STT C0 (ppm) Cf (ppm) Q (mg/g) Cf/Q 1 10 6,91 3,09 2,24 2 20 14,02 5,98 2,34 3 40 28,73 11,27 2,55 4 60 43,59 16,41 2,65 5 80 59,31 20,69 2,87 6 100 76,03 23,97 3,17
Hình 28. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir của vật liệu chưa biến tính với Pb2+
Từ đồ thị hình 28 xác định được tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu
composite SiO2/CNT chưa biến tính là Qmax = 1/0,0408 = 24,51 mg/g. Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ Pb2+ của SiO2/CNT chưa biến tính là chưa cao. Vì thế để tăng khả năng hấp phụ các ion trong nước của vật liệu chúng tơi tiến hành biến tính vật liệu này bằng hỗn hợp axit HNO3 và H2SO4.
3.6.4. Đánh giá tải trọng hấp phụ cực đại của các vật liệu
Từ các thí nghiệm trên, tải trọng hấp phụ Pb2+ cực đại của các vật liệu được thể hiện trong bảng 17 và hình 29.
Bảng 17. Tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu với Pb2+
Tên vật liệu Q max Pb2+ (mg/g) Nano cacbon (CNT) chưa biến tính 10,22
Nano silica (SiO2) 13,33
Composite của SiO2/CNT chưa biến tính 24,51
Composite của SiO2/CNT biến tính 79,38
Hình 29. Khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu
Kết quả hấp phụ Pb2+ của các vật liệu cho thấy vật liệu composite SiO2/CNT có tải trọng hấp phụ cao hơn hẳn so với CNT và nano silica. Trước khi chưa biến tính vật liệu composite SiO2/CNT có tải trọng hấp phụ cực đại với Pb2+ là 24,51 mg/g. Sau khi biến tính vật liệu này bằng hỗn hợp axit thì khả năng hấp phụ tăng lên là 79,38 mg/g. Như vậy so sánh vật liệu composite trước và sau khi biến tính thì dung lượng hấp phụ của vật liệu tăng 3,24 lần. Nguyên nhân vật liệu composite SiO2/CNT biến tính hấp phụ tốt hơn là do hình thành nhóm chức –COOH, gắn trên
vật liệu. Nhóm chức này có chứa nguyên tử oxi có ái lực lớn đối với các ion kim loại, do đó làm tăng các trung tâm hấp phụ trên bề mặt vật liệu làm cho khả năng hấp phụ Pb2+ tăng lên.
KẾT LUẬN
Trên cơ sở các kết quả đã nghiên cứu trong khóa luận có thể rút ra một số kết luận sau:
1. Đã nghiên cứu tổng hợp được vật liệu nano silica từ vỏ trấu, tối ưu hóa điều kiện tổng hợp để có vật liệu nano silica tối ưu. Các kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện thích hợp là nồng độ axit xử lý là axit HCl 10%, xử lý axit ở nhiệt độ 90oC, thời gian xử lý 2 giờ, tỉ lệ trấu/axit 60g/800ml. Sau đó, trấu được nung ở 650oC trong 3 giờ với tốc độ gia nhiệt là 5oC/phút.
2. Đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo vật liệu composite của SiO2/CNT trên xúc tác Co như: thời gian, nhiệt độ và nồng độ xúc tác. Các kết quả khảo sát cho thấy điều kiện thích hợp cho hiệu suất cao là: thời gian tổng hợp là 15 phút, nhiệt độ 750oC, nồng độ cúc tác là 10%.
3. Đã nghiên cứu biến tính vật liệu nano composite của nano silica và ống nano cacbon bằng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 với tỉ lệ tương ứng là 4:1.
4. Đã tìm ra được các điều kiện thích hợp để hấp phụ Pb2+: + pH tối ưu bằng 6
+ Đạt cân bằng hấp phụ sau 60 phút + Nhiệt độ thích hợp khoảng 25 oC – 35oC
TÀI LIỆU THAM KHẢO: Tài liệu tiếng Việt
1. Phùng Văn Bé, Lê Tự Hải (2011), “Nghiên cứu tách ion Pb2+ trong dung dịch
nước bằng vật liệu hấp phụ tanin chiết tách từ vỏ keo tai tượng”, Tạp chí Khoa học và cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 1(42) 2011.
2. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong xử lý nước và nước thải, Nxb
Thống kê, Hà Nội.
