ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - NGUYỄN THÙY DƯƠNG NGUYỄN THÙY DƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO KIM LOẠI NẶNG TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Hóa phân tích LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG Thái Nguyên, năm 2008 Thái Nguyên, năm 2008 1.4.3.3 Tính chất độc hại đồng 16 MỤC LỤC 1.4.3.4 Tính chất độc hại mangan 17 1.4.3.5 Tính chất độc hại niken 17 Mục lục 1.4.3.6 Tính chất độc hại chì 18 Danh mục bảng 1.4.4 Tiêu chuẩn Việt Nam nước thải chứa ion kim loại Danh mục hình vẽ, đồ thị nặng 18 Mở đầu Chương 2: THỰC NGHIỆM 20 Chương 1: TỔNG QUAN 2.1 Thiết bị hóa chất 20 1.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 2.1.1 Thiết bị 20 1.1.1 Các khái niệm 2.1.2 Hóa chất 20 1.1.2 Các mô hình trình hấp phụ 2.2 Chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 21 1.1.2.1 Mô hình động học hấp phụ 2.2.1 Quy trình chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 21 1.1.2.2 Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt 2.2.2 Kết khảo sát số đặc điểm bề mặt VLHP 21 1.2 Giới thiệu VLHP vỏ lạc 2.3 Khảo sát khả hấp phụ ion kim loại VLHP 23 1.2.1 Năng suất sản lượng lạc 1.2.2 Thành phần vỏ lạc 10 1.2.3 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP 11 1.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 12 1.3.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử 12 1.3.2 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử 13 1.4 Sơ lược số kim loại nặng 14 1.4.1 Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 14 1.4.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người môi trường 15 1.4.3 , crom, 2.3.1 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion kim loại Cd, Cr, Cu, Mn, Ni Pb theo phương pháp hấp thụ nguyên tử 23 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) 26 2.3.3 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) 31 2.3.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) 34 2.4 Xử lý thử mẫu nước thải chứa ion Ni(II) nhà máy quốc phòng phương pháp hấp phụ VLHP chế tạo từ vỏ lạc 40 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 đồng, mangan, niken chì 15 1.4.3.1 Tính chất độc hại cadimi 15 1.4.3.2 Tính chất độc hại crom 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Bảng 1.1: Diễn biến sản xuất lạc Việt Nam 10 Bảng 1.2: Thành phần vỏ lạc 10 Bảng 1.3: Giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm nước thải công nghiệp 19 Bảng 2.1: Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử có lửa số kim loại 23 Bảng 2.2: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cd(II) 24 Bảng 2.3: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cr(VI) 24 Bảng 2.4: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cu(II) 25 Bảng 2.5: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Mn(II) 25 Bảng 2.6: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ni(II) 25 Bảng 2.7: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Pb(II) 26 Bảng 2.8: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cd(II) 27 Bảng 2.9: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) 27 Bảng 2.10: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cu(II) 28 Bảng 2.11: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Mn(II) 29 Bảng 2.12: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Ni(II) 29 Bảng 2.13: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Pb(II) 30 Bảng 2.14: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP 33 Bảng 2.15: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cd(II) Cr(VI) VLHP 35 Bảng 2.16: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cu(II) Mn(II) VLHP 36 Bảng 2.17: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Ni(II) Pb(II) VLHP 38 Bảng 2.18: Kết tách loại Ni(II) khỏi nước thải nhà máy quốc phòng 41 Hình 2.1: Phổ IR nguyên liệu 22 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 2.2: Phổ IR VLHP 22 Hình 2.3: Ảnh chụp SEM nguyên liệu 23 Hình 2.4: Ảnh chụp SEM VLHP 23 Hình 2.5: Đường chuẩn xác định nồng độ Cd(II) 24 Hình 2.6: Đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 24 Hình 2.7: Đường chuẩn xác định nồng độ Cu(II) 25 Hình 2.8: Đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) 25 Hình 2.9: Đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) 25 Hình 2.10: Đường chuẩn xác định nồng độ Pb(II) 26 Hình 2.11: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cd(II) 27 Hình 2.12: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) 27 Hình 2.13: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cu(II) 28 Hình 2.14: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Mn(II) 29 Hình 2.15: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Ni(II) 29 Hình 2.16: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Pb(II) 30 Hình 2.17: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP 32 Hình 2.18: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Cd(II) 35 Hình 2.