kết tổng hợp than hoạt tính từ Chuối 42 iii 4.1.1 Sản phẩm tổng hợp từ phƣơng pháp 1: Than hóa biến tính thành than hoạt tính 42 4.1.2 Sản phẩm tổng hợp từ phƣơng pháp 2: Tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl 3M 45 4.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch mẫu vật hấp phụ từ Chuối 50 4.3 Kết phân tích khả hấp phụ Ractived Yellow dung dịch mẫu than hoạt tính 54 4.4 Kết phân tích khả hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow 58 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng 59 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 60 5.1 Kết luận 60 5.2 Tồn 61 5.3 Khuyến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 64 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IR: Infrared SEM: Scanning Electron Microscope v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.3: Đặc điểm ngoại hình hai loại chuối M Acuminita M Balbisiana ………………………………………………………………………………… Bảng 3.1 : Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 34 Bảng 4.1 Khối lƣợng mẫu trƣớc sau than hóa 42 Bảng 4.2 Khối lƣợng mẫu trƣớc sau than hóa 46 Bảng 4.3 : Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng đo độ hấp thụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác 50 Bảng 4.4: Nồng độ Xanh Methylen sau xử lý than hoạt tính 51 Bảng 4.5: Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng đo độ hấp thụ quang phẩm màu Ractived Yellow mức nồng độ khác 55 Bảng 4.6: Nồng độ phẩm màu Ractived Yellow sau xử lý than hoạt tính 55 Bảng 4.7: Khả hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow sau xử lý than hoạt tính 58 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cây Chuối Hình 3.1: Bố trí thí nghiệm q trình hoạt hóa 37 Hình 4.1: Vật liệu trƣớc sau than hóa 42 Hình 4.2: Ảnh SEM mẫu M1 43 Hình 4.3: Phổ FTIR mẫu M1 44 Hình 4.4: Vật liệu trƣớc sau than hóa 45 Hình 4.5: Ảnh SEM mẫu M2 47 Hình 4.6: Phổ FTIR mẫu M2 49 Hình 4.7 : Đƣờng chuẩn dung dịch Xanh Metylen 50 Hình 4.8: Biểu đồ kết phân tích khả hấp phụ 52 Hình 4.9 : Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu nồng độ khác 52 Hình 4.10: Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M2 than thị trƣờng 54 Hình 4.11: Đƣờng chuẩn dung dịch phẩm màu Ractived Yellow 55 Hình 4.12: Dung lƣợng hấp phụ mẫu M1, M2 56 Hình 4.13: Biểu đồ thể hiệu suất xử lý mẫu M1, M2 với nồng độ 57 khác 57 Hình 4.14: Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow 58 vii TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƢỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận “Nghiên cứu điều kiện biến tính than hoạt tính từ Chuối ” Sinh viên thực hiện: Chu Thị Hồng Nhung Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S BÙI VĂN NĂNG Mục tiêu nghiên cứu: 4.1 Mục tiêu chung - Sử dụng sản phẩm phụ nông nghiệp để xử lý ô nhiễm môi trƣờng 4.2 Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ thân chuối để xử lý nhiễm môi trƣờng - Đánh giá khả hấp phụ chất màu hữu than hoạt tính Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: - Cây Chuối lấy khu vực Xóm 10, thơn Hạ Tập, xã thụy Bình, huyện Thái Bình, tỉnh Thái Bình - Dung dịch Xanh Metylen, dung dịch phẩm màu Ractived Yellow hỗn hợp dung dịch Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính đƣợc tổng hợp từ Chuối Phạm vi nghiên cứu: Thực phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Thời gian nghiên cứu: 25/12 đến 20/4/2018 Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Thực