BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ HỖN HỢP NHŨ TƢƠNG DẦU TRONG NƢỚC (O/W) BẰNG VỎ TRẤU ĐƢỢC XỬ LÍ VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CETYL TRYMETYL AMMONIUM BROMIDE (CTAB) Trình độ đào tạo: Đại học chính quy Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành: Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thanh Thanh Sinh viên thực hiện: Lê Thị Kim Liên MSSV: 1052010109 Lớp: DH10H1 Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2014 TRƢỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC & CNTP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Thị Kim Liên MSSV: 1052010109 Ngày, tháng, năm sinh: 03/01/1992 Nơi sinh: Quảng Bình Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tƣơng dầu trong nƣớc (O/W) bằng vỏ trấu đƣợc xử lí với Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Khảo sát bề mặt vật liệu,  Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ: nhiệt độ, tốc độ khuấy, thời gian, nồng độ, kích thước hạt. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 03/01/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2014 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Lê Thanh Thanh Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 30 tháng 06 năm 2014 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thanh Thanh SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thị Kim Liên TRƢỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thanh Thanh TRƢỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Thông LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi xin cam đoan những số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm là hoàn toàn chính xác và không sao chép từ bất kỳ đồ án, công trình nghiên cứu nào. Các phần có trích dẫn nội dung từ các tài liệu tham khảo đã được ghi rõ trong phần Tài liệu tham khảo cuối đồ án. Tôi xin cam đoan những điều trên là sự thật và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này cho phép em được gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, Khoa hóa học và công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện cho em mượn dụng cụ và phòng thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu đề tài. Đặc biệt, em xin cảm ơn TS. Lê Thanh Thanh đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em nhiều trong quá trình nghiên cứu đề tài của mình. Và cuối cùng em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình làm đồ án. Tuy vậy, do thời gian có hạn cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên trong bài báo cáo đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định. Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giúp em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức để hoàn thành tốt hơn cho báo cáo công tác thực tế sau này khi ra trường. i MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ vi LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 3 1.1. Đặt vấn đề 3 1.2. Mục tiêu đề tài 5 Chƣơng 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 6 2.1. Lí thuyết về nhũ tƣơng và quá trình hấp phụ 6 2.1.1. Lí thuyết về nhũ tương 6 2.1.2. Lí thuyết về quá trình hấp phụ 15 2.2. Các phƣơng pháp tách nhũ tƣơng của dầu thô 30 2.2.1. Phương pháp lắng đọng do trọng lực 30 2.2.2. Phương pháp ly tâm 30 2.2.3. Phương pháp cơ học 31 2.2.4. Phương pháp hóa học 32 2.2.5. Phương pháp nhiệt 32 2.2.6. Phương pháp tĩnh điện 33 2.3. Phƣơng pháp xử lí dầu tràn trên biển 34 2.3.1. Tác hại của dầu tràn 34 2.3.2. Các biện pháp ngăn chặn và thu gom dầu 37 2.3.3. Một số vật liệu nghiên cứu trong xử lí dầu tràn trên biển 40 2.3.4. Giới thiệu vật liệu nghiên cứu trong đề tài 40 Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu 43 3.1.1. Dụng cụ và thiết bị 43 3.1.2. Nguyên vật liệu 43 3.1.3. Hóa chất 43 ii 3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 43 3.2.1. Các phương pháp xác định đặc tính của chất hấp phụ 43 3.2.2. Chuẩn bị và xác định tính chất nước thải nhiễm dầu 45 3.2.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu 47 3.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ dầu 50 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của các mẫu vật liệu vỏ trấu 52 4.2. Khảo sát đặc tính vật liệu 53 4.2.1. Kết quả chụp SEM 53 4.2.2. Kết quả chụp phổ hồng ngoại (FT-IR) 54 4.3. Khảo sát hấp phụ 55 4.3.