ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRỊNH THU QUYÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CÁC ION Ni2+, Cu2+ CỦA MỘT SỐ LÁ CÂY VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN – 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRỊNH THU QUYÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CÁC ION Ni2+, Cu2+ CỦA MỘT SỐ LÁ CÂY VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỌC PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành hướng dẫn giúp đỡ chân tình PGS TS Lê Hữu Thiềng Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến Thấy tận tình giảng dạy, bảo, giúp đỡ nhiều suốt trình học tập nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn thày, cô Khoa Hoá học - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Khoa sau Đại học trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên ưu tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp gia đình thường xuyên quan tâm, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thiện luận văn Tác giả luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 11 Hình 1.2 Sự phụ thuộc C cb /q vào C cb 11 Hình 2.1 Đường chuẩn xác định nồng độ Ni 25 Hình 2.2 Đường chuẩn xác định nồng độ Cu 25 Hình 2.3 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ chè vào thời gian 27 Hình 2.4 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ mía vào thời gian 28 Hình 2.5 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ ngô vào thời gian 29 Hình 2.6 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ chè vào pH 31 Hình 2.7 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ mía vào pH 32 Hình 2.8 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ ngô vào pH 33 Hình 2.9 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng chè 35 Hình 2.10 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng mía 36 Hình 2.11 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng ngô 37 Hình 2.12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ni2+ chè 40 Hình 2.13 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni2+ chè 40 Hình 2.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Cu2+ chè 41 Hình 2.15 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cu2+ chè 41 Hình 2.16 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ni2+ mía 42 Hình 2.17 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni2+ mía 42 Hình 2.18 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Cu2+ mía 42 Hình 2.19 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cu2+ mía 42 Hình 2.20 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ni2+ ngô 43 Hình 2.21 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni2+ ngô 43 Hình 2.22 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Cu2+ ngô 44 Hình 2.23 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cu2+ ngô 44 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tiêu chuẩn Bộ Y tế giới hạn hàm lượng kim loại nặng nước ăn uống 04 Bảng 1.2 Một số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt thông dụng 09 Bảng 2.1 Điều kiện đo phổ F – AAS Ni, Cu 24 Bảng 2.2 Độ hấp thụ quang (Abs) dung dịch 24 Bảng 2.3 Các thông số hấp phụ Ni2+, Cu2+ chè, mía, ngô 26 Bảng 2.4 Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ chè 27 Bảng 2.5 Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ mía 28 Bảng 2.6 Ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ ngô 29 Bảng 2.7 Thời gian đạt cân hấp phụ đối chè, mía, ngô 30 Bảng 2.8 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ chè 31 Bảng 2.9 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ mía 32 Bảng 2.10 Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ ngô 33 Bảng 2.11 pH tối ưu cho trình hấp phụ Ni 2+, Cu2+ chè, mía, ngô 34 Bảng 2.12 Ảnh hưởng khối lượng chè đến khả hấp phụ Ni2+ Cu2+ 35 Bảng 2.13 Ảnh hưởng khối lượng mía đến khả hấp phụ Ni2+ Cu2+ 36 Bảng 2.14 Ảnh hưởng khối lượng ngô đến khả hấp phụ Ni2+ Cu2+ 37 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 2.15 Ảnh hưởng kích thước chè đến khả hấp phụ Ni2+ Cu2+ 38 Bảng 2.16 Ảnh hưởng kích thước mía đến khả hấp phụ Ni2+ Cu2+ 38 Bảng2.17 Ảnh hưởng kích thước ngô đến khả hấp phụ Ni2+ Cu2+ 39 Bảng 2.18 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ chè 40 Bảng 2.19 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ mía 41 Bảng 2.20 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ ngô 43 Bảng 2.21 Dung lượng hiệu suất hấp phụ loại hấp phụ hỗn hợp Ni2+ Cu2+ 44 Bảng 2.22 Dung lượng hiệu suất hấp phụ chè, mía, ngô hấp phụ hỗn hợp Ni2+ Cu2+…………………………….45 Bảng 2.23 Kết xử lý mẫu nước thải chứa Ni2+ 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Sự phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp nặng khai mỏ, luyện kim, hóa dầu, ô tô, mạ kim loại, pin năm gần thúc đẩy tăng trưởng mạnh mẽ kinh tế giới, phát triển sở hạ tầng mà tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái, đe dọa nghiêm trọng đến sức khoẻ người Nhịp độ phát triển ngành công nghiệp vượt qua phát triển sở hạ tầng dẫn đến trang thiết bị, sở vật chất để xử lý chất thải thiếu, chưa đáp ứng nhu cầu thực