trạng trồng chuối Việt Nam - Nghiên cứu điều kiện biến tính từ thân Chuối để thành than hoạt tính viii + Nghiên cứu điều kiện than hóa biến tính thành than hoạt tính + Nghiên cứu điều kiện tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl2 3M - Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ Xanh Metylen than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow than hoạt tính + Khảo sát khả hấp phụ dung dịch hỗn hợp X (Xanh Metylen Phẩm màu Ractived Yellow) Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa tài liệu; - Phƣơng pháp lấy mẫu Chuối; - Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ vỏ thân Chuối; - Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM); - Phƣơng pháp phổ hồng ngoại; - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm; - Phƣơng pháp phân tích chất nghiên cứu; - Phƣơng pháp xử lý số liệu Những kết đạt đƣợc Từ trình nghiên cứu, khóa luận đạt đƣợc kết sau: - Đã tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Chuối hai phƣơng pháp khác phƣơng pháp than hóa, biến tính thành than hoạt tính phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M Chất lƣợng than đo đƣợc thông qua ảnh SEM phổ IR kết cho thấy tƣơng đối tốt - Kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp tổng hợp cho thấy, tổng hợp than hoạt tính từ Chuối phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M cho chất lƣợng sản phẩm than hoạt tính nhƣ hiệu hấp phụ cao so với phƣơng pháp than hóa biến tính thành than hoạt tính ix - Mẫu than hoạt tính M2 – Mẫu than đƣợc tẩm ZnCl2 3M cho hiệu suất hấp phụ cao mẫu than M1, hiệu suất đạt cao tƣơng đƣơng với hiệu suất mẫu than thị trƣờng tiêu hấp phụ màu Xanh Metylen, hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow, hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow - Mẫu than hoạt tính M2 có cấu trúc xốp lỗ rỗng phát triển so với mẫu than M1 Với lƣợng than xử lý 0,1g mẫu than M2 cho hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen đạt 99,91% Mẫu than M1 cho hiệu suất cao 91,26% thấp 29,3% Dựa vào kết phân tích mẫu than M1, M2 có hiệu suất hấp phụ tƣơng đƣơng với với mẫu than hoạt tính thị trƣờng - Từ việc tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Chuối, tạo sản phẩm vật liệu hấp phụ ứng dụng vào xử lý ô nhiễm mơi trƣờng Khuyến khích ngƣời dân khơng nên lãng phí bỏ Chuối, góp phần nâng cao hiệu xử lý mơi trƣờng - Cây chuối lồi đƣợc trồng phổ biến, sản phẩm phụ vỏ thân chuối có khả xử lý chất màu hữu cơ, kim loại nặng đạt hiệu suất hấp phụ tốt biến tính vật liệu Ứng dụng vỏ thân chuối vào công nghệ xử lý nƣớc thải từ nhiều nguồn khác Chƣa biến tính biến tính có khả hấp phụ chất nhiễm nƣớc Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Chu Thị Hồng Nhung x Phƣơng trình đƣờng chuẩn: y = 0.3198x Trong đó: x nồng độ Xanh Methylen y độ hấp phụ quang Abs Hệ số tƣơng quan R² = 0.9918  Kết phân tích khả hấp phụ màu dung dịch Xanh Methylen mẫu than M1, M2 Bảng 4.4: Nồng độ dung lƣợng hấp phụ Xanh Methylen sau xử lý than hoạt tính Co Ccb Khối lƣợng (mg/l) (mg/l) vật liệu (g) q (mg/g) H (%) q (mg/g) H (%) 0 0 0 0,5 0,016 0,1 0,456 91,26 4,986 99,727 0,018 0,1 0,828 82,85 9,983 99825 1,5 0,025 0,1 1,184 78,90 14,979 99,863 0,022 0,1 1,232 61,62 19,981 99,905 0,5 0,1 1,543 38,57 39,555 98,888 1,8 0,1 3,025 43,33 68,178 97,397 2,2 0,1 2,63 29,03 87,708 97,453 M1 M2 Chú giải: + C (mg/l): nồng độ dung dịch Xanh Metylen sau xử lý + q (mg/l): dung dịch hấp phụ mẫu q= ( ) + H (%) hiệu suất hấp phụ: H= ( ) Trong đó: + V: thể tích dung dịch phân tích (lít) + Co: nồng độ ban đầu chất phân tích (mg/L) + C: nồng độ dung dịch Xanh Metylen sau xử lý(mg/L) 51 + q: dung dịch hấp phụ mẫu (mg/g) + m: khối lƣợng mẫu dùng để hấp phụ (g) Ta có biểu đồ khảo sát dung lƣợng hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu M1, M2 với mức nồng độ 0, 5, 10, 15, 20, 40, 70, 90 mg/l nhƣ sau: Dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M1 M2 100 80 Dung lượng hấp phụ Xanh Metylen M1 mg/g 60 40 Dung lượng hấp phụ Xanh Metylen M2 20 0 50 100 Co (mg/l) Hình 4.8: Biểu đồ kết phân tích khả hấp phụ Từ biểu đồ ta thấy, với mẫu than M2 khả hấp phụ màu Xanh Metylen tốt mẫu than M1 Mẫu than M1 mức tối ƣu mẫu mà xuống, chứng tỏ mẫu M1 không hấp phụ Xanh Metylen tốt Mẫu than M2 thể tuyến tính đƣờng thẳng, khả hấp phụ M2 tốt Dựa kết thu đƣợc từ bảng 4.4 xây dựng biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu M1, M2 nhƣ sau: 120 100 80 % 60 H% M1 40 H% M2 20 0 10 15 20 40 70 90 Co(mg/l) Hình 4.9 : Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu nồng độ khác 52 Từ bảng kết bảng 4.4 kết hợp với biểu đồ 4.8, thấy, khả hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu M2 đạt hiệu suất cao nhất, lên tới 99,905% (tƣơng đƣơng với mẫu than thị trƣờng) với lƣợng than 0,1 g, dung dịch Xanh Metylen gần nhƣ hoàn toàn Hiệu suất hấp phụ màu mẫu than M1 cao nhƣng không đồng nhƣ mẫu M2 Mẫu M1 nồng độ cao hiệu suất xử lý giảm, khơng giữ cân nhƣ mẫu M2 Hiệu suất thấp mẫu M1 đạt 29,03% Từ đây, ta khẳng định rằng, mẫu M2 hiệu suất đạt gần nhƣ tối đa với mức nồng độ lƣợng than Kết phân tích phù hợp với đặc điểm mẫu than Cấu trúc lỗ rỗng bề mặt mẫu than hóa M1 gần nhƣ khơng có, nên khả hấp phụ màu Xanh Metylen thấp nhiều sơ với mẫu than M2 Mẫu than M2 có hiệu suất cao mẫu than M1 có lỗ rỗng bề mặt than, tạo cấu trúc lỗ xốp, ion H+ nhóm chức có tính axit làm cho dung dịch Xanh Metylen nhạt màu dần - Kết so sánh khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu M2 so với thị trường Cân xác 0,1 g mẫu than M2 0,1 g mẫu than thị trƣờng cho vào cốc đong tích 500 mL chứa 100 ml dung dịch Xanh Metylen g/l pha loãng để đƣợc nồng độ 20, 40 mg/l Lắc để lắng, mẫu sau xử lý đo độ hấp phụ quang bƣớc sóng 663 nm C0 Than Thị Trƣờng M2 Mg/l q H q H 20 19,79 98,960 19,981 99,905 40 39,66 99,159 39,555 98,888 Nồng độ hiệu suất xử lý mẫu than M2 so sánh với mẫu than thị trƣờng đƣợc thể biểu đồ sau: 53 Dung lƣợng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M2 than thị trƣờng 50 39.55 39.66 mg/g 40 30 20 Cq M2 19.98 19.79 Cq mẫu than thị trường 10 20 40 Co(mg/l) Hình 4.10: Biểu đồ dung lượng hấp phụ Xanh Metylen mẫu M2 than thị trường Từ hình 4.9, biểu đồ so sánh khả hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu than với than thị trƣờng, thấy rằng: Dung lƣợng hấp phụ mẫu M2 tƣơng đƣơng với mẫu than thị trƣờng Khi cho hấp phụ màu Xanh Metylen với nồng độ 20 mg/l mẫu M2 dung lƣợng hấp phụ cao mẫu than thị trƣờng 0,19 g Đến nồng độ 40mg/l mẫu M2 thấp mẫu than thị trƣờng 0,11g Cho thấy mẫu M2 hấp phụ tốt 4.3 Kết phân tích khả hấp phụ Ractived Yellow dung dịch mẫu than hoạt tính - Dung dịch phẩm màu Ractived Yellow pha có nồng độ 1g/l, tiếp tục pha loãng 10 lần với mức nồng độ 5, 10, 15, 20, 40, 70, 90 mg/L - Cân xác 0,1 g lƣợng than mẫu, cho vào cốc 500 mL chứa 100 ml dung dịch phẩm màu Ractived