azo của vật liệu khung cơ kim trên cơ sở Cr(III)
Mẫu nước thải có pH trung tính, nồng độ MO là 45,122 mg/l. Kết quả ứng dụng vật liệu MIL-101(Cr) xử lý metyl da cam trong nước thải phẩm nhuộm azo bằng mô hình cột được thể hiện trong bảng 3.6 và hình 3.11.
Bảng 3.6: Kết quả ứng dụng vật liệu MIL-101(Cr) vào xử lý mẫu môi
trường Lần thu mẫu Thể tích mẫu (ml) Nồng độ sau hấp phụ (mg/l) Hiệu quả hấp phụ (%) 1 30 3,307 92,67 2 30 4,310 90,45 3 20 11,527 74,45 4 10 22,725 49,64 y = 0.0152x + 0.0255 R² = 0.9969 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 20 40 60 80 100 Cs(mg/l) Cs /q
43
5 5 44,556 1,25
6 5 45,183 -0,14
Hình 3.11: Hiệu quả hấp phụ qua các lần thu mẫu của cột hấp phụ
Từ bảng 3.6 và hình 3.11, nhận thấy:
- Hiệu quả hấp phụ của cột ở những lần lấy mẫu đầu là khá cao, hiệu quả hấp phụ ở 30 ml nước thải ban đầu là 92,67%;
- Hiệu quả hấp phụ của cột hấp phụ giảm dần qua các lần lấy mẫu cụ thể ở lần thu mẫu đầu tiên hiệu quả đạt 92,67%, lần 2 đạt 90,45%, lần 3 giảm còn 74,45%, lần 4 còn 49,64%, tiếp tục đến lần 5 giảm mạnh chỉ còn 1,25%.
- Đặc biệt, ở lần thu mẫu thứ 6, 5ml nước sau khi được xử lý có nồng độ MO cao hơn trong nước thải ban đầu, nguyên nhân có thể là do hấp phụ đã đạt đến trạng thái cân bằng dẫn đến hiện tượng giải hấp phụ. Vì vậy, cần thay lớp vật liệu hoặc giải hấp phụ vật liệu cho những lần xử lý sau.
- Tải lượng hấp phụ tối đa của cột được xác định:
𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑚𝑎𝑥. 𝐶0
𝑚𝑣𝑙 = 42,87 𝑚𝑔/𝑔
- Tải lượng hấp phụ tối ưu của cột được xác định: 92,67 90,45 74,45 49,64 1,25 -0,14 -20 0 20 40 60 80 100 Lần 1 Lân 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Hiệu quả hấp phụ (H%) Lần thu mẫu
44
𝑄𝑡ư = 𝑉𝑡ư. 𝐶0
𝑚𝑣𝑙 = 36,1 𝑚𝑔/𝑔
Trong đó: Vmax là tổng lượng nước thải cột xử lý là 95 ml;
Vtư là tổng lượng nước thải được xử lý có hiệu quả hấp phụ cao ở lần thu mẫu 1, 2 và 3. Vtư là 80ml;
C0 là nồng độ MO trong nước thải ban đầu (mg/l); mvl là khối lượng vật liệu sử dụng(g).
Do đó, đối với cột hấp phụ sử dụng 1g vật liệu MIL-101(Cr) có thể xử lý đạt hiệu quả cao với nước thải chứa 36,1mg MO.
45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu xử lý metyl da cam trong phẩm nhuộm azo sử dụng vật liệu khung cơ kim trên cơ sở Cr(III), chúng tôi đã thu được một số kết quả sau:
1. Đã tổng hợp thành công vật liệu khung cơ kim trên cơ sở Cr(III) dựa trên nghiên cứu đã có.
2. Đã khảo sát được đặc trưng vật liệu sau khi tổng hợp đảm bảo các liên kết đặc trưng của khung cơ kim; độ tinh thể cao, có cấu trúc bát diện với kích thước hạt là 1µm; diện tích bề mặt lớn hớn 2.258 m2/g. Kết quả đánh giá đặc trưng vật liệu hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu đã công bố.
3. Đã xác định được khả năng hấp phụ MO của vật liệu khung cơ kim trên cơ sở Cr(III) với hiệu quả hấp phụ đạt 94,13%. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ:
- Thời gian tỷ lệ thuận với hiệu quả hấp phụ, thời gian hấp phụ tối ưu có thể lựa chọn là ở 90 phút,
- Quá trình hấp phụ diễn ra trong môi trường pH trung tính đạt hiệu quả cao hợn ở môi trường axit và bazơ.