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Cd(II) 35 Hình 2.20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Cr(VI) 36 http://www.lrc-tnu.edu.vn Mở đầu Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Cr(VI) 36 Hình 2.22: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP đối Hiện nay, giới rung hồi chuông báo động thực trạng ô nhiễm môi trường toàn cầu với Cu(II) 37 Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Cu(II) 37 Hình 2.24: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Mn(II) 37 Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Mn(II) 37 Nằm bối cảnh chung giới, môi trường Việt Nam xuống cấp cục Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường nguồn nước thải, khí thải, khu công nghiệp, khu chế xuất,…Các nguồn nước thải chứa nhiều ion kim loại nặng như: Cu(II), Mn(II), Pb(II),… trước đưa môi trường hầu hết chưa xử lý xử lý sơ bộ, gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt môi trường nước Hình 2.26: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Ni(II) 38 Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Ni(II) 38 Hình 2.28: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP Pb(II) 39 Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính VLHP Pb(II) 39 Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách loại ion kim loại nặng khỏi môi trường nước, như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,…Trong đó, phương pháp hấp phụ áp dụng rộng rãi cho kết khả thi [12] Một vật liệu sử dụng để hấp phụ kim loại nhiều người quan tâm phụ phẩm nông nghiệp, như: vỏ trấu, bã mía, lõi ngô,….[15] [17] [19] Hướng nghiên cứu có nhiều ưu điểm sử dụng nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, không làm nguồn nước bị ô nhiễm thêm Mặt khác việc chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) nhằm n Do đó, chọn đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dò xử lý môi trường” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục tiêu Chương 1: TỔNG QUAN - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ (pH, thời gian, nồng độ ion kim loại) - Thử nghiệm khả hấp phụ vỏ lạc với kim loại Nhiệm vụ nghiên cứu - - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc - - - ) - Khảo sát số đặc điểm bề mặt vỏ lạc (bằng phổ IR ảnh chụp SEM) - Khảo sát ảnh hưởng yếu tố: pH, thời gian, nồng độ ion kim loại đến hấp phụ - Xử lý nguồn nước thải khu công nghiệp, khu chế xuất Phương pháp nghiên cứu - Kết hợp kỹ thuật phòng thí nghiệm phương pháp hoá lý để chế tạo khảo sát đặc điểm bề mặt vỏ lạc trước sau hoạt hoá - Định lượng ion kim loại phương pháp hấp thụ nguyên tử ,l ,l ên [6] [11] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn G với [11] Dung lượng hấp phụ tính theo công thức: q :đ - (1.1) : - (Co Ccb ).V m :c q: d (mg/g) V: t (l) (g) Co: n (mg/l) Ccb: n (mg/l) Hiệu suất hấp phụ Hiệu suất hấp phụ tỷ số nồng độ dung dịch bị hấp phụ nồng độ -P :l dung dịch ban đầu [2] H (Co Ccb ) 100 Co 1.1.2 (1.2) ụ 1.1.2.1 pha mang ( : [6][11] - Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - thự V [1] : p : v Langmuir,…[6] [11] dx dt (1.3) Mô hình Henry Phương trình y: l gian: V dx dt : (C0 Ccb ) k (qmax (1.4) q) a = K P : (1.5) : x: nồng độ chất bị hấp phụ (mg/l) K: h t: thời gian (giây) a: l :h P C o: n (mol/g) (mmHg) (mg/l) Ccb k: h q: dun qmax: d (mg/l) [11] (mg/g) Mô hình Freundlich (mg/g) 1.1.2.2 [10] Có số q Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn k C cbn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên : (1.6) http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoặc dạng phương trình đường thẳng: lg q 1.2 Giới thiệu VLHP vỏ lạc lg Ccb n lg k 1.2.1 Năng suất sản lượng lạc (1.7) Lạc công nghiệp ngắn ngày, phát gieo trồng từ : khoảng 500 năm nay, giá trị kinh tế lạc ý khoảng 250 năm trở k: h lại n: h Cây lạc có giá trị kinh tế cao có nhiều công dụng, đặc biệt dùng làm thực phẩm, công nghiệp thực phẩm, kỹ nghệ, trồng trọt,… [11] Phụ phẩm lạc gồm: khô dầu, vỏ hạt thân Mô hình : Thân lạc dùng làm thức ăn cho gia súc loại phân Langmuir có dạng: q b.Ccb q max b.Ccb bón có giá trị tương đương phân chuồng (1.8) Cho đến kỷ XIX đầu kỷ XX, giới, lạc họ đậu có diện tích lớn nhất, đứng hàng thứ hai số lấy dầu thực : q: d vật (về diện tích sản lượng) với diện tích gieo trồng vào khoảng 20 (mg/g) qmax: dung lư triệu ha/năm, sản lượng vào khoảng 25.5 (mg/g) b: uir 21 26 triệu Ở Việt Nam, lạc trồng rộng rãi khắp nước Trừ loại đất Ccb > = qmax dốc, đất chua, đất chua mặn, đất sét,…các loại đất khác trồng lạc [9] [25] Phương trình Langmuir biểu diễn dạng phương trình Các số liệu diện tích, suất sản lượng lạc cập nhật đường thẳng: Ccb q qmax Ccb Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên qmax b năm gần từ 2001 đến thể bảng 1.1 [16] (1.9) http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 11 Bảng 1.1: Diễn biến sản suất lạc Việt Nam Năm Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) : xenlulozơ, hemixenlu gluxit, Sản lượng (tấn) 2001 244 600 14.84 363 100 2002 246 700 16.23 400 400 2003 246 800 16.46 406 200 2004 258 700 17.44 451 100 2005 260 000 17.42 453 000 2006 246 700 18.70 462 500 2007 254 600 19.80 505 000 Xenlulozơ: l h -glucozơ [C6H7O2(OH)3]n 10.000 