Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ từ bã mía đã qua xử lý NaOH...

LUẬN VĂN SIÊU CẤP CHANNEL

vectorstock.com/26473796

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ từ bã mía đã qua xử lý NaOH và NaOH/H2O2 (2018) WORD VERSION | 2018 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

ĐẠI HỌC ĐÀ NĂNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẶNG VĂN LONG

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BÃ MÍA ĐÃ QUA XỬ LÝ NaOH và NaOH/H2O2

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ MÃ SỐ: 80440114

Đà Nẵng, Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NĂNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẶNG VĂN LONG

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BÃ MÍA ĐÃ QUA XỬ LÝ NaOH và NaOH/H2O2

CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ MÃ SỐ: 80440114

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. BÙI XUÂN VỮNG

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi.

Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Đà Nẵng, ngày…tháng…năm 2018 Học viên

ĐẶNG VĂN LONG

LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy cô trong khoa Hóa học đã truyền thụ lại cho em những kiến thức quý báu. Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến với người thầy Bùi Xuân Vững đã trực tiếp chỉ bảo cho em hoàn thành bài luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Hóa học Trường ĐHSP Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hóa học, khoa Sinh, Trường ĐHSP Đà Nẵng và các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm.

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tập thể lớp HHC-K32 đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Đà Nẵng, ngày…tháng…năm 2018 Học viên

ĐẶNG VĂN LONG

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM ........................................................ 3 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm .......................................................................... 3 1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm ....................................................................... 3 1.1.3. Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm .......................................... 3 1.1.4. Phân loại thuốc nhuộm ............................................................................ 4 1.2. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B ........................... 5 1.2.1. Một vài nét về Rhodamine B ................................................................... 5 1.2.2. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine ............................. 5 1.2.3. Độc tính của thuốc nhuộm Rhodamine B ............................................... 7 1.2.4. Ứng dụng và tình hình sử dụng của thuốc nhuộm Rhodamine B ............ 8 1.3. GIỚI THIỆU VỀ VLHP BÃ MÍA .............................................................. 9 1.3.1. Nguồn gốc ............................................................................................... 9 1.3.3. Thành phần có trong bã mía .................................................................. 11 1.3.4. Tình hình nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trƣờng trên thế giới và Việt Nam ....................................................................................... 11 1.3.5. Sử dụng bã mía trong các lĩnh vực khác ................................................ 14 1.4. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ ....................................... 15 1.4.1. Hấp phụ vật lý ....................................................................................... 16 1.4.2. Hấp phụ hóa học .................................................................................. 16 1.4.3. Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc ............................................................ 17 1.5. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG ....... 17 1.5.1. Cơ sở của phƣơng pháp phân tích trắc quang ........................................ 18 1.5.2. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng bằng trắc quang........................ 19 1.6. ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ ............................................................................ 20 1.7. CÂN BẰNG HẤP PHỤ ............................................................................. 20 1.8. CÁC YẾU TỐ ẢNH HỬỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ ................ 22 1.9. CÁC MÔ HÌNH HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT............................................. 22 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 27 2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ..................................................................... 27 2.1.1. Hoá chất ................................................................................................ 27 2.1.2. Thiết bị.................................................................................................. 27 2.1.3. Pha hóa chất .......................................................................................... 27 2.2. CHUẨN BỊ CÁC VLHP VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA CÁC VLHP....................................................................................................... 28

2.2.1 Chuẩn bị các VLHP từ bã mía chƣa biến tính và đã biến tính bằng NaOH; NaOH/H2O2 .................................................................................................... 28 2.2.2. Một số đặc trƣng cấu trúc của cácVLHP ............................................... 32 2.3. DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐINH NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B .............................................................................................. 32 2.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA CÁC VLHP. ............................................................................................... 33 2.4.1. Ảnh hƣởng của thờigian ........................................................................ 33 2.4.2. Ảnh hƣởng củapH ................................................................................. 33 2.4.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng ................................................................... 34 2.4.4. Ảnh hƣởng nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP .. 35 3.1. KHẢO SÁT ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC CỦA CÁC VLHP ................... 37

3.1.1. Kết quả đo ảnh SEM .................................................................... 37 3.1.2. Phổ hồng ngoại(IR) ...................................................................... 40 3.2. DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐINH NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B .............................................................................................. 41 3.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA CÁC VLHP ............................................................................................. 42 3.3.1. Ảnh hƣởng của thời gian ....................................................................... 42 3.3.2. Ảnh hƣởng củapH ................................................................................. 44 3.3.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng .................................................................... 45 3.3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP ............................................................................................................. 47 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 55 KIẾN NGHỊ ......................................................................................................... 56 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 57

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng

Tên

Trang

1.1

Tình hình sản xuất mía đƣờng và trữ lƣợng mía đƣờng trên thế giới từ 2007 – 2012 Thành phần hoá học của bã mía

10

1.2

1.3 Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng 1.4

Mối tƣơng quan giữa các giá trị của KL và các dạng của mô hình

11 22 25

hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 3.1

Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ RhodaminB

41

3.2

Ảnh hƣởng của Ph đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP

43

3.3

Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của VLHP

44

3.4

Ảnh hƣởng của khối lƣợng các VLHP đến hiệu suất hấp phụ

46

3.5

Ảnh hƣởng của kích thƣớc các VLHP đến hiệu suất hấp phụ

47

3.6

Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ

53

3.7 3.8 3.9

Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu của thuốc nhuộm Rhodamine B trên các VLHP Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến dung lƣợng hấp phụ Các thông số trong mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich của các vật liệu hấp phụ

