3. 2.Nhận xột của cỏn bộ hướng dẫn:“ Nghiờn cứu khả năng hấp phụ ion kim loại Pb2+
2.3.4. Khảo sỏt thời gian đạt cõn bằng hấp phụ của VLHP đối với Pb(II)
Chuẩn bị 6 cốc, mỗi cốc chứa 50 ml dung dịch Pb 2+
50 ppm. Thờm vào mỗi cốc 1g vật liệu hoạt hoỏ. Điều chỉnh pH của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng pH tốt nhất cho sự hấp phụ đó khảo sỏt. Đối với chỡ, ta chọn giỏ trị pH là 5. Khuấy từ với thời gian khỏc nhau ở mỗi cốc10, 30, 60, 80 và 120 phỳt. Lọc và tiến
hành đo mật độ quang. Xỏc định nồng độ cõn bằng của Pb2+. Kết quả chỉ ra ở bảng 2.4 và hỡnh 2.4.
Bảng 2.5. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ ở thời gian hấp phụ khỏc nhau của vật liệu hoạt húa.
Thời gian (phỳt) 10 30 40 60 80 120 Nồng độ cõn bằng 8.22 1.58 1.41 1.47 1.41 1.47 Hiệu suất hấp phụ 83.57 96.83 97.18 97.06 97.18 97.06 Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) 2.089 2.420 2.429 2.426 2.429 2.426
Hỡnh 2.7. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ ở thời gian hấp phụ khỏc nhau của vật liệu hoạt húa. 82 84 86 88 90 92 94 96 98 0 10 30 40 60 80 120 T H% Series1
Hỡnh 2.8. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian.
Nhận xột: Qua cỏc số liệu thực nghiệm cho thấy, thời gian khuấy (thời gian tiếp xỳc của VLHP với ion kim loại) càng lõu, nồng độ ion kim loại cũn lại trong dung dịch càng giảm và sau 60 phỳt nồng độ ion Pb2+ cũn lại trong dung dịch gần như khụng đổi. Vỡ vậy, chỳng tụi chọn thời gian để nghiờn cứu cõn bằng hấp phụ là 60 phỳt.
2.3.5.Ảnh hƣởng của nồng độ ion kim loại đến sự hấp phụ
Chuẩn bị 8 cốc, mỗi cốc chứa 50 ml dung dịch Pb 2+ ở cỏc nồng độ khỏc nhau 5, 10, 20, 30, 40, 50, 70 và 100 ppm. Thờm vào mỗi cốc 1 g vật liệu hoạt hoỏ. Điều chỉnh pH của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng pH tốt nhất cho sự hấp phụ đó khảo sỏt. Đối với chỡ, ta chọn giỏ trị pH là 5, điều chỉnh thời gian của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng thời gian tối ưu, ta chọn thời gian tiến hành là 60 phỳt.Lọc và tiến hành đo mật độ quang. Xỏc định nồng độ. Kết quả được tỡnh bày ở bảng 2.6 và hỡnh 2.9 và 2.10 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 0 10 30 40 60 80 120 T Qcb Series1
Bảng 2.6: Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến sự hấp phụ.
Co (ppm) 5 10 20 30 40 50 70 100
Ccb 0,07 0,18 0,44 0,76 1,06 1,48 3,63 8,68
H% 98,6 98,2 97,8 97,46 97,35 97,02 94,84 91,32
Qcb 0,246 0,491 0,978 1,462 1,947 2,425 3,320 4,56
Hỡnh 2.9. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ ở nồng độ ban đầu khỏc nhau của vật liệu hoạt
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0 10 30 50 100
Nong do Pb(II) ban dau H%
Hỡnh 2.10. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào nồng độ chỡ ban đầu.
Hỡnh 2.11. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ langmuir của VLHP .
Nhận xột: Dung lượng hấp phụ biến thiờn theo chiều huớng tăng dần của nồng độ chỡ ban đầu. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 5 10 20 30 40 50 70 100
Nong do Pb(II) ban dau Qcb Series1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 2 4 6 8 10 Qcb Series1 Ccb (mg/l)
Hỡnh 2.12 . Đường đẳng nhiệt hấp phụ langmuir dạng tuyến tớnh của VLHP
2.3.6. Ảnh huởng của nhiệt độ.