Yellow với mức nồng độ - Tiến hành song song mẫu đối chứng với lƣợng than xử lý g - Khuấy lọc, đem mẫu sau xử lý đo độ hấp phụ quang bƣớc sóng 425 nm 54  Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng hàm lƣợng phẩm màu Ractived Yellow mẫu nghiên cứu Bảng 4.5: Kết xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng đo độ hấp thụ quang phẩm màu Ractived Yellow 160 mức nồng độ khác C (mg/l) 10 15 20 40 70 90 Abs 0,17 0,31 0,44 0,60 1,15 1,94 2,50 Từ bảng kết trên, lập đƣờng chuẩn Xanh Metylen nhƣ sau: Đường chuẩn phẩm màu Ractived Yellow mẫu M1, M2 y = 0.0279x R² = 0.9991 2.5 1.5 0.5 0 20 40 60 80 100 Hình 4.11: Đƣờng chuẩn dung dịch phẩm màu Ractived Yellow 160 Phƣơng trình đƣờng chuẩn: y = 0.0279x Trong đó: x nồng độ phẩm màu Ractived Yellow y độ hấp phụ quang Abs Hệ số tƣơng quan R² = 0.9991  Kết phân tích khả hấp phụ màu dung dịch phẩm màu Ractived Yellow mẫu than M1, M2 Bảng 4.6: Nồng độ phẩm màu Ractived Yellow sau xử lý than hoạt tính Co 0.5 1.5 Khối lƣợng (g) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 M1 q (mg/g) 0,322 0,554 1,824 3,811 5,824 6,986 8,675 M2 H (%) 6,43 5,54 12,16 19,06 14,56 9,98 9,64 55 q (mg/g) 0,556 1,368 4,257 7,352 14,368 23,909 14,386 H (%) 11,11 13,68 28,38 36,76 35,92 34,16 15,98 Chú giải: + C nồng độ dung dịch Xanh Metylen sau xử lý (mg/l) + q dung dịch hấp phụ mẫu (mg/g) q= ( ) + H (%) hiệu suất hấp phụ: H= ( ) Trong đó: V thể tích dung dịch phân tích (lít) Co nồng độ ban đầu chất phân tích (mg/L) m khối lƣợng mẫu dùng để hấp phụ (g) Mẫu than M2 , khảo sát khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow lƣợng than 0,1 g đạt hiệu suất 97% Cho thấy mẫu M2 hấp phụ tốt Ta có biểu đồ khảo sát dung lƣợng hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu M1, M2 với mức nồng độ 0, 5, 10, 15, 20, 40, 70, 90 mg/l nhƣ sau Dung lƣợng hấp phụ phẩm màu Vàng mẫu M1 M2 30.000 25.000 mg/g 20.000 Dung lượng hấp phụ phẩm màu vàng M1 15.000 10.000 Dung lượng hấp phụ phẩm màu vàng M2 5.000 0.000 50 100 Co(mg/l) Hình 4.12: Dung lƣợng hấp phụ mẫu M1, M2 Từ biểu đồ ta thấy, với mẫu than M2 khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow tốt mẫu than M1 Mẫu than M1 dung lƣợng hấp phụ thấp, chứng tỏ mẫu M1 không hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow Xanh tốt Mẫu than M2 dung lƣợng hấp phụ cao mẫu than M1 Khi mẫu đạt đƣợc điểm tối ƣu dung lƣợng hấp phụ mẫu xuống, khả hấp phụ M2 tốt 56 Dựa kết thu đƣợc từ bảng 4.6 xây dựng biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow mẫu M1, M2 nhƣ sau: 40.00 35.00 30.00 25.00 %20.00 15.00 10.00 H% M1 5.00 H% M2 0.00 10 15 20 40 70 90 C (mg/l) Hình 4.13: Biểu đồ thể hiệu suất xử lý mẫu M1, M2 với nồng độ khác Từ bảng kết bảng 4.6 kết hợp với biểu đồ 4.13, thấy, khả hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu M2 đạt hiệu suất cao nhất, lên tới 36,76% với lƣợng than 0,1 g, dung dịch phẩm màu Ractived Yellow màu gần nhƣ khơng hồn tồn Hiệu suất hấp phụ màu mẫu than M1 thấp không hấp phụ tốt mẫu M2 Hai mẫu M1, M2 có nồng độ nhƣng hai mẫu hấp phụ màu nồng độ 20 mg/l, 40 mg/l hiệu suất đạt 35% mẫu M2, với mẫu M1 hiệu suất đạt 14% Cho thấy mẫu than M1, M2 hấp phụ màu Vàng không tốt HIệu suất xử lý mẫu M1, M2 không theo quy luật tăng dần, hiệu suất lúc tăng lúc giảm Mẫu M1, M2 thích hợp với nồng độ thấp nhƣ 20 mg/l, 40 mg/l Hiệu suất thấp mẫu M1 đạt 5,43% hiệu suất M2 đạt 11,11% Từ đây, ta khẳng định rằng, mẫu M1, M2 