đến 150.000 đvC Hemixenlulozơ: v Lignin: l [13] 1.2.2 1.2.3 Vỏ hạt chiếm khoảng 25 35% khối lượng hạt Với sản lượng lạc hàng VLHP năm khoảng 500 000 khối lượng vỏ lạc lên tới 150 000 tấn/năm Vỏ lạc có giá trị dinh dưỡng, thường dùng để nghiền thành cám làm thức ăn cho gia súc phân bón cho [25] Sau kết phân tích : Cd(II) 0,7 g/l thành phần vỏ lạc [9] (II) Bảng 1.2: Thành phần vỏ lạc 31 Thành phần Phần trăm (%) Nước Protein Lipit Gluxit Đạm Lân Kali 10 4.2 2.6 18.5 1.8 0.2 0.5 [17] - Một nghiên cứu nhà khoa học khoa công nghệ môi trường, trường đại học Mersin, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy, vỏ củ lạc, phế phẩm lớn nhất, rẻ mạt ngành công nghiệp thực phẩm, sử dụng để cải tạo ruộng, lọc nguồn nước bị nhiễm kim loại độc nhà Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 13 máy thải ra, đặc biệt vùng đất, nguồn nước bị nhiễm ion kim loại trạng thái tự do, ta chiếu chùm sáng có bước sóng xác định vào vỏ củ lạc loại bỏ 95% ion đồng khỏi nước thải công nghiệp đám nguyên tử nguyên tử tự hấp thụ xạ có bước mùn cưa thông loại bỏ 44% Có thể đạt hiệu sóng định ứng với tia xạ mà phát trình cao nước có tính axit yếu nhiệt độ lại có tác động đến hiệu suất tách loại ion kim loại [26] phát xạ Lúc nguyên tử nhận lượng tia xạ chiếu vào chuyển lên trạng thái kích thích có lượng cao trạng :c ion , như: Cu(II), Zn(II) thái Quá trình gọi trình hấp thụ lượng nguyên tử tự ,v trạng thái tạo phổ hấp thụ nguyên tử nguyên tố [8][14] 1.3.2 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử [8] 108 mg/g) [20] Trong vùng nồng độ C nhỏ chất phân tích, mối quan hệ cường :đ độ vạch phổ hấp thụ nồng độ N nguyên tố đám tuân : theo định luật Lambe Bear: Cr(III), Ni(II), Cu(II) I I o e [17] ( K N L) (1.10) Trong đó: :n Io: cường độ chùm sáng chiếu vào đám nguyên tử I: cường độ chùm sáng khỏi đám nguyên tử 3PO4 K : hệ số hấp thụ nguyên tử vạch phổ tần số 0.39 mmol/g [15] 1.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử L: bề dày lớp hấp phụ Gọi A mật độ quang hay độ tắt nguyên tử chùm tia sáng cường độ Io sau qua môi trường hấp thụ A tính công thức: 1.3.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử Ở điều kiện thường, nguyên tử không hấp thụ không phát lượng dạng xạ Lúc nguyên tử trạng thái bản, trạng A lg Io 2.303 K N L I (1.11) thái bền vững nghèo lượng nguyên tử Khi nguyên tử Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 protein c C 19 Bảng 1.3: Giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm nước thải bị nhiễm n công nghiệp Giá trị giới hạn STT Nguyên tố [4] 1.4.3.6 , hợp chất chì độc Chì Đơn vị A B C Chì mg/l 0.1 0.5 1.0 Cadimi mg/l 0.005 0.010 0.500 Crom (VI) mg/l 0.05 0.10 0.50 Đồng mg/l 2.0 2.0 5.0 Niken mg/l 0.2 0.5 2.0 Mangan mg/l 0.5 1.0 5.0 : , hô Nước thải công nghiệp có giá trị thông số nồng độ ,t chất ô nhiễm nhỏ giá trị qui định cột A đổ vào thư, vực nước thường dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt Nước thải công nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị qui định cột A nhỏ giá trị qui định cột B đổ vào vực nước nhận thải khác, như: can vực nước dùng giao thông, thủy lợi tưới tiêu cho trồng trọt, nuôi trồng [4] [10] 1.4.4 thủy hải sản,…trừ thủy vực qui định cột A [1] [27] Nước thải công nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị quy định cột B không vượt TCVN 5945:2005 giá trị qui định cột C phép thải vào nơi qui định công nghiệp sau: (như hồ chứa nước thải xây riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung,…) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 20 21 Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.2 Chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 2.2.1 Quy trình chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc 2.1 Thiết bị Vỏ lạc nguyên liệu nghiền nhỏ máy nghiền bi Lấy 25g 2.1.1 Thiết bị nguyên liệu cho vào cốc chứa 500ml dung dịch NaOH 0.1M, khuấy - Máy nghiền bi (Nga) - Máy quang phổ hồng ngoại IR Prestige-21 Shimadzu (Nhật) 120 phút, lọc lấy phần bã rắn, rửa nước cất đến môi trường trung tính, sấy khô 85-90oC Sau đó, phần bã rắn tiếp tục cho vào cốc - Máy khuấy IKA Labortechnik (Đức) - Máy đo pH Precisa 900 (Thụy Sỹ) chứa 150ml dung dịch axit xitric 0.6M khuấy 30 phút, lọc lấy bã rắn, - Tủ sấy Jeio tech (Hàn Quốc) sấy 50oC 24 giờ, nâng nhiệt độ lên 120oC 90 phút Cuối cùng, - Máy hấp thụ nguyên tử Thermo (Anh) rửa nước cất nóng tới môi trường trung tính sấy khô 85-90oC, thu - VLHP [23] ,c thủy tinh, pipet, 2.2.2 Kết khảo sát số đặc điểm bề mặt VLHP Nước cất hai lần Nguyên liệu vỏ lạc ban đầu xử lý NaOH để loại bỏ Natri hiđroxit NaOH Axit xitric C6H8O7.H2O pigmen màu hợp chất hữu dễ hòa tan, tiếp tục este hóa Axit nitric HNO3 axit xitric Kết trình xử lý thể phổ hồng ngoại Cadimi nitrat Cd(NO3)2.4H2O (IR) thông dịch chuyển nhóm cacbonyl từ vùng số sóng 1737.86 cm -1 Kali đicromat K2Cr2O7 Đồng nitrat đến vùng số sóng 1728.22 cm-1, rộng có cường độ mạnh (hình 2.1 Cu(NO3)2.3H2O Mangan(II) nitrat Mn(NO3)2.6H2O Niken nitrat Ni(NO3)2.6H2O Chì(II) nitrat Pb(NO3)2 hình 2.2) Tiến hành chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) nguyên liệu ban đầu VLHP, quan sát thấy VLHP có độ xốp cao diện tích bề mặt lớn Tất hóa chất có độ tinh khiết PA việc chuẩn bị dung dịch rõ rệt (hình 2.3 hình 2.4) có nồng độ xác định theo [7] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 22 23 Hình 2.3: Ảnh chụp SEM nguyên liệu Hình 2.4: Ảnh chụp SEM VLHP 2.3 Khảo sát khả hấp phụ ion Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP 2.3.1 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion kim loại theo phương pháp Hình 2.1: Phổ IR nguyên liệu hấp thụ nguyên tử Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử có lửa (không khí – axetilen) nguyên tố Cd, Cr, Cu, Mn, Ni Pb thể bảng 2.1 Bảng 2.1: Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử có lửa nguyên tố Cd, Cr, Cu, Mn, Ni Pb Nguyên STT tố Hình 2.2: Phổ IR VLHP Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bước sóng (nm) Khe đo (nm) Cường độ đèn HCL Chiều cao đèn (mm) Tốc độ dòng khí (ml/phút) Khoảng tuyến tính (mg/l) Cd 228.8 0.5 50%Imax 7.0 1.2 0.05 2.5 Cr 357.9 0.5 100%Imax 8.0 1.4 0.2 10.0 Cu 324.8 0.5 75%Imax 7.0 1.1 0.05 2.5 Mn 279.5 0.2 75%Imax 7.0 1.0 0.05 4.0 Ni 232.0 0.1 75%Imax 7.0 0.9 0.1 8.0 Pb 217.0 0.5 75%Imax 7.0 1.1 0.1 10.0 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 24 25 Ni(II) Pb(II) với nồng độ khác từ dung dịch chuẩn nồng độ 1000 Phương trình tuyến tính phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cr(VI) y = 0.0165x + 0.003 mg/l, thêm vào thể tích xác định dung dịch HNO3 10% để nồng độ Bảng 2.4: Sự phụ thuộc HNO3 1% Pha dung dịch HNO3 1% làm mẫu trắng Tiến hành đo mật độ mật độ quang vào nồng độ Cu(II) 0.05 quang (A) dung dịch Dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ Tên mẫu C (mg/l) A quang vào nồng độ ion kim loại Kết thu thể bảng 2.2, Mẫu trắng 0.00 0.0020 STD 0.10 0.0040 STD 1.00 0.0220 0.20 STD 2.00 0.0440 0.15 STD 2.50 0.0540 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 hình 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10 Bảng 2.2: Sự phụ thuộc y = 0.0921x + 0.0024 R2 = 0.9996 0.25 Tên mẫu C (mg/l) A Mẫu trắng 0.00 0.0030 STD 0.05 0.0080 0.05 0.0120 0.00 0.00 STD 0.10 STD 1.00 2.50 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Cd(II) y = 0.0921x + 0.0024 Hình 2.3: Sự phụ thuộc y = 0.0165x + 0.003 R2 = 0.9995 Mẫu trắng 0.00 0.0010 STD 0.50 0.0120 STD 1.00 0.0210 5.00 0.0860 STD 8.00 0.1350 2.50 3.00 Hình 2.7: Đường chuẩn xác định y = 0.0825x - 0.0025 R2 = 0.9998 0.35 0.30 Tên mẫu C (mg/l) A Mẫu trắng 0.00 -0.0020 STD 0.05 0.0020 STD 1.00 0.0770 STD 2.00 0.1650 STD 4.00 0.3270 0.12 0.10 0.08 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 Hình 2.8: Đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) 0.06 Phương trình tuyến tính phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ 0.04 0.02 STD 2.00 Nồng độ (mg/l) 0.14 0.00 0.00 1.50 Cu(II) y = 0.0209x + 0.0018 0.16 Mật độ quang A 1.00 Nồng độ (mg/l) mật độ quang vào nồng độ Mn(II) Phương trình tuyến tính phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ C (mg/l) 0.50 Bảng 2.5: Sự phụ thuộc nồng độ Cd(II) Tên mẫu 0.00 Phương trình tuyến tính phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Hình 2.5: Đường chuẩn xác định mật độ quang vào nồng độ Cr(VI) 0.02 nồng độ Cu(II) 0.0910 0.2340 0.03 0.10 Nồng độ (mg/l) STD 0.04 0.01 Mật độ quang Mật độ quang mật độ quang vào nồng độ Cd(II) y = 0.0209x + 0.0018 R2 = 0.9997 0.06 Mật độ quang Pha dung dịch ion kim loại nặng Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 Mn(II) y = 0.0825x + 0.0025 Nồng độ (mg/l) Hình 2.6: Đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 26 27 Bảng 2.6: Sự phụ thuộc 0.25 mật độ quang vào nồng độ Ni(II) khoảng 1.00 đến 6.00 dung dịch NaOH loãng dung dịch HNO3 y = 0.0288x - 0.0025 R2 = 0.9997 loãng (các hóa chất sử dụng để điều chỉnh pH dung dịch 0.20 0.15 thí nghiệm tiếp theo) Xác định nồng độ ion kim loại Co dung dịch 0.10 phương pháp hấp thụ nguyên tử Cho vào bình 1g VLHP Khuấy C (mg/l) A Mẫu trắng 0.00 -0.002 STD 0.50 0.012 0.05 0.025 0.00 0.00 1.00 dung dịch máy khuấy với tốc độ khuấy 250 vòng/phút (tốc độ khuấy 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 Nồng độ (mg/l) STD 5.00 0.144 STD 7.00 0.198 50 phút, dung dịch Cu(II) 30 phút, dung dịch Mn(II) 80 phút, nồng độ Ni(II) dung dịch Ni(II) 70 phút dung dịch Pb(II) 50 phút Lọc bỏ bã rắn, Bảng 2.7: Sự phụ thuộc 0.00 -0.0020 STD 0.50 0.0060 STD 1.00 0.0130 STD 5.00 0.0720 STD 10.00 0.1450 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 hình 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15, 2.16 Bảng 2.8: Ảnh hưởng pH 0.14 Mật độ quang Mẫu trắng y = 0.0147x - 0.0016 R2 = 0.16 mật độ quang vào nồng độ Pb(II) A xác định nồng độ lại ion kim loại dung dịch sau hấp phụ phương pháp hấp thụ nguyên tử Kết thể qua bảng 2.8, 2.9, Ni(II) y = 0.0288x + 0.0025 C (mg/l) gian khuấy dung dịch Cd(II) 30 phút, dung dịch Cr(VI) Hình 2.9: Đường chuẩn xác định Phương trình tuyến tính phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Tên mẫu trì để tiến hành thí nghiệm tiếp theo), nhiệt