Mẫu số 1 2 3 4 5 6 7 8
Tốc độ rửa giải (ml/phút) 0,25 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 Hiệu suất rửa giải (%) 98,3 98,0 93,1 82,3 73,4 62,3 50,6 32,7
Hình 3.18. Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ rửa giải.
Nhận xét: Nhìn vào kết quả ta thấy nếu duy trì tốc độ từ 0,25 – 0,5 ml/phút là thích hợp. Tuy nhiên tốc độ quá chậm thì tốn nhiều thời gian, do vậy chúng tôi chọn tốc độ rửa giải là 0,5 ml/phút cho các nghiên cứu về sau.
3.5.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu
Cho 1,00 gam VL2 vào cột hấp phụ định vị cột trên giá hấp phụ. Cho 1,5 lít dung dịch Cr(VI) nồng độ 40ppm, Cr(III) nồng độ 10 ppm ở pH=1 được chảy liên
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 30 40 50 60 70 80 90 100 H %
Toc dô rua giai ( ml/phút)
tục qua cột với tốc độ 1ml/phút. Sau mỗi phân đoạn thể tích là 50ml, thu lấy dung dịch và định lượng Cr(VI) và Cr(III) có trong đó bằng phép đo F-AAS. Kết quả thí nghiệm được thể hiện qua bảng 3.30 ; 3.31 và hình 3.19 .
Bảng 3.30. Hàm lƣợng của Cr(VI) cịn lại trên mỗi phân đoạn thể tích.
Stt Phân đoạn V(ml) Hàm lượng còn lại (ppm) Dung lượng hấp phụ (mg/g) 1 50 0,00 2,00 2 100 0,00 2,00 3 150 0,00 2,00 4 200 0,00 2,00 5 250 0,00 2,00 6 300 2,34 1,88 7 350 5,76 1,71 8 400 13,49 1,33 9 450 20,65 0,97 10 500 27,43 0,63 11 550 32,93 0,35 12 600 38,14 0,09 13 650 39,87 0,00 14 700 40,00 0,00 15 750 40,00 0,00
Bảng 3.31. Hàm lƣợng của Cr(III) còn lại trên mỗi phân đoạn thể tích
Stt Phân đoạn V(ml) Hàm lượng còn lại (ppm) Dung lượng hấp phụ(mg/g) 1 50 0,00 0,50 2 100 0,00 0,50 3 150 1,32 0,43 4 200 2,14 0,39 5 250 2,88 0,36 6 300 3,65 0,32
7 350 4,74 0,26 8 400 6,13 0,19 9 450 6,95 0,15 10 500 7,79 0,11 11 550 9,33 0,03 12 600 9,65 0,02 13 650 9,95 0,00 14 700 10,00 0,00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 10 20 30 40 q ( m g / g) V (ml) Cr(VI)/VL2 Cr(III)/VL2
Hình 3.19. Đồ thị hấp phụ theo từng phân đoạn thể tích của Cr(VI) và Cr(III)/VL2 .
Như vậy ta có dung lượng hấp phụ cực đại của Cr(VI) là 16,96 mg/g và của Cr(III) là 3,27 mg/g.
3.5.3.6. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích rửa giải
Tiến hành rửa giải cột hấp phụ có chứa Cr(VI) bão hịa ở trên bằng dung dịch HNO3 3M tốc độ 0,5ml/phút theo từng phân đoạn 5,0 ml, sau đó pha lỗng dung dịch trong nền HNO3 2% và NH4Ac 2% để đo phổ F- AAS của chúng.
Kết quả giải hấp Cr(VI) theo từng phân đoạn 5,0ml được biểu diễn bằng đồ thị ở hình 3.20 và bảng 3.32.
