BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ KIM LOẠI Cr (VI) CỦA CÂY DƯƠNG XỈ S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2010 - 81 S KC 0 8 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ KIM LOẠI Cr (VI) CỦA CÂY DƯƠNG XỈ MÃ SÔ: SV2010-81 SVTH: BÙI THỊ NGỌC HÀ ĐÀO TUẤN VŨ TRẦN THỊ THIÊN THANH Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ KIM LOẠI Cr (VI) CỦA CÂY DƯƠNG XỈ S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2010 - 81 S KC 0 8 Tp Hồ Chí Minh, 2010 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Sự cần thiết: 1.3 Mục đích đề tài: 1.4 Phạm vi nghiên cứu: 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu: 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu: CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 10 2.1 Giới thiệu dƣơng xỉ: 10 2.1.1 Đặc điểm dƣơng xỉ: 10 2.1.2 Công dụng: 11 2.2 Giới thiệu Crôm(VI): 11 2.2.1 Đặc tính Crôm(VI): 11 2.2.2 Ứng dụng Crôm(VI): 12 2.2.3 Độc tính Crôm(VI): 13 2.2.4 Các nguồn phát sinh Crôm(VI): 14 2.3 Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng: 15 2.3.1 Phƣơng pháp trao đổi ion: 15 2.3.2 Phƣơng pháp keo tụ tạo bông: 16 2.3.3 Phƣơng pháp kết tủa hóa học: 17 2.3.4 Phƣơng pháp hấp phụ: 18 2.3.5 Phƣơng pháp lọc màng: 18 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG DƢƠNG XỈ ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG: 19 3.1 Lý thuyết hấp phụ: 19 3.2 Kĩ thuật hấp phụ điều kiện tĩnh 20 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ 3.3.1 Phƣơng trình phản ứng giả định bậc 22 3.1.2 3.4 Phƣơng trình giả định động học hấp phụ bậc 2: 22 Đẳng nhiệt hấp phụ 23 3.4.1 Phƣơng trình đẳng nhiệt langmuir: 23 3.4.2 Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich: 25 CHƢƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 4.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị: 26 4.1.1 Hóa chất: 26 4.1.2 Dụng cụ: 26 4.1.3 Thiết bị: 26 4.4 Tiến hành thí nghiệm: 27 4.4.1 Khảo sát Zeta: 27 4.4.2 Xây dựng đƣờng chuẩn crom (VI): 28 4.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ dƣơng xỉ ion kim loại Crom: 28 4.4.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ dƣơng xỉ ion kim loại Crôm với nồng độ Co=10mg/l: 29 4.4.5 Khảo sát lƣợng dƣơng xỉ tối ƣu cho trình hấp phụ dƣơng xỉ ion kim loại Crom: 30 4.4.6 Khảo sát nồng độ Crom tối ƣu cho khả hấp phụ dƣơng xỉ thời gian tiếp xúc 40 phút ion kim loại Crom: 30 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 31 5.1 Khảo sát hấp phụ dƣơng xỉ ion Cr6+ 31 5.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn: 31 5.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc đến khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ với nồng độ Co=10mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 32 Hình 5.3: Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến % hấp phụ Cr6+, 33 CO = 10mg/l, pH = 1, liều dương xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 33 5.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ ,CO = 10mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 33 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Hình 5.4: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cr6+ nồng độ 10mg/l, liều dương xỉ = 0.2 g/l, to=29±0,2oC 33 5.1.