hiệu suất không hấp phụ phẩm màu tốt Kết phân tích phù hợp với đặc điểm mẫu than Cấu trúc lỗ rỗng bề mặt mẫu than hóa M1 gần nhƣ khơng có, nên khả hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow thấp nhiều sơ với mẫu than M2 Mẫu 57 than M2 có hiệu suất cao mẫu than M1 có lỗ rỗng bề mặt than, tạo cấu trúc lỗ xốp Nhƣng hiệu suất xử lý M2 không đạt tối đa 4.4 Kết phân tích khả hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow Nồng độ ban đầu chƣa trộn dung dịch 50; 70 mg/l Khi trộn dung dịch Xanh Metylen Phẩm màu Ractived Yellow nồng độ giảm nửa Nhƣ nồng độ thử nghiệm lần lƣợt 25; 35mg/l Bảng 4.7: Khả hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow sau xử lý than hoạt tính λ1max= 615nm λ2max=646nm C0 Ctrộn Q H Q H mg/l mg/l mg/g % mg/g % 50 25 21,58 86,31 22,67 90,67 70 35 34,16 97,60 34,45 98,43 Số liệu kết ta có biểu đồ: mg/g Dung lƣợng hấp phụ hỗn hợp X bƣớc sóng 646nm 615nm 40 35 30 25 20 15 10 34.45 34.16 22.67 Dung lượng hấp phụ hỗn hợp X (646nm) 21.58 Dung lượng hấp phụ hỗn hợp X(615nm) 50 70 Co(mg/l) Hình 4.14: Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Vàng Nhận xét Từ biểu đồ ta thấy, lƣợng hấp phụ mẫu M2 bƣớc sóng cực đại gần nhƣ Từ bảng 4.7 cho ta thấy mẫu M2 gần nhƣ hấp phụ gần hết dung dịch X, đạt hiệu suất tới khoảng 90%  Từ kết thí nghiệm xử lý với kết chụp phổ SEM cho thấy phù hợp với ảnh SEM hình 4.5, mẫu M2 xốp có lỗ nhiều mẫu M1 hình 4.2 Cấu trúc bề mặt xốp nhiều lỗ nên khả hấp phụ ion kim loại tốt Qua kết chụp phổ FTIR thấy chúng thuộc nhóm 58 hydroxyl nhóm làm cho bề mặt vật liệu mang điện tích âm mà ion kim loại mang điện tích dƣơng nên hút ion kim loại 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng Với kết đạt đƣợc từ việc tổng hợp vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối nghiên cứu thử nghiệm ban đầu khả hấp phụ chất ô nhiễm có nƣớc, khóa luận tiền đồ cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng mở rộng, phát triển hoàn thiện thêm Đề tài đề xuất hƣớng áp dụng nhƣ sau: - Cây Chuối loại đƣợc trồng phổ biến nƣớc ta, sản phẩm từ Chuối có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ngƣời, gia súc môi trƣờng Tuy nhiên, sản phẩm phụ từ vỏ Chuối nhƣ lá, củ, thân, vỏ chuối số lƣợng lớn với kinh tế xã hội phát triển nên sản phẩm không đƣợc sử dụng triệt để, sản phẩm tự phân hủy ngồi tự nhiên Đã có nhiều nghiên cứu tận dụng sản phẩm rẻ tiền, có sẵn tự nhiên nhƣ vỏ chuối, mủ chuối để xử lý ô nhiễm nƣớc, để phát triển tiềm khóa luận lựa chọn vỏ thân Chuối làm vật liệu hấp phụ để xử lý số chất ô nhiễm nƣớc Đây đƣợc coi hƣớng phát triển đề tài - Dựa vào đặc tính thân Chuối sau biến tính xốp có nhiều lỗ, ion kim loại đƣợc bám vào lỗ trống có thân Chuối sau biến tính, ứng dụng thân Chuối vào công nghệ xử lý nƣớc thải số ngành: dệt nhuộm, y tế… Giúp xử lý đƣợc số chất: NH 4+, ion kim loại nặng Pb2+, Cd xử lý đƣợc COD có nƣớc thải thơng qua q trình hấp phụ - Dựa vào đặc tính vốn có thân Chuối chế tạo than hoạt tính để xử lý số chất hữu có nƣớc thải: Xanh Metylen, phẩm màu Ractived Yellow 59 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu đạt đƣợc, khóa luận xin rút số kết luận sau: Đã tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Chuối hai phƣơng pháp khác phƣơng pháp than hóa, biến tính thành than hoạt tính phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M Kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp tổng hợp cho thấy, tổng hợp