51 51 54

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình

Tên

Trang

1.1

Công thức cấu tạo Rhodamine B

6

1.2

Tinh thể Rhodamine B

7

1.3

Thành phần hoá học của bã mía

12

1.4

Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

24

1.5

Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb

24

1.6

Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich (bên trái), đồ thị để tìm các hằng số trong phƣơng trình Frendlich

26

2.1

Bã mía chƣa biến tính ( VLHP1)

29

2.2

Bã mía đã biến tính bằng NaOH 2h ( VLHP2)

30

2.3

Bã mía đã biến tính bằng NaOH 4h ( VLHP2)

30

2.4

Bã mía đã biến tính bằng NaOH/H2O2 2h ( VLHP3)

31

2.5

Bã mía đã biến tính bằng NaOH/H2O2 4h ( VLHP3)

32

2.6

Hình minh họa khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến VLHP1

33

2.7

Hình minh họa khảo sát ảnh hƣởng của pH đến các VLHP2

34

2.8

Hình minh họa khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng đếnVLHP3

35

2.9

Hình minh họa khảo sát nồng độ RhodaminB từ 20ppm 60ppm của VLHP1

36

3.1

Ảnh SEM của VLPH từ bã mía chƣa biến tính(VLHP1)

37

3.2

37

3.4

Ảnh SEM của VLPH từ bã mía đã qua biến bằng NaOH (VLHP2) Ảnh SEM của VLPH từ bã mía đã qua biến tính bằng NaOH/H2O2 (VLHP3) Phổ hồng ngoại của VLHP1 và VLHP2 (2h – 4h)

3.5

Phổ hồng ngoại của VLHP1 và VLHP3( 2h- 4h)

39

3.6

Phổ hồng ngoại của VLHP1; VLHP2 (2h-4h); VLHP3 (2h-4h).

40

3.7

Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B

42

3.8

Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP

43

3.3

38 39

3.9

Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH của các VLHP

45

3.10

Ảnh hƣởng khối lƣợng của các VLHP đến hiệu suất hấp phụ

46

3.11

Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ

48

3.12

Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với Rhodamin B của VLHP1 Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamin B của VLHP1 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với Rhodamin B của VLHP2 Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamin B của VLHP2 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với Rhodamin B của VLHP3 Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamin B của VLHP3 Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu của thuốc nhuộm Rhodamin B trên các VLHP Sự phụ thuộc của log q vào log Ccb dối với Rhodamin B của VLHP 1 Sự phụ thuộc của log q vào log Ccb dối với Rhodamin B của VLHP 2 Sự phụ thuộc của log q vào log Ccb dối với Rhodamin B của VLHP 3

3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21

49 49 49 49 49 49 50 52 52 53

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên đầy đủ

Tên viết tắt RhB

Rhodamine B

VLHP

Vật liệu hấp phụ

VLHP1

Vật liệu hấp phụ 1 ( Bã mía ban đầu)

VLHP2

Vật liệu hấp phụ 2 ( Bã mía đã biến tính bằng NaOH)

VLHP3

Vật liệu hấp phụ 3 ( Bã mía đã biến tính bằng NaOH/H2O2)

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây sự phát triển kinh tế gắn liền với bảo vệ môi trƣờng là một trong những chủ đề tập trung sự quan tâm của nhiều nƣớc trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nƣớc đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trƣờng ô nhiễm từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình nhƣ các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dƣợc, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam. Ở nƣớc ta hầu hết các cơ sở sản xuất dệt nhuộm chỉ xử lí nƣớc thải sơ bộ thậm chí có thể thải trực tiếp ra môi trƣờng. Dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc không chỉ gây ảnh hƣởng đến bề mặt nƣớc mặt mà các nguồn nƣớc ngầm cũng bị ô nhiễm vô cùng nghiêm trọng. Vì vậy bên cạnh việc nâng cao ý thức bảo vệ môi trƣờng của con ngƣời và xiết chặt công tác quản lí thì việc tìm ra phƣơng pháp xử lí nƣớc thải dệt nhuộm để loại bỏ các ion kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ độc hại ra khỏi môi trƣờng nƣớc có ý nghĩa hết sức quan trọng.

Nguồn phát sinh ra nƣớc thải ngành dệt nhuộm ở rất nhiều công đoạn khác nhau, thay đổi theo từng loại sản phẩm. Nhƣng đặt trƣng chính của loại nƣớc thải này là có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu tƣơng đối cao. Do vậy việc xử lí nƣớc thải dệt nhuộm thƣờng gặp nhiều khó khăn do thuốc nhuộm Rhodamine B có tính chất rất bền, cấu tạo phức tạp dẫn nên chi phí để xử lí nƣớc thải thƣờng rất cao. Do đó việc nghiên cứu xử lí ô nhiễm thuốc nhuộm trong nƣớc nƣớc thải bằng cácvật liệu hấp phụ(VLHP) có giá thành thấp, thân thiện với môi trƣờng nhƣ bã mía là việc cần thiết. Bã mía (phụ phẩm của ngành công nghiệp mía đƣờng) đang đƣợc đánh giá là tiềm năng để chế tạo các VLHP để xử lí ô nhiễm môi trƣờng.

