2. Cho điểm của cán bộ phản biện ( Điểm ghi bằng số và chữ ):
2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ
2.4.1. Ảnh hưởng của pH
- Chuẩn bị một dãy 10 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 10. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+
có nồng độ 0,045mg Mn/ml và 0,5g vật liệu hấp phụ (tiến hành với 2 loại vật liệu là Chitin và Chitosan). Điều chỉnh pH theo thứ tự lần lƣợt các bình từ 2 đến 11.
- Các bình đã điều chỉnh pH lần lƣợt theo thứ tự tiến hành mang đi lắc trên máy lắc trong 1h.
- Sau khoảng thời gian lắc 1h, lấy dung dịch đã lắc đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+
trong dung dịch.
2.4.2. Ảnh hưởng của thời gian
- Chuẩn bị một dãy 5 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 5. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+
có nồng độ 0,045mg Mn/ml và 0,5g vật liệu hấp phụ (tiến hành với 2 loại vật liệu Chitin và Chitosan). Điều chỉnh các bình về pH tối ƣu và đem lắc trên máy lắc trong các khoảng thời gian khác nhau từ: 20, 30, 45 ,60 và đến 90 phút.
- Sau mỗi khoảng thời gian trên, lấy dung dịch đã lắc đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch.
2.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng
- Chuẩn bị một dãy 6 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 6. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+
có nồng độ 0,045mg Mn/ml và cho vào mỗi bình lần lƣợt: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 g vật liệu (tiến hành với 2 loại vật liệu Chitin và Chitosan). Các bình đƣợc điều chỉnh về pH tối ƣu thì tiến hành đem đi lắc trên máy lắc trong khoảng thời gian tối ƣu.
- Sau đó lấy dung dịch đã lắc đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch.
2.4.4. Xác định tải trọng hấp phụ
- Chuẩn bị một dãy 10 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 10. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+
với các nồng độ khác nhau. Tiếp theo, cho vào mỗi bình 2g vật liệu đối với Chitin và 1g vật liệu đối với Chitosan. Các bình đƣợc điều chỉnh về pH tối ƣu và đem lắc trong khoảng thời gian 1h.
- Sau khoảng thời gian lắc, đem lọc dung dịch đã lắc qua giấy lọc và tiến hành xác định nồng độ Mn2+
trong mỗi bình.
2.5. Khảo sát khả năng giải hấp và tái sinh vật liệu hấp phụ
2.5.1. Khảo sát khả năng giải hấp của vật liệu hấp phụ
- Lấy 50ml dung dịch Mn2+ 0.01mg/ml và 1g vật liệu (tiến hành với 2 loại vật liệu Chitin và Chitosan) cho vào bình tam giác, đem lắc trong 30 phút. Sau đó đo nồng độ của dung dịch sau khi đã xử lý từ đó tính đƣợc số Mn2+
đã hấp phụ đƣợc.
- Sau đó tiến hành giải hấp Mn2+ ra khỏi vật liệu bằng dung dịch NaOH 1M, quá trình giải hấp đƣợc tiến hành 3 lần mỗi lần bằng 50ml dung dịch NaOH. Xác định nồng độ Mn2+
sau khi giải hấp bằng phƣơng pháp trắc quang. Từ đó tính đƣợc hàm lƣợng Mn2+ đã đƣợc rửa giải.
2.5.2. Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu hấp phụ
- Lấy 50ml dung dịch Mn2+ cho vào bình tam giác cùng vật liệu hấp phụ đã giải hấp ở trên (tiến hành với 2 loại vật liệu Chitin và Chitosan), đem lắc trong 30 phút. Đo nồng độ của Mn2+
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đến quá trình hấp phụ
3.1.1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Mn2+ của Chitin
- Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ mangan của vật liệu hấp phụ Chitin đƣợc trình bày ở bảng 3.1.
Bảng 3. 1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Mangan của Chitin
STT pH Cf (mg/l) Hiệu suất (%) 1 2 28.46 36.76 2 3 27.65 38.55 3 4 25.61 43.08 4 5 23.85 47.01 5 6 23.50 47.77 6 7 16.13 64.16 7 8 15.63 65.27 8 9 15.44 65.69 9 10 15.32 65.95 10 11 14.98 66.72
- Từ kết quả trên ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khả năng hấp phụ Mn2+ của Chitin trong dung dịch theo pH.
