Tốc độ hấp phụ của vật liệ đối với ba ion kim loại đều có chung một xu ướ . Ba đầu, tốc độ hấp phụ a v sa đó dần ổ định, hiệu xuất xử lý gần ư k ô t a đổi. Thời gian bão hòa của vật liệ đối với các ion kim loại Zn2+
, Ni2+, Cu2+ lầ lượt là 3, 6 và 8 giờ. Sau thời gian bão hòa, hiệu suất xử lý gầ ư k ô t a đổi. Điều này có thể giải t íc ư sa , ở iai đoạ đầu, các vị trí có khả ă li kết với ion kim loại nặng trên bề mặt vật liệu lớn nên các ion kim loại có thể dễ d tươ tác với các vị trí này dẫ đến tốc độ hấp phụ cao. Hơ ữa, chênh lệch gradient nồ độ ion giữa dung dịch và bề mặt tiếp xúc rắn - lỏng ở thời gian đầ cao ơ tốc độ hấp phụ cao. Tốc độ hấp phụ chậm ơ ở iai đoạn sau là do sự khuếch tán chất tan vào vật liệu chậm ơ [51].
KẾ LUẬ VÀ KHUYẾ HỊ Kết luận
1. Đ xác đị được một số đặc tính của bột t â đa , cellulose tồn tại trong t â đa ở dạng cellulose I với chỉ số tinh thể là 55,76%. Các liên kết và nhóm chức đặc trư l (–OH), C=C, C=O, C-H. Bề mặt bột t â đa dạng vảy lớp, có các mảng bám nhỏ.
2. Dung dịch NaOH ở nồ độ 15% là nồ độ hợp lý để chuyể đổi cấu trúc tinh thể cellulose I sang cellulose II và giảm chỉ số tinh thể của bột t â đa . Điều kiện tối ư của phản ứ đồng trùng hợp ghép acrylonitrile đạt được ở tìm được ư sa : nồ độ hệ k ơi m o: atri bisunphit [SB] = 0,15 mol/L, amoni pesunphat [APS] = 0,2 mol/L, tỷ lệ mo ome AN/đa l 4,86:1 (g/g), nhiệt độ tối ư là 60ºC, thời gian tối ư l 2,5 giờ. Phản ứng amidoxime hóa đạt hiệu quả cao nhất ở các điều kiện sau: nồ độ NH2OH.HCl là 10%, nhiệt độ 60ºC và thời gian phản ứng là 240 phút.
3. Khảo sát đặc tính của vật liệ đ biến tính cho thấy: bề mặt hình thái của vật liệ có độ dày và xốp do các phân tử AN được ghép lên mạch cellulose. Phổ hấp thụ hồng ngoại của vật liệu xuất hiện các nhóm C=N, N–OH sau khi amidoxime hóa. Bề mặt vật liệ có độ âm điện lớn, thuận lợi cho hấp phụ các ion kim loại nặng. Độ âm điện bề mặt càng giảm k i pH tă v iá trị pH phù hợp để hấp phụ kim loại nặng là 6.
4. Quá trình hấp phụ phù hợp với mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với d lượng hấp phụ cực đại Qmax của vật liệ đối với các ion kim loại Zn2+ là 89,29 mg/g, Ni2+ là 68,49 mg/g và Cu2+ là 47,39 mg/g. Hệ số n > 1 với cả ba ion kim loại chứng tỏ cơ c ế hấp phụ thiên về hấp phụ hóa học. Thời gian tối ư để xử lý các KLN bằng vật liệ đ biến tính đối với các ion kim loại Zn2+, Ni2+, Cu2+ lầ lượt là 3, 6 và 8h. Sau thời gian này, hiệu suất xử lý gầ ư k ô t a đổi.
Khuyến nghị
1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu bằng các hệ k ơi m o k ác a ư ệ Fenton, Ce4+/HNO3. Tìm ra điều kiện tối ư của mỗi p ươ p áp c ế tạo, so sánh v đá giá hiệu suất của mỗi p ươ p áp.
2. Nghiên cứu sự cạnh tranh của các yếu tố trong quá trình xử lý KLN. 3. Nghiên cứ điều kiện tối ư iải hấp phụ và tái hấp phụ vật liệu.