tế Chính vậy, nồng độ kim loại nặng như: Pb, Mn, Ni, Cu, As, Zn chất thải chưa qua xử lý thải vào môi trường ngày cao Đây nguyên nhân làm môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt môi trường nước Ở Việt Nam đa số ngành công nghiệp giai đoạn đầu phát triển đủ phương tiện cần thiết để giảm loại trừ kim loại nặng chất thải, số lượng hàm lượng kim loại nặng thải vào môi trường ngày cao ảnh hưởng lớn đến nguồn nước sinh hoạt người dân; đặc biệt khu dân cư gần nhà máy, khu công nghiệp, khu chế xuất… Tiêu biểu vụ công ty Vedan thải trực tiếp chất thải chưa qua xử lý môi trường bị phát thời gian gần Ở nhiều nơi, nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng lớn đến sức khỏe sống người dân Việc loại bỏ kim loại nặng, độc khỏi nguồn nước, đặc biệt nguồn nước sinh hoạt mục tiêu môi trường quan trọng bậc phải giải Đã có nhiều giải pháp đưa nhằm loại bỏ kim loại nặng nước thải trước thải môi trường Bên cạnh phương pháp truyền thống sử dụng tách kim loại nặng dung dịch nước với ưu phủ nhận bao gồm: phương pháp kết tủa, trao đổi ion, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn thẩm thấu ngược, chiết dung môi người ta bắt đầu nghiên cứu biện pháp sinh học để tách kim loại nặng nước Các phương pháp truyền thống dùng để xử lý nguồn nước ô nhiễm có nồng độ kim loại cao nước thải công nghiệp có nhược điểm chi phí đầu tư lớn Vì người ta nghiên cứu, sử dụng biện pháp sinh học để tách loại kim loại nặng dung dịch nước Đây công nghệ dùng vật liêu hấp phụ nguyên liệu tự nhiên như: đá tự nhiên, cây, rễ tự nhiên hoạt hóa phổ biến, dễ kiếm để hấp phụ ion kim loại nặng Trên giới có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng vật liệu sinh học tự nhiên chè, bã chè, mía, bã mía, ngô, lõi ngô, vỏ khoai tây, vỏ mít, xơ dừa, bèo tây để hấp phụ kim loại nặng Pb, Ni, Cu, Co, Mn, Fe dung dịch nước hiệu nồng độ thấp Nhiều số công trình ứng dụng vào thực tiễn xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng nhà máy khu dân cư Các vật liệu sinh học tự nhiên dùng để hấp phụ kim loại nặng chất thải, phụ phẩm ngành nông nghiệp, công nghiệp sãn có, dễ tìm kiếm, rẻ tiền, thân thiện với môi trường, hấp phụ kim loại nặng nước nồng độ thấp, phù hợp với việc làm nguồn nước sinh hoạt Đây ưu điểm bật mà phương pháp truyền thống Việt Nam nước nông nghiệp, phần lớn người dân sinh sống nghề trồng lúa hoa màu nên phụ phẩm công - nông nghiệp chè, mía, ngô sẵn có Xuất phát từ yêu cầu thực tế, thực đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+, Cu2+ số thử nghiệm xử lý môi trường” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Với mục đích đó, tiến hành nghiên cứu nội dung sau: Chuẩn bị vật liệu hấp phụ từ chè, mía, ngô Khảo sát ảnh hưởng yếu tố: thời gian; pH; khối lượng, kích thước cây; nồng độ ion Ni2+, Cu2+ đến khả hấp phụ chè, mía, ngô Khảo sát khả hấp phụ chè, mía, ngô hỗn hợp ion Ni2+, Cu2+ Xử lý thử mẫu nước thải chứa Ni2+ chè, mía, ngô Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Sơ lƣợc chất bị hấp phụ 1.1.1 Sơ lược kim loại nặng Kim loại nặng khái niệm để kim loại có nguyên tử lượng cao thường có độc tính sống Một số kim loại nặng cần thiết cho sinh vật, chúng xem nguyên tố vi lượng; số không cần thiết cho sống, vào thể sinh vật không gây độc hại Kim loại nặng gây độc hại với môi trường thể sinh vật hàm lượng chúng vượt tiêu chuẩn cho phép Kim loại nặng thường liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường Nguồn gốc phát thải kim loại nặng tự nhiên (như asen-As), từ hoạt động người, chủ yếu từ công nghiệp (các chất thải công nghiệp) từ nông nghiệp Có số hợp chất kim loại nặng bị thụ động đọng lại đất, song có số hợp chất hoà tan tác động nhiều yếu tố khác nhau, độ chua đất, nước mưa Điều tạo điều kiện để kim loại nặng phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt gây ô nhiễm nguồn nước Các kim loại nặng có mặt nước qua nhiều giai đoạn khác trước sau vào chuỗi thức ăn người Chẳng hạn vi sinh vật chuyển thuỷ ngân (Hg) thành hợp chất metyl thủy ngân (CH3)2Hg, sau qua động vật phù du, tôm, cá mà thuỷ ngân vào thức ăn người Sự kiện ngộ độc thủy ngân hàng loạt Vịnh Manimata (Nhật Bản) năm 1953 minh chứng rõ trình nhiễm thủy ngân từ công nghiệp vào thức ăn người Khi nhiễm vào thể, kim loại nặng tích tụ lại mô Đồng thời với trình thể lại đào thải dần kim loại nặng Nhưng nghiên cứu cho thấy tốc độ tích tụ kim loại nặng thường nhanh tốc độ đào Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRỊNH THU QUYÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CÁC ION Ni2+, Cu2+ CỦA MỘT SỐ LÁ CÂY VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỌC PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SỸ... lượng, kích thước cây; nồng độ ion Ni2+, Cu2+ đến khả hấp phụ chè, mía, ngô Khảo sát khả hấp phụ chè, mía, ngô hỗn hợp ion Ni2+, Cu2+ Xử lý thử mẫu nước thải chứa Ni2+ chè, mía, ngô Số hóa Trung tâm... sinh sống nghề trồng lúa hoa màu nên phụ phẩm công - nông nghiệp chè, mía, ngô sẵn có Xuất phát từ yêu cầu thực tế, thực đề tài: Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+, Cu2+ số thử nghiệm xử lý môi trường