độ phòng Thời 0.12 đến hấp phụ Cd(II) 0.10 4.00 0.08 Các thông số hấp phụ 0.06 3.50 0.04 pH 0.02 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 Nồng độ (mg/l) nồng độ Pb(II) Phương trình tuyến tính phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Pb(II) y = 0.0147x + 0.0016 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP đối Ccb q (mg/l) (mg/l) (mg/g) 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 Hình 2.10: Đường chuẩn xác định Co 1.00 99.84 95.85 0.20 2.00 103.82 47.82 2.80 3.00 98.13 3.27 32.68 3.00 q (mg/g) STD Mật độ quang Tên mẫu 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 pH 4.00 100.00 29.70 3.52 5.00 99.30 27.21 3.60 Hình 2.11: Ảnh hưởng pH đến 6.00 99.22 29.49 3.49 hấp phụ Cd(II) với Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Nhận xét: Lấy 36 bình nón dung tích 100ml, chia thành nhóm, nhóm chứa 50ml dung dịch ion kim loại Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Trong khoảng pH khảo sát (1.00 ÷ 6.00), khoảng pH để hấp phụ VLHP Cd(II) tốt 4.00 ÷ 6.00 Pb(II) riêng biệt Điều chỉnh pH dung dịch chứa ion kim loại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 28 29 Trong khoảng pH khảo sát (1.00 ÷ 5.00), khoảng pH để hấp phụ 4.00 Bảng 2.11: Ảnh hưởng pH đến 3.50 hấp phụ Mn(II) Các thông số hấp phụ 2.50 pH 2.00 0.50 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 pH Hình 2.12: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) q (mg/l) (mg/l) (mg/g) 1.00 102.63 100.09 0.13 2.00 105.81 74.88 1.55 3.00 101.01 34.61 3.32 4.00 100.98 17.76 4.16 q (mg/l) (mg/l) (mg/g) 1.00 98.32 98.15 0.01 2.00 98.54 92.27 0.31 3.00 98.98 70.63 1.42 4.00 99.01 64.31 1.74 5.00 99.41 58.44 2.05 6.00 98.67 56.45 2.11 3.00 2.50 1.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 pH pH Co Ccb q (mg/l) (mg/l) (mg/g) 101.20 0.08 102.89 74.53 1.42 hấp phụ Cu(II) 3.00 102.89 62.34 2.03 Nhận xét: 4.00 102.89 60.10 2.14 Trong khoảng pH khảo sát (1.00 ÷ 6.00), khoảng pH để hấp phụ 5.00 102.89 60.00 2.14 6.00 102.89 59.89 2.15 VLHP Cr(VI) tốt 1.00 ÷ 2.00 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 pH Hình 2.14: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Mn(II) 2.50 2.00 Các thông số hấp phụ 0.50 102.89 4.16 1.00 hấp phụ Ni(II) 1.50 2.00 17.80 0.00 0.00 Bảng 2.12: Ảnh hưởng pH đến 2.00 1.00 101.00 0.50 VLHP Mn(II) tốt 5.00 ÷ 6.00 Hình 2.13: Ảnh hưởng pH đến 5.00 1.00 Trong khoảng pH khảo sát (1.00 ÷ 6.00), khoảng pH để hấp phụ 3.50 0.00 0.00 1.50 Nhận xét: 4.50 q (mg/g) Ccb Ccb 2.00 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên q (mg/g) 0.00 0.00 4.00 Co Co 1.00 đến hấp phụ Cu(II) Các thông số hấp phụ 2.50 q (mg/g) 3.00 1.50 Bảng 2.10: Ảnh hưởng pH pH VLHP Cu(II) tốt 4.00 ÷ 5.00 4.50 q (mg/g) Bảng 2.9: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) Các thông số hấp phụ pH Co Ccb q (mg/l) (mg/l) (mg/g) 1.00 108.48 24.48 4.20 2.00 101.67 23.87 3.89 3.00 96.12 61.79 1.72 4.00 104.67 80.54 1.21 5.00 99.84 81.13 0.94 6.00 100.86 83.71 0.86 7.00 100.23 85.43 0.74 8.00 98.30 88.30 0.50 9.00 101.40 92.67 0.44 10.00 97.30 89.70 0.38 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 pH Hình 2.15: Ảnh hưởng pH đến http://www.lrc-tnu.edu.vn 30 31 phụ cation kim loại Tương tự, pH tăng, nồng độ ion H+ giảm, nồng hấp phụ Ni(II) độ cation kim loại gần không đổi hấp phụ cation kim loại Nhận xét: Trong khoảng pH khảo sát (1.00 ÷ 6.00), khoảng pH để hấp phụ - Đối với hấp phụ anion kim loại Cr2O72-, hiệu suất hấp phụ tăng VLHP Ni(II) tốt 4.00 ÷ 6.00 giảm pH dung dịch Theo điều giải thích: Bảng 2.13: Ảnh hưởng pH 6.00 đến hấp phụ Pb(II) Ccb q q (mg/g) Co Trong dung dịch đicromat tồn cân bằng: 5.00 Các thông số hấp phụ pH giải thích giống trao đổi phản ứng H+ - M2+ (M: kim loại) [21] 2CrO42- + 2H+ ⇌ Cr2O72- + H2O 4.00 3.00 (mg/l) (mg/l) (mg/g) 1.00 98.23 18.23 4.00 1.00 2.00 98.78 1.83 4.85 0.00 0.00 3.00 99.40 1.43 4.90 4.00 100.00 1.32 4.89 5.00 99.03 1.36 4.88 6.00 98.75 1.32 4.87 Trong môi trường axit, cân chuyển dịch sang phải, làm tăng 2.00 nồng độ Cr2O72-, hấp phụ Cr(VI) chủ yếu hấp phụ Cr2O72- Xét khối lượng Cr(VI) bị hấp phụ anion Cr2O72- tương đương với hai 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 pH Hình 2.16: Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Pb(II) anion CrO42- Mặt khác, xét ảnh hưởng hiệu ứng không gian hấp phụ anion Cr2O72- thuận lợi so với hấp phụ hai anion CrO42- Như vậy, nồng độ Cr2O72- dung dịch lớn nồng độ CrO42- lượng Cr(VI) bị hấp phụ cao 2.3.3 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Cd(II), Nhận xét: Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Trong khoảng pH khảo sát (1.00 ÷ 6.00), khoảng pH để hấp phụ VLHP Pb(II) tốt 2.00 ÷ 6.00 Lấy bình nón dung tích 100ml chứa 50ml dung dịch ion kim loại Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) riêng biệt, với nồng độ ban đầu Nhận xét chung: ion Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) tương ứng - Môi trường pH cao dung lượng hấp phụ VLHP 103.60 mg/l, 107.47 mg/l, 103.52 mg/l, 183.71 mg/l, 343.86 mg/l 98.75 cation kim loại tăng, dung lượng hấp