Hình 3. 1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Mangan của Chitin 3.1.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Mn2+ của Chitosan
- Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ mangan của vật liệu hấp phụ Chitosan đƣợc trình bày ở bảng 3.2.
Bảng 3. 2. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Mangan của Chitosan
STT pH Cf (mg/l) Hiệu suất (%) 1 2 19.24 57.24 2 3 18.93 57.93 3 4 16.51 63.30 4 5 16.09 64.24 5 6 15.90 64.68 6 7 4.53 89.93 7 8 0.92 97.95 8 9 0.73 98.38 9 10 0.61 98.63 10 11 0.50 98.89
Hình 3. 2. Ảnh hưởng của pH đến quả trình hấp phụ Mangan của Chitosan 3.1.3. So sánh ảnh hưởng của pH đối với 2 vật liệu hấp phụ Chitin và Chitosan
- Từ kết quả ở bảng 3.1 và bảng 3.2 ta có đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của Chitin và Chitosan phụ thuộc vào pH nhƣ sau.
Nhận xét:
- Từ kết quả ở bảng trên (bảng 3.1; bảng 3.2) và đồ thị trên (hình 3.1 ; hình 3.2) cho thấy trong dải pH từ 2 đến 11 hiệu suất hấp phụ của vật liệu Chitin và Chitosan đều tăng. Điều đó khẳng định khả năng xử lý Mn2+
của cả hai vật liệu phụ thuộc vào pH. Tuy nhiên từ pH = 7 hiệu suất hấp phụ Mn2+ của cả 2 vật liệu tăng chậm và tƣơng đối ổn định. Do đó, chọn pH tối ƣu để hấp phụ đối với 2 vật liệu này là pH = 7.
- Từ đồ thị hình 3.3 cho thấy khi có ảnh hƣởng của pH khả năng hấp phụ của Chiotsan tốt hơn Chitin.
3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình hấp phụ
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Mn2+ của Chitin
- Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ mangan của vật liệu hấp phụ Chitin đƣợc trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3. 3. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Mangan của Chitin
STT Thời gian (phút) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) 1 20 26.38 41.37 2 30 25.99 42.23 3 45 23.46 47.86 4 60 16.82 62.62 5 90 16.51 63.31
- Từ kết quả trên ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khả năng hấp phụ Mn2+ của Chitin trong dung dịch theo thời gian.
Hình 3. 4. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Mangan của Chitin 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Mn2+ của Chitosan
- Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ mangan của vật liệu hấp phụ Chitosan đƣợc trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3. 4. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Mangan của Chitosan
STT Thời gian (phút) Cf(mg/l) Hiệu suất (%)
1 20 17.74 60.57
2 30 10.83 75.93
3 45 8.95 80.12
4 60 3.69 91.81
5 90 3.07 93.17
- Từ kết quả trên ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khả năng hấp phụ Mn2+ của Chitosan trong dung dịch theo thời gian.
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Mangan của Chitosan
3.2.3. So sánh ảnh hưởng của thời gian đối với 2 vật liệu hấp phụ Chitin và Chitosan
- Từ kết quả ở bảng 3.3 và bảng 3.4 ta có đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của Chitin và Chitosan phụ thuộc vào thời gian nhƣ sau.
Hình 3. 6. Đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của Chitin và Chitosan phụ thuộc vào thời gian
Nhận xét:
- Từ kết quả ở bảng trên (bảng 3.3; bảng 3.4) và đồ thị trên (hình 3.4; hình 3.5) cho thấy trong khoảng thời gian khảo sát (từ 20 90 phút) hiệu suất hấp phụ của vật liệu Chitin và Chitosan đều tăng. Điều đó khẳng định thời gian có ảnh hƣởng đến khả năng xử lý Mn2+
của cả hai vật liệu. Tuy nhiên từ 60 phút hiệu suất hấp phụ Mn2+ của cả 2 vật liệu tăng tƣơng đối ổn định. Do đó, chọn thời gian tối ƣu để hấp phụ đối với 2 vật liệu này là 60 phút.
- Từ đồ thị hình 3.6 cho thấy khả năng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian của Chitin kém hơn so với Chitosan.
3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu đến quá trình hấp phụ phụ
3.3.1. Ảnh hưởng của khối lượng đến quá trình hấp phụ Mn2+ của Chitin
- Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của khối lƣợng đến khả năng hấp phụ Mn của vật liệu Chitin đƣợc trình bày ở bảng 3.5.