Chuẩn bị 5 cốc, mỗi cốc chứa 50 ml dung dịch Pb 2+
50 ppm. Điều chỉnh pH của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng pH tốt nhất cho sự hấp phụ đó khảo sỏt. Đối với chỡ, ta chọn giỏ trị pH là 5, điều chỉnh thời gian của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng thời gian tối ưu, ta chọn thời gian tiến hành là 60 phỳt. Tiến hành khuấy từ gia nhiệt ở cỏc cốc với nhiệt độ khỏc nhau lần lượt là 30, 45, 60, 75 và 90oC. .Lọc và tiến hành đo mật độ quang. Xỏc định nồng độ Pb2+ . Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.6 và hỡnh 2.6 y = 0.1829x + 0.3485 R2 = 0.9924 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 2 4 6 8 10 Ccb (mg/l) Ccb/Qcb Series1 Linear (Series1)
Bảng 2.7. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ ở nhiệt độ hấp phụ khỏc nhau của vật liệu hoạt húa
Nhiệt độ (0C) 30 45 60 75 Ccb 1,29 1,46 2,05 2,35 H% 97,42 97,06 95,89 95,31
Qcb 2,435 2,427 2,397 2,382
Hỡnh 2.13. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ ở nhiệt độ hấp phụ khỏc nhau của vật liệu hoạt húa.
95 95.5 96 96.5 97 97.5 98 0 30 45 60 75 H% Series1 Nhiet do (0C)
Hỡnh 2.14. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào nhiệt độ Nhận xột:
- Dung lượng chất hấp phụ giảm rất ớt và khi tăng nhiệt độ.
2.3.7. Ảnh hƣởng của lƣợng chất hấp phụ.
Chuẩn bị 6 cốc, mỗi cốc chứa 50 ml dung dịch Pb 2+ 50 ppm. Điều chỉnh pH của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng pH tốt nhất cho sự hấp phụ đó khảo sỏt. Đối với chỡ, ta chọn giỏ trị pH là 5, điều chỉnh thời gian của cỏc dung dịch chứa ion kim loại đến giỏ trị nằm trong khoảng thời gian tối ưu, ta chọn thời gian tiến hành là 60 phỳt, Thờm cỏc cốc trờn với lượng vật liệu hấp phụ lần lượt là: 0,2, 0,5, 0,8, 1.5, 3 và 5g. Khuấy từ và tiến hành đo mật độ quang, xỏc định nồng độ Pb2+ trong dung dịch. Kết quả chỉ ra ở bảng 2.7và hỡnh 2.10, hỡnh 2.11 2.37 2.38 2.39 2.4 2.41 2.42 2.43 2.44 0 30 45 60 75 Qcb Series1 Nhiet do (0C)
Bảng 2.8. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ của vật liệu hoạt húa cú khối lượng khỏc nhau. khối lượng VLHP (g) 0,2 0,5 0,8 1,5 3 5
Ccb(mg/l) 12,67 5,93 3,35 1,46 1,29 1,17
H% 74,64 88,14 93,31 97,06 97,42 97,65 Qcb 1,866 2,204 2,332 2,426 2,435 2,442
Hỡnh 2.15. Hiệu suất hấp phụ Pb2+ của vật liệu hoạt húa cú khối lượng khỏc nhau.
0 20 40 60 80 100 120 0 0.2 0.5 0.8 1.5 3 5 Khoi luong VLHP (g) H% Series1
Hỡnh 2.16. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào khối lượng vật liệu hấp phụ. Nhận xột: Hiệu suất hấp phụ tăng theo khối lượng vật liệu hấp phụ. Khi lượng vật liệu trờn 1,5 gam, dung lượng và hiệu suất hấp phụ khụng thay đổi nhiều và tiến dần đến giỏ trị cực đại.