phụ giảm pH giảm Điều giải thích: môi trường axit mạnh, phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ tích điện dương lực tương tác lực đẩy tĩnh điện Hơn nữa, nồng độ ion H+ cao nên hỗn hợp phản ứng cạnh tranh với cation kim loại hấp phụ, kết làm giảm hấp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn mg/l Điều chỉnh pH dung dịch chứa ion kim loại đến giá trị nằm khoảng pH tốt cho hấp phụ khảo sát (2.3.2) Cụ thể: dung dịch Cd(II) có pH 5.00, dung dịch Cr(VI) có pH 1.00, dung dịch Cu(II) có pH 4.50, dung dịch Mn(II) có pH 5.00, dung dịch Ni(II) có pH 5.00, dung dịch Pb(II) có pH 4.50 Cho 1g VLHP vào dung dịch Khuấy dung dịch máy khuấy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 32 32 khoảng thời gian 5, 10, 20, 40, 60, 70, 80, 120 (phút), nhiệt độ phòng Lọc bỏ bã rắn, xác định nồng độ ion kim loại dung dịch Bảng 2.14: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP sau hấp phụ phương pháp hấp thụ nguyên tử Kết thể bảng 2.14 hình 2.17 khuấy 400.00 (phút) 350.00 Nồng độ (mg/l) Nồng độ (mg/l) Thời gian 300.00 Cd(II) 250.00 Cr(VI) 200.00 Cu(II) Mn(II) 150.00 Ni(II) 100.00 Pb(II) 50.00 0.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 Thời gian (phút) Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) VLHP Cr(VI) Cu(II) Co Ccb Co Ccb 103.6 80.20 107.47 70.53 103.52 21.08 10 103.6 36.98 107.47 48.23 103.52 19.93 20 103.6 34.03 107.47 29.30 103.52 18.02 40 103.6 34.19 107.47 24.50 103.52 17.81 60 103.6 34.08 107.47 24.49 103.52 17.76 70 - - 107.47 24.52 103.52 17.79 80 - - 107.47 24.48 - - 120 - - - - - - Thời gian Hình 2.17: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cd(II) khuấy (phút) Mn(II) Co Ccb Co Ni(II) Co Ccb Pb(II) Ccb Co Ccb 183.71 161.34 343.86 250.32 95.75 2.32 10 183.71 143.00 343.86 229.70 95.75 1.90 20 183.71 141.34 343.86 230.16 95.75 1.72 40 183.71 139.00 343.86 220.02 95.75 1.54 nồng độ ion lại dung dịch gần không đổi Cụ thể: Cd(II) 60 183.71 135.30 343.86 207.76 95.75 1.48 20 phút đến 70 phút, Cr(VI) 40 phút đến 80 phút, Cu(II) 20 phút đến 70 183.71 133.87 343.86 207.89 95.75 1.54 70 phút, Mn(II) 70 phút đến 120 phút, Ni(II) 60 phút đến 80 phút 80 183.71 133.89 343.86 208.01 95.75 1.54 Pb(II) 40 phút đến 80 phút Chứng tỏ khoảng thời gian 120 183.71 133.78 - - - Nhận xét: Qua số liệu thực nghiệm cho thấy, thời gian khuấy (thời gian tiếp xúc VLHP với ion kim loại) lâu, nồng độ ion kim loại lại dung dịch giảm đến khoảng thời gian khuấy định ion - hấp phụ gần đạt cân bằng, vậy, chọn khoảng thời gian để nghiên cứu thí nghiệm với ion Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 34 2.3.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Lấy bình nón dung tích 100ml chứa 50ml dung dịch ion kim loại với nồng độ ban đầu khác điều chỉnh đến môi trường pH tối ưu cho ion kim loại khảo sát (2.3.2) Cụ thể: dung dịch Cd(II) có pH 5.00, dung dịch Cr(VI) có pH 1.00, dung 33 Bảng 2.14: Ảnh hưởng thời gian đến hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) dung dịch Ni(II) có pH 5.00, dung d ịch Pb(II) có pH 4.50 VLHP Cho vào bình 1g VLHP Khảo sát trình hấp phụ khoảng thời Nồng độ (mg/l) Thời gian khuấy Cd(II) Cr(VI) Cu(II) Mn(II) (phút) Co Ccb Co Ccb Co Ccb dịch Cu(II) có pH 4.50, dung dịch Mn(II) có pH 5.00, Co Ccb Ni(II) Co Pb(II) Ccb Co Ccb gian đạt cân hấp phụ ion kim loại khảo sát (2.3.3) Cụ thể: thời gian khuấy dung dịch Cd(II) 30 phút, dung dịch 103.6 80.20 107.47 70.53 103.52 21.08 183.71 161.34 343.86 250.32 95.75 2.32 10 103.6 36.98 107.47 48.23 103.52 19.93 183.71 143.00 343.86 229.70 95.75 1.90 20 103.6 34.03 107.47 29.30 103.52 18.02 183.71 141.34 343.86 230.16 95.75 1.72 40 103.6 34.19 107.47 24.50 103.52 17.81 183.71 139.00 343.86 220.02 95.75 1.54 60 103.6 34.08 107.47 24.49 103.52 17.76 183.71 135.30 343.86 207.76 95.75 1.48 70 - - 107.47 24.52 103.52 17.79 183.71 133.87 343.86 207.89 95.75 1.54 80 - - 107.47 24.48 - - 183.71 133.89 343.86 208.01 95.75 1.54 độ Ccb ion kim loại dung dịch sau hấp phụ theo phương pháp hấp 120 - - - - - - 183.71 133.78 - thụ nguyên tử Tính dung lượng hấp phụ VLHP ion kim - - - Cr(VI) 50 phút, dung dịch Cu(II) 30 phút, dung dịch Mn(II) 80 phút, dung dịch Ni(II) 70 phút dung dịch Pb(II) 50 phút Xác định nồng độ C o ion kim loại dung dịch ban đầu nồng loại theo công thức (1.1) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Kết thể bảng 2.15, 2.16, 2.17, hình 2.18, 2.19, 2.20, 2.21, 2.22, 2.23, 2.24, 2.25, 2.26, 2.27, 2.28, 2.29 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 35 Bảng 2.15: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ 36 R = 0.9814 8.00 Cd(II) Cr(II) VLHP 7.00 Ccb q Ccb/q Co Ccb q Ccb/q C cb /q (g/l) Co Cr(VI) q (mg/g) 6.00 Cd(II) 5.00 4.00 3.00 2.00 (mg/l) (mg/l) (mg/g) (g/l) (mg/l) (mg/l) (mg/g) (g/l) 1.00 26.23 2.33 1.19 1.95 10.48 2.10 0.42 5.01 0.00 -1.000.00 35.05 4.90 1.51 3.25 25.42 7.00 0.92 7.60 68.98 14.06 2.75 5.12 50.13 12.13 1.90 6.39 87.42 23.14 3.21 7.20 100.04 37.44 3.13 13.13 129.48 48.73 4.04 12.07 201.02 100.82 5.01 20.12 173.25 79.98 4.66 17.15 399.20 268.40 6.40 41.04 280.03 170.00 5.50 30.90 601.31 466.91 6.72 69.48 413.63 287.64 6.30 45.66 800.23 660.23 7.00 94.32 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 y = 0.1342x + 6.0593 100.00 R2 = 0.9987 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) Hình 2.20: Đường đẳng nhiệt Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Cr(VI) dạng tuyến tính VLHP Cr(VI) Bảng 2.16: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ Cu(II) Mn(II) VLHP Cu(II) 7.00 R2 = 0.9905 y = 0.1524x + 3.3996 R2 = 0.992 50.00 Co Ccb Mn(II) q Ccb/q Co Ccb q Ccb/q (mg/g) (g/l) 6.00 40.00 C cb/q (g/l) q (mg/g) 5.00 4.00 3.00 2.00 (mg/l) (mg/l) (mg/g) 20.00 10.00 1.