Rhodamin B là một trong những loại thuốc nhuộm đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, thƣờng đƣợc sử dụng trực tiếp để nhuộm màu vải, sợi bông hay nhuộm giấy, nhuộm tre nứa, mành trúc da và chế mực viết. Đặc biệt trong quá trình chế biến thực phẩm để tạo cho thực phẩm có màu sắc đẹp, bắt mắt ngƣời ta đã sử dụng phẩm màu này. Rhodamin B khi vào cơ thể gây ảnh hƣởng đến gan, thận hoặc tồn dƣ trong ngƣời lâu ngày gây độc hại đến cơ thể con ngƣời, đặt biệt có thể

Trang 1

gâyung thƣ. Nồng độ Rhodamin B trong nƣớc quá cao sẽ cản trở sự hấp thụ của oxi vào nƣớc từ không khí do đó làm ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của các động thực vật, gây ra hiện tƣợng xáo trộn hoạt động của visinh vật và ảnh hƣởng đến quá trình làm sạch của nƣớc.

Xuất phát từ những lí do trên, trong luận văn này chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ từ bã mía đã qua xử lý NaOH và NaOH/H2O2”. Nghiên cứu nhằm tìm kiếm giải pháp xử lí thuốc nhuộm Rhodamine B với chi phí thấp khả nghi và thân thiện với môi trƣờng.

Với mục đích đó, trong đề tài chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau: - Khảo sát các đặc điểm của vật liệu hấp phụ - Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía chƣa biến tính và đã qua biến tính bằng NaOH và NaOH/H2O2 đối với Rhodamine B trong môi trƣờng nƣớc.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía chƣa biến tính và đã qua biến tính bằng NaOH; NaOH/H2O2 đối với Rhodamine B trong môi trƣờng nƣớc.

Trang 2

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu (có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc cũng nhƣ chủng loại, hấp thụ mạnh một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu) [5].

1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm Gồm 3 phần: - Phần thứ nhất: Viết cả chữ chỉ tên phân lớp kĩ thuật của thuốc nhuộm.

- Phần thứ hai: Viết cả chữ, thƣờng là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm.

- Phần thứ ba: Đƣợc viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cƣờng độ của thuốc nhuộm. Để chỉ cƣờng độ màu ngƣời ta dùng 2 chữ cái đi liền với nhau nhƣ BB, RR... hoặc thêm vào các chữ số nhƣ: 2R, 6B,4G [5].

1.1.3. Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con ngƣời hầu nhƣ chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Theo quan điểm của Butlervo và Alektsev năm 1876 O.Witt thì hợp chất hữu cơ mang màu là do phân tử của chúng có chứa những nhóm mang màu, đó là những nhóm nguyên tử chƣa bão hòa hóa trị.

Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π không cố định. Những nhóm mang màu quan trọng là: >C=C< (nhóm etylen); >C=N- (nhóm azometyl); -N=N- (nhóm azo); -NO2 (nhóm nitro); -N=O (nhóm nitrozo); =C=O (nhóm cacbonyl).

Ngoài những nhóm mang màu thì nhóm trợ màu giúp cho màu sắc sâu hơn.

Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử nhƣ: -NH2-, COOH,-

Trang 3

SO3H,OH… đóng vai trò tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lƣợng của hệ điện tử [5].

1.1.4. Phân loại thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi sử dụng. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất: - Phân loại theo cấu trúc hoá học gồm có: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin [8].

- Phân loại theo đặc tính áp gồm có: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lƣu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [8].

- Ở đây, tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.

Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo( –N=N–) phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo(monoazo) hay nhiều nhóm azo(điazo, triazo, polyazo) [6]. + Nếu nhóm trợ màu mang tính bazơ có các nhóm đẩy electron mạnh nhƣ:NH2, -NR2… gọi là thuốc nhuộm azo-bazơ. + Nếu nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế –OH, –COOH, –SO3H gọi là thuốc nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lƣợng lớn nhất chiếm khoảng 60-70% số lƣợng các thuốc nhuộm tổng hợp. Phần lớn thuốc nhuộm đƣợc sử dụng là thuốc nhuộm azo. Đây là phẩm nhuộm có màu sắc tƣơi sáng do sự hiện diện của một hoặc một vài nhóm azo(–N=N–) tạo hệ liên hợp với cấu trúc nhân thơm. Ƣu điểm của thuốc nhuộm azo là sử dụng đơn giản và giá rẻ. Tuy nhiên hiện nay phẩm nhuộm azo bị cấm sử dụng ở hầu hết các nƣớc trên thế giới vì khả năng gây ung thƣ mạnh [6].

Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nƣớc, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu nhƣ các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm.

Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo (92%), một số ít là dẫn xuất dioazin và flatoxianim, tất cả đƣợc sản xuất dƣới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ, một vài trƣờng hợp đƣợc sản xuất dƣới dạng muối amoni và

Trang 4

kali nên đƣợc viết dƣới dạng tổng quát là:Ar–SO3–Na (Ar: gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm) Khi hoà tan vào nƣớc thuốc nhuộm phân ly nhƣ sau: Ar–SO3–Na → Ar-SO3- + Na+ Ar–SO3-: là ion mang màu có điện tích âm.

Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lƣợng thuốc nhuộm bị thải ra tƣơng đối lớn.

Do có khả năng tự bắt màu, đơn giản trong sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ ngành dệt vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông.

Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nƣớc phân ly thành ion: Ar–SO3–Na → Ar–SO3- + Na+ Ar–SO3- : là ion mang màu có điện tích âm.