Bảng 3.32. Kết quả khảo sát khả năng rửa giải theo phân đoạn thể tích Stt Phân đoạn thể Stt Phân đoạn thể tích(ml) H % 1 0 0 2 5 12,74 3 10 35,44 4 15 65,63 5 20 84,14 6 25 97,90 7 30 98,29 8 35 100
Hình 3.20. Đường cong rửa giải theo từng phân đoạn thể tích của Cr(VI)/VL2.
Như vậy qua bảng 3.32 và hình 3.20 ta có thể kết luận thể tích HNO3 3M rửa giải tốt là 25ml lúc này hiệu suất đạt 97,9%.Từ đây ta chọn thể tích này dùng cho những nghiên cứu về sau.
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 H % V ( m l ) Cr(VI)/VL2
3.5.3.7. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion cản trở đến khả năng hấp phụ của Cr(VI) trên vỏ trấu biến tính.
Trong thực tế ngoài ion cần khảo sát có thể gặp một số các ion kim loại khác cùng có mặt trong thành phần mẫu và có thể ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Cr2O72- lên vật liệu. Để cụ thể chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số ion như: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Al3+, Fe3+. Dưới đây là các kết quả thu được: Cho các dung dịch chất phân tích trên có thêm các cation chảy qua cột hấp phụ với tốc độ 1ml/phút. Sau đó ta tiến hành rửa giải bằng 25 ml HNO3 3M với tốc độ 0,5ml/phút , dung dịch rửa giải đưa về điều kiện chuẩn. Sau đó đem xác định Crom bằng phép đo phổ hấp phụ nguyên tử F-AAS.
* Ảnh hưởng của các ion kim loại kiềm và kiềm thổ:
Bảng 3.33. Ảnh hƣởng của các ion kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ đến hiệu suất thu hồi
Các ion kim loại Tỉ lệ nồng độM+
/Cr(VI)(ppm) Hiệu suất thu hồi(%)
Na+ 10 97,3 100 97,2 1000 97,1 K+ 10 97,4 100 97,6 1000 97,3 Mg2+ 10 96,8 100 96,5 1000 96,1 Ba2+ 10 97,5 100 97,4 1000 97,3 Ca2+ 10 97,2 100 97,1 1000 96,5
Kết quả ở bảng 3.35 cho thấy: Kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ với nồng độ khảo sát không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Crom.
* Ảnh hưởng của các ion kim loại nặng
Bảng 3.34. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Zn2+
, Cu2+, Fe3+ đến hiệu suất rửa giải
Các ion kim loại Tỉ lệ nồng độMn+/Cr(VI)(ppm) Hiệu suất thu hồi(%)
Zn2+ 0 98,4 1 96,4 5 96,5 10 95,1 100 94,7 1000 91,2 Cu2+ 0 98,2 1 97,1 5 96,4 10 96,2 100 95,7 1000 91,4 Fe3+ 0 98,3 1 96,8 5 96,3 10 96,2 100 95,8 500 93,1 1000 83,4
Từ kết quả thực nghiệm ta thấy với nồng độ lớn các ion Zn2+
, Cu2+, Fe3+ thì mới gây ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi. Với Zn2+, Cu2+ ảnh hưởng đáng kể khi nồng độ ion này hơn nồng độ Cr(VI) 1000 lần, Với ion Fe3+ thì ảnh hưởng khi nồng độ này hơn nồng độ Cr(VI) 500 lần.
3.6. Thử nghiệm xử lý mẫu giả và khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu
Để đánh giá khả năng hấp phụ của Cr(VI) và Cr(III) lên VL2, chúng tôi tiến hành thử nghiệm xử lý mẫu giả. Các mẫu giả có thành phần tương tự như mẫu thật có thể tích là 1,0 lít, pH = 1, hàm lượng các ion ghi trong bảng 3.35. Đem oxi hóa Cr3+ lên Cr2O72- bằng amonpersunphat có mặt Ag+ làm xúc tác, rồi cho chảy qua cột chứa vật liệu hấp phụ. Cuối cùng rửa giải bằng 25ml dung dịch HNO3 3M. Xác định Crom bằng phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS (Thí nghiệm được làm lặp lại 5 lần). Kết quả thu được ghi trong bảng 3.36.