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ với nồng độ Co=15mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 34 Hình 5.5: Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc Cr6+,Co=15mg/l 34 pH = 1,liều dương xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 34 5.1.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ với nồng độ Co=20mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 35 Hình 5.6: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Cr6+ (Co=20mg/l), liều dương xỉ = 0.2 g/l, to=29±0,2oC 35 5.1.6 Khảo sát ảnh hƣởng lƣợng dƣơng xỉ trình hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ nồng độ CO = 10mg/l, pH = 1,to=29±0,2oC, thời gian lắc 40 phút.35 Hình 5.7: Đồ thị khảo sát lượng dương xỉ tối ưu Cr6+, nồng độ 10mg/l, 36 pH = 1,to=29±0,2oC, thời gian lắc t= 40 phút 36 5.1.7 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Crom khả hấp phụ dƣơng xỉ thời gian tiếp xúc 40 phút ion kim loại Crom: 36 5.1.8 Động học hấp phụ bậc 1, bậc 2: 38 5.1.9 Tính toán cho phƣơng trình đẳng nhiệt langmuir, frendlich 40 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 6.1 Kết luận: 41 6.2 Kiến nghị: 41 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ LỜI CẢM ƠN Lời cho nhóm chúng em đƣợc gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban quản lý Nghiên Cứu Khoa Học Quý Thầy Cô Khoa Công Nghệ Hóa Học Thực Phẩm tạo điều kiện cho nhóm chúng em thực đế tài nghiên cứu khoa học Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Sức,thầy định hƣớng cho chúng em lựa chọn đế tài tận tụy, nhiệt tình giúp đỡ chúng em Xin cảm ơn cô Hồ Thị Yêu Ly, cô Lê Thị Bạch Huệ cô môn công nghệ môi trƣờng tận tình dẫn tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài Cảm ơn bạn nhiệt tình giúp đỡ trình thực nghiên cứu khoa học Sau chúng em xin kính chúc Thầy Cô luôn dồi sức khỏe để tiếp tục dạy dỗ chúng em nên ngƣời TP.HCM, ngày tháng năm 2011 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nhóm nghiên cứu Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… TP.HCM, ngày tháng năm GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… TP.HCM, ngày tháng năm GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề:  Hiện nay, bùng nổ dân số với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng tạo sức ép lớn tới môi trƣờng sống Việt nam, đặc biệt thiếu hụt ô nhiễm ngày nghiêm trọng nguồn nƣớc sinh hoạt Nhiều nơi, nguồn nƣớc mặt chí nƣớc ngầm bị ô nhiễm nặng gây ảnh hƣởng xấu tới chất lƣợng nƣớc ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời với sinh tồn phát triển động – thực vật  Một vấn đề gây nhức nhối việc ô nhiễm kim loại nặng, đáng báo động TP.Hồ Chí Minh (HCM), Đà Nẵng, Vinh, Hà Nội, Hải phòng v v nơi dẫn đầu mức độ ô nhiễm  Môi trƣờng sống ngƣời dân bị đe dọa chất thải công nghiệp, vấn đề xúc phải kể đến nguồn nƣớc Hầu hết ao hồ, sông ngòi qua nhà máy, xí nghiệp (sản xuất công nghiệp) Việt Nam bị ô nhiễm đặc biệt ao hồ đô thị lớn nhƣ Hà Nội TP HCM Một nguyên nhân làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc Việt Nam nƣớc thải công nghiệp có chứa kim loại nặng nhƣ: chì, cadmi, thủy ngân, kẽm, đồng, crôm, nikel ảnh hƣởng kim loại gây lớn (ngay chúng nồng độ thấp) độc tính