4. Chế tạo dạ t ươ mại của vật liệu tạo sản phẩm ư cột hấp phụ, viên hấp phụ, túi lọc, ...
ÀI LIỆU HAM KHẢO Tiếng Việt
1. N ễ i ơ , P a T ị Bíc Trâm, N ễ T ị T T ủ (2005), “Giáo trì t ực tập si óa”, Trườ Đại ọc ầ T ơ
2. Trươ T ị Hạ , N ễ Q ốc Hiế , H T úc H (2011), “G ép acrylonitrile l c iti bằ kĩ t ật bức xạ để ấp p ụ kim loại ặ độc (As (v), Cd2+), Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, 49(2), pp. 73-80
3. L T a Hư , P ạm T Q â , L i Tâm, N ễ X â T ơm (2008), “N i cứ k ả ă ấp p ụ v trao đổi io của xơ dừa v vỏ trấ biế tính”, Tạp chí Phát triển KH&CN, 11(08), tr. 5-11
4. Trần Lệ i (2012), “N i cứu xử lý kim loại nặ tro ước bằng vật liệu nguồn gốc thực vật”, L ận án tiế sĩ ô ệ môi trườ , Trườ Đại học Bách Khoa Hà Nội
5. Trần Thị P ươ (2012), “P â tíc v đá iá m lượng kim loại nặng trong một số nhóm sinh vật tại hai hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn của Thành phố Hà Nội”, L ậ vă T ạc sĩ Si t ái ọc, Trườ Đại học Khoa học Tự nhiên
6. Trịnh Thị T a (2003), “Độc học, môi trường và sức khỏe co ười”, N xuất bả Đại học Quốc gia Hà Nội
7. Trần Thị Hồng Thắm (2011), “N i cứu xây dự q trì ca tác đa p ục vụ cho vùng nguyên liệu sản xuất bột giấy ở đồ t áp mười”, Báo cáo tổng kết kết quả thực hiệ đề tài thuộc dự án khoa học công nghệ nông nghiệp vốn vay ADB, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Tiếng Anh
8. Abdullah A. B. M., “Ecolo ical a d eco omic attrib tes of J te a d Nat ral fibre for sustainable Eco- a a eme t”, Primeasia U iversit
9. Ahmed Ismail Mustafa, Md. Saiful Alam , Md. Nurul Amin, Newas Mohammad Ba ad r a d d. A sa Habib (2008), “P e ol Removal from Aq eo s S stem b J te Stick”, Pak. J. Anal. Environ. Chem, 9(2), pp. 92-95.
10. Alka Shukla, Yu-Hui Zhang, P. Dubey, J.L. Margrave, Shyam S. Shukla (2002), “T e role of sawd st i t e removal of nwanted materials from water”, Journal of Hazardous Materials, B95, PP. 137-152
11. A ir d a T. S., Div a L., Bri le . D., S c it ra P. S. (2010), “Removal of Copper(II) and Zinc(II) from Aqueous Solutions Using a Lignocellulosic- Based Polymeic Adsorbent Containing Amidoxime Chelating Functional Gro ps”, Separation Science and Technology , 45, pp. 2383–2393
12. A a Demirbas (2009), “A ric lt ral based activated carbo s for t e removal of d es from aq eo s sol tio s: A review”, Journal of Hazardous Materials, 167, pp. 1–9.
13. B attac ar a A., isra B.N. (2004), “Grafti : a versatile mea s to modif pol mers Tec iq es, factors a d applicatio s”, Prog. Polym. Sci., 29, pp.
767–814
14. Chang Geun Yoo (2012), “Pretreatme t a d fractio atio of li ocell losic biomass for production of biofuel and value-added prod cts”, Grad ate Thesis and Dissertations. Paper 12700.
15. Chao Xu, Jingjing Wang, Tilong Yang, Xia Chen, Xunyue Liu, Xingcheng Di (2015), “Adsorptio of ra i m b amidoximated c itosa -grafted polyAcrylonitrile, si respo se s rface met odolo ”, Carbohydrate Polymes, 121, pp. 7985.
16. e Qi , Nattaka So keabkaew, Ni Xi a , To Peijs (2008), “T e effect of fibre volume fraction and mercerization on the properties of all-cellulose composites”, Carbohydrate Polymes, 71, pp. 458–467.
17. Das J., Mohanty A. K., Singh B. . (1989), “Fe to ’s Rea e t Initiated Graft Copolymeization of Methyl Methacrylate o to J te Fibers”, Textile Research Journal, pp. 525-529.
18. David William O’ o ell, oli Birki s aw, T omas Fra cis O’Dw er (2008); “Heav metal adsorbe ts prepared from t e modificatio of cell lose: A review”, Bioresource Technology, 99, pp. 6709–6724.
19. D iraj S d, Garima a aja , .P. Ka r (2008), “A ric lt ral waste material as potential adsorbent for sequesteing heavy metal ions from aqueous solutions – A review”, Bioresource Technology, 99, pp. 6017-6027.
20. Eddy M.F.M. Yusslee, Lutfor M.R., Dahon N.H., Arshad Sazmal E. (2015), “Synthesis Of Chemically Modified Silica Gel With Amidoxime And Its Adsorption Performance For The Removal Of Copper(II) And Lead(II) From Aqueous Phase”, Journal of Applied Science and Agriculture, 10(5),
pp. 24-32
21. Gopal . Pa da, S jo K. Das, Ar K. G a (2009), “J te stick powder as a potential biomass for the removal of congo red and rhodamine B from their aq eo s sol tio ”, Journal of Hazardous Materials, 164, pp. 374–379. 22. Hany El-Hamshary, Mohamed H. El-Newehy, Salem S. Al-Deyab (2011),
“Oxidatio of P e ol b H dro e Peroxide atal zed b etal-Containing Poly(amidoxime) Grafted Starc ”, Molecules, 16, pp. 9900-9911
23. Harmse P.F.H. (2010), “Literat re Review of P sical a d emical Pretreatme t Processes for Li ocell losic Biomass”, Energy research Centre of the Netherlands, ECN-E--10-013
24. Joana M. Dias, Maria C.M. Alvim-Ferraz, Manuel F. Almeida, José Rivera- Utrilla, Manuel Sánchez-Polo (2007), “Waste materials for activated carbo preparation and its use in aqueous-p ase treatme t: A review”, Journal of Environmental Management, 85, pp. 833-846
25. Isabel Villaescusa, Núria Fiol, María Martínez, Núria Miralles, Jordi Poch, Joan Serarols (2004), “Removal of copper a d ickel io s from aq eo s sol tio s b rape stalks wastes”, Water Research, 38, pp. 992-1002
26. Israt Jahan M., Abdul Motin M., Moniuzzaman M., Asadullah M. (2008), “Arsenic removal from water using activates carbon obtained from chemical activatio of j te stick”, Indian Journal of Chemical Technology, 15, pp.
413-416
27. Joana M. Dias, Maria C.M. Alvim-Ferraz, Manuel F. Almeida, Jose´ Rivera- Utrilla, Manuel Sa´nchez-Polo (2007), “Waste materials for activated carbon preparation and its use in aqueous-p ase treatme t: A review”,
Journal of Environmental Management, 85, pp. 833–846
28. Kalia S., Sabaa M.W. (2013), “Polysaccharide Based Graft Copolymes”, Verlag Berlin Heidelberg
29. Kamarul Izhan Bin Soh (2010), “Graft copol merizatio of met l met acr late o to rice sk”, Bachelor of Chemical Engineering thesis, Universiti Malaysia Pahang.