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt 55 4.3.3. Ảnh hưởng của thời gian 57 4.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ 58 4.3.5. Ảnh hưởng của pH 60 4.3.7. Khảo sát khả năng hấp phụ cực đại 62 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 69 iii TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU 1. Các chữ viết tắt API American Petroleum Institute Viện dầu mỏ Hoa kì BET Brunauer - Emment – Teller CTAB Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide DO Diesel Oil Dầu diesel FO Fuel Oil HST Hệ sinh thái KAERI Korea Atomic Energy Research Institute Viện nghiên cứu năng lượng nguyên tử Hàn Quốc NSX Ngày sản xuất -OH Hydroxyl O/W Oil/Water Nhũ thuận dầu trong nước SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét S BET Diện tích bề mặt riêng VSV Vi sinh vật W/O Water/Oil Nhũ nghịch nước trong dầu 2. Các ký hiệu C Nồng độ dầu lúc cân bằng Co Nồng độ dầu ban đầu H Hiệu suất hấp phụ k Hằng số Me Methanol m Khối lượng của vỏ trấu ban đầu MVT Nc Mẫu vỏ trấu thô xử lí bằng nước cất MVT Me Mẫu vỏ trấu thô xử lí bằng methanol MVT Nc' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng nước cất MVT Me' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng methanol iv Nc Nước cất Q t Độ hấp phụ Q tmax Độ hấp phụ cực đại V Thể tích nhũ dầu trong 1l dung dịch v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tiêu chuẩn để phân biệt hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý Bảng 4.1: Kết quả hấp phụ dầu Bảng 4.2: Độ hấp phụ Q t (mg/g) và hiệu suất hấp phụ (%H) Bảng 4.3: Ảnh hưởng của kích thước đến khả năng hấp phụ Bảng 4.4: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến độ hấp phụ Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 4.7: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ dầu đến khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 4.9: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Bảng 4.10: Các hằng số Langmuir và hệ số tương quan Bảng 4.11: Các hằng số Freundlich và hệ số tương quan vi DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 2.1: Ảnh hưởng của pH đến sức căng bề mặt nhũ tương W/O Hình 2.2: Ảnh hưởng của pH đến thời gian tổ chức lại bề mặt nhũ tương W/O Hình 2.3: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến độ bền nhũ Hình 2.4: Cơ chế hấp phụ Hình 2.5: Các loại đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 2.6: Mối quan hệ ε = f(W) Hình 2.7: Không gian hấp phụ Hình 2.8: Tác hại của dầu loang đối với động vật Hình 2.9: Tác hại đối với du lịch biển Sơ đồ 2.10: Sơ đồ ứng cứu khi sự cố tràn dầu xảy ra Hình 2.11: Mô hình diễn tả sự phân tán của chất hóa học. Hình 2.12: Cây lúa và vỏ trấu Sơ đồ 3.1: Sơ đồ nguyên lí của kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.2: Nước thải nhiễm dầu Hình 3.3: Nước thải nhiễm dầu dưới kính hiển vi với độ phóng đại 100 lần Hình 4.1: Độ hấp phụ trong 3 giờ Hình 4.2: Độ hấp phụ trong 5 giờ Hình 4.3: Ảnh SEM của vật liệu biến tính MVT Me' Hình 4.4: Phổ hồng ngoại (FT-IR) của vật liệu biến tính MVT Me' Hình 4.5: Ảnh hưởng của kích thước Hình 4.6: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy Hình 4.7: Ảnh hưởng của thời gian Hình 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ Hình 4.9: Ảnh hưởng của pH Hình 4.10: Ảnh hưởng của nồng độ dầu Hình 4.11: Đồ thị để tìm các hằng số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 4.12: Đồ thị để tìm các hằng số phương trình Freundlich [...]... niệm Hấp phụ là quá trình hút khí (hơi) hoặc lỏng trên bề mặt vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ, chất khí (hơi) hoặc một chất tan nào đó trong dung dịch có khả năng được làm giàu trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ Còn chất bị hấp phụ khi đã được “gắn” và bề mặt vật liệu xốp gọi là chất đã bị hấp phụ b Phân loại Quá trình hấp phụ được chia thành hấp phụ. .. thành hấp phụ vật lý, hấp phụ hóa học và hấp phụ trao đổi ion  Hấp phụ vật lý Lực hấp phụ có bản chất như lực tương tác phân tử hay Vander Walls Hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch Hấp phụ vật lý là hấp phụ không định vị, các phân tử chất bị hấp phụ có khả năng di chuyển trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ vật lý tự diễn ra, chất bị hấp phụ có xu hướng bám lên trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ, nhưng quá trình... hầu như không có năng lượng hoạt hóa  Hấp phụ hóa học Hấp phụ hóa học thường không thuận nghịch, lực hấp phụ có bản chất hóa học, các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với chất hấp phụ bằng lực hóa học mạnh, không dịch chuyển được trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ hóa học có tốc độ chậm hơn hấp phụ vật lý và cần có năng lượng hoạt hóa Rất khó phân chia rõ ràng giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý, nhưng... là loại nhũ hỗn hợp có độ bền cao, rất khó phá d Các chất phá nhũ Chất phá nhũ là các hợp chất hóa học được sử dụng rộng rãi để phá vỡ tính ổn định của nhũ và tham gia trợ giúp cho quá trình liên kết của các giọt nhũ tương Những hợp chất đó được gọi chung là các chất phụ gia phá nhũ hoặc chất phụ gia khử nước Các tính năng hoạt động một chất phá nhũ yêu cầu phải đạt được là:  Có khả năng hấp thụ mạnh... rất nhanh và không phụ thuộc vào nhiệt độ được gọi là quá trình hấp phụ hóa học không kích hoạt  Hấp phụ trao đổi ion Nếu trên bề mặt hấp phụ đã có chất điện ly hấp phụ, khi tiếp xúc chất hấp phụ này với chất điện ly khác thì ở mức độ nào đó ta thấy có chất hấp phụ trao đổi ion, hay trao đổi ion giữa các lớp điện kép của chất hấp phụ và môi trường Trong hấp phụ trao đổi, chất hấp phụ hấp thu lượng xác... tĩnh) Lượng chất bị hấp phụ tối đa bởi một đơn vị chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng được gọi là hoạt độ tĩnh a, đo bằng g/g; kg/kg; mol/g; Vậy hoạt độ tĩnh chính là giá trị của nồng độ X = (kg chất bị hấp phụ) /(kg chất hấp phụ) ở cân bằng, với nồng độ Y =(kg chất bị hấp phụ) /(kg khí trơ) Giá trị của a phụ thuộc rất nhiều yếu tố: chất hấp phụ, chất bị hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ, áp suất, nhiệt... từ khí công nghiệp như trong quá trình điện phân và supephotphat e Cơ chế hấp phụ và cân bằng hấp phụ  Cơ chế hấp phụ Quá trình chuyển chất trong hấp phụ được xem như gồm ba giai đoạn: + Giai đoạn khuyếch tán chất bị hấp thụ từ môi trường (khí hay lỏng) đến bề mặt hạt chất hấp phụ Giai đoạn này phụ thuộc vào tính chất vật lí và thuỷ động lực của môi trường + Các chất bị hấp phụ khuyếch tán theo các... Nhóm 2: Nhũ thuận dầu mỏ trong nước (O/W) Nhũ này tạo thành trong quá trình phá nhũ nghịch, trong quá trình tác động nhiệt hơi nước lên vỉa và trong quá trình xử lý nước thải;  Nhóm 3: Nhũ hỗn hợp Nhũ này có thể là nhũ thuận hay nhũ nghịch, trong đó pha phân tán cũng là nhũ chứa các hạt nhỏ của môi trường phân tán Nhũ này có thể xuất hiện khi đồng thời có trong hệ hai chất tạo nhũ có tác động trái... hợp khó khăn, tách không khí thành hai phần: một phần giàu nitơ (99%), một phần giàu oxy (95%) Ngoài ra, chất hấp phụ còn giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất chất xúc tác c Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ  Ảnh hưởng của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Độ phân cực và độ xốp của chất hấp phụ ảnh hưởng đến sự hấp phụ từ dung dịch Các chất hấp phụ không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất bị hấp. .. vậy vỏ trấu là vật liệu mà em muốn chọn cho đề tài nghiên cứu vật liệu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển Tình hình nghiên cứu 2 Hiện tại tình hình nghiên cứu xử lí ô nhiễm do tràn dầu trên biển bằng vật liệu vỏ trấu đã được nghiên cứu nhiều, cụ thể từ vỏ trấu người ta đã chế tạo ra các vật liệu dưới dạng bột, có thể dự trữ sẵn trên tàu để kịp thời xử lí khi có sự cố xảy ra Và hiện nay hướng nghiên cứu . TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ HỖN HỢP NHŨ TƢƠNG DẦU TRONG NƢỚC (O/W) BẰNG VỎ TRẤU ĐƢỢC XỬ LÍ VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CETYL TRYMETYL AMMONIUM BROMIDE (CTAB) Trình. cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tƣơng dầu trong nƣớc (O/W) bằng vỏ trấu đƣợc xử lí với Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Khảo sát bề mặt vật liệu,  Khảo. trấu thô xử lí bằng methanol MVT Nc' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng nước cất MVT Me' Mẫu vỏ trấu xay nhỏ xử lí bằng methanol iv Nc Nước cất Q t Độ hấp phụ Q tmax Độ hấp phụ cực