3. Trương Hoài Chính, Huỳnh Quyền, “Nghiên cứu quy trình thu hồi Silica từ tro
trấu, ứng dụng tổng hợp phụ gia cho xi măng mác cao” (Phần 1), Tạp chí khoa học và công nghệ - Đại học Đà Nẵng, 8(57) 8 -14, 2012.
4. Bùi Danh Đại (2005), Nghiên cứu chế tạo microsilica từ tro trấu thay thế muội silic trong bê tông chất lượng cao, Hà Nội.
5. Trần Văn Đức (2012), Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+ và Zn2+ trong nước bằng vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu, luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại
học Đà Nẵng.
6. Nguyễn Đình Huề (1982), Giáo trình Hóa lí, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
7. Nguyễn Vĩnh Khanh, Nghiên cứu công nghệ sản xuất nhiên liệu rắn thay thế than đá từ chất thải rắn và tro trấu, Trường ĐH Nguyễn Tất Thành.
8. Nguyễn Ngọc Linh, Nguyễn Thị Thanh Thúy, Lê Đức Trung (2007), “Sử dụng vật liệu hấp phụ tự nhiên để xử lý kim loại nặng trong bùn thải cơng nghiệp”,
Tạp chí Phát triển KH&CN, tập 10, số 01-2007.
9. Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Nxb
Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
10. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lý tập 2, Nxb
11. Nguyễn Tiến Tài (2012), “Nghiên cứu công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ mới từ trấu bằng phương pháp nhiệt phân trên thiết bị phản ứng tầng
sôi”, Báo cáo kết quả khoa học công nghệ đề tài, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam.
12. Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Thị Thùy Trang, Lâm Thành Trí, Hồ Nguyễn
Thy Thy, Lê Ngọc Hằng, Nghiên cứu ứng dụng tro trấu từ lị gạch thủ cơng làm chất hấp phụ metyl da cam, Trường Đại học An Giang, Trung tâm Quan Trắc
và kĩ thuật tài nguyên – Môi trường An Giang.
13. Phạm Đình Vũ, Võ Thị Thanh Châu, Đinh Quang Khiếu, Trần Thái Hòa (2008), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nao quản trung bình MCM – 41 với nguồn oxit
silic được điều chế từ vỏ trấu”, Tạp chí Hóa học và ứng dụng, số 5(77), tr. 47-
49.
Tài liệu tiếng Anh
14. A. Borrell, V.G. Rocha, R.Torecillas, A. Fernánder (2011),“ Surface coating on carbon nanofibers with alumina precursor by different synthesis routes ”,
Composites Science and Technology, pp 18-22.
15. B.Xing, K.Yang, L.Zhu (2006), “Pollution prevention and treatment using
nanotechnology”, Environ.Sci.Technol, 40, pp.18-55.
16. Bui, D. D., et al. Particle size effect on the strength of rice husk ash blended
gao-graded Portland cement concrete. Cement and concrete composites. Vol.
27, pp. 357-366, 2005.
17. Dao Van Dong, Pham Duy Hưu, Nguyen Lan (2008), “Effect of rice husk ash
on properties of hight strength concrete”, The 3rd ACF international conference- ACV/VCA.
18. G Roy Chaudhury, PK Dash, VN Misra, K Srinivasa Rao, D Sarangi (2005), “Treatment of waste water containing Pb and Fe using ion-exchange
19. H. Figueiredo, B. Fonseca, C. Quitelas, Z. Rocha, B. Silva, T. Tavares (2009), “Removal of Cd(II), Cr(IV), Fe(III) and Ni(II) from aqueous solution by an
E.coli biofilm supported on kaolin”, Chem. Eng. J, 149, pp. 319-324.
20. H. S. Nalwa (2000), Handbook of Nanostructure Materials and Nanotechnology, Volume 5: Organics Polymers, and Biological Materials,
Copyright by Academic Press. 19. H. Figueiredo, B. Fonseca, C. Quitelas, Z.
Rocha, B. Silva, T. Tavares (2009), Removal of Cd(II), Cr(IV), Fe(III) and Ni(II) from aqueous solution by an E.coli biofilm supported on kaolin, Chem.
Eng. J, 149, pp. 319-324.
21. K.B.Ashim, K.N Tarun, K.D. Sudip (2009), “Adsorption of Cd(II) and Pb(II)
from aqueous solution on activated alumina”. Colloid Interface Sci, 333, pp. 14-
26.