30. K llar R., Vars e V. K., Nait a i S., So i P. L. (2008), “Grafti of Acrylonitrile onto cellulosic material derived from bamboo (Dendrocalamus strict s)”, Express Polymer Letters, 2(1), pp. 12–18
31. Lee H. V., Hamid S. B. A., Zai S. K. (2014), “ o versio of Li ocell losic Biomass to Na ocell lose: Str ct re a d emical Process”, The Scientiic World Journal, pp. 1-20
32. Leonard Y. Mwaikambo, Martin P. Ansell (2002), “ emical odificatio of Hemp, Sisal , J te , a d Kapok Fibers b Alkalizatio ”, Journal of Applied Polyme Science, 84, pp. 2222–2234
33. Li arlsso (2014), “S rface modification of cellulose by covalent grafting a d p sical”, Doctoral Thesis , KTH Chemical Science and Engineering 34. Luiz Pereira Ramos (2003), “T e c emistr i volved i t e steam treatme t of
li ocell losic materials”, Quim. Nova, Vol.26, No.6, 863-871
35. María Martisnez, Núiria Miralles, Soraya Hidalgo, Núria Fiol, Isabel Villaesc sa, Jordi Poc (2006), “Removal of lead(II) a d cadmi m(II) from aq eo s sol tio s si rape stalk waste”, Journal of Hazardous Materials, Vol.133, pp. 203-211
36. Mehmet Emin Argun, Şükrü Dursun (2006), “Removal of eav metal io s si c emicall modified adsorbe ts”, J. Int. Environmental Application & Science, Vol. 1(1-2), pp. 27-40.
37. Mohammad Asadullah, Mohammad Asaduzzaman, Mohammad Shajahan Kabir, Mohammad Golam Mostofa, Tomohisa Miyazawa (2010), “ emical a d str ct ral eval atio of activated carbo prepared from j te sticks for Brillia t Gree d e removal from aq eo s sol tio ”, Journal of Hazardous Materials ,174, pp. 437–443.
38. Nursel Pekel, N retti Şa i er, Ol Güve (2000), “Developme t of ew chelating hydrogels based on N-vinyl imidazole and acrylonitrile”, Radiation
Physics and Chemistry, 59, pp. 485-491
39. Paavo Mansikkamӓki, a La ti e , Kari Rissa e (2007), “T e co versio from cellulose I to cellulose II in NaOH mercerization performed in alcohol–water systems: An X-ra powder diffractio st d ”, Carbohydrate Polymes, 68, pp. 35–43
40. Pengju Lv, Yuezhen Bin, Yongqiang Li, Ru Chen, Xuan Wang, Baoyan Zhao (2009), “St dies o raft copol meizatio of c itosa wit Acrylonitrile by t e redox s stem”, Polyme, 50, pp. 5675–5680
41. P šić T., Gra carić A ., Soljačić I., Ribitsch V. (1999), “T e effect of mercerisatio o t e electroki etic pote tial of cotto ”, JSDC, 115, pp. 121- 124
42. Rao Lei, Xu Jie, Xu Jun, Zhan Ruiyun (1994), “Structure and Properties of Polyvinyl Alcohol Amidoxime Chelate Fiber”, Journal of Applied Polymer Science, 53, pp. 325-329
43. Román-Aguirr M., Márquez-Lucero A., Zaragoza-Contreras E.A. (2004), “El cidati t e raft copol meizatio of met l met acrylate onto wood- fiber”, Carbohydrate Polymes, 55, pp. 201–210.
44. Sanna Hokkanen (2014), “ odified a o a d microcell lose based adsorptio materials i water treatme t”, Thesis of Doctor of Science, Lappeenranta University of Technology.
45. Segal L., Creely J. J., arti A. E., Jr., o rad . . (1959), “A Empirical Method for Estimating the Degree of Crystallinity of Native Cellulose Using the X-Ra Diffractometer”, Textile Research Journal, pp. 786-793
46. So vik Ba erjee, Dastidar .G. (2005), “Use of j te processing wastes for treatme t of wastewater co tami ated wit d e a d ot er or a ics”,
Bioresource Technology, 96 (2005) 1919–1928
47. Wa N a W.S., Ha afia .A.K. . (2008), “Removal of eav metal io s from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: A review”, Bioresource Technology, 99.3935–3948
48. Yanping Liu, Hong Hu (2008), “X-ray Diffraction Study of Bamboo Fibers Treated wit NaOH”, Fibers and Polymes, 9(6), pp. 735-739
49. Yi Wa (2008), “ ell lose fiber dissol tio i sodi m droxide solution at low temperat re: Dissol tio ki etics a d sol bilit improveme t”, Doctor of Philosophy thesis, Georgia Institute of Technology
50. Yiying Yue B.S., “A comparative st d of cell lose I a d cell lose II fibers a d a ocr stals”, Master of Science thesis, School of Renewable Natural Resources, College of Agriculture, Louisiana State University and Agricultural & Mechanical College.