Bảng 3. 5. Ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ Mn của vật liệu Chitin STT Khối lƣợng vật liệu hấp phụ (g) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) 1 0.5 30.72 31.73 2 1 29.30 34.88 3 1.5 25.49 43.33 4 2 18.13 59.72 5 2.5 17.66 60.74 6 3 16.97 62.28
- Từ kết quả trên ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào khối lƣợng đối 2+
Hình 3. 7. Ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ Mn của vật liệu Chitin
3.3.2. Ảnh hưởng của khối lượng đến quá trình hấp phụ Mn2+ của Chitosan
- Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của khối lƣợng đến khả năng hấp phụ Mn của vật liệu Chitosan đƣợc trình bày ở bảng 3.6.
Bảng 3. 6. Ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ Mn của vật liệu Chitosan STT Khối lƣợng vật liệu hấp phụ (g) Cf (mg/l) Hiệu suất (%) 1 0.5 6.15 86.34 2 1 5.84 87.03 3 1.5 5.41 87.97 4 2 2.73 93.94 5 2.5 2.49 94.45 6 3 2.31 94.88
- Từ kết quả trên ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào khối lƣợng đối với khả năng hấp phụ Mn2+ của Chitosan trong dung dịch nhƣ sau:
Hình 3. 8. Ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ Mn của vật liệu Chitosan
3.3.3. So sánh ảnh hưởng của khối lượng đối với 2 vật liệu hấp phụ Chitin và Chitosan
- Từ kết quả ở bảng 3.5 và bảng 3.6 ta có đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của Chitin và Chitosan phụ thuộc vào khối lƣợng nhƣ sau.
Nhận xét:
- Từ kết quả ở bảng trên (bảng 3.5; bảng 3.6) và đồ thị trên (hình 3.7; hình 3.8) cho thấy khi tăng dần khối lƣợng của vật liệu hấp phụ từ 0,5 3g thì hiệu suất hấp phụ của vật liệu Chitin và Chitosan đều tăng. Tuy nhiên từ khối lƣợng vật liệu bằng 2g hiệu suất hấp phụ Mn2+ của cả 2 vật liệu tăng không nhiều nữa. Do đó, chọn 2g vật liệu là tối ƣu dùng để hấp phụ Mn2+
.
- Từ đồ thị hình 3.9 cho thấy khả năng hấp phụ của Chitosan tốt hơn so với Chitin.
3.4. Xác định tải trọng hấp phụ
3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ cân bằng hấp phụ đối với vật liệu Chitin
- Kết quả thực nghiệm xác định tải trọng hấp phụ Mn2+ của Chitin đƣợc trình bày ở bảng 3.7
Bảng 3. 7. Ảnh hưởng của nồng độ cân bằng hấp phụ đối với vật liệu Chitin
STT Ci (mg/l) Cf (mg/l) Tải trọng q (mg/g) Cf/q 1 100 4.53 2.38 1.8986 2 200 4.61 4.88 0.943 3 300 4.68 7.38 0.634 4 400 4.80 9.88 0.485 5 500 5.26 12.37 0.425 6 600 6.11 14.85 0.4112 7 700 7.14 17.32 0.4123 8 800 9.37 19.76 0.474 9 900 13.44 22.16 0.606 10 1000 23.50 24.41 0.962
- Kết quả thực nghiệm cho thấy khi nồng độ Mn2+ tăng thì tải trọng hấp phụ của vật liệu cũng tăng dần.Từ kết quả trên ta vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng Cf của Mangan và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào nồng độ cân bằng Cf:
Hình 3. 10. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng Cf đối với vật liệu Chitin.