Bảng 3.35. Thành phần mẫu giả
Các ion kim loại Nồng độ(g/l) Các ion kim loại Nồng độ(g/l)
Mg2+ 1000 Mn2+ 2000 Ca2+ 3000 Co2+ 800 Zn2+ 100 Ni2+ 5000 Cu2+ 30 Fe3+ 3500 Al3+ 3000 Cd2+ 40 Pb2+ 10
Bảng 3.36. Kết quả hấp phụ tách loại Crom của dung dịch mẫu giả
Thành phần chất Lượng ban đầu (g/l) Tổng lượng Ban đầu (g/l) Lượng Crôm đã hấp phụ (g/l) Lượng Crom còn lại (g/l) Hiệu suất hấp phụ (%) Cr(VI) 90 100 97,62 2,38 97,62 98,15 1,85 98,15 Cr(III) 10 96,85 3,15 96,85 97,38 2,62 97.38 98,75 1,25 98,75
Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.36 có thể kết luận việc sử dụng vỏ trấu biến tính làm vật liệu hấp phụ crom trong nước thải đạt hiệu suất hấp phụ cao, có khả năng ứng dụng vật liệu này để tách crom khỏi nguồn nước thải.
* Khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu.
Chuẩn bị cột hấp phụ chứa 1,00g VL2. Cho 1,0 lít dung dịch mẫu giả có
thành phần tương tự như mẫu thật và đã oxi hóa Cr3+ lên Cr2O72- như trên, cho chảy qua cột hấp phụ với tốc độ 1 ml/phút. Rửa cột bằng nước cất, sau đó rửa giải bằng 25 ml HNO3 3M. Sau khi rửa giải hồn tồn có thể sử dụng lần 2 với các điều kiện qui trình như lần đầu. Tiến hành khảo sát khả năng tái sử dụng của vật liệu và kết quả thu được ghi trong bảng 3.37.
Bảng 3.37. Kết quả nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu
Số lần sử dụng vật liệu 1 2 3 4 5
Hiệu suất hấp phụ (%) 98,17 91,78 82,17 67,54 43,64
Từ kết quả bảng 3.37, chúng tơi thấy vật liệu có khả năng tái sử dụng
cho những lần sau, tuy nhiên hiệu suất hấp phụ giảm dần. Vì vậy cần nghiên cứu các biện pháp xử lý thích hợp để tái sử dụng vật liệu khi xử lý nguồn nước thải chứa Crom.
3.7. Thử nghiệm xử lý mẫu nƣớc chứa Crom
* Lấy mẫu: Nước thải bề mặt của công ty Yamaha Motor – Đông Anh – Hà
Nội (Tiến hành lấy mẫu theo đúng TCVN).
* Xử lý mẫu: Mẫu nước được axit hóa bằng HNO3 65% (Mecrk) sao cho pH
=1. Sau khi để lắng, lọc bỏ phần lơ lửng, thu lấy phần nước trong (1,0lít). Đem oxi hóa hồn tồn Cr3+ lên Cr2O72- bằng amonpersunphat trong mơi trường axit có mặt Ag+ làm xúc tác, rồi cho chạy qua các cột hấp phụ chứa 1,00gam VL2 ở các điều kiện như trên. Để có kết quả chính xác về hàm lượng Crom trước và sau khi xử lý. Chúng tơi gửi mẫu phân tích bằng phương pháp ICP-MS, xác định tổng lượng crom tại phịng phân tích mơi trường- Viện cơng nghệ mơi trường – Viện khoa học công nghệ Việt Nam. Kết quả thu được ghi trong bảng 3.38.