than hoạt tính từ Chuối phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M cho chất lƣợng sản phẩm than hoạt tính nhƣ hiệu hấp phụ cao so với phƣơng pháp than hóa biến tính thành than hoạt tính Mẫu than hoạt tính M2 – Mẫu than đƣợc tẩm ZnCl2 3M cho hiệu suất hấp phụ cao mẫu than M1, hiệu suất đạt cao tƣơng đƣơng với hiệu suất mẫu than thị trƣờng tiêu hấp phụ màu Xanh Metylen, hấp phụ phẩm màu Ractived Yellow, hấp phụ hỗn hợp Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow Và phẩm màu Xanh Metylen với phẩm màu Ractived Yellow phổ biến nƣớc ô nhiễm nên chọn đối tƣợng xử lý Mẫu than hoạt tính M2 có cấu trúc xốp lỗ rỗng phát triển so với mẫu than M1 Với lƣợng than xử lý 0,1g mẫu than M2 cho hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen đạt 99,91% Mẫu than M1 cho hiệu suất cao 91,26% thấp 29,3% Dựa vào kết phân tích mẫu than M1, M2 có hiệu suất hấp phụ tƣơng đƣơng với với mẫu than hoạt tính thị trƣờng Từ việc tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Chuối, tạo sản phẩm vật liệu hấp phụ ứng dụng vào xử lý nhiễm mơi trƣờng Khuyến khích ngƣời dân khơng nên lãng phí bỏ Chuối, góp phần nâng cao hiệu xử lý môi trƣờng Cây Chuối đƣợc trồng phổ biến nhiều nơi nƣớc ta, có nhiều cơng dụng bổ ích cho sức khỏe, thức ăn cho gia súc cho giá trị kinh tế cao, sau thu hoạch, hầu nhƣ thân Chuối đƣợc sử dụng cho chăn nuôi gia súc, theo thời gian khơng thể sử dụng hết thân Chuối Vì lẽ đó, với môi trƣờng ô nhiễm, đặc biệt ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, việc tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối đơn giản, khuyến khích nhà môi trƣờng ngƣời dân tận dụng để xử lý môi trƣờng hiệu rẻ tiền 60 5.2 Tồn Do thời gian thực khóa luận cịn hạn chế, việc tiến hành thí nghiệm đòi hỏi nhiều thời gian, hƣớng nghiên cứu khóa luận cịn hạn chế, chƣa có cơng trình nghiên cứu đề cập đến tổng hợp than hoạt tính từ Chuối nên tài liệu tham khảo cịn hạn chế Khóa luận có số tồn sau: - Chƣa nghiên cứu đƣợc số yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ nhƣ nhiệt độ, pH, thời gian hấp phụ, động lực học trình hấp phụ - Chƣa khảo sát đƣợc khả hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ khối lƣợng khác để xử lý ô nhiễm môi trƣờng mức độ khác - Chƣa khảo sát đƣợc khả thu hồi tái sử dụng vật liệu - Chƣa tính tốn đến hiệu kinh tế 5.3 Khuyến nghị Dựa nghiên cứu khóa luận, sở cho nghiên cứu sau tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hoàn thiện Khắc phục tồn khóa luận - Nghiên cứu thêm phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ Chuối đơn giản hơn, khơng sử dụng nhiều hóa chất tốn nhƣ phƣơng pháp hoạt hóa lý: dùng chất oxi hóa nhƣ nƣớc, dioxit cacbon làm tác nhân tác dụng với than nguyên liệu - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính tổng hợp đƣợc chất khác nhƣ: NH4+, Cd2+, Cu2+ yếu tố ảnh hƣởng - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính tổng hợp từ Chuối việc xử lý nguồn ô nhiễm nƣớc thải khác nhau, chất nhiễm dạng khí dạng 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bùi Vân Anh, Phạm Quang Khánh, Đỗ Thị Lƣơng (2006), Chun đề “Tìm hiểu cơng nghệ mạ kim loại dịng thải chất thải quan trọng”, Viện Khoa học Công nghệ môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Lê Huy Bá, 2008, Độc học môi trường bản, Nhà xuất Đại học quốc gia TP HCM Nguyễn Bình (2014), Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp phụ từ bã mía khảo sát ứng