2.4. Xử lý thử một mẫu nƣớc thải chứa Pb(II) của nhà mỏy ắc quy Đồng Naibằng phƣơng phỏp hấp phụ trờn VLHP chế tạo từ vỏ lạc. bằng phƣơng phỏp hấp phụ trờn VLHP chế tạo từ vỏ lạc.
Mẫu nước thải chứa chỡ được lấy tại của xả nước thải ra mụi trường của nhà mỏy ắc quy Đồng Nai đó được xử lý sơ bộ. Nước thải được lấy và bảo quản theo đỳng TCVN 4574 - 88:
- Dụng cụ lấy mẫu: chai polietylen sạch
- Mấu lấy xong được cố định bằng 5ml dung dịch HNO3 đặc
Mẫu nước thải chứa chỡ sau khi lọc qua giấy lọc cú pH bằng 5(nằm trong khoảng pH tốt nhất cho sự hấp phụ đó khảo sỏt ), nồng độ ban đầu Co bằng 4,94 mg/l tương đương 4,94 ppm. Tiến hành sự hấp phụ ở nhiệt độ phũng , thời gian khuấy 60 phỳt, 50ml nước thải được khuấy với 1g VLHP. Sau hấp phụ , lọc, xỏc định nồng độ Ccb dựa vào phương phỏp đo trắc quang. Ccb= 0.088
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0.2 0.5 0.8 1.5 3 5 Qcb Series1 Khoi luong VLHP (g)
Nhận xột: Sau khi hấp phụ mẫu nước thải được lấy từ nhà mỏy ắc quy Đồng Nai bằng vật liệu hấp phụ là vỏ lạc, kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ của vật liệu hấp phụ là 98.23%, nồng độ chỡ trong nước thải sau khi tiến hành xử lý ion kim loại Pb2+
đó giảm, nồng độ sau khi xử lý đạt 0.08. Đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải cụng nghiệp ta xỏc định được hệ số C = 0.1, từ đú tớnh được giỏ trị Cmax dựa trờn số liệu về kq và kf đó xỏc định tại khu xả thải.
Lưu lượng dũng chảy của nương tiếp nhận nước thải :Q= 40 m 3/s. Tức là Q< 50m3/s : Kq = 0,9
Lưu lượng nguồn thải của nhà mỏy: F = (12 – 24)m3 /24h Tức là F < 50m3/24h :Kf = 1,2
Theo cụng thức:
Cmax = C . kq . kf Cmax = 0,1. 0,9. 1,2 = 0,108
Vậy giỏ trị tối đa cho phộp của thụng số ụ nhiễm trong nước thải cụng nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải, tớnh bằng miligam trờn lớt (mg/l) là 0,108. Vậy nước sau khi xử lý cú thể sử dụng cho mục đớch sinh hoạt.
KẾT LUẬN
Qua quỏ trỡnh nghiờn cứu và kết quả thực nghiệm rỳt ra cỏc kết luận sau:
- Đó chế tạo được vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyờn liệu phế thải nụng nghiệp là vỏ lạc thụng qua quỏ trỡnh xử lý hoỏ học bằng natrihydroxit và axit xitric. Đặc trưng bề mặt của vật liệu hấp phụ được xỏc định bằng hiển vi điện tử quột (SEM) chỉ ra vật liệu hấp phụ cú độ xốp lớn.
- Đókhảo sỏt một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ Pb2+ trong nước lờn VLHP. Kết quả:
+ pH hấp phụ tối ưu: 5-6
+ Thời gian hấp phụ tối ưu: 50-60 phỳt.
- Mụ tả cỏc quỏ trỡnh hấp phụ theo mụ hỡnh hấp phụ đẳng nhiệt langmuir đó xỏc định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP.
- Đó thử khả năng tỏch loại Pb2+ trong nước thải nhà mỏy Ắc quy Đồng Nai bằng vật liệu chế tạo từ vỏ lạc. Kết quả nước thải sau khi xử lý đạt tiờu chuẩn nước thải loại A cú thể sử dụng cho mục đớch sinh hoạt.