cao khả tích lũy lâu dài thể sống  Có nhiều phƣơng pháp xử lý kim loại nặng phƣơng pháp xử lý phƣơng pháp hấp phụ nguyên liệu chế tạo từ thực vật đƣợc nhà khoa học quan tâm tính hiệu cao, chi phí thấp, thân thiện với môi trƣờng Một số sử dụng dƣơng xỉ 1.2 Sự cần thiết:  Kim loại nặng (KLN) có vai trò to lớn trình phát triển loài ngƣời, đặc biệt ngành công nghiệp Tuy nhiên nƣớc thải có chứa kim loại nặng trạng thái ion lại độc hại với ngƣời, thực vật, động vật xâm nhập vào Nếu tích lũy với nồng độ cao, KLN gây ung thƣ cho ngƣời, động vật, thực vật không phát triển đƣợc… GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ - Thực lặp lại bƣớc nhƣng lấy lƣợng dung dịch Cr6+ 1000mg/l ml, 4.5 ml, ml đƣợc dãy dung dịch nồng độ10 mg/l, 15mg/l 20 mg/l có pH =1 Thao tác tƣơng tự nhƣ 4.4.5 Khảo sát lƣợng dƣơng xỉ tối ƣu cho trình hấp phụ dƣơng xỉ ion kim loại Crom: Lấy 5ml dung dịch Cr6+ (1000ppm) cho vào bình định mức 500ml định mức nƣớc cất thành dung dịch Cr6+ 10mg/l Chỉnh pH=1 Lấy bình tam giác 100ml có đánh số thứ tự, cho vào bình 50ml dung dịch Thêm vào bình lƣợng dƣơng xỉ lần lƣợt m1=0.1g, m2=0.2g, m3=0.3g, m4=0.4g, m5=0.5g, m6=0.6g Đem lắc với tốc độ 250 vòng/phút 40 phút Lấy hết bình đem lọc lúc giấy lọc Lấy 1ml mẫu từ dung dịch lọc cho vào ống đong 50ml, định mức nƣớc cất thêm 1ml dung dịch đệm, tiến hành đo máy quang phổ UV-Vis Ghi kết đo đƣợc 4.4.6 Khảo sát nồng độ Crom tối ƣu cho khả hấp phụ dƣơng xỉ thời gian tiếp xúc 40 phút ion kim loại Crom: Lấy lần lƣợt 5ml, 10ml, 15ml, 20ml, 25ml, 30ml, 35lml, 40m dung dịch Cr6+ (1000ppm) vào bình định mức 50ml định mức nƣớc cất thành dung dịch Cr6+ có nồng độ lần lƣợt 10mg/l, 20mg/l, 30mg/l, 40mg/l, 50mg/l, 60mg/l, 70mg/l, 80 mg/l Cho dung dịch lần lƣợt vào bình tam giác đƣợc đánh số thứ tự từ 1-8 Thêm vào bình 0.2g dƣơng xỉ Đem lắc với tốc độ 250 vòng/phút 40 phút Lấy hết bình đem lọc lúc giấy lọc.Lấy 1ml mẫu từ dung dịch lọc cho vào ống đong 50ml, định mức nƣớc cất thêm 1ml dung dịch H2SO4, 1ml dung dịch Dyphenylcarbazid, tiến hành đo máy UV-Vis Ghi kết đo đƣợc GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 30 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Bảng 1: Kết khảo sát Zeta: STT pH đầu (Phd) 2 2,76 4,63 pH sau (pHs) 4,85 4,95 10 5,83 12 10,43 pHd Đồ thị: 16 14 12 10 0 pHs 10 15 Hình 5.1: Đồ thị khảo sát Zeta Nhận xét: Dựa vào kết đồ thị ta thấy: khoảng pH = khả hấp phụ dƣơng xỉ gần nhƣ đạt trạng thái cân bằng, tức 𝜃(zêta) =0, bề mặt dƣơng xỉ trung hòa điện tích gần nhƣ khả hấp phụ Trong môi trƣờng pH thấp, bề mặt hạt XDN bị proton hóa dẫn đến tích điện dƣơng, dạng tồn Cr6+ chủ yếu anion HCrO4- , xảy lực hấp dẫn tĩnh điện bề mặt chất hấp phụ chất bị hấp phụ Sự hấp phụ đƣợc giải thích chế khử trực tiếp Cr6+ thành Cr3+ theo phƣơng trình Error! Reference source not found.: HCrO4- + 7H+ + 3e ⇔ Cr3+ + 4H2O Khi pH tăng, có mặt ion OH- gây tƣơng tác tĩnh điện đẩy chúng với ion bicromate dicromate, làm cản trở trình hấp phụ ion lên bề mặt XDN 5.1 Khảo sát hấp phụ dƣơng xỉ ion Cr6+ 5.