51. Yu Jia , Hao Pa , Bi Liao (2009), “Removal of copper(II) ions from aq eo s sol tio b modified ba asse”, Journal of Hazardous Materials,
164, pp. 1–9
52. Yuh-S a Ho (2003), “Removal of copper io s from aq eo s sol tio b tree fer ”, Water Research, 37, pp. 2323-2330.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phổ nhiễu xạ tia X của bột t â đa ba đầu và xử lý với dung dịch NaOH ở các nồ độ khác nhau
Hình 1. Phổ nhiễu xạ tia X của bột t â đa
Hình 3. Phổ nhiễu xạ tia X của bột t â đa xử lý với dung dịch NaOH 10%
Hình 5. Phổ nhiễu xạ tia X của bột t â đa xử lý với dung dịch NaOH 20%
Phụ lục 2: Một số hình ảnh minh họa
Hình 7. T â câ đa
Phụ lục 3: Các bảng số liệu kết quả thực nghiệm
Bảng 1. Số liệu ả ưởng của nồ độ dung dịc NaOH đến khối lượ đa cò lại v m lượ xe l lozơ và chỉ số tinh thể
ồng độ NaOH (%) Khối lượng đay (g)
hí nghiệm xử lý bằng dung dịch NaOH hí nghiệm xác định hàm lượng xenlulozơ CrI (%)
K ối lượ iấ lọc
(g)
K ối lượ iấ lọc v đa cò lại sa xử lý (g) K ối lượ đa cò lại (g) Tỷ lệ đa cò lại (%) K ối lượ iấ lọc (g) K ối lượ iấ lọc v xe l lozơ (g) Hàm lượ xenlulozơ (%) 0 1 - 1,0038 1,4862 48,24 55,76 5 0,795 1,495 0,700 70,0 1,1031 1,7027 59,96 72,48 10 0,790 1,425 0,635 63,5 0,9725 1,5632 59,07 62,46 15 0,800 1,412 0,612 61,2 1,0496 1,6354 58,58 45,45 20 0,790 1,391 0,601 60,1 1,0285 1,6271 59,86 56,09 25 0,769 1,355 0,586 58.6 0,9682 1,5638 59,56 55,81
Bảng 2. Số liệu ả ưởng của tỷ lệ SB/APS đến tỷ lệ ghép và hiệu suất ghép ồng độ APS (mol/L) ồng độ SB (mol/L) Khối lượng bột thân đay (g) Khối lượng giấy lọc (g)
Khối lượng sau giấy lọc và sản phẩm ghép (g) Khối lượng sản phẩm ghép (g) ỷ lệ ghép G (%) Hiệu suất ghép E (%) 0,2 0,20 1 1,3275 2,3416 0,0141 1,41 0,35 0,15 1,3247 2,456 0,1313 13,13 3,24 0,10 0,989 2,0273 0,0383 3,83 0,95 0,05 1,2690 2,2945 0,0255 2,55 0,63 0,00 1,2447 2,2698 0,0251 2,51 0,62
Bảng 3. Số liệu ả ưởng của nồ độ hệ k ơi m o đến tỷ lệ ghép và hiệu suất ghép
ồng độ APS (mol/L) ồng độ SB (mol/L) ổng [I] (mol/L) Khối lượng bột thân đay (g) Khối lượng giấy lọc (g)
Khối lượng sau giấy lọc và sản phẩm ghép (g) Khối lượng sản phẩm ghép (g) ỷ lệ ghép G (%) Hiệu suất ghép E (%) 0,0200 0,015 0,0350 1 1,1440 2,1656 0,0216 2,16 0,53 0,0375 0,050 0,0875 1,0316 2,1010 0,0694 6,94 1,71 0,0750 0,100 0,1750 1,1030 2,2087 0,1057 10,57 2,61 0,1500 0,200 0,3500 1,3247 2,4560 0,1313 13,13 3,24 0,2250 0,300 0,52500 1,6580 2,7124 0,0544 5,44 1,34
Bảng 4. Số liệu ả ưởng của tỷ lệ AN/đa đến hiệu suất ghép và tỷ lệ ghép Khối lượng AN (g) Khối lượng đay