Như vậy việc sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc để hấp phụ ion kim loại nặng cú những ưu điểm sau: sử dụng nguyờn liệu tự nhiờn, rẻ tiền, dễ kiếm. Quy trỡnh xử lý đơn giản, đạt hiệu quả cao đối với ion kim loại Pb2+. Từ đú tạo cơ sở cho việc triển khai ứng dụng VLHP trong xử lý mụi trường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tiờu chuẩn Việt Nam 2005 Bộ Tài Nguyờn và mụi trường .
2 Lờ Văn Cỏt (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải, Nxb Thống kờ, Hà Nội.
3. Trần Hồng Cụn (2003) Đồng Kim Loan , Độc học vàvệ sinh cụng nghiệp, khoa Húa , Đại học Khoa học Tự nhiờn, Đại học Quốc Gia Hà Nội .
4. Nguyễn Văn Dục, Nguyễn Dương Tuấn Anh, ụ nhiễm nước bởi kim loại nặng ở khu vực cụng nghiệp Thượng Đỡnh, Tạp chớ khoa học, đại học Quốc Gia Hà Nội.
5. Trần Tứ Hiểu, Phạm Hựng Việt, Nguyễn Văn Nội (1999), Giỏo trỡnh húa mụi trường cơ sở, khoa Húa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
6. Lũ Văn Huynh (2002), Nghiờn cứu sử dụng than hoạt tớnh để loại bỏ một số chất hữu cơ trong mụi trường nước, luận ỏn tiến sỹ, Hà Nội .
7. PP Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phõn tớch húa học, Người dịch: Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Nguyễn Viết Huệ, Lờ Ngọc Khỏnh, Trần Thanh Sơn, Mai Văn Thanh, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
8. Phạm Luận (1998), Phương phỏp phõn tớch phổ nguyờn tử, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.
9. Đoàn Thị Thanh Nhàn (1996), Giỏo trỡnh cõy cụng nghiệp, Nxb Nụng nghiệp Hà Nội.
10. Hoàng Nhõm (2003), Hoỏ học vụ cơ, tập 3, Nxb Giỏo dục.
11. Trần Văn Nhõn, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004) Giỏo trỡnh húa lý, tập 2, nxb giỏo dục .
12. Trần Văn Nhõn, Ngụ Thị Nga (2005), Giỏo trỡnh cụng nghệ xử lý nước thải,
Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
13. Hồ Sĩ Trỏng (2006), Cơ sở húa học gỗ và xenluloza, Nxb Khoa học và kỹ thuật. 14. Hồ Viết Quý (2005), Cỏc phương phỏp phõn tớch cụng cụ trong hoỏ học hiện đại, Nxb Đại học sư phạm Hà Nội.
15. E.Clave., J. Francois., L. Billon., B. De Jeso., M.F.Guimon (2004), "Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontamination", Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 - 826.
17. 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.
18. Ladda meesuk anun Khomak and Patra Pengtum makirati (2003), "Removal of heavy metal ions by agricultural wastes", Thailand.
19. K.S.Low, C.K.Lee, A.Y.Ng. (1999), "Column study on the sorption of cr(VI) using quaternized rice hulls",Bioresource Technology 68, pp. 205-208.
20. 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", ioresource Technology 69, pp. 263-268
21. Karuppanna Periasamy and Chinaiya Namasivayam (1994), "Process Development for Removal and Recovery of Cadmium of from Wastewater by a Low- cost Adsorbent: Adsorption Rates and Equilibrium Studies", pp.317-320.
22. K. Periasamy, C. Namasivayam (1995), "Adsorption of Pb(II) by Peanut Hull Carbon from Aqueous Solution", pp. 2223 - 2237.
23. H. Duygu Ozsoy, Halil Kumbur, Zafer Ozer (2007), "Adsorption of copper (II) ions to peanut hulls and Pinus brutia sawdust", pp. 125-134.
24. Trivette Vanghan., Chung W.Seo., Wayne E.Marshall (2001), "Removal of selected metal ions from aqueous solution using modified corncobs", Bioresource Technology, pp.133-139.
25. http://www.ebooks.edu.vn 26. http://www.khoahoc.com.vn 27. http://www.nea.gov.vn