Bảng 3.38. Kết quả thử nghiệm xử lý mẫu nƣớc chứa Crom
Tên mẫu nước hiệu Ký
Lượng Crôm trước khi hấp phụ (g/l) Lượng Crơm đã hấp phụ (g/l) Lượng Crơm cịn lại sau hấp phụ (g/l) Lượng Crom được loại bỏ (%)
Nước thải Công ty Yamaha Motor- Đông Anh- Hà Nội
YM1 79,68 78,15 1,53 98,08
YM2 80,75 79,01 1,74 97,85
YM3 82,42 80,50 1,92 97,67
Từ kết quả nghiên cứu xử lý một số mẫu nước chứa Crom cho thấy, hiệu suất tách loại Crom của vỏ trấu khá cao (trên 90%). Từ đó ta có thể kết luận về triển vọng ứng dụng vật liệu vỏ trấu biến tính tách loại Crom khỏi nguồn nước thải.
KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu hồn thành luận văn thạc sĩ với nội dung đề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả năng hấp phụ Cr(VI) và Cr(III) của vỏ trấu biến tính”. Chúng tơi đã thực hiện được
một số công việc sau:
1. Đã nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Crom bằng phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa. Các điều kiện tối ưu xác định Crom như sau:
- Bước sóng tối ưu 357,9 nm, khe đo 0,2 nm, cường độ dòng đèn 14 mA, chiều cao burner 8 mm, tốc độ dịng khí 2,8 l/phút .
- Nồng độ axit của mẫu đo: HNO3 2% - Nồng độ của chất nền : NH4OOCCH3 2%.
-Chứng minh sự ảnh hưởng không đáng kể của một số ion đến phép đo crom.
- Xây dựng đường chuẩn xác định Crom
2. Đã khảo sát khả năng hấp phụ Cr của vật liệu ở điều kiện tĩnh đối với vỏ trấu biến tính:
- Giá trị pH = 1 là tối ưu cho sự hấp phụ Cr(III) và Cr(VI) lên vật liệu - Thời gian đạt cân bằng với Cr(VI) là : 7 giờ và Cr(III) là: 8 giờ.
- Đã khảo sát được ảnh hưởng của nồng độ đầu và tìm được dung lượng hấp phụ cực đại đối với Cr(VI): 14,29 (mg/g) Cr(III): 2,78 (mg/g)
- Khảo sát được ảnh hưởng của các ion kim loại đến khả năng hấp phụ của vật liệu.
3. Đã khảo sát khả năng hấp phụ Cr của vật liệu ở điều kiện động đối với vỏ trấu biến tính:
- Tốc độ hấp phụ là 1 ml/ phút, tốc độ rửa giải là 0,5ml / phút - Thể tích dung dịch rửa giải 25 ml HNO3 3M.
- Khảo sát ảnh hưởng của một số ion cản trở đến khả năng hấp phụ.
4. Áp dụng thử nghiệm xử lý một vài mẫu nước thải chứa Crom.
Với những kết quả đạt được trong luận văn này, chúng tôi hy vọng đây là một đề tài hữu ích cho việc áp dụng xử lý mẫu nước thải chứa Crom từ các nhà máy bằng vỏ trấu biến tính. Qua nghiên cứu chúng tơi kết luận rằng có thể sử dụng vật liệu vỏ trấu biến tính để hấp phụ xử lý tách Crom khỏi nguồn nước bị ô nhiễm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Nguyễn Bá Can (1962), Phịng bệnh hóa chất, NXB Y học.
2. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải, trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia, NXB Thống kê – Hà Nội. 3. D.F Shriver, P.W Atkins, C.H Langford, Người dịch: Bùi Duy Cam, Vũ Đăng
Độ, Lê Chí Kiên, Hồng Nhâm, Lê Như Thanh, Dỗn Anh Tú (2002), Hóa học vơ cơ, ĐH KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội.
4. Nguyễn Thùy Dương (2008), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dị xử lý mơi trường.
Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học sư phạm - ĐH Thái Nguyên.