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn: GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 31 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Bảng 2: Kết thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn: Độ hấp phụ A Nồng độ(mg/l) 0,024 0,055 0,116 0,233 0,355 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 Đồ thị: 0.7 y = 1.6576x + 0.0045 R² = 0.9998 0.6 Nong 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Do hap phu Hình 5.2: Đồ thị đường chuẩn Cr6+ Nhận xét: Với độ xác R2 =0.9998 đƣờng chuẩn có độ tin cậy cao để tính toán phần với phƣơng trình y = 1,6576x + 0,0045 Trong đó: x nồng độ Cr6+ (mg/l), y mật độ quang 5.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc đến khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ với nồng độ Co=10mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC Bảng 3:Kết thí nghiệm: t(phút) 10 20 30 40 50 60 A 1.832 1.84 1.847 1.833 1.826 1.82 Ce(mg/l) 2.77729 2.789448 2.800086 2.77881 2.768172 2.759054 % hấp phụ 72.2271 72.10552 71.99914 72.2119 73.31823 72.40946 qe(mg/g) 18.05677 18.02638 17.99979 18.05297 18.07957 18.10237 Đồ thị: GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 32 % hap phu Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 thoi gian Hình 5.3: Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến % hấp phụ Cr6+, CO = 10mg/l, pH = 1, liều dương xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 5.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ ,CO = 10mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC Bảng 4:Kết thí nghiệm pH A Ce(mg/l) %Hấp Phụ 0,043 0,058547 99.41453 0,278 0,415677 95.84323 1,56 2,363932 76.36068 1,636 2,479429 75.20571 2,04 3,093388 69.06612 2,023 3,067553 69.32447 qe(mg/g) 18.05677 18.02638 17.99979 18.05297 18.07957 18.10237 Đồ thị: 120 % hap phu 100 80 60 40 20 0 pH Hình 5.4: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cr6+ nồng độ 10mg/l, liều dương xỉ = 0.2 g/l, to=29±0,2oC GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 33 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.4 ta thấy khoảng pH tối ƣu cho trình hấp phụ từ 1÷2, pH hiệu suất hấp phụ đạt đến 95-99%, cao pH = 1, ta chọn pH = làm pH tối ƣu cho thí nghiệm sau pH từ 2÷3 hiệu suất hấp phụ giảm mạnh, xuống 76% pH = 3, 75% pH =4 khoảng 69% pH =5, Hiệu hấp phụ thấp pH cao, điều thấy rõ khoảng pH từ đến pH yếu tố ảnh hƣởng quan trọng trình hấp phụ, tùy thuộc vào giá trị pH dung dịch mà Cr6+ có dạng dicromate Cr2O72-, hydrocromate HCrO4hoặc cromate CrO4- Khi pH < 2, dạng Cr6+ dung dịch chủ yếu HCrO4- Khi tăng pH, HCrO4- chuyển thành Cr2O72- CrO4- Nhƣ vậy, trình hấp phụ tối ƣu ion HCrO4- dung dịch chiếm ƣu 5.1.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ với nồng độ Co=15mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC Bảng 5:Kết thí nghiệm t(phút) A 10 20 30 40 50 60 2.568 2.4148 2.259 2.268 2.194 2.193 3.89579 Ce(mg/l) 74.0281 %Hấp Phụ qe(mg/g) 3.662972 3.426202 75.5802 77.1587 27.76053 28.34257 28.93449 3.43988 3.327422 3.325902 77.0675 77.8172 77.8273 28.9003 29.18145 29.18524 Đồ thị: % hap phu 100 80 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 t(phut) Hình 5.5: Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc Cr6+,Co=15mg/l pH = 1,liều dương xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 34 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ 5.1.