Ar–SO3- tạo liên kết ion với tâm tích điện dƣơng của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trƣờng axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác [6].

1.2. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B 1.2.1. Một vài nét về Rhodamine B Rhodamine là một trong những thuốc nhuộm, đƣợc sử dụng chủ yếu để nhuộm len, lụa và làm laser công suất màu.Ngoài ra, Rhodamine còn đƣợc dùng để nhuộm tế bào trong công nghệ sinh học.

Nhìn chung, các thuốc nhuộm Rhodamine khá độc, tan nhiều trong nƣớc, methanol, ethanol. Các thuốc nhuộm Rhodamine có màu sắc tƣơi sáng, hấp dẫn nên ngƣời ta còn dùng để nhuộm màu thực phẩm, nhuộm vải sợi… điều này không đảm bảo an toàn cho ngƣời tiêu dùng [13].

1.2.2. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine Rhodamine là một hợp chất hóa học, là một thành phần của phẩm màu công nghiệp.

Trang 5

Công thức phân tử: C28H31N2O3Cl. Khối lƣợng phân tử: 479,02 g/mol (Rhodamine B, 1996).

Công thức cấu tạo của Rhodamine B.

(Nguồn: UV- Việt Nam) Hình 1.1: Công thức cấu tạo Rhodamine B [9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-diethylammonium chloride.

Tên gọi khác của Rhodamine B: - R.60, Tetraethyl rhodamine; - D & C Red No.19 - Rhodamine B chloride - C.I. Basic Violet 10 - C.I. 45170.

Tính chất hóa lý của Rhodamine B: - Rhodamine B là những tinh thể màu tối, có ánh xanh, ở dạng bột có màu tím đỏ.

Trang 6

Hình 1.2: Tinh thể Rhodamine B Điểm nóng chảy: 210 0C, 483 K, 410 0F; nhiệt độ nóng chảy khoảng 2100C đến 2110C.Rhodamine B là một thuốc nhuộm lƣỡng tính, độc hại tan tốt trong methanol, ethanol, nƣớc (khoảng 50 g/l). Độ tan trong 100 gam dung môi: + Dung môi H2O: 0,78g (200C). + Dung môi ethanol: 1,47g (Rhodamine B, 1996).

Dung dịch Rhodamine B trong H2O và trong ethanol có màu đỏ, ánh xanh, phát quang mạnh, đặc biệt trong các dung dịch loãng.Dung dịch Rhodamine B/Ethanol loãng, phát quang trong vùng bƣớc sóng 550nm đến 650nm.Rhodamine Bkhi tan trong nƣớc có màu hồng và hấp thụ mạnh ở 2 bƣớc sóng 517nm và 552 nm.pH từ 1,5 – 2,5 [13].

1.2.3. Độc tính của thuốc nhuộm Rhodamine B Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính. Qua tiếp xúc gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da, mắt…Qua đƣờng hô hấp gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau ngực.Qua đƣờng tiêu hóa gây nôn mửa, có hại cho gan và thận. Nếu tích tụ dần trong cơ thể gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh cũng nhƣ có thể gây ung thƣ.

Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine B gây ung thƣ với liều lƣợng 89,5 mg/kg qua đƣờng ống hoặc tiêm vào tĩnh mạch. Khi Rhodamine B đi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành amin thơm tƣơng ứng có phần độc hại hơn loại thƣờng, gây

Trang 7

ung thƣ và phát triển khối u dạ dày. Tại đây Rhodamine B và các dẫn xuất của nó tác động mạnh mẽ đến quá trính sinh hóa của tế bào ung thƣ gan vì gan là cơ quan đầu tiên lọc chất này. Một số thực nghiệm cho thấy Rhodamine B tác động phá vỡ cấu trúc AND và nhiễm sắc thể khi đƣa vào nuôi cấy tế bào [13].

1.2.4. Ứng dụng và tình hình sử dụng của thuốc nhuộm Rhodamine B Rhodamine B đang đƣợc thử nghiệm để sử dụng nhƣ một bio market (chỉ thị sinh học) trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã nhƣ gấu trúc, để xác định động vật hoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B vào râu và răng của động vật.

Rhodamine B thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ một thuốc nhuộm tracer trong nƣớc để xác định tốc độ và hƣớng của dòng chảy vận chuyển. Đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghệ sinh học nhƣ kính hiển vi huỳnh quang, đến tế bào dòng chảy, quang phổ huỳnh quang.

Ngoài ra Rhodamine B còn đƣợc sử dụng để tạo màu và nhuộm màu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm để xét nghiệm tế bào do tính bền màu. Rhodamine B đƣợc sử dụng trong sinh học nhƣ là một thuốc nhuộm huỳnh quang. Tận dụng đặc tính phát quang của Rhodamine B, ngƣời ta dùng chúng để giúp kiểm soát lƣợng thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây ớt, cây lấy dầu. Rhodamin B đƣợc trộn với Quinacridone Magenta (PR122) tạo ra màu nƣớc màu hồng tƣơi.

Một số loại phẩm màu sử dụng tai Indonesia đƣợc cho vào các loại thực phẩm nhƣ: thức ăn snack, tôm, kẹo bông, siro... Nghiên cứu cũng chỉ ra các đồ uống có chứa phẩm màu công nghiệp, đặc biệt Rhodamine B với hàm lƣợng từ 7,841 – 3226,55 ppm.

Tận dụng đặc tính phát quang của Rhodamine B, ngƣời ta dùng chúng để giúp kiểm soát lƣợng thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây ớt, cây lấy dầu, Rhodamine B có thể thấm vào ớt nếu dính dầu trong máy ép ớt, phơi ớt trên sàn đƣợc sơn cũng có thể gây lây nhiễm chất nhuộm trên. Ủy ban Gia vị còn khuyến cáo không đựng các túi cói nhuộm màu do nghi ngại chất nhuộm có thể thẩm lậu vào sản phẩm [27].

Mặt khác con đƣờng thâm nhập hóa chất này vào các sản phẩm cây trồng hầu nhƣ không ai để ý đến từ trƣớc đến nay và nhất là chúng lại diễn ra ở nhiều nƣớc đang phát triển. Ngoài ra, không chỉ với ớt bột hay các chất gia vị nói chung, chất tạo

Trang 8

mầu Rhodamine B có nguy cơ xuất hiện trong hầu hết các sản phẩm lƣơng thực, thực phẩm đi từ cây trồng có dùng phân bón hóa học [27].

Tại Việt Nam, kết quả kiểm tra của Viện Kiểm nghiệm thực phẩm Quốc gia năm 2012 có trên 50% mẫu hạt dƣa, ớt bột từ các tỉnh gửi về chứa phẩm màu công nghiệp dƣơng tính với Rhodamine B. Theo Ủy ban an toàn thực phẩm châu Âu, nhiều thuốc nhuộm màu thuộc nhóm azo có khả năng gây ung thƣ. Năm 2005, Ủy ban châu Âu đã quy định rất rõ các chất nhuộm màu nhóm azo không đƣợc dùng trong mĩ phẩm, thực phẩm nên không có giới hạn chấp nhận đối với thuốc nhộm này . Do độc hại của rhodamine B nên ở các nƣớc thuộc khối EU và hầu hết các nƣớc trên thế giới cấm sử dụng rhodamine B cho sản xuất và chế biến thực phẩm [27].

1.3. GIỚI THIỆU VỀ VLHP BÃ MÍA 1.3.1. Nguồn gốc Theo từ điển bách khoa toàn thƣ, mía là tên gọi chung của một số loài trong loại Saccharum, bên cạnh các loài lau, lách khác. Chúng vốn là các loài cỏ, có thân cao từ 2-6m, chia làm nhiều đốt, bên trong có chứa đƣờng.Tất cả các giống mía trồng đều là các giống mía lai nội chi hoặc nội loại phức tạp. Cây mía còn đƣợc coi là một trong sáu cây nhiên liệu sinh học tốt nhất của thế giới trong tƣơng lai (cây mía đứng đầu, tiếp đến là cọ dầu, cải dầu, gỗ, đậu nành và tảo).

Mía là cây công nghiệp lấy đƣờng quan trọng của ngành công nghiệp đƣờng.

Trong thân mía chứa khoảng 80-90% nƣớc dịch, trong dịch có chứa khoảng 16-18% đƣờng. Vào thời kì mía già, ngƣời ta thu hoạch mía rồi đem ép lấy nƣớc dịch. Nƣớc dịch mía đƣợc chế lọc và cô đặc thành đƣờng.Phần nguyên liệu còn lại sau khi chiết xuất đƣờng đƣợc gọi là bã mía.Bã mía chiếm khoảng 25-30% khối lƣợng mía đem ép. Ở Việt Nam, phần lớn bã mía sau khi đƣợc ép đƣờng thƣờng đƣợc dùng làm thức ăn cho trâu bò hoặc phơi khô làm chất đốt đun nấu hàng ngày, hoặc đem vứt bỏ, vừa bẩn vừa mất vệ sinh. Nhƣ vậy, nguồn nguyên liệu phế phẩm này hiện nay đang sử dụng không hiệu quả và gây ra ô nhiễm môi trƣờng. Mật rỉ đƣờng cũng là một phụ phẩm của ngành sản xuất đƣờng thu đƣợc sau khi kết tinh đƣờng tinh thể [10].

Trang 9

1.3.2. Tổng quan bã mía tại Việt Nam Ở Việt Nam tuy nhiên các loại hoa màu, cây công nghiệp ngắn ngày cũng ngày càng chiếm đƣợc ƣu thế trong cơ cấu cây trồng của Việt Nam. Trong số các cây công nghiệp ngắn ngày phải kể đến mía với sản lƣợng đạt gần 564.300 tấn năm 2015. Bã mía chiếm 29% khối lƣợng cây mía, điều này có nghĩa là một năm cả nƣớc sẽ thải ra 163.674 tấn bã mía. Do khối lƣợng bã mía lớn nên vấn đề xử lý chúng còn chƣa triệt để. Khu vực thƣờng xuyên ô nhiễm là xung quanh nhà máy đƣờng. Công suất của các nhà máy đƣờng hiện nay từ vài chục tấn cho đến vài trăm tấn thì lƣợng bã mía thải ra cũng tƣơng đƣơng. Diện tích các nhà máy đa số đều không dành chỗ cho khu vực chứa bã mía hoặc chiếm diện tích khá khiêm tốn.Các nhà máy thƣờng lén đem bã mía ra sông, kênh rạch hoặc thuê các ghe đem đổ ở ngoài sông lớn.

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất mía đƣờng và trữ lƣợng mía đƣờng trên thế giới từ 2007 – 2012 Năm

Diện tích mía(ha)

Sản lƣợng mía (tấn)

Trữ lƣợng bã mía (tấn)

2007

22.684.385

1.618.493.505

404.623.376,3

2008

24.085.416

1.734.998.524

433.749.631

2009

23.693.573

1.693.545.000

423.386.250

2010

23.784.059

1.707.862.934

426.965.733,5

2011

25.581.153

1.819.419.962

454.854.990,5

2012

26.088.636

1.832.541.194

458.135.298,5

Nguồn: Tổ chức Nông Lương Liên hiệp quốc FAO (2013) Theo thống kê trên thế giới của FAO, khoảng 200 quốc gia và vùng lãnh thổ trồng mía sản lƣợng đạt 1.832,5 triệu tấn. Còn ở Việt Nam nƣớc ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, rất thuận lợi cho nhành mía đƣờng phát triển niên vụ 2013 - 2014, diện tích mía nguyên liệu vào khoảng 305.000 ha trong đó diện tích tập trung của các nhà máy đƣờng là 221.816 ha với sản lƣợng đạt 16 triệu tấn.Phát triển sản xuất mía đƣờng là một định hƣớng đúng đắn.Tuy nhiên các nhà máy sản xuất đƣờng cũng thải ra một lƣợng không nhỏ bã mía. Theo tính toán của các nhà khoa học, việc chế biến 10 triệu tấn mía để làm đƣờng sinh ra một lƣợng phế thải khổng lồ: 2.5 triệu tấn bã mía. Trƣớc đây 80% lƣợng bã mía này đuợc sử dụng để đốt lò hơi trong các nhà

Trang 10

máy sản xuất đuờng, sinh ra 50000 tấn tro.Tuy là phế thải nhƣng trong tro bùn lại có nhiều chất hữu cơ. Các chất này sau sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng và ô nhiễm nguồn nƣớc rất nặng. Bã mía cũng có thể đƣợc dùng làm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc, cao hơn là làm furfural là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp. Trong tƣơng lai khi mà rừng ngày càng giảm, nguồn nguyên liệu làm bột giấy từ cây rừng giảm đi thì bã mía là nguyên liệu quan trọng để thay thế [9].

1.3.3. Thành phần có trong bã mía Bã mía chiếm khoảng 25 – 30% trọng lƣợng mía đem ép.Trong bã mía trung bình chứa 49% là nƣớc, 48% là xơ (trong đó 45 – 55% xenlulozơ). 2.5% chất hòa tan (đƣờng) [7]. Tuỳ theo loại mía và đặc điểm nơi trồng mía mà các thành phần hoá học có trong bã mía có thể biến đổi. Hàm lƣợng phần trăm các thành phần hoá học chính của bã mía đƣợc chỉ ra trong bảng 1.2.

Bảng 1.2: Thành phần hoá học của bã mía % khối lƣợng

Thành phần Xenlulozo

40 ÷ 50

Hemixenlulozo

20 ÷25

Lignin

18 ÷23

Chất hoà tan khác (tro, sáp, protein…)

5 ÷3

Xenlulozơ: Xenlulozơ là polisaccarit do các mắt xích α -glucozơ [C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết 1,4-glicozit. Phân tử khối của xenlulozơ rất lớn, khoảng từ 10000 – 150000.

Hemixenlulozơ: Về cơ bản, hemixenlulozơ là polisaccarit giống nhƣ xenlulozơ, nhƣng có số lƣợng mắt xích nhỏ hơn. Hemixenlulozơ thƣờng bao gồm nhiều loại mắt xích và có chứa các nhóm thế axetyl và metyl.

Lignin: Lignin là loại polyme đƣợc tạo bởi các mắt xích phenylpropan [7].

Lignin giữ vai trò là chất kết nối giữa xenlulozơ và hemixenlulozơ.

1.3.4. Tình hình nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trƣờng trên thế giới và Việt Nam a. Trên thế giới Với thành phần chính là xenlulozo và hemixenlulozo, bã mía có thể biến

Trang 11

tính để trở thành vật liệu hấp phụ tốt. Trên thế giới đã có một số nhà khoa học nghiên cứu biến tính bã mía để làm vật liệu hấp phụ xử lý môitrƣờng Nhóm nghiên cứu ở viện hóa học, viện khoa học và công nghệ Australia. Kết quả phân tích của Rhodamine B (RhB). Khả năng hấp phụ của 250mg/l RhB trên bã mía 1g /l là 65,5mg/g. Tăng nhiệt độ hấp thụ (từ 30°C đến 50°C) trong khi không ảnh hƣởng đến hấp thụ RhB [23].

Các tác giả Hossain MA , Alam MS, Nghiên cứu để đánh giá khả năng ứng dụng của lá trà đen đã qua sử dụng cho việc loại bỏ khả năng hấp thụ Rh-B từ hệ thống nƣớc bằng cách nghiên cứu động học hấp phụ trong quá trình sản xuất. Ảnh hƣởng của nồng độ và nhiệt độ đến động học hấp phụ đã đƣợc kiểm tra. Sự hấp phụ tối đa của UBTL đến Rh-B đƣợc tìm thấy là 53,2 mg / g ở pH = 2,0 [24].

Nhóm nghiên cứu ở trƣờng đại học Putra (Malaysia) đã tiến hành nghiên cứu và đề xuất qui trình xử lý bã mía thành vật liệu hấp phụ để tách loại màu trong dung dịch keo bằng phƣơng pháp hấp phụ. Nghiên cứu này cho thấy đây là một phƣơng pháp có hiệu quả để loại bỏ màu trong nƣớc thải và có những điểm vƣợt trội so với những phƣơng pháp khác vì quá trình xử lý không để lại cặn và hoàn toàn loại bỏ đƣợc màu ra khỏi nƣớc thải thậm chí cả dung dịch loãng [19].

Các tác giả Pankaj Sharma, Harleen Kaur, Pankaj Sharma, Harleen Kaur đã tiến hành nghiên cứu loại bỏ các thuốc nhuộm cation Rhodamine B (RhB) bằng các hạt chất thải Aleurites moluccana (WAM) đã đƣợc nghiên cứu trong một hệ thống . Khả năng hấp thụ tối đa của thuốc nhuộm là 117mg/g đối với RhB. Kết quả chỉ ra rằng hạt thải của A. moluccana có thể đƣợc sử dụng làm vật liệu chi phí thấp để loại bỏ các chất nhuộm cation từ nƣớc thải [25].

Hay nhƣ các công trình khoa học của nhóm nghiên cứu trƣờng đại học Sains (Malaysia) sử dụng xơ chuối để tách loại Rodamine B từ dung dịch nƣớc và nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính chế tạo từ dƣa chuột để hấp phụ động học thuốc nhuộm cation trong môi trƣờng nƣớc của nhóm tác giả [18]. b. Tại Việt Nam Tại Việt Nam, có rất nhiều những công trình nghiên cứu về vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía đã đƣợc công bố nhƣ: Nghiên cứu của tác giả Lê Hữu Thiềng và Hoàng Ngọc Hiền (2008) Đại học Sƣ

Trang 12

Phạm, Đại học Thái Nguyên. Các tác giả đã sử dụng phƣơng pháp biến tính nhƣ sau: Bã mía sau khi rửa sạch đƣợc cắt nhỏ, cho vào nƣớc cất đun sôi trong 30 phút để loại bỏ đƣờng hòa tan, sau đó sấy khô ở 800C trong 24 giờ. Bã mía khô đƣợc nghiền thành bột mịn (nguyên liệu đầu). Sau đó nguyên liệu này đƣợc trộn với axit H2SO4 đặc 98% để than hóa bã mía theo tỉ lệ 1:1 (bã mía (gam): axit H2SO4 (ml)) rồi nung ở 150oC trong 24 giờ. Nguyên liệu sau khi sấy rửa sạch bằng nƣớc cất 2 lần rồi ngâm trong NaHCO3 1% trong 24h để loại bỏ axit dƣ rồi lọc và sấy ở 150oC đến khô, rây trên rây kích thƣớc ≤0.02 mm. Kết quả vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng Cu2+, Ni2+; dung lƣợng hấp phụ cực đại với Cu2+ là 54.054 mg/g VL, với Ni2+ là 44. 834 mg/g VL [9].

Tác giả Nguyễn Thị Thanh Tú (2010) cũng sử dụng phƣơng pháp chế tạo vật liệu từ bã mía nhƣng sử dụng đối tƣợng chất bị hấp phụ là dung dịch metyl đỏ. Kết quả tại pH bằng 7 vật liệu hấp phụ tốt nhất, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 90 phút.

Khảo sát khối lƣợng vật liệu từ 0.2 ÷ 1.0 gam, khi tăng khối lƣợng vật liệu thì hiệu suất hấp phụ metyl đỏ tăng dần từ 56.9% ÷ 94.2%. Khảo sát kích thƣớc của vật liệu từ 0.02 mm ÷ 0.1 mm, hiệu suất hấp phụ giảm dần từ 91.75% ÷ 81.78%. Dung lƣợng hấp phụ cực đại 63,00 mg/g [11].

Một nghiên cứu khác của Lê Hữu Thiềng và cs. (2010) đã sử dụng phƣơng pháp xử lý hóa học bằng fomandehit: Bã mía sau khi thu về tách lấy phần lõi, rửa bằng nƣớc máy nhiều lần rồi rửa lại bằng nƣớc cất. Bã mía đƣợc xử lý sơ bộ bằng đun sôi trong nƣớc cất từ 30 – 40 phút để loại bỏ đƣờng hòa tan, cắt nhỏ, sấy khô ở 80oC rồi nghiền nhỏ bằng máy nghiền, rây thu đƣợc nguyên liệu đầu. Cân một lƣợng xác định nguyên liệu trộn đều với dung dịch fomandehit 1% tỉ lệ 1:5 (bã mía (gam):fomandehit (ml)) sau đó sấy ở 500C trong 4 giờ. Lọc thu lấy nguyên liệu, rửa sạch bằng nƣớc cất hai lần để loại bỏ fomandehit dƣ và sấy ở 800C đến khô, đem nghiền nhỏ, rây thu đƣợc VL có kích thƣớc nhỏ hơn 0.02 mm. Kết quả phổ IR cho thấy đặc điểm bề mặt của VL có nhiều vị trí thay đổi so với VL đầu. Khi khảo sát với xanh methylen thu đƣợc kết quả: pH tối ƣu 7.0; thời gian cân bằng là 60 phút; trong khoảng khối lƣợng từ 0.2 – 1 g VL/100 ml hiệu suất hấp phụ cao nhất đạt 94.4% [10].

Trang 13

Tác giả Nguyễn Thị Thùy Trang (2016) chế tạo đƣợc vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyên liệu phế thải là bã mía thông qua quá trình xử lý hóa học bằng natri hidroxit và axit citric. Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và vật liệu hấp phụ đối với ion Fe3+. Kết quả cho thấy cả nguyên liệu và vật liệu đều hấp phụ đƣợc ion kim loại này trong dung dịch. Tuy nhiên, khả năng hấp phụ của vật liệu là tốt hơn so với nguyên liệu (gấp 1.7 lần). Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Sắt. Kết quả thực nghiệm cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu là 100 phút. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu theo pH, kết quả cho thấy pH tối ƣu cho quá trình hấp phụ ion Fe3+ là pH = 3. Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu đến quá trình hấp phụ đối vớiion Fe3+. Kết quả thực nghiệm cho thấy khối lƣợng vật liệu hấp phụ tối ƣu là 1.5g. Mô tả quá trình hấp phụ của vật liệu đối với ion Fe3+ theo mô hình Langmuir và thu đƣợc giá trị tải trọng hấp phụ cực đại là qmax = 136.4 (mg/g). Khảo sát quá trình hấp phụ động của vật liệu, khả năng hấp phụ của vật liệu khá tốt. Vật liệu sau khi giải hấp đƣợc hấp phụ lại với hiệu suất 75.2% [14].

1.3.5. Sử dụng bã mía trong các lĩnh vực khác a. Sử dụng để trồng nấm linh chi Nấm linh chi là loại thực phẩm có giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ chữa bệnh cao, nó có tác dụng lớn trong hạ huyết áp.Nấm linh chi trồng trên bã mía có một số hoạt chất nhóm polysarcarit và một số axit amin không thay thế với hàm lƣợng cao hơn trong nấm linh chi trồng trên mùn cƣa. Những hoạt chất này có tác dụng tăng sức đề kháng của cơ thể, điều chỉnh hàm lƣợng cholesterol trong máu.

Bã mía sau chế biến khi trồng và thu hoạch nấm trở thành nguồn phân bón hữu cơ chất lƣợng thay thế phân hóa học để cải tạo đất trồng mía. Qua quá trình nuôi cấy,cây nấm sẽ phân hủy bã mía thành các phân vi sinh nhờ enzyme. Các chất dinh dƣỡng do nấm tiết ra sẽ góp phần phục hồi độ màu của đất, phục vụ ngành sản xuất đƣờng sạch [15]. b. Sử dụng bã mía làm ván ép Bã mía chứa nhiều cellulose nên ngoài việc dùng để đốt còn đƣợc ứng dụng làm ván ép.Bã mía đƣợc dùng làm nguyên liệu thay thế gỗ dùng làm ván ép thông thƣờng. Tuy nhiên để đạt đƣợc những yêu cầu không thấm nƣớc, không bị nứt khi phơi ra nắng, cứng, dai, rẻ,…thì nhà sản xuất còn phải trộn thêm những phụ liệu

Trang 14

khác nhƣ vỏ cà phê, lá thông, rơm rạ, sợi tre,..Tất cả những nguyên liệu trên đƣợc cắt nhỏ, xay, trộn đều theo tỷ lệ mà nhà sản xuất nghiên cứu, đem ép thành tấm, sấy.

Ván ép là sản phẩm làm từ phế phẩm nông nghiệp, chúng có tính hút nƣớc thấp, độ giãn nở thấp, đạt tiêu chuẩn xây dựng. Ứng dụng này không những giải quyết đƣợc đầu ra cho những phế phẩm nông nghiệp mà còn mang về thu nhập lớn cho ngƣời dân và nhà máy.

Nhà máy đƣờng của công ty cổ phần Đƣờng Bình Định (BISUCO) là một trong những công ty đi đầu trong việc đầu tƣ xây dựng nhà máy sản xuất ván ép bã mía công suất 5.000 m3 sản phẩm/năm.Sản phẩm của công ty đạt giải thƣởng chất lƣợng tại triển lãm Giảng Võ – Hà Nội năm 2013 [15]. c. Sử dụng bã mía tạo ra điện Theo hiệp hội Mía đƣờng Việt Nam, với công nghệ hiện đại, từ mỗi tấn mía cây có thể sản xuất đƣợc 100 kWh điện, dự báo đến năm 2020 cả nƣớc sẽ sản xuất khoảng 24 triệu tấn mía – tƣơng đƣơng 2.400 MW, nếu phát huy thế mạnh tiềm năng này, ngành mía đƣờng có thể đảm nhận khoảng 10% sản lƣợng điện quốc gia.

Nhà máy đƣờng Biên Hòa có tổng công suất 5.000 tấn mía/ngày.Mỗi năm, sản lƣợng mía cây là 600.000 – 750.000 tấn, tƣơng đƣơng 174.000 – 217.500 tấn bã.Mỗi ngày Đƣờng Biên Hòa có thể bán ra lƣới điện quốc gia tới 288MW điện, chƣa kể lƣợng điệntự cung cấp để vận hành nhà máy [15]. d. Sử dụng bã mía làm chậu cảnh Khác hẳn với chậu sành, sứ, loại chậu này có thể thấm nƣớc mƣa nhƣng không gây ngập úng. Rễ cây có thể xuyên qua chậu để tiếp xúc với đất, nhƣng chậu vẫn rất bền, dai và không bị vỡ khi