22. M. Janik Czachor, J. Tasny (1992), “A SER investigation of Fe(bpy)3+ complex on silver”, Electrochimica Acta, 37(12), pp. 2347 – 2352.
23. M.T Laumakis, P.J Martin, K. Owens, S. Pamucku (1995), Proceeding of the International Conference on Hazard Waste Management, New York: ASCE, ,
pp. 528-535.
24. P.J.F. Haris (1990), Carbon nanotubes and related structure – new materials for the twenty-first century, Cambridge, Cambridge University Press.
25. Poinern (2010), “Preparation, characterization and As (V) adsorption behaviour
of CNT-ferrihydrite composites”, International Journal of Engineering, Science and Technology, pp. 13-24.
26. Quingge Feng, Qingyu Lin, Fuzhong Gong, Shuichi Sugita, Masami Shoya
(2004), Adsorption of lead and mercury by rice husk ash, Journal of Colloidand
Interface Science 278, 1-8.
27. R.Q.Long, R.T.Yang (2001), “Carbon nanotubes as superior sorbent for dioxin
28. Renata S. Amais, Juliana S.Ribeiro, Mariana G.Segatelli, InezV.P.Yoshida, Pedro O.Luccas, Cesar R.T.Tarley (2007), “Aseessment of nanocomposite alumina supported on multi-wall carbon nanotubes as sorbent for on-line nikel
preconcentration in water samples”, Separation and Purification Technology 58, pp 122-128.
29. S. D. Genieva, S. Ch. Turmanova, A. S. Dimitrova, L. T. Vlaev (2008), “Characterization of rice husks and the products of its thermal degradation in air
or nitrogen atmosphere”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol.
93, 2, 387-396.
30. S. Iijima and T. Ichihashi (1993), Nature, 363, pp. 603-605. 31. S. Iijima (2002). Phiscal B 323, pp. 1-5.
32. Saowaroj Chuayjuljit, Supparat Eiumnoh, Pranut Potiyaraj (2001), Using Silica from Rice Husk as a Reinforcing Filler in Natural Rubber, J. Sci. Res. Chula.
Univ., Vol. 26, No. 2.
33. Shilpi Agarwal, Vinod K. Gupta, Tawfik A. Saleh (2011), “ Synthesis and characterization of alumina – coated carbon nanotubes and their application for
lead removal”, Journal of Hazardous Materials, 185, pp. 17-23.
34. Shu Guang Wang (2007), “Removal of lead (II) from aqueous solution by
adsorption onto manganese oxide coated carbon nanotubes”, Separation and Purification Technology, 58, pp. 17-23.
35. Ho Si Thang, Nguyen Thi Ai Nhung, Dinh Quang Khieu, Tran Thai Hoa, Nguyen Huu Phu (2008), Direct hydrothermal synthesis of mesoporous Sn-
SBA-16 materials under weak acidic conditions, International scientific conference on “Chemistry for development and integrantion”, 12-14
36. V.K. Gupta, D. Mohan, S. Sharma S, K. Srivastava (1997), Design parameters for fixed bed reactors of activated carbon developed from fertilizer waste for the removal of some heavy metal ions, 17, pp. 517-522.
37. V.K.Gupta, M. Gupta, S. Sarma (2011), Process development for the removal of lead and chromium from aqueous solutions using red mud-an aluminium industry waste, Water Res, 35, pp. 1125-1134.
38. X.L.Wang, B.S.Xing, K.Yang, L.Z.Zhu (2006), “Competitive sorption of pyrene, phenanthrene, and naphthalene on multiwalled carbon nano tubes”,
Environ.Sci.Technol, 40, pp. 58-04.
39. Y. Jei-Won, S. Rengaraj, K. Won-ho, K. Younghun (2007), “Application of mg- mesoporous alumina prepared by using magnesium stearate as a template for
the removal of nickel: kinetics, isotherm and error analysis”, Ind. Eng. Chem. Res, 46, pp. 2834-2842.
40. Yan Hui Lia, Zechao Di, Jun Ding, Dehai Wu,Zhaokun Luan, Yanqiu Zhu (2005), “Adsorption thermodynamic, kinetic and desorption studies of Pb2+ on
carbon nanotubes”, Water Research 39, pp. 605–609.
41. Yunfei Xi, Megharaj Mallavarapu, Ravendra Naidu (2010), “ Reduction and adsorption of Pb2+ in a queous solution by nano-zero-valent-A SEM, TEM and