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc lên khả hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ với nồng độ Co=20mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC Bảng 6: Kết thí nghiệm: t(phút) 10 4.251 20 3.894 30 3.903 40 3.816 50 3.815 60 3.811 A 6.453445 5.910912 5.924589 5.792375 5.790856 5.784777 Ce(mg/l) %Hấp 67.7328 70.4454 70.3771 71.0381 71.0457 71.0761 Phụ qe(mg/g) 33.86639 35.22272 35.18853 35.51906 35.52286 35.53806 Đồthị % hap phu  71.5 71 70.5 70 69.5 69 68.5 68 67.5 10 20 30 40 50 60 70 t(phut) Hình 5.6: Đồ thị khảo sát thời gian tiếp xúc Cr6+ (Co=20mg/l), liều dương xỉ = 0.2 g/l, to=29±0,2oC Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.2, 5.4, 5.5 ta thấy khả hấp phụ dƣơng xỉ cao thời gian tiếp xúc tăng đến thời điểm t = 40 phút trình hấp phụ bắt đầu đạt cân bằng, dung lƣợng hấp phụ tăng thêm ít, Vì chọn thời gian 40 phút thời gian hấp phụ tối ƣu 5.1.6 Khảo sát ảnh hƣởng lƣợng dƣơng xỉ trình hấp phụ dƣơng xỉ Cr6+ nồng độ CO = 10mg/l, pH = 1,to=29±0,2oC, thời gian lắc 40 phút GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 35 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Bảng 7: Kết thí nghiệm: m(g) A Ce(mg/l) %Hấp Phụ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1,769 1,54 1,427 1,303 1,311 1,306 2,681549 2,333538 2,161812 1,973369 1,985527 1,977928 0,731845 0,766646 0,783819 0,802663 0,801447 0,802207 % hap phu Đồ thị: 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 luong duong xi(g) Hình 5.7: Đồ thị khảo sát lượng dương xỉ tối ưu Cr6+, nồng độ 10mg/l, pH = 1,to=29±0,2oC, thời gian lắc t= 40 phút Nhận xét: Hình 5-7 ảnh hƣởng hƣởng liều dƣơng xỉ lên % lƣợng Cr bị hấp phụ Hiệu hấp phụ tăng nhanh, trình đạt cân tiếp tục tăng lƣợng bột dƣơng xỉ không làm hiệu suất hấp phụ tăng thêm 6+ Nhƣ vậy, liều lƣợng chất hấp phụ tăng hiệu suất hấp phụ tăng việc gia tăng liều chất hấp phụ làm tăng bề mặt tiếp xúc pha số tâm hấp phụ Ta chọn m=0.2 g lƣợng dƣơng xỉ hấp phụ tối ƣu 5.1.7 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ Crom khả hấp phụ dƣơng xỉ thời gian tiếp xúc 40 phút ion kim loại Crom:  Bảng 8: Kết thí nghiệm: GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 36 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Co(mg/l) A Ce(mg/l) % Hấp Phụ Ce qe Co(mg/l) A Ce(mg/l) % Hấp Phụ Ce qe 10 0,03 0,05561 20 0,078 0,136586 30 0,135 0,232745 40 0,202 0,345774 72,195 65,8535 61,20917 56,77825 2,7805 1,804875 50 0,273 0,465551 6,8293 3,292675 60 0,343 0,583641 11,63725 4,590688 70 0,416 0,706792 17,2887 5,677825 80 0,486 0,824882 53,4449 51,36325 49,51486 48,44488 23,27755 6,680613 29,18205 7,704488 35,3396 8,6651 41,2441 9,688975 80 70 % Hap phu 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 Nong Hình 5.8: Ảnh hưởng nồng độ Cr6+  Nhận xét: Dựa vào đồ thị ta thấy với lƣợng dƣơng xỉ, tăng nồng độ Cr6+ lên khả hấp phụ giảm Khi dƣơng xỉ đạt đến trạng thái cân hấp phụ số tâm hấp phụ không còn, đồng thời nồng độ Cr6+ tăng có cạnh tranh ion Cr6+ với nhau, khả hấp phụ cùa dƣơng xỉ giảm GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 37 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ 5.1.8 Động học hấp phụ bậc 1, bậc 2:  Tính toán phƣơng trình giả định bậc qt (mg/g) qe - q t log(qe - qt) t 10 15 20 10 