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Ccb (mg/l) Hình 2.18: Đường đẳng nhiệt 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Ccb (mg/l) Hình 2.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Cd(II) dạng tuyến tính VLHP Cd(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (g/l) (mg/l) (mg/l) 30.00 http://www.lrc-tnu.edu.vn 5.58 0.22 0.27 0.81 24.69 9.72 0.75 12.99 8.11 0.16 0.40 0.40 36.18 18.00 0.91 19.80 28.50 1.15 1.37 0.84 61.26 32.45 1.44 22.53 54.05 3.40 2.53 1.34 96.85 59.45 1.87 31.79 108.84 19.00 4.49 4.23 144.58 100.98 2.18 46.32 192.70 64.90 6.39 10.16 192.30 144.30 2.40 60.13 290.20 150.00 7.01 21.40 256.91 204.71 2.61 78.43 399.76 248.09 7.58 32.71 333.77 280.00 2.69 104.15 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 37 R2 = 0.9835 8.00 7.00 35.00 6.00 30.00 5.00 4.00 3.00 5.00 150.00 200.00 250.00 (mg/l) 15.00 1.00 100.00 Co 20.00 10.00 50.00 0.00 0.00 300.00 Ni(II) 25.00 2.00 50.00 100.00 150.00 200.00 Hình 2.22: Đường đẳng nhiệt Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Cu(II) dạng tuyến tính VLHP Cu(II) R2 = 0.9889 3.00 (mg/l) (mg/g) (g/l) Co Ccb (mg/l) q Ccb/q (mg/l) (mg/g) (g/l) 25.15 3.89 1.06 3.66 47.34 0.11 2.36 0.05 34.58 8.92 1.28 6.95 100.51 1.01 4.97 0.20 51.63 15.56 1.80 8.63 188.00 4.65 10.00 0.47 80.13 31.29 2.44 12.81 408.55 43.66 20.89 2.09 114.13 56.91 2.86 19.89 616.03 123.09 24.65 4.99 154.02 90.02 3.20 28.13 806.48 244.44 28.10 8.70 216.00 150.00 3.30 45.45 1033.72 391.09 30.78 12.31 270.01 206.45 3.18 64.96 1200.01 561.61 31.92 17.59 100.00 2.00 1.50 1.00 80.00 4.00 3.50 60.00 40.00 3.00 50.00 20.00 0.50 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Ccb (mg/l) 70.00 R2 = 0.9532 60.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Ccb (mg/l) q (mg/g) C cb/q (g/l) q (mg/g) Cf/q y = 0.3287x + 12.108 R2 = 0.9985 120.00 2.50 0.00 0.00 q 250.00 300.00 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) Ccb Pb(II) C cb/q (g/l) 0.00 -1.000.00 Ni(II) Pb(II) VLHP y = 0.1304x + 1.0478 R2 = 0.9973 40.00 C cb/q (g/l) q (mg/g) 38 Bảng 2.17: Ảnh hưởng nồng độ ion kim loại đến hấp phụ 2.50 2.00 1.50 40.00 30.00 1.00 20.00 0.50 10.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 y = 0.2909x + 3.3394 R2 = 0.9972 0.00 0.00 Hình 2.24: Đường đẳng nhiệt Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ nhiệt Langmuir Mn(II) dạng tuyến tính VLHP Hình 2.26: Đường đẳng nhiệt Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt Mn(II) hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Ni(II) dạng tuyến tính VLHP Ccb (mg/l) 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 Ccb (mg/l) Ni(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 39 R2 = 0.9704 35.00 y = 0.0309x + 0.5179 R2 = 0.9952 20.00 30.00 17.50 25.00 15.00 C cb /q (g/l) q (mg/g) 40 20.00 15.00 10.00 12.50 Dựa vào phương trình đường thẳng tổng quát mô hình đẳng nhiệt 10.00 7.50 hấp phụ Langmuir (1.9) phương trình thực nghiệm ion kim loại 5.00 5.00 0.00 0.00 -5.00 2.50 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 0.00 0.00 hình 2.19, 2.21, 2.23, 22.25, 2.27, 2.29 tính toán dung lượng 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 Ccb (mg/l) Ccb (mg/l) hấp phụ cực đại VLHP ion Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) tương ứng 6.56mg/g, 7.40 mg/g, 7.67mg/g, 3.04mg/g, Hình 2.28: Đường đẳng nhiệt Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP hấp phụ Langmuir Pb(II) dạng tuyến tính VLHP Pb(II) 3.44mg/g, 32.36mg/g Khả hấp phụ VLHP ion kim loại giảm theo dãy Pb(II), Cu(II), Cr(VI), Cd(II), Ni(II), Mn(II) Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính thông số 2.4 Xử lý thử mẫu nước thải chứa Ni(II) nhà máy quốc phòng đường đẳng nhiệt phương pháp hấp phụ VLHP chế tạo từ vỏ lạc Mẫu nước thải chứa Ni(II) lấy xả nước thải môi trường Nhận xét: Dựa vào số liệu thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt hấp phụ VLHP ion Cd(II), Cr(VI), nhà máy mạ điện quân đội xử lý sơ Nước thải lấy bảo quản theo TCVN 4574 – 88: - Dụng cụ lấy mẫu: chai polietylen Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Trong khoảng nồng độ khảo sát ion, vùng nồng độ - Mấu lấy xong cố định 5ml dung dịch HNO3 đặc ion kim loại nhỏ, đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đường Mẫu nước thải chứa Ni(II) sau lọc qua giấy lọc có pH 5.64 tuyến tính giống đường đẳng nhiệt hấp phụ Henry, vùng nồng độ ion kim (nằm khoảng pH tốt cho hấp phụ khảo sát (2.3.2)), nồng độ loại lớn đồ thị có dạng đường cong đạt dần đến giá trị không đổi dung ban đầu Co 1.763 mg/l Tiến hành hấp phụ nhiệt độ phòng, thời gian khuấy 70 phút, 50ml nước thải khuấy với 1g VLHP Sau hấp phụ lượng hấp phụ nồng độ cân liên tục tăng lần một, lọc, lấy dung dịch tiến hành thí nghiệm hấp phụ lần hai với 1g Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 41 VLHP Xác định nồng độ Ccb1 Ccb2 Ni(II) dung dịch sau hấp 42 phụ phương pháp hấp thụ nguyên tử KẾT LUẬN Hiệu suất hấp phụ tính toán theo công thức (1.2) Kết thu thể bảng 2.18 Bảng 2.18: Kết tách loại Ni(II) khỏi nước thải nhà máy Qua trình nghiên cứu kết thực nghiệm rút kết luận sau: quốc phòng natri hiđroxit Co (mg/l) Ccb1 (mg/l) H1 (%) Ccb2 (mg/l) H2 (%) 1.76 0.378 78.56 0.159 90.97 Nhận xét: Sau hấp phụ lần hiệu suất hấp phụ đạt 78.56% nồng độ Ni(II) dung dịch đạt tiêu chu Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ VLHP Cd(II), Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II) Pb(II) Các kết thu được: , Khi hấp phụ lần hai hiệu suất hấp phụ đạt tới 90.97% nồng độ Ni(II) - Trong khoảng pH khảo sát (1.00 10.00), khoảng pH để hấp phụ ion kim loại VLHP xảy tốt là: theo TCVN 5945- 2005 Cd(II): pH 4.00 6.00 Cr(VI): pH 1.00 2.00 Cu(II): pH 4.00 5.00 Mn(II): pH 5.00 6.00 Ni(II): pH 4.00 6.00 Pb(II): pH 2.00 6.00 - Trong khoảng thời gian khảo sát (từ phút đến 120 phút), khoảng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP ion kim loại là: Cd(II): thời gian đạt cân hấp phụ 20 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 phút http://www.lrc-tnu.edu.vn 43 44 Cr(VI): thời gian đạt cân hấp phụ 40 phút 80 phút Cu(II): thời gian đạt cân hấp phụ 20 phút 70 phút Mn(II): thời gian đạt cân hấp phụ 70 phút 120 phút Ni(II): thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút 80 phút Pb(II): thời gian đạt cân hấp phụ 40 phút 80 phút TÀI LIỆU THAM KHẢO m 2005 - Mô tả trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (2002), , Nxb xác định dung lượng hấp phụ cực đại VLHP ion Tr kim loại là: Tài Nguyên (2003 vệ sinh công nghiệp, , , Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Cd(II): 6.56 mg/g Cr(VI): 7.4 mg/g Cu(II): 7.67 mg/g , Mn(II): 3.04 mg/g (1999), Ni(II): 3.44 mg/g , Pb(II): 32.36 mg/g (2002), Dùng VLHP chế tạo xử lý nước thải chứa Ni(II) nhà máy quốc phòng, kết cho thấy sau hai lần hấp phụ nồng độ Ni(II) giảm xuống mức cho phép nước thải công nghiệp theo TCVN 5945- 2005 Như vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ vỏ lạc để hấp phụ ion kim loại nặng có ưu điểm sau: ti PP Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, Người dịch: Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Nguyễn Viết Huệ, Lê Ngọc Khánh, Trần Thanh Sơn, Mai Văn Thanh, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Luận (1998), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học - Sử dụng nguyên liệu tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm Quốc gia Hà Nội - Quy trình xử lý đơn giản, đạt hiệu xử lý cao đặc biệt Pb(II) Từ tạo sở cho việc triển khai ứng dụng VLHP chế tạo vào xử Đoàn Thị Thanh Nhàn (1996), Giáo trình công nghiệp, Nxb Nông nghiệp Hà Nội 10 Hoàng Nhâm (2003), Hoá học vô cơ, tập 3, Nxb Giáo dục lý môi trường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 45 46 (2004), 2, 21 Karuppanna Periasamy and Chinaiya Namasivayam (1994), “Process 12 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Development for Removal and Recovery of Cadmium of from Wastewater by a Low-cost Adsorbent: Adsorption Rates and Equilibrium Studies”, 13 Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, Nxb Khoa học kỹ thuật 14 Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích công cụ hoá học pp.317-320 22 K Periasamy, C Namasivayam (1995), “Adsorption of Pb(II) by Peanut đại, Nxb Đại học sư phạm Hà Nội Hull Carbon from Aqueous Solution”, pp 2223 – 2237 15 E.Clave., J Francois., L Billon., B De Jeso., M.F.Guimon (2004), 23 H Duygu Ozsoy, Halil Kumbur, Zafer Ozer (2007), “Adsorption of “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water copper (II) ions to peanut hulls and Pinus brutia sawdust”, pp 125-134 decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 - 826 16 FAOSTAT Datase Results 24 Trivette Vanghan., Chung W.Seo., Wayne E.Marshall (2001), “Removal of selected metal ions from aqueous solution using modified corncobs”, 17 Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified Bioresource Technology, pp.133-139 25 http://www.ebooks.edu.vn 26 http://www.khoahoc.com.vn sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 18 Ladda meesuk anun Khomak and Patra Pengtum makirati (2003), 27 http://www.nea.gov.vn “Removal of heavy metal ions by agricultural wastes”, Thailand 19 K.S.Low, C.K.Lee, A.Y.Ng (1999), “Column study on the sorption of cr(VI) using quaternized rice hulls”, Bioresource Technology 68, pp 205-208 20 W.E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.M Johns., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp 263-268 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn