Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả năng hấp phụ chất màu của vật liệu compozit PANi vỏ lạc (LV thạc sĩ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRƯƠNG HỒNG QUÂN ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHẤT MÀU CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT PANi – VỎ LẠC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Bùi Minh Quý Thái Nguyên - 2017 LỜI CẢM ƠN Lời với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới TS Bùi Minh Quý truyền cho tri thức tâm huyết nghiên cứu khoa học, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Hóa học, đặc biệt Thầy, Cô làm việc Phòng thí nghiệm Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa Học – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện tốt cho em thực luận văn Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân bạn bè tin tưởng động viên, chia sẻ tiếp sức cho có thêm nghị lực để vững bước vượt qua khó khăn sống, hoàn thành luận văn Tác giả luận văn Trương Hồng Quân MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .3 1.1 Sơ lược thuốc nhuộm 1.1.1 Giới thiệu chung xanh metylen metyl da cam 1.1.2 Các chất ô nhiễm nước thải dệt nhuộm 1.1.3 Tác hại ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm 1.2 Tìm hiểu chung vật liệu hấp phụ compozit PANi – vỏ lạc .8 1.2.1.Tìm hiểu chung PANi 1.2.2 Tổng quan vỏ lạc 12 1.2.3 Một số phương pháp tổng hợp compozit PANi – vỏ lạc 12 1.2.4 Tìm hiểu chung hấp phụ .13 1.2.5 Động học hấp phụ 15 1.3 Động lực hấp phụ 21 1.3.1 Mô hình Thomas .23 1.3.2 Mô hình Yoon – Nelson 24 1.3.3 Mô hình Bohart – Adam (B - A) .25 1.4 Giới hiệu phương pháp phân tích trắc quang 27 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 30 2.1 Hóa chất - Thiết bị, dụng cụ 30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ .30 2.2 Thực nghiệm 30 2.2.1 Các điều kiện xác định nồng độ MB MO phương pháp trắc quang 30 2.2.2 Nghiên cứu khả hấp phụ MO MB PANi – vỏ lạc 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Đánh giá phương pháp phân tích trắc quang xác định nồng độ MO MB .34 3.1.1 Khảo sát bước sóng cực đại hấp phụ MO MB 34 3.1.2 Đường chuẩn, giới hạn phát giới hạn định lượng MB MO theo phương pháp trắc quang 34 3.1.3 Tổng kết điều kiện xác định MB MO phép đo quang 37 3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ MB , MO PANi – vỏ lạc theo phương pháp hấp phụ tĩnh .37 3.2.1 Ảnh hưởng pH 37 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian 38 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu MO MB 40 3.2.4 Nghiên cứu động học hấp phụ 42 3.2.5 Nghiên cứu mô hình hấp phụ đẳng nhiệt 45 3.2.6 Nghiên cứu nhiệt động học chuẩn trình hấp phụ 47 3.3 Nghiên cứu khả hấp phụ MB , MO VLHP theo phương pháp hấp phụ động 48 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ dòng chảy 48 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ 49 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ 50 3.3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ theo mô hình hấp phụ động 52 KẾT LUẬN .