15 20 10 15 20 10 18.0567 27.7605 33.8663 0.0456 1.425 1.6717 -1.341 -0.1538 0.223 20 18.0263 28.3425 35.2227 0.076 0.8437 0.3153 -1.192 -0.074 -0.5013 30 17.9998 28.9344 35.188 0.1025 0.2517 0.3495 -0.989 -0.599 -0.456 40 18.0529 28.9003 35.5190 0.0494 0.2862 0.019 -1.306 -0.543 -1.721 50 18.0795 29.1814 35.5228 0.0228 0.0038 0.0152 -1.642 -2.420 -1.818 60 18.1023 29.1852 35.5380 0.000 0.000 0.000 - - - log(qe - qt) Đồ thị: 0.5 10mg/l 15mg/l -0.5 10 20 30 40 50 60 20mg/l -1 -1.5 y = -0.0147x - 0.8379 R² = 0.890 y = -0.0513x + 0.7134 R² = 0.795 -2 -2.5 t(phut) -3 y = -0.057x + 0.917 R² = 0.838 Hình 5.9 : Động học hấp phụ Cr6+ dương xỉ theo phương trình phản ứng giả định bậc một; Co= 10, 15 ,20 mg/l; pH = 4; to=29±0,2oC; khối lượng dương xỉ 0.2g GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 38 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ  Tính toán phƣơng trình giả định bậc hai: qt(mg/g) t/qt t 10 15 20 10 15 20 10 18.0567 27.7605 33.8663 0.553809 0.360224 0.295278 20 18.0263 28.3425 35.2227 1.109485 0.705654 0.567815 30 17.9998 28.9344 35.188 1.666686 1.036828 0.852551 40 18.0529 28.9003 35.5190 2.215702 1.384083 1.126383 50 18.0795 29.1814 35.5228 2.765552 1.713417 1.407567 60 18.1023 29.1852 35.5380 3.314483 2.055837 1.688331 Đồ thị: y = 0.055x + 0.005 R² = 3.5 y = 0.033x + 0.024 R² = t/qt 2.5 10mg/l 15mg/l 1.5 20mg/l y = 0.027x + 0.013 R² = 1 0.5 0 10 20 30 40 50 t(phut) 60 70 Hình 5.10 : Động học hấp phụ Cr6+ dương xỉ theo phương trình phản ứng giả định bậc hai; Co= 10, 15, 20 mg/l; pH = 4; to=29±0,2oC; khối lượng dương xỉ 0.2g Kết luận: GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 39 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Hệ số hồi quy tuyến tính R2= củ phƣơng trình giả định động học bậc cao cho thấy trình hấp phụ Cr6+ lên dƣơng xỉ tuân theo động học bậc hai 5.1.9 Tính toán cho phƣơng trình đẳng nhiệt langmuir, frendlich 1.2 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 y = 0.610x - 0.003 R² = 0.998 0.8 y = 0,069x + 0,032 R² = 0,860 log qe Ce/qe Đồ thị: 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1 1.5 log Ce Ce (mg/l) Hình 5.11: Phương trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đường thẳng 0.5 Hình 5.12: Phương trình đẳng nhiệt Freundlich dạng đường thẳng Nhận xét: - Nhìn vào đồ thị hình 5.11 hình 5.12 ta thấy phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich có hệ số R2=0.998 cao nên có độ xác gần với thực nghiệm phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir với hệ số R2=0.86 thấp cho thấy trình hấp phụ tuân theo qui luật Freundlich Nhƣ chứng tỏ trình hấp phụ mang tính thuận nghịch, lƣợng hấp phụ bề mặt không đồng có tƣơng tác lẫn phân tử bị hấp phụ Phƣơng trình Freundlich: qe = KF C1/n Dạng tuyến tính: logqe = logKF + logC 𝑛 Ta có: log KF = -0,003 => KF = 0,993 𝑛 = 0.610 => n = 1,639 - Dựa vào kết thí nghiệm bảng ta thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại dƣơng xỉ 9,689 mg/g GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 40 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận: Đề tài: “ Nghiên cứu hấp phụ Cr6+ dƣơng xỉ ” đạt đƣợc kết sau: - Nghiên cứu thời gian tiếp xúc tối ƣu cho khả hấp phụ dƣơng xỉ khoảng 40 phút - Môi