Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ là mô hình toán học mô tả sự phân bố của
hàm lƣợng amoni trong nƣớc, dựa trên các giả định liên quan đến đồng nhất/
không đồng nhất của VLHP.
Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng phƣơng trình đƣờng thẳng: 1 1 . cb cb C C 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 H iệ u su ất h ấp p hụ % Nồng độ amoni (mg/l)
Bảng 3.7 Các thông số khảo sát sự hấp phụ amoni của VLHP STT Co (mg/l) Ccb (mg/l) q (mg/l) Ccb/q (g/l) 1 5 0.018 0.830 0.021 2 10 0.084 1.652 0.051 3 20 0.357 3.273 0.109 4 30 0.868 4.855 0.178 5 40 4.367 5.938 0.735 6 50 8.188 6.968 1.175 7 60 13.408 7.765 1.726 Hình 3.7 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Hình 3.8 Đồ thị biểu biễn sự phụ thuộc của Ccb/q và Ccb
Các thông số kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Dựa vào Hình 3.8, ta tính đƣợc giá trị dung lƣợng hấp phụ amoni cực đại và hằng số Langmuir: qm = = = 7.806 KL = = =1.781 y = 1.0952ln(x) + 4.6696 R² = 0.9852 0 2 4 6 8 10 0 5 10 15 q (m g/g) Ccb(mg/l) y = 0.1281x + 0.0719 R² = 0.992 0 0.5 1 1.5 2 0 5 10 15 C cb /q (g/l ) Ccb(mg/l)
Kết quả cho thấy dung lƣợng hấp phụ amoni cực đại của vật liệu hấp phụ đã chọn là 7.806 mg/g và hằng số Langmuir là 1.781.
Từ kết quả này chúng ta có thể đánh giá khả năng hấp phụ amoni của VLHP là khá tốt, vật liệu chế tạo từ bã mía hoạt hoá bằng H2SO4 đặc này có thể là một loại vật liệu tốt để xửlý môi trƣờng.
Bảng 3.8. So sánh khả năng hấp phụ amoni của VLHP từ bã mía với các VLHP khác
STT Tên Vật liệu Dung lƣợng hấp phụ q(mg/g)
Tài liệu tham khảo 1 Than cacbon hoá từ vỏ cà phê 1.42 [13] 2 Lõi ngô hoạt hoa bằng hơi nƣớc 2.41 [11]
3 Than thân cây sắn 6.973 [9]
4 Than hoạt tính từ gáo dừa đƣợc biến tính ở 70o C bằng HNO3đặc 14.43 [7] 5 Bã mía hoạt tính bằng H2SO4 đặc tỷ lệ 1:2 (g:ml). 7.806 Trong nghiên cứu này Từ bảng 3.8 cho thấy VLHP chế tạo từ bã mía có dung lƣợng hấp phụ amoni khá cao (dung lƣợng hấp phụ cực đại là 7,806 mg/g). So sánh với các VLHP tƣơng tự thì mẫu VLHP của chúng tôi có dung lƣợng hấp phụ amoni
cao hơn so với với các VLHP nhƣ than thân cây sắn [9], than cacbon hóa từ
vỏ cà phê [13], lõi ngô [11], thời gian hấp phụ ngắn hơn so với các vật liệu khác, việc xử lý và chế tạo VLHP cũng đơn giản, không cần mất nhiều thời gian. Kết quả mở ra triển vọng ứng dụng VLHP từ bã mía trong lĩnh vực xử lý nƣớc ô nhiễm kim loại nặng.
3.5. Kết quả đánh giá cấu trúc bề mặt của VLHP Kết quả chụp SEM Hình 3.9. Ảnh SEM của nguyên liệu Hình 3.10 Ảnh SEM của VLHP
Kết quả đánh giá hình thái học bề mặt của bã mía chƣa hoạt hoá (VL1) và sau khi hoạt hoá (VL4-1:2) thông qua dữ liệu ảnh SEM thể hiện trong Hình 3.9 và Hình 3.10 cho thấy hình thái học bề mặt của các VL4-1:2 thay
đổi đáng kể khi đƣợc hoạt hoá bằng H2SO4 đặc. Ởđộ phóng đại 50.000 lần có thể thấy, trên mẫu VL1 khá trơ và phản quang. Trên mẫu VL4-1:2có rãnh sâu trên bề mặt tạo độ mịn và độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn. Quá trình hoạt hóa
vật liệu bằng H2SO4 tạo nên những lỗ nhỏ li ti làm cho VLHP có khả năng
hấp phụ và giữ các tạp chất tốt hơn rất nhiều so với chƣa hoạt hoá, do vậy bã mía hoạt hoá bằng H2SO4 có thể hấp phụ các ion kim loại dễ dàng hơn.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm rút ra đƣợc những kết quả sau: Khóa luận đã tiến hành 2 quá trình: chế tạo các vật liệu hấp phụ từ bã mía và nghiên cứu khả năng hấp phụ amoni của các vật liệu trên. Sau đó nghiên cứu các yếu tốảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ amoni của VLHP đã chọn.