dụng, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Sƣ phạm TP HCM Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, 2001, Độc học vệ sinh công nghiệp, Tài liệu lƣu hành nội bộ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thùy Dƣơng, 2008, Đề tài: “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 Huỳnh Nguyễn Thái Duy, “Nghiên cứu sản xuất nectar chuối” Đồ án tốt nghiệp, Hà Nội Phạm Thị Dinh (2015), “ Nghiên cứu biến tính phụ phẩm Đay làm vật liệu xử lý số kim loại nặng nước”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội Nguyễn Đăng Đức (2008), Hóa học phân tích, Đại học Thái Nguyên Phạm Nữ Sơn Giang (2014), Khảo sát tiền xử lí vỏ chuối dung môi hữu ứng dụng lên men bioetanol, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Tơn Đức Thắng 10 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xn Trung (2007), Hóa học phân tích, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 11 Lê Thanh Hƣng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008), “Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính”, Tạp trí phát triển KH&CN, 11(08), tr 5-11 12 Phạm Thị Ngọc Lan “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ phế phẩm nơng nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni nước” 13 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2002), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 14 Đặng Văn Phi (2012), Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ số ion kim loại nặng nước, Luận văn thạc sĩ, Trƣờng Đại học Đà Nẵng Tài liệu nƣớc 15 Ayhn Demirbas (2009), “Agricultural based activated carbons for the removal of the dyes from aqueous solutions: A review”, Journal of Hazardous Materials, 167, pp 1-9 16 M.N.A Al- Azzawi, S.M Shartooth, S.A.K Al- Hiyaly (2013), The removal of Zinc, Nickel from Industerial Waste- Water using banana peels, Iraqi Journal of science, Vol 54, No.1, pp 72- 81 17 Arunakumara, Buddhi Charana Walpola, Min- Ho Yoon, Banana peel: A green solution for metal removal from contaminated waters, Korean J Environ Agric Vol 32, No 2, pp 108- 116 18 Renata S D Castro (2011), Banana Peel Applied to the Solid Phase Extraction of Copper and Lead from River Water: Preconcentration of Metal Ions with a Fruit Waste, I & EC, pp 3446- 3451 Trang web 19 http://caytrongvatnuoi.com/cay-trong/dac-diem-cac-bo-phan-tren-cay-chuoi/ 20 http://locnuocvietmy.com/tin-tuc/xu-ly-nuoc-o-nhiem-sau-lu-bang-muchuoi.html 21 http://vi.wikipedia.org/wiki/Chu%E1%BB%9li PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh q trình thực nghiệm Thực than hóa Dung dịch Xanh Metylen hấp phụ Dung dịch Xanh Metylen hấp phụ mẫu M1 mẫu M1 cho vào khuấy Dung dịch Xanh Metylen mẫu M1 Dung dịch phẩm màu Ractived Yellow đem đo bƣớc sóng mẫu M1 đem đo bƣớc sóng Dung dịch Xanh Metylen hấp phụ Dung dịch Xanh Metylen mẫu M2 đem mẫu M2 đem khuấy đo bƣớc sóng ... 33 Chƣơng THỰC NGHIỆM 34 3.1 Hóa chất, dụng cụ thi? ??t bị thí nghiệm 34 3.1.1 Hóa chất 34 3.1.2 Dụng cụ thi? ??t bị thí nghiệm 34 3.2 Thực nghiệm 35... hầu hết vùng nƣớc giới, nên coi hƣớng phát triển cơng nghệ thân thi? ??n với môi trƣờng Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thi? ??u chuối [21] 1.1.1 Tên khoa học Họ chuối: Musa troglodytarum... có hiệu việc loại bỏ Xanh Metylen nồng độ tƣơng đối thấp từ môi trƣờng nƣớc Trong Senthikumaar cộng (S Senthilkumar, P R Varadarajan, K Porkodi, C.V Subbhuraam, 2005) tiến hành nghiên cứu hấp