trƣờng pH tối ƣu cho khả hấp phụ dƣơng xỉ khoảng pH=1 - Lƣợng dƣơng xỉ tối ƣu cho trình hấp phụ ion Cr6+ 0,2g - Dung lƣợng hấp phụ cực đại dƣơng xỉ ion Cr6+ 9,689mg/g - Sự hấp phụ dƣơng xỉ ion Cr6+ tuân theo phƣơng trình động học hấp phụ bậc hai tuân theo phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich nên dƣơng xỉ có bề mặt hấp phụ không đồng có tƣơng tác phân tử bị hấp phụ - Tận dụng đƣợc nguyên liệu rẻ tiền, dễ tìm dƣơng xỉ môi trƣờng Tuy nhiên, có hạn chế thời gian, sở vật chất, nguồn tài Ngoài hóa chất sử dụng đƣợc sản xuất từ Trung Quốc, việc vệ sinh dụng cụ thí nghiệm không đƣợc hoàn toàn sạch,…Lần đầu thực đề tài nên thao tác thí nghiệm chƣa đƣợc xác Vì lý dẫn đến sai sót thiếu tin cậy kết Đây lý chƣa thể nghiên cứu sâu hấp phụ dƣơng xỉ 6.2 Kiến nghị: Sau thực xong đề tài nhóm em xin đề xuất số ý kiến nhƣ sau: - Nghiên cứu nguyên liệu giá thành rẻ, dễ tìm để sử dụng hấp thụ kim loại nặng - Khảo sát hấp phụ dƣơng xỉ với kim loại nặng khác (Zn6+, Fe6+, Cu6+,…) Vì nƣớc thải có nhiều kim loại nặng khác GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 41 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ Nếu có điều kiện nhóm nghiên cứu thêm: - Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ lắc anion, cation đến khả hấp phụ dƣơng xỉ - Nghiên cứu thêm phƣơng pháp cột lắng Để việc nghiên cứu đƣợc xác, khách quan cần phải có đủ thời gian, trang bị dụng cụ thiết bị thí nghiệm đầy đủ, có độ xác cao Các quan chức cần có mục tiêu, chiến lƣợc cụ thể để phòng ngừa ngăn chặn ô nhiễm kim loại nặng, có Crom GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 42 Nghiên cứu hấp phụ kim loại Cr(VI) dƣơng xỉ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Vận (2006) Hóa học vô cơ, tập NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Thị Thu Vân (2004) Phân tích định lƣợng NXB ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh [3] Nhan Hồng Quang (2009) Xử lý nƣớc thải mạ điện crom vật liệu biomass [4] Trịnh Lê Hùng (2007) Kỹ thuật xử lý nƣớc thải NXB Giáo dục [5] Trịnh Thị Thanh – Trần Yêm – Đồng Kim Loan ( 2004 ) Giáo trình công nghệ môi trƣờng NXB ĐH Quốc gia Hà Nội [6] http://vi.wikipedia.org/wiki/Crom GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 43 [...].. .Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ  Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tìm ra phƣơng pháp tối ƣu nhất để loại bỏ ion kim loại nặng ra khỏi môi trƣờng bị ô nhiễm Xuất phát từ những vấn đề trên, nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr m(VI) (Cr( VI)) bằng cây dƣơng xỉ nhằm tìm thêm một phƣơng pháp mới có thể loại bỏ kim loại nặng... liệu cây dƣơng xỉ chỉ lấy ở khu vực hồ đá quận Thủ Đức, tp.HCM  Mẫu Cr( VI) tự pha  Sử dụng phƣơng pháp hấp phụ  Sử dụng phƣơng pháp đo độ hấp phụ bằng máy UV-Vis GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 8 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ 1.5 Đối tƣợng nghiên cứu:  Nguyên liệu sử dụng để nghiên cứu là cây dƣơng xỉ  Ion kim loại nặng là Cr( VI) 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu:  Phƣơng pháp nghiên. .. đƣợc nghiên cứu nhiều ở nƣớc ta 1.3 Mục đích của đề tài:  Tìm hiểu về ion kim loại nặng Cr( VI), trạng thái tồn tại trong