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phầ n dinh dưỡng vỏ la ̣c .12 Bảng 3.1: Sự phụ thuộc nồng độ vào độ hấp thụ quang dung dịch MO MB theo phương pháp trắc quang 35 Bảng 3.2 Tổng kết điều kiện xác định MB MO phép đo quang 37 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ MO MB 37 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ MB MO với PANi – vỏ lạc .39 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch MB MO đến dung lượng hấp phụ hiệu suất VLHP 40 Bảng 3.6 : Các tham số mô hình động học hấp phụ 42 Bảng 3.7: Kết tham số phương trình động học hấp phụ 43 Bảng 3.8 : Các tham số mô hình động học hấp phụ 44 Bảng 3.9: Kết tham số phương trình động học hấp phụ 44 Bảng 3.10: Các giá trị mô hình hấp phụ đẳng nhiệt tuyến tính Langmuir Feundlich .45 Bảng 3.11 :Các tham số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Frieudlich 46 Bảng 3.12: Các giá trị mô hình hấp phụ đẳng nhiệt tuyến tính Langmuir Feundlich .46 Bảng 3.13: Các tham số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Frieudlich 47 Bảng 3.14 Giá trị ∆G0 trình hấp phụ MB MO PANi – vỏ lạc 48 Bảng 3.15 : Nồng độ thoát MB MO khối lượng PANi – vỏ lạc khác .50 Bảng 3.16 : Nồng độ thoát MB MO nồng độ ban đầu chất hấp phụ khác 51 Bảng 3.17 Các phương trình dạng tuyến tính mô hình Thomas, Yoon – Nelson, Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MB ban đầu chiều cao cột hấp phụ 58 Bảng 3.18 Các tham số mô hình Thomas, Yoon – Nelson Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MB ban đầu chiều cao cột hấp phụ .58 Bảng 3.19 Các phương trình dạng tuyến tính mô hình Thomas, Yoon – Nelson, Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MO ban đầu chiều cao cột hấp phụ 59 Bảng 3.20 Các tham số mô hình Thomas, Yoon – Nelson Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MO ban đầu chiều cao cột hấp phụ .59 Bảng 3.21 Độ dài tầng chuyển khối hiệu suất sử dụng cột hấp phụ MB PANi – vỏ lạc 60 Bảng 3.22 Độ dài tầng chuyển khối hiệu suất sử dụng cột hấp phụ MO PANi – vỏ lạc 61 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Quá trình oxy hóa - khử MB Hình 1.2: Sơ đồ tổng quát hình thành polyanilin đường điện hóa Hình 1.3: Sơ đồ tổng hợp polyanilin phương pháp hóa học 10 Hình 1.4: Đồ thị phụ thuộc lg (qe-qt) vào t 16 Hình 1.5 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich (a), đồ thị để tìm số phương trình Freundlich (b) 18 Hình 1.6: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 20 Hình 1.7: Đồ thị tìm số phương trình Langmuir 21 Hình 1.8: Đường cong thoát cột hấp phụ 22 Hình 1.9 Đồ thị phụ thuộc ln[(C0/Ce)-1] vào t 24 Hình 2.1 Mô hình cột hấp phụ theo phương pháp hấp phụ động 32 Hình 3.1 : Phổ UV -Vis MB .34 Hình 3.2: Phổ UV - Vis MO 34 Hình 3.3 Đồ thị đường chuẩn MB .35 Hình 3.4 Đồ thị đường chuẩn MO .36 Bảng 3.2 Tổng kết điều kiện xác định MB MO phép đo quang 37 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ MO MB .37 Hình 3.5: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ MB 38 Hình 3.6: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ MO 38 Hình 3.7: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ MB (a) MO (b) VLHP theo thời gianq 39 Hình 3.8: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ ban đầu MB .41 Hình 3.9: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu MB 41 Hình 3.10 : Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ ban đầu MO 41 Hình 3.11 : Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu MO 41 Hình 3.12: Đồ thị phương trình động học bậc dạng tuyến tính .43 Hình 3.13: Đồ thị phương trình động học bậc dạng tuyến tính .43 Hình 3.14: Đồ thị phương trình động học bậc dạng tuyến tính .44 Hình 3.15: Đồ thị phương trình động học bậc dạng tuyến tính .44 Hình 3.16: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính 45 Hình 3.17: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich dạng tuyến tính 45 Hình 3.18: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính 47 Hình 3.19: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich dạng tuyến tính 47 Hình 3.20 : Sự phụ thuộc ln (Cs/Ce) vào Cs MB PANi – vỏ lạc 48 Hình 3.21: Sự phụ thuộc ln (Cs/Ce) vào Cs MO PANi – vỏ lạc .48 Bảng 3.14 Giá trị ∆G0 trình hấp phụ MB MO PANi – vỏ lạc .48 Hình 3.22: Đường cong thoát MB tốc độ dòng chảy khác nhau, nồng độ ban đầu MB Co =49,394 mg/l .49 Hình 3.23: Đường cong thoát MO tốc độ dòng chảy khác nhau, nồng độ ban đầu MO Co =49,586 mg/l .49 Hình 3.24: Ảnh hưởng khối lượng vật liệu hấp phụ đến đường cong thoát MB , Q = 0,5 ml/phút, C0 = 49,394 mg/l, pH = 50 Hình 3.25: Ảnh hưởng khối lượng vật liệu hấp phụ đến đường cong thoát MO , Q = 0,5 ml/phút, C0 = 49,585 mg/l, pH = 50 Bảng 3.16 : Nồng độ thoát MB MO nồng độ ban đầu chất hấp phụ khác 51 Hình 3.26: Đường cong thoát MB nồng độ ban đầu khác nhau, tốc độ dòng chảy Q = 0,5 ml/phút .51 Hình 3.27: Đường cong thoát MO nồng độ ban đầu khác nhau, tốc độ dòng chảy Q = 0,5 ml/phút .51 Hình 3.28: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) Bohart-Adam (c) dạng tuyến tính tốc độ dòng chảy khác nhau, nồng độ MB ban đầu ( Co = 49, 394 mg/g ) 52 Hình 3.29: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) Bohart-Adam (c) dạng tuyến tính nồng độ ban đầu khác khác dung dịch MB ( m = 0,1 g, Q = 0,5 ml/phút ) 53 Hình 3.30: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) Bohart-Adam (c) dạng tuyến tính chiều cao cột hấp phụ khác nhau, nồng độ MB ban đầu ( C0 = 49, 394 mg/g, Q = 0,5 ml/phút 54 Hình 3.31: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) Bohart-Adam (c) dạng tuyến tính tốc độ dòng chảy khác nhau, nồng độ MO ban đầu ( C0 = 49, 585 mg/g, H = 0,6 cm ) .55 Hình 3.32: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) Bohart-Adam (c) dạng tuyến tính nồng độ ban đầu khác khác dung dịch MO ( m = 0,1 g, Q = 0,5 ml/phút ) 56 Hình 3.33: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) Bohart-Adam (c) dạng tuyến tính chiều cao cột hấp phụ khác nhau, nồng độ MO ban đầu ( C0 = 49, 586 mg/g, Q = 0,5 ml/phút) .57 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Ký hiệu Tên tiếng Việt PANi Polyanilin C0 Nồng độ ban đầu TLTK Tài liệu tham khảo Ct Nồng độ sau tái hấp thụ MB Xanh metylen Ci Nồng độ sau giải hấp phụ MO Metyl da cam T Thời gian H Hiệu suất hấp phụ Q Dung lượng hấp phụ qe Dung lượng hấp phụ cân qmax Dung lượng hấp phụ cực đại KL Hằng số Langmuir RL Tham số cân phương trình Langmuir KF Hằng số Freundlich N Hệ số phương trình Freundlich k1, k2 Ea Hằng số tốc độ bậc 1, bậc Năng lượng hoạt động trình hấp phụ R Hằng số khí T Nhiệt độ tuyệt đối m Khối lượng chất hấp phụ L Độ dài tầng chuyển khối Q Hằng số tốc độ dòng chảy V Thể tích chảy qua cột hấp phụ KT Hệ số tốc độ Thomas KYN Hệ số tốc độ Yoon-Nelson KB Hệ số tốc độ Borhart-Adam Thời gian để hấp phụ 50% chất bị hấp phụ Kt R Hiệu suất sử dụng cột hấp phụ Hằng số tốc độ khuếch tán Hệ số tương quan MỞ ĐẦU Môi trường bảo vệ môi trường ngày mối quan tâm chung toàn xã hội Hàng năm công ty dệt nhuộm lớn nhỏ nước thả hàng nước thải năm Tuy nhiên số nhà máy có số nhà máy lớn xây dựng hệ thống nước thải lại thải trực tiếp môi trường Nước thải trực tiếp môi trường có chứa metyl da cam xanh metylen làm cho nhiễm độc sinh vật nước hủy hoại môi trường, cảnh quan thiên nhiên cần loại bỏ metyl da cam xanh metylen khỏi nguồn nước Đã có nhiều phương pháp sử dụng để loại bỏ chất màu khỏi nguồn nước thải phương pháp cơ, phương pháp hóa lý, phương pháp sinh học , phương pháp hóa học Trong phương pháp hấp phụ tỏ có nhiều ưu việt tính kinh tế, tính hiệu quả, thao tác đơn giản dễ thực Công nghệ lai ghép vật liệu PANi với phụ phẩm nông nghiệp nhà hóa học quan tâm tính hiệu tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền Vật liệu compozit PANi – vỏ lạc loại vật liệu có nhiều ưu điểm, đặc biệt khả hấp phụ đối hợp chất màu nước chưa quan tâm nghiên cứu Nhằm tìm hiểu thêm ứng dụng compozit PANi – vỏ lạc, hướng tới việc nâng cao khả xử lý nguồn nước bị ô nhiễm hợp chất màu, lựa chọn đề tài: “Ứng dụng phương pháp trắc quang để đánh giá khả hấp phụ chất màu vật liệu compozit PANi - vỏ lạc" 3.3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ theo mô hình hấp phụ động Từ nghiên cứu phần trên, mô hình hấp phụ động Thomas, Yoon – Nelson Bohart – Adam áp dụng với dung dịch hấp phụ MB MO PANi-vỏ lạc thay đổi tốc độ dòng chảy, nồng độ ban đầu khối lượng chất hấp phụ Kết thể hình 3.28 ÷ 3.30 bảng 3.17 ÷ 3.18 ứng với hấp phụ MB; hình 3.31 ÷ 3.33 bảng 3.19 ÷ 3.20 ứng với hấp phụ MO Q=0,5ml/phút Q=1ml/phút Q=2ml/phút -3 ln(Ce/Co-Ce) ln(Co/Ce-1) -4 Q=0,5ml/phút Q=1ml/phút Q=2ml/phút -2 -1 0 200 400 600 800 1000 1200 t(phút) 200 400 (a ) 600 t (phút) 800 1000 1200 ( b) -4 Q=0,5ml/phút Q=1ml/phút ln(Ce/Co) -3 Q=2ml/phút -2 -1 0 200 400 600 t(phút) 800 1000 1200 (c) Hình 3.28: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) BohartAdam (c) dạng tuyến tính tốc độ dòng chảy khác nhau, nồng độ MB ban đầu ( Co = 49, 394 mg/g ) 52 -4 Co=19,901ppm Co=49,394ppm Co=99,557ppm ln(Ce/(Co-Ce)) -3 -2 -1 0 200 400 600 800 1000 1200 200 400 600 800 1000 t (phút) t (phút) (a) (b) -6 Co=19,901ppm Co=49,394ppm Co=99,557ppm -5 -4 ln(Ce/co) ln(Co/Ce-1) Co=19,901ppm Co=49,394ppm Co=99,557ppm -3 -2 -1 0 200 400 t (phút) 600 800 1000 1200 (c) Hình 3.29: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) BohartAdam (c) dạng tuyến tính nồng độ ban đầu khác khác dung dịch MB ( m = 0,1 g, Q = 0,5 ml/phút ) 53 1200 -3 -2 -1 0 200 400 600 t (phút) 800 1000 h=0,6cm h=1,2cm h=3cm -4 ln(Ce/(Co-Ce)) 1200 (a) 200 400 600 t (phút) 800 1000 1200 (b) -5 h=0,6cm h=1,2cm -4 h=3cm ln(Ce/Co) ln(Co/Ce-1) -5 h=0,6cm h=1,2cm h=3cm -3 Linear (h=3cm) Linear (h=1,2cm) Linear (h=0,6cm) -2 -1 0 200 400 600 800 1000 1200 t (phút) (c) Hình 3.30: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) BohartAdam (c) dạng tuyến tính chiều cao cột hấp phụ khác nhau, nồng độ MB ban đầu ( C0 = 49, 394 mg/g, Q = 0,5 ml/phút 54 -5 ln(Ce/Co-Ce) ln(Co/Ce-1) -6 Q=0,5ml/phút Q=1ml/phút Q=2ml/phút Q=0,5ml/phút Q=1ml/phút Q=2ml/phút -4 -3 -2 -1 0 200 400 600 t phút) 800 1000 1200 200 400 600 800 1000 1200 t(phút) ( a ) ( b) -6 -5 Q=0,5ml/phút ln(Ce/Co) -4 Q=1ml/phút Q=2ml/phút -3 -2 -1 0 200 400 600 t (phút) 800 1000 1200 (c) Hình 3.31: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) BohartAdam (c) dạng tuyến tính tốc độ dòng chảy khác nhau, nồng độ MO ban đầu ( C0 = 49, 585 mg/g, H = 0,6 cm ) 55 -6 Co=19,725ppm Co=49,586ppm Co=99,705ppm ln(Ce/(Co-Ce)) ln(Co/Ce-1) Co=19,725ppm Co=49,585ppm Co=99,705ppm -5 -4 -3 -2 -1 0 200 400 600 t (phút) 800 1000 1200 200 400 600 800 1000 1200 t (phút) (a) ( b) -6 -5 Co=19,725ppm Co=49,585ppm Co=99,705ppm ln(Ce/co) -4 -3 -2 -1 0 200 400 600 t (phút) 800 1000 1200 (c) Hình 3.32: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) BohartAdam (c) dạng tuyến tính nồng độ ban đầu khác khác dung dịch MO ( m = 0,1 g, Q = 0,5 ml/phút ) 56 -7 -6 ln(Co/Ce-1) ln(Ce/(Co-Ce)) h=0,6cm h=1,2cm h=3cm -5 -4 -3 -2 -1 0 200 400 600 800 t (phút) 1000 h=0,6cm h=1,2cm h=3cm 1200 200 400 600 t (phút) (a) 800 1000 1200 (b) -7 -6 h=0,6cm h=1,2cm h=3cm ln(Ce/Co) -5 -4 -3 -2 -1 0 200 400 600 t (phút) 800 1000 1200 (c) Hình 3.33: Phương trình động học Thomas (a), Yoon – Nelson (b) BohartAdam (c) dạng tuyến tính chiều cao cột hấp phụ khác nhau, nồng độ MO ban đầu ( C0 = 49, 586 mg/g, Q = 0,5 ml/phút) Kết cho thấy, phương trình thực nghiệm có hệ số tương quan cao (R2 > 0,85), chứng tỏ hấp phụ MB MO vật liệu compozit PANi – vỏ lạc phù hợp với ba mô hình Thomas, Yoon – Nelson Bohart - Adam Các tham số ba mô hình (KT, q0, KYN, τ, KB, N0 ) phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy, nồng độ ban đầu khối lượng (chiều cao) chất hấp phụ PANi – vỏ lạc 57 Bảng 3.17 Các phương trình dạng tuyến tính mô hình Thomas, Yoon – Nelson, Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MB ban đầu chiều cao cột hấp phụ Phương trình tuyến tính Các biến số C0 (mg/l) 19,394 49,394 49,394 49,394 49,394 19,901 99,557 Q (ml/phút) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 m (g) 0,1 0,1 0,1 0,2 0,5 0,1 0,1 Mô hình Thomas Mô hình Yoon - Nelson Mô hình Bohart – Adam y= -0,0031x + 3,678 y= -0,0055x + 3,0873 y= -0,0092x + 3,0504 y= -0,0038x + 4,6182 y= -0,0026x + 4,7657 y= -0,0016x + 3,0995 y= -0,004x + 3,2631 y= 0,0031x - 3,4678 y= 0,0055x - 3,0873 y= 0,0092x - 3,0504 y= 0,0038x - 4,618 y= 0,0033x - 3,5279 y= 0,0016x - 3,0995 y= 0,004x - 3,2631 y= 0,0027x - 3,4398 y= 0,0041x – 3,004 y= 0,0051x – 2,6407 y= 0,0034x - 4,5386 y= 0,0025x – 4,749 y= 0,0015x - 3,1919 y= 0,0029x - 3,1435 Bảng 3.18 Các tham số mô hình Thomas, Yoon – Nelson Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MB ban đầu chiều cao cột hấp phụ Các biến số Q C0 (ml/ (mg/l) phút) 49,394 0,5 49,394 49,394 49,394 0,5 49,394 0,5 19,901 0,5 99,557 0,5 m (g) 0,1 0,1 0,1 0,2 0,5 0,1 0,1 Mô hình Thomas KT(ml/ qo R phút/ (mg/g) mg) 0,9705 0,062 279,66 0,8992 0,111 278,13 0,992 0,186 328,00 0,9451 0,077 149,94 0,9733 0,052 91,65 0,9834 0,08 193,72 0,9793 0,0403 404,85 Mô hình Yoon - Nelson R2 KYN (phút-1) (phút) 0,9705 0,8992 0,992 0,9451 0,9691 0,9834 0,9793 0,0031 0,0055 0,0092 0,0038 0,0033 0,0016 0,004 1118,65 561,33 331,56 1215,26 1069,06 1937,19 815,78 58 Mô hình Bohart – Adam KB(l/ No R phút (mg/l) mg) 0,9657 5,47.10-5 52442 0,8608 8,31.10-5 60265 0,889 1,03.10-4 85239 0,9384 6,88.10-5 42646 0,9741 5,06.10-5 15642 0,975 7,54.10-5 35277 0,959 2,92.10-5 89716 Bảng 3.19 Các phương trình dạng tuyến tính mô hình Thomas, Yoon – Nelson, Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MO ban đầu chiều cao cột hấp phụ Phương trình tuyến tính Các biến số C0 (mg/l) 49,586 49,586 49,586 49,586 49,586 19,725 99,705 Q (ml/phút) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 m (g) 0,1 0,1 0,1 0,2 0,5 0,1 0,1 Mô hình Thomas Mô hình Yoon - Nelson Mô hình Bohart – Adam y= -0,0043x + 4,7828 y= -0,0061x + 3,5439 y= -0,0084x + 2,8067 y= -0,0038x + 5,3423 y= -0,0026x + 4,7657 y= -0,0029x + 4,3348 y= -0,004x + 3,4329 y= 0,0043x - 4,7828 y= 0,0061x - 3,5439 y= 0,0084x - 2,8067 y= 0,0038x - 5,3423 y= 0,004x - 4,7731 y= 0,0029x - 4,3348 y= 0,004x - 3,4329 y= 0,0039x - 4,743 y= 0,0047x – 3,4291 y= 0,0049x – 2,5137 y= 0,0036x - 5,2978 y= 0,0042x – 6,2749 y= 0,0027x - 4,3282 y= 0,003x - 3,314 Bảng 3.20 Các tham số mô hình Thomas, Yoon – Nelson Bohart – Adam theo tốc độ dòng chảy, nồng độ MO ban đầu chiều cao cột hấp phụ Các biến số Q C0 (ml/ (mg/l) phút) 49,586 0,5 49,586 49,586 49,586 0,5 49,586 0,5 19,725 0,5 99,705 0,5 m (g) 0,1 0,1 0,1 0,2 0,5 0,1 0,1 Mô hình Thomas KT(ml/ qo R phút/ (mg/g) mg) 0,9806 0,087 274,87 0,9151 0,123 288,12 0,9803 0,169 332,15 0,9912 0,077 173,45 0,9733 0,052 91,648 0,9506 0,147 147,44 0,9846 0,04 429,11 Mô hình Yoon - Nelson R2 KYN (phút-1) (phút) 0,9806 0,9151 0,9803 0,9912 0,9822 0,9506 0,9846 0,0043 0,0061 0,0084 0,0038 0,004 0,0029 0,004 1112,28 580,97 334,13 1405,87 1193,27 1494,76 858,23 59 Mô hình Bohart – Adam KB(l/ No R phút (mg/l) mg) 0,9704 7,86.10-5 50286 0,8636 9,48.10-5 60299 0,8572 9,88.10-5 84790 0,9866 7,26.10-5 30405 0,9739 8,47.10-5 12347 0,9422 1,37.10-4 26327 0,9635 3,01.10-5 91708 Theo mô hình Thomas, hệ số KT tăng tốc độ dòng chảy tăng, giảm nồng độ ban đầu MB tăng chiều cao cột hấp phụ giảm; dung lượng hấp phụ cực đại qo tăng tốc độ dòng chảy, nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ chiều cao cột hấp phụ tăng Theo mô hình Yoon - Nelson, hệ số KYN tăng tốc độ dòng chảy tăng giảm nồng độ ban đầu tăng chiều cao cột hấp phụ giảm Theo mô hình Bohart - Adam hệ số KB tăng tốc độ dòng chảy chiều cao cột hấp phụ tăng giảm nồng độ ban đầu tăng , giá trị nồng độ chất bị hấp phụ bão hòa (N0 ) tăng nồng độ ban đầu tốc độ dòng chảy tăng chiều cao cột hấp phụ giảm Từ kết nghiên cứu theo mô hình động học, thời gian hoạt động cột hấp phụ theo mô hình Bohart – Adam xác định, từ xác định độ dài tầng chuyển khối hiệu suất sử dụng cột (η) Kết thể bảng 3.21 3.22 L H Trong đó: t s tb ts H L 100 H tb: Thời gian Ce=2%.Co (phút) ts: Thời gian Ce=90%.Co (phút) L: Độ dài tầng chuyển khối (cm) : Hiệu suất sử dụng cột hấp phụ (%) H : Chiều cao cột hấp phụ Bảng 3.21 Độ dài tầng chuyển khối hiệu suất sử dụng cột hấp phụ MB PANi – vỏ lạc C0 (mg/l) 49,394 49,394 49,394 49,394 49,394 19,901 99,557 Q (ml/ phút) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 H (cm) 0,6 0,6 0,6 1,2 0,6 0,6 tb (phút) 102 55 46 266 450 550 87 60 ts (phút) 2302 1032 896 2699 4237 6305 1345 L (cm) (%) 0,57 0,56 0,57 1,08 2,68 0,55 0,56 5,00 6,67 5,00 10,00 10,67 8,33 6,67 Bảng 3.22 Độ dài tầng chuyển khối hiệu suất sử dụng cột hấp phụ MO PANi – vỏ lạc C0 Q H tb ts (mg/l) (ml/phút) (cm) (phút) (phút) 49,586 0,5 0,6 198 49,586 0,6 49,586 49,586 L(cm) (%) 3131,33 0,56 6,67 82.44 1060,22 0,55 8,33 0,6 29.47 616,33 0,57 5,00 0,5 1,2 289 4689 1,13 5,83 49,586 0,5 491 5291 2,72 9,33 19,725 0,5 0,6 121 4521 0,58 3,33 99,705 0,5 0,6 115.67 1582 0,56 6,67 Kết xác định độ dài tầng chuyển khối (L) hiệu suất sử dụng cột hấp phụ (η) cho thấy, giá trị η tỉ lệ nghịch với nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tốc độ dòng chảy, tỉ lệ thuận với chiều dài cột hấp phụ Có nghĩa thời gian sử dụng cột hấp phụ lớn tốc độ dòng chảy nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ nhỏ, chiều dài cột hấp phụ lớn Kết phù hợp với kết thực nghiệm 2.2.2.2 b 2.2.2.2.d nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ dòng chảy, nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ khối lượng chất hấp phụ PANi – vỏ lạc Từ kết nghiên cứu mô hình động học trình hấp phụ MB , MO PANi – vỏ lạc, xác định thông số kĩ thuật để áp dụng vào hệ xử lý chất màu cụ thể thực tế Tại điều kiện tốc độ dòng chảy 0,5 ml/phút, nồng độ ban đầu với MB (C0 = 49,394 mg/l ) với MO ( C0 =49,586 mg/l ), chiều cao cột hấp phụ cm hiệu suất sử dụng cột hấp phụ MB lớn (10,67%) MO ( 9,33%) Đây mục tiêu phần nghiên cứu hấp phụ động 61 KẾT LUẬN Đã khảo sát bước sóng tối ưu dung dịch xanh metylen metyl da cam Kết cho thấy dung dịch xanh metylen có đỉnh hấp thụ cực đại bước sóng λmax = 663nm dung dịch metyl da cam có đỉnh hấp thụ cực đại bước sóng λmax = 456nm Chúng sử dụng bước sóng để thiết lập đường chuẩn khoảng tuyến tính từ 1mg/l -10 mg/l xác định giới hạn phát (LOD) dung dịch xanh metylen 0,0890 mg/l dung dịch metyl da cam 0,2168 mg/l ,xác định giới hạn định lượng (LOQ) dung dịch xanh metylen 0,2967 mg/l dung dịch metyl da cam 0,7228 mg/l Nghiên cứu khả hấp phụ MB MO compozit PANi -vỏ lạc cho thấy: Khả hấp phụ MB tốt môi trường pH = , hấp phụ MO tốt môi trường pH = 6; thời gian đạt cân hấp phụ t = 20 phút; dung lượng hấp phụ tăng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tăng Sự hấp phụ MB MO vật liệu compozit PANi - vỏ lạc tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Quá trình hấp phụ chất màu tuân theo mô hình động học hấp phụ bậc 2: Tốc độ hấp phụ vật liệu thời điểm t phụ thuộc vào bình phương dung lượng hấp phụ vật liệu hấp phụ; trình hấp phụ vật lý (Ea < 25 kJ/mol) tự diễn biến điều kiện tiêu chuẩn với ∆G0 < Quá trình hấp phụ MB MO vật liệu compozit PANi – vỏ lạc tuân theo mô hình động học Thomas, Yoon-Nelson, Bohart-Adam Thời gian hoạt động cột hấp phụ tăng tốc độ dòng chảy nồng độ ban đầu MB , MO nhỏ; chiều dài cột hấp phụ lớn Hiệu suất sử dụng cột hấp phụ lớn điều kiện tối ưu: Tại điều kiện tốc độ dòng chảy 0,5 ml/phút, nồng độ ban đầu với MB (C0 = 49,394 mg/l ) với MO ( C0 =49,586 mg/l ), chiều cao cột hấp phụ cm hiệu suất sử dụng cột hấp phụ MB lớn (10,67%) MO ( 9,33%) 62 CÁC CÔNG TRÌNH ĐƯỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Bùi Minh Quý, Phạm Thị Thu Hà, Trương Hồng Quân, Nguyễn Thị Phượng, Nghiên cứu loại bỏ metyl da cam nước vật liệu hấp phụ Compozit Polyanilin - Vỏ lạc, Tạp chí khoa học công nghệ - ĐHTN, Tập 169, số 09, 2017 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bùi Minh Quý, Phan Thị Bình, Vũ Thị Thái Hà, Vũ Quang Tùng, “Tổng hợp nghiên cứu khả hấp phụ Cr(VI) compozit PANi – vỏ lạc”, Tạp chí Hóa học, tập 50(3), trang 389 – 393, 2012 Bùi Minh Quý, Vũ Thị Thái Hà, Vũ Quang Tùng, Nguyễn Như Lâm, Đào Việt Hùng, “Nghiên cứu khả hấp phụ Cd(II) compozit polyanilin – vỏ lạc”, Tạp chí Khoa học Công nghệ - ĐHTN - Tập 96(08), trang 85 - 89, 2012 Bùi Minh Quý, Phan Thị Bình, Vũ Quang Tùng, Nguyễn Như Lâm, Trần Thị Thu Hà, Nghiên cứu khả loại bỏ Cr(VI) khỏi dung dịch nước vật liệu compozit PANi – vỏ lạc theo phương pháp hấp phụ động, Tạp chí Hóa học, 2014 Hoàng Xuân Lượng, Cơ học vật liệu composite, Học viện Kỹ thuật quân (tài liệu lưu hành nội bộ), 2003, Hà Nội Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải, NXB Thống kê, 2002, Hà Nội Lê Văn Cát, Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh niên, 1999, Hà Nội Lê Mậu Quyền, Hóa học vô cơ, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006, Hà Nội Trịnh Thị Thanh, Độc học, môi trường sức khỏe người, NXB Đại học Quốc gia, 2003, Hà Nội ĐỗTrà Hương, Bùi Đức Nguyên (2013), Nghiên cứu khả hấp phụ xanh metylen vật liệu nonocompozit MWCNTs/Fe2O3, Tạp chí Hóa học, tập 51 (3AB), tr 137 – 141 10 Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hữu Nghị, Trần Hữu Bằng, Đặng Thị Thanh Lê (2014), Tổng hợp khảo sát hấp phụ xanh metylen vật liệu SiO2 tinh thể nano, Tạp chí Hóa học, tập 52, số 5A, tr 16 – 21 11 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, NXB Giáo dục, Hà Nội 12 Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 64 13 Đặng Trấn Phòng (2004), Sinh thái môi trường dệt nhuộm,NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 14 Lê Hữu Thiềng (2011), Nghiên cứu khả hấp phụ số kim loại nặng chất hữu độc hại môi