Hình 3. 11. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào nồng độ cân bằng Cf đối với vật liệu Chitin
Ta có tgα = 1/qmax qmax = 1/tg = 1/0,032 = 31,25 (mg/g)
Nhƣ vậy, tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu Chitin đối với Mn2+ là 31,2 (mg/g)
3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ cân bằng hấp phụ đối với vật liệu Chitosan
- Kết quả thực nghiệm xác định tải trọng hấp phụ của Chitosan đƣợc trình bày ở bảng 3.8
Bảng 3. 8. Ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ Mn2+ của Chitosan
STT Ci (mg/l) Cf (mg/l) q(mg/g) Cf/q 1 100 1.382 4.931 0.280 2 200 1.690 9.916 0.170 3 300 1.767 14.912 0.118 4 400 1.920 19.904 0.096 5 500 2.381 24.881 0.096 6 600 3.187 29.841 0.107 7 700 4.623 34.787 0.123 8 800 6.490 39.676 0.164 9 900 10.522 44.734 0.237 10 1000 20.622 48.969 0.421
- Kết quả thực nghiệm cho thấy khi nồng độ Mn2+ tăng thì tải trọng hấp phụ của vật liệu cũng tăng dần. Từ kết quả trên ta vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng Cf của Mangan và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào nồng độ cân bằng Cf:
Hình 3. 12. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng Cf của Mangan đối với vật liệu Chitosan
Hình 3. 13. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào nồng độ cân bằng Cf đối với vật liệu Chitosan
Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đƣợc mô tả nhƣ phƣơng trình : y = 0,016x + 0,056
Ta có tg = 1/qmax qmax = 1/tg = 1/0,016 = 62,5 (mg/g)
Nhƣ vậy, tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu Chitosan đối với Mn2+ là
3.5. Kết quả khảo sát khả năng giải hấp, tái sinh vật liệu hấp phụ
Kết quả hấp phụ Mangan của vật liệu hấp phụ đƣợc thể hiện trong bảng 3.9.
Bảng 3. 9. Kết quả hấp phụ Mn2+ bằng vật liệu hấp phụ trong 30 phút
Nguyên tố Vật liệu Hàm lƣợng đầu (mg)
Hàm lƣợng
sau (mg) Hiệu suất (%)
Mn2+ Chitin 0.5 0.192 61.6
Chitosan 0.5 0.0092 98.2
Kết quả giải hấp VLHP bằng NaOH đƣợc thể hiện trong bảng 3.10.
Bảng 3. 10. Kết quả giải hấp VLHP bằng NaOH 1M
Lần rửa Vật liệu Lƣợng Mn2+ hấp phụ trong vật liệu (mg) Lƣợng Mn2+ đƣợc rửa giải (mg) Hiệu suất (%) Lần 1 Chitin 0.308 0.246 79.9 Chitosan 0.491 0.455 92.7 Lần 2 Chitin 0.308 0.262 85.06 Chitosan 0.491 0.458 93.27 Lần 3 Chitin 0.308 0.275 89.28 Chitosan 0.491 0.468 95.31
Dựa vào bảng số liệu trên, nhận thấy khả năng rửa giải vật liệu hấp phụ bằngNaOH 1M khá tốt.
- Đối với vật liệu Chitin ban đầu trong vật liệu hấp phụ chứa 0,308 mg Mn2+ sau khi đƣợc rửa giải 3 lần thì đã rửa giải đƣợc 0,275mg Mn2+, hiệu suất đạt 89,28%.
- Đối với vật liệu Chitosan ban đầu trong vật liệu hấp phụ chứa 0,491 mg Mn2+ sau khi đƣợc rửa giải 3 lần thì thì đã rửa giải đƣợc 0,468mg Mn2+, hiệu suất đạt 95,31%.
Kết quả tái sinh vật liệu hấp phụ đƣợc thể hiện trong bảng 3.11.
Bảng 3. 11. Kết quả tái sinh VLHP
VLHP Hàm lƣợng ban đầu (mg) Hàm lƣợng sau (mg) Hiệu suất (%) Chitin 0.5 0.243 51.4 Chitosan 0.5 0.091 81.8
Từ kết quả trên cho thấy khả năng hấp phụ của cả hai loại vật liệu sau khi giải hấp đã giảm so với ban đầu. Tuy nhiên hiệu suất hấp phụ của Chitosan là 81,8 % vẫn là một hiệu suất hấp phụ tốt.
KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu và kết quả thực nghiệm rút ra các kết luận sau: 1. Đã chế tạo đƣợc vật liệu hấp phụ từ phế thải đầu và vỏ tôm thông qua quá trình xử lý hóa học bằng axit HCl và NaOH.
2. Đã khảo sát đƣợc một số yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp phụ của vật liệu hấp phụ Chitin và Chitosan. Các kết quả thu đƣợc:
- Trong khoảng pH khảo sát (2 7), khoảng pH để sự hấp phụ Mn2+ của vật liệu hấp phụ Chitin và Chitosan là pH = 7.
- Trong các khoảng thời gian khảo sát (từ 20 90 phút), khoảng thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu hấp phụ Chitin và Chitosan là 60 phút.
- Khảo sát đƣợc khối lƣợng tối ƣu để hấp phụ Mn2+ của vật liệu hấp phụ