1.Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã mía:
Đã chế tạo đƣợc 8 loại VLHP từ bã mía là VL1, VL2-200, VL2-300, VL3-4M, VL3-6M, VL3-8M, VL4-1:1, VL4-1:2 và đã xác định đƣợc loại vật liệu VL4-1:2 có khả năng hấp phụ amoni tốt nhất, là vật liệu bã mía đƣợc hoạt hoá bằng H2SO4đặc với tỉ lệ 1:2 (g:ml)
2.Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ amoni của VLHP từ bã mía đã chọn và tìm ra đƣợc các điều kiện tối ƣu quá trình hấp phụ amoni nhƣ sau: Thời gian khuấy là 30 phút, pH =7, khối lƣợng VLHP là 0,3g , nồng độamoni ban đầu là 5mg/l.
3.Quá trình hấp phụ amoni của VLHP từ bã mía tuân theo đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ langmuir với hằng số langmuir là 1.781. Dung lƣợng hấp phụ
cực đại của VLHP đã chọn là 7.806mg/g.
Kiến nghị
- Qua nghiên cứu này thấy rằng có thể sử dụng vật liệu bã mía hoạt tính bằng H2SO4 đặc để xử lý amoni trong nguồn nƣớc bị ô nhiễm.
- Cần tiếp tục nghiên cứu khả năng hấp phụ của VLHP với các ion kim loại khác để xử lý ô nhiễm môi trƣờng, mang lại hiệu quả thực tiễn cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt
1. Nguyễn Việt Anh (2005), Nghiên cứu xử lý amoni (NH4+) trong nước ngầm bằng phương pháp sinh học, Nxb Giáo Dục, Hà Nội.
2. Bộ Tài nguyên và môi trƣờng (2015), Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia Hà Nội
3. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nƣớc và nƣớc thải, Nxb Thống Kê, Hà Nội.
4. Nguyễn Tinh Dung (2010) ,Hoá học phân tích phần II - Các phản ứng ion trong dung dịch nước, Nxb Giáo Dục Việt Nam.
5. Nguyễn Ngọc Dung,Quản lý tổng hợp nguồn tài nguyên nƣớc ngầm tại Hà Nội, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10, Viện KTTV & MT
6. Lê Đức (2004), Một số phương pháp phân tích môi trường, Trƣờng ĐH Quốc Gia Hà Nội.
7. Trịnh Xuân Đại (2008), Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni và kim loại nặng trong nước, Luận văn khoa học, ĐH Khoa học –Tự nhiên, ĐH quốc Gia Hà Nội.
8. Đặng Xuân Hiển và Cao Xuân Mai (2010), Nghiên cứu xử lý amoni
(NH4+) trong nước ngầm bằng phương pháp trao đổi ion, Viện Khoa học và Công nghệ môi trƣờng, Trƣờng ĐH Bách Khoa Hà Nội.
9. Phạm Thị Ngọc Lan (2016) Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ các phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni trong nước,
Báo cáo khoa học, Khoa Môi trƣờng – Trƣờng ĐH Thuỷ Lợi.
10. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải,Nxb Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội
11.Vũ Thị Mai (2017), Nghiên cứu chế tạo than cacbon hoá từ lõi ngô nhằm sử dụng trong xử lý tăng cường nước sinh hoạt và ăn uống, Luận án tiến sỹ kĩ thuật, Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam.
12. Phùng Thị Kim Thanh, Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng (Cr3+, Ni2+, Cu2+, Zn2+) bằng bã mía sau khi đã biến tính và thử nghiệm xử lý môi trường, Luận văn thạc sỹ, Trƣờng ĐH Khoa Học Tự
Nhiên.
13. Lê Văn Thanh (2014), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm bằng
phương pháp hấp phụ sử dụng than cacbon hóa sản xuất từ vỏ cà phê,
Khoá luận tốt nghiệp đại học, Trƣờng Đại học Phƣơng Đông.
Tài liệu tiếng anh
14. Golcaves M.; Sanchez-Garcia L.; Jardim O.E.; Silvestre-Albero J.; Rodriguez R. (2011), Amonium removal using activated carons: Effects of
the surface chemistry in dry and moist conditions, Envion. Sci. Technol.
15. Gaikwad R W (2004), Removal of Cd(II) from aqueous solution by activated charcoal derived from coconut shell, Electron J Environ Agric
Food Chem, 3, pp. 702 - 709.
16. Halim A.A, Latif M.T., Ithnin A. (2013), Amonium removal from Aqueous
Solution using Organic acid modified activated carbon: Effects of the surface chemistry in dry and moist conditions, World Applied Sciences Journal.
17. Kernit Wilson, Hong Yang, Chung W.Seo, Wayne E.Marshall (2006),
Select metal adsorption by activated carbon made from peanut shells,
Bioresoyrce Technology, Vol. 97, pp. 2266 - 2270.
18. Langwaldt J.(2008), Amonium removal from Water by Eight Natural Zeolites: A comparative Study, Separation Science and Technology.
19. Mashal A and Dahrieh J.A, Ahmed A.A., Oyedele L, Haimour N, Ali A.A, Rooney D (2014), Fixed-bed study of Amonium removal from Aqueous Solution using natural zeolite, World Journal of Sciences, Technology and sustainable Development.
20. Thomas Anish Johnson, Niveta Jain, H C Joshi and Shiv Prasad (2008),
Agricultural and agro-processing wastes as low cost adsorbents for metal removal from wastewater: A review, Journal of Scientific and Industrial