5. Phùng Tiến Đạt, Nguyễn Văn Hải, Nguyễn Văn Nội(2004), Cơ sở hóa học mơi
trường, NXB sư phạm Hà Nội.
6. Đặng Ngọc Định(2006), Nghiên cứu tách và xác định lượng vết Cr(III) và Cr(VI)
bằng phương pháp chiết pha rắn và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa. Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội.
7. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (1999), Các
phương pháp phân tích cơng cụ, ĐH KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội.
8. Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008),
Nghiên cứu khả năng hấp phụ và trao đổi ion của xơ dừa và vỏ trấu biến tính, Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 11 Số 08 Tr. 5 – 11.
9. Lê Văn Khoa (1995), Môi trường và ô nhiễm, NXB Giáo dục.
10. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải,
NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
11. Hồng Nhâm (2000), Hóa học vơ cơ, tập 3, NXB-GD.
12.Nguyễn Văn Nội(2005), "Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu và ứng dụng để tách loại chì từ dung dịch nước",Tạp chí phân tích Hóa Lý sinh, tập 10, số đặc biệt- 2005.
13.Lê Mậu Quyền(2001), Cơ sở lí thuyết hóa học, Nhà xuất bản khoa học và
kỹ thuật.
14. Phùng thị Kim Thanh(2011), 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 sĩ khoa học, ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội.
15. Lê Hữu Thiềng, Phạm Thị Sang (2010), ”Nghiên cứu khả năng hấp phụ Pb2+
trong dung dịch nước của bã mía qua xử lý bằng axit xitric”, Tạp chí Hóa học,T.48(4C), Tr.415-419.
16. Nguyễn Thị Thu (2002), Hóa keo, NXB Đại học sư phạm Hà Nội.
17.” Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước thải công nghiệp TCVN 5945- 1995B, TCVN 1942-1995”.
18. Lê Thị Tình (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr trên vỏ trấu và ứng dụng xử lý tách Cr khỏi nguồn nước thải . Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN –
ĐHQG Hà Nội.
19. Vũ Thị Nha Trang (2009), Tách, làm giàu, xác định lượng vết Cr(III) và Cr(VI)
trong nước bằng kỹ thuật chiết pha rắn và phương pháp quang phổ, Luận
văn thạc sĩ khoa học, ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội.
20. Nguyễn Xuân Trung, Phạm Hồng Quân, Vũ Thị Trang (2007) “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(III) và Cr(VI) trên vật liệu chitosan biến tính”, tạp chí phân
tích hố lý sinh học T2 số 1 tr. 63-67.
21. Nguyễn Bá Trinh (1994), Công nghệ xử lý nước thải, trung tâm KHTN và
CNQG, Trung tâm thơng tin liệu.
22. ”Từ điển hóa học Anh-Việt, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội- 2008”.
Tiếng Anh:
23. Aggar wal, Goyal M and Bansal RC (1997), “Adsorption of Chromium by activated carbon from aqueous solution”, Carbon 37: 1989.
24. Angeline M.Stoyanova (2004), “Determination of Cr(VI) by a catalytic Spectrometric Method in the presence of p-Aminobenzoic acid”, Turk J. Biochem, 29, p.367-375.
25. A.V.Padarauskas and L.G. Kazlausliene (1993), “ Ion-pair chromatographic determination of chromium(VI)”, Vol.40, Talanta, p.693-699
26. C.Annette Johnson (1990), “ Rapid ion-exchange technique for the separation and preconcentration of chromium(VI) and chromium(III) in fresh waters”,
Anal. Chim. Acta, Vol.238, p.273-278.
27. E.Clave. J. Francois. L. Billo n., 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.
28. Hassanss, EL-Shahawi MS, Oth man AM, Mossad MA (2005), “ A- potentiometric rhodamine-B based membrrane sensor for the selective determination of chromium ions in wastewater”, Anal.Sci, 21(6); 673-8.