trường nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía khảo sát khả ứng dụng chúng, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ 15 Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh ( 1995 ) ,Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 16 Ngô Thi Mai ̣ Viêt ̣(2014), Nghiên cứu khả hấ p phu ̣Mn (II), Ni(II) vật liệu đá ong biến tính quặng apatiti , Tạp chí hóa học, tâp ̣ 52, (số 5A), tr.10 – 15 17 Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức, Vật liệu compozit - học công nghệ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 18 Nguyễn Việt Bắc, Chu Chiến Hữu, Bùi Hồng Thỏa, Phạm Minh Tuấn, Polyanilin: Một số tính chất ứng dụng, Tạp chí khoa học công nghệ, 2005, 43, 240 – 243 19 Lê Văn Cát, Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh niên, 1999, Hà Nội TIẾNG ANH 20 Aadil Abbas, Shahzad Murtaza, Kashif Shahid, Muhammad Munir, Rabia Ayub and Saba Akber, Comparative Study of Adsorptive Removal of Congo Red and Brilliant Green Dyes from Water Using Peanut Shell, Middle-East Journal of Scientific Research 11 (6): 828-832, 2012 21 Bùi Minh Quy, Phan Thi Binh, Vu Duc Loi, Pseudo – isotherms for cadmium ion onto peanut shell – polyaniline nanocompsite, Vietnam Journal of Chemistry, Vol.51 (5), pp 529 – 533, 2013 22 Meena Soni1, Ashok K.Sharma2, Jitendra K.Srivastava2, Jagjeet S Yadav3, Adsorptive removal of methylene blue dye from an aqueous solution using water hyacinth root powder as a low cost adsorbent, international Journal of Chemical Sciences and Applications ISSN 0976-2590, Online ISSN 2278 – 6015 Vol 3, Issue 3, 2012, pp 338-345 23 Thi Binh Phan, Thi Tot Phan, Thi Xuan Mai and Minh Quy Bui, Adsorption of Pb(II) and Cd(II) ions onto nanostructured composite based on peanut shell and 65 polyaniline, Processdings of the sixth international workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology, Halong City, Vietnam, pp 329 – 333, 2012 24 Ramesh, Gandhimathi, Elavarasi, Isai thamizh, Sowmya, K.nidheesh, Comparison of methylene blue adsorption from aqueous solution using spent tea dust and raw coir pith, Global nest Journal, Vol 16, No 1, pp 146-159, 2014 25 Salem Ali Jebreil, Removal of Tartrazine Dye form Aqueous Solutions by Adsorption on the Surface of Polyaniline/Iron Oxide Composite, World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering Vol:8, No:12, 2014 26 Saeedeh Hashemian, Majeed Karimi Ardakani, Hamila Salehifar, Kinetics and Thermodynamics of Adsorption Methylene Blue onto Tea Waste/CuFe2O4 Composite, American Journal of Analytical Chemistry, 2013 27 Suleiman Idris, Muhammed M Ndamitso, Yahaya A Iyaka and Etsuyankpa B Muhammad, Sawdust as an Adsorbent for the Removal of Methylene Blue from Aqueous Solution: Adsorption and Equilibrium Studies, journal of chemical engineering vol 1, no 1, january 2012 66 ... mặt chất hấp phụ [16,14] Bản chất tượng hấp phụ tương tác phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ Tuỳ theo chất lực tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ mà người ta phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ. .. - Khảo sát khả hấp phụ chất màu: xanh metylen metyl da cam vật liệu hấp phụ compozit PANi – vỏ lạc thông qua nghiên cứu khả hấp phụ tĩnh hấp phụ động nước Nội dung nghiên cứu: - Khảo sát khả hấp. .. phương pháp trắc quang để đánh giá khả hấp phụ chất màu vật liệu compozit PANi - vỏ lạc" Mục tiêu luận văn - Khảo sát điều kiện xác định nồng độ xanh metylen metyl da cam phương pháp trắc quang