- Đối với dung dịch MO có nồng độ là 20 mg/l để đạt hiệu quả hấp phụ cao có thể sử dụng 0,01g vật liệu.
Đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu khung cơ kim trên cơ sở Cr(III) đối với MO là 65,79 mg/g.
4. Đã tiến hành thử nghiệm sử dụng mô hình cột xử lý MO trong nước thải phẩm nhuộm azo đạt hiệu quả cao trên 90%, với tái lượng tối ưu là 36,1mg/g.
KIẾN NGHỊ
Với kết quả đã đạt được như trên cần tiến hành thêm các thí nghiệm khác để có thể khai thác tối đa lợi ích từ vật liệu khung cơ kim trên cơ sở Cr(III):
46
- Nghiên cứu sâu hơn về khả năng hấp phụ các chất hữu cơ độc hại khác và các kim loại nặng trong môi trường nước;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dòng, khối lượng vật liệu trong ứng dụng mô hình cột xử lý MO.
- Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu.
Do hạn chế về mặt thời gian nên khóa luận vẫn còn tồn tại một số vấn đề chưa giải quyết được, hy vọng sẽ có cơ hội theo đuổi hoàn thiện hướng nghiên cứu này trong thời gian tới.
47
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
1. Báo cáo ngành dệt may Việt Nam Qúy 2/2016, Công ty cổ phần nghiên cứu ngành và tư vấn Việt Nam.
2. Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh (1995), Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
3. Đặng Trấn Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2006), Xử lý nước cấp và nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
4. Lê Thành Dũng, Nguyễn Thanh Tùng, Phan Thanh Sơn Nam (2012), Vật liệu khung cơ kim (MOFs): Các ứng dụng từ hấp phụ khí đến xúc tác, Tạp chí Khoa học và Công nghệ 50, 751-766.
5. Nguyễn Hữu Phú (1998), Giáo trình hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao quản, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
6. Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục, Hà Nội.
7. Nguyễn Thế Khoa (2016), Đánh giádiễn biến chất lượng môi trường nước mặt tại quận Hà Đông, thành phố Hà Nội giai đoạn 2013-2016 , luận án thạc sĩ khoa học môi trường, trường Đại học Thái Nguyên.
8. Nguyễn Đình Huề (2000), Hóa lý, NXB Giáo dục.
9. Phạm Ngọc Nguyên (2004), Kỹ thuật phân tích vật lý, NXB Kh và kỹ thuật 10. Tiêu chuẩn nhà nước TCVN 2305-78 Chất chỉ thị metyl da cam.
11. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạch Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007), Hóa lý, NXB Giáo dục.
12. Võ Thị Thanh Châu, Đinh Quang Khiếu, Hoàng Văn Đức, Trần Ngọc Lưu, Lưu Ngọc Lượng, Trần Trọng Hiếu, Đào Thị Bích Phượng, Đặng Hữu Phú (2015), Nghiên
48
cứu sự phân hủy quang hóa phẩm nhuộm remazol deep black (RDB) trên xúc tác MIL-101(Cr), Tạp chí khoa học đại học Thủ Dầu Một số 2 (21)
13. Vũ Như Quỳnh (2005), Giáo trình hợp chất màu hữu cơ, NXB Đại học quốc gia Hà Nội.
TIẾNG ANH
14. Janiak C., Vieth J. K. (2010), MOFs, MILs and more: concepts, properties and applications for porous coordination networks (PCNs), New J. Chem., 34(11), pp. 2366- 2388.
15. G. Férey, C. Mellot-Draznieks, C. Serre, F. Millange, J. Dutour, S. Surblé, L. Margiolaki (2005), A Chromium Terephthaalate-Based Solid with Unusually Large Pore Volumes and Surface Area. Science, 309, 2040-2042.
16. Hong D.Y., Hwang Y. K., Serre C., Férey G., Chang J. S. (2009), Porous chromium terephthalate MIL-101 with coordinatively unsaturated sites:surface functionalization, encapsulation, sorption and catalysis, Adv. Funct.Mater. 19, pp. 1537–1552.
17. Le-Ting Yang, Ling-Guang Qiu, Sheng-Mei Hu, Xia Jiang, An-Jian Xie, Yu- Hua Shen, (2013), Rapid hydrothermal synthesis of MIL-101(Cr) metal-organic framework nanocrystals using expanded graphite as a structure-directing template,
Laboratory of Advanced Porous Materials, School of Chemical Engineering Anhul University, Hefei 230039, China.