môi trƣờng, ảnh hƣởng của ion này lên con ngƣời, động vật, thực vật  Tìm hiểu về cây dƣơng sỉ và nghiên cứu khả năng hấp phụ của nó đối với ion Cr( VI)  Nghiên cứu pH tối ƣu, thời gian tối ƣu, lƣợng dƣơng xỉ hấp phụ tối ƣu, lƣợng Cr( VI) đƣợc hấp thụ tối ƣu 1.4 Phạm vi nghiên cứu: ... với hấp phụ vật lý Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tuỳ thuộc tính chất của bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tuỳ thuộc vào điều kiện quá trình (nhiệt độ, áp suất ) GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 19 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt... quá trình hấp phụ: - Bản chất của chất hấp phụ - Nhiệt độ môi trƣờng - Áp suất - Nồng độ chất hấp phụ, chất bị hấp phụ - Thời gian tiếp xúc của các pha GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 21 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ 3.3 Phƣơng trình động học hấp phụ 3.3.1 Phƣơng trình phản ứng giả định bậc một dq t  k 1 (q e1  q t ) dt (3.1) Trong đó: qe và qt lần lƣợt là dung lƣợng hấp phụ cân... (3.7) 23 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ Trong đó: n là tổng số tâm ni là số tâm đã bị chiếm chỗ k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ, nhả hấp phụ k1 Khi đạt cân bằng r1= r2 Đặt k2 = KL => ni = n × 𝐊𝐋 ×𝐂𝐞 𝟏+𝐊𝐋 ×𝐂𝐞 (3.8) Vì mỗi tâm chỉ chứa 1 phân tử bị hấp phụ nên n đƣợc coi là chất hấp phụ tối đa và ni là nồng độ chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng với C e của chất hấp phụ Phƣơng... Nguyễn Văn Sức 32 % hap phu Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 thoi gian Hình 5.3: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến % hấp phụ Cr6 +, CO = 10mg/l, pH = 1, liều dương xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC 5.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ của dƣơng xỉ đối với Cr6 + ,CO = 10mg/l, pH = 1, liều dƣơng xỉ = 0.2 g, to=29±0,2oC Bảng... (3.12) (3.13) 24 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich: 3.4.2 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt theo phƣơng trình Freundlich là một đƣờng cong hấp phụ đẳng nhiệt dựa trên giả thuyết bề mặt chất hấp phụ là không đồng nhất nhiệt hấp phụ vi phân không thay đổi khi độ che phủ thay đổi và có sự tƣơng tác lẫn nhau giữa các phân tử bị hấp phụ Biểu thức của phƣơng trình:... hoạt tính hấp phụ tĩnh, là lƣợng chất bẩn tính bằng miligam hay gam, bị hấp GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 20 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ phụ trên 1 gam hay 1 cm3 chất hấp phụ Ngoài ra hoạt tính còn có thể biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm theo trọng lƣợng hoặc thể tích chất hấp phụ - Hoạt tính tĩnh là lƣợng chất bẩn tối đa (mg, g) bị hấp phụ trên 1 g hoặc 1 cm3 chất hấp phụ ở thời... bị hấp phụ (mg) - m: khối lƣợng chất hấp phụ (g) - Ce: nồng độ chất bị hấp phụ còn lại trong dung dịch sau khi quá trình hấp phụ xảy ra hoàn toàn (mg/l) - KF: hệ số dung tích - 1/n: thông số cƣờng độ Freundlich GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 25 Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại Cr( VI) của cây dƣơng xỉ CHƢƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị: 4.1.1 Hóa chất: Dung dịch Cr6 +