18. Langmuir I (1916), The constitution and fundamental properties of solids and liquids, Am.Chem.Soc.
19. O.M.Yaghi, Jesse L.C.Rowsell (2004), Metal-organic frameworks: a new class of porous materials, department of Chemistry, University of Michigan, 930 North University Avenue, USA.
20. Phani B.S.Rallapalli, Manoj C.Raj, Senthilkumar S, Rajesh S.Somani, Hari C. Bajaj (2015), HF-Free Synthesis of MIL-101(Cr) and Its Hydrogen Adsorption Studies, Wiley Online Libraly.
49
PHỤ LỤC I
KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU MIL-101(Cr)
- Phổ FT-IR của vật liệu MIL-101(Cr) - Giản đồ XRD của vật liệu MIL-101(Cr) - Kết quả đo BET của vật liệu MIL-101(Cr)
50
PHỤ LỤC II
KẾT QUẢ CÁC KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU MIL-101(Cr)
- Đồ thị phương trình đường chuẩn MO
- Bảng kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ MO của vật liệu MIL-101 (Cr)
Bảng 1: Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ MO
TT mvl (g)
Vdd (ml)
Điều kiện hấp phụ Kết quả Hiệu quả hấp phụ (%) T (phút) Cbđ (mg/l) pH Abs f Cs (mg/l) 1 0.01 30 30 20 7.18 0.171 10 9.662 51.69 2 0.01 30 60 20 7.18 0.153 10 8.671 56.64 3 0.01 30 90 20 7.18 0.362 1 2.036 89.82 y = 0.1786x - 0.0017 R² = 0.9998 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.5 1 1.5 2 2.5
51
4 0.01 30 120 20 7.18 0.331 1 1.863 90.69 5 0.01 30 180 20 7.18 0.297 1 1.672 91.64 6 0.01 30 300 20 7.18 0.402 1 2.260 88.70
Bảng 2: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ MO
TT mvl (g)
Vdd (ml)
Điều kiện hấp phụ Kết quả
Hiệu quả hấp phụ (%) T (phút) Cbđ (mg/l) pH Abs f Cs (mg/l) 1 0.01 30 90 20 3.66 0.170 5 4.808 75.96 2 0.01 30 90 20 5.14 0.147 5 4.158 79.21 3 0.01 30 90 20 7.18 0.362 1 2.036 89.82 4 0.01 30 90 20 9.38 0.124 10 7.048 64.76 5 0.01 30 90 20 11.05 0.221 10 11.896 40.52
Bảng 3: Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ MO
TT mvl (g)
Vdd (ml)
Điều kiện hấp phụ Kết quả Hiệu
quả hấp phụ (%) T (phút) Cbđ (mg/l) pH Abs f Cs (mg/l) 1 0.005 30 90 20 7.18 0.166 10 9.371 53.14 2 0.01 30 90 20 7.18 0.362 1 2.036 89.82 3 0.02 30 90 20 7.18 0.325 1 1.829 90.85 4 0.03 30 90 20 7.18 0.278 1 1.566 92.17 5 0.05 30 90 20 7.18 0.235 1 1.325 93.37
52
- Bảng kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại MO của vật liệu MIL-101(Cr)
TT mvl (g)
Vdd (ml)
Điều kiện hấp phụ Kết quả Dung lượng hấp phụ (mg/g) T (phút) Cbđ (mg/l) pH Abs f Cs (mg/l) 1 0.01 30 90 10 7.18 0.125 1 0.709 27.87 2 0.01 30 90 20 7.18 0.362 1 2.036 53.89 3 0.01 30 90 30 7.18 0.196 10 11.069 56.79 4 0.01 30 90 50 7.18 0.109 50 30.991 57.03 5 0.01 30 90 100 7.18 0.138 100 78.219 65.34
- Bảng kết quả thử nghiệm hấp phụ MO trong nước thải phẩm nhuộm azo của vật liệu MIL-101(Cr)
Lần thu mẫu Thể tích mẫu (ml) Abs f Nồng độ (mg/l) Hiệu quả hấp phụ (%) Ban đầu 0 0.159 50 45.122 0 Lần 1 30 0.116 5 3.307 92.67 Lần 2 30 0.152 5 4.310 90.45 Lần 3 20 0.204 10 11.527 74.45 Lần 4 10 0.161 25 22.725 49.64 Lần 5 5 0.157 50 44.556 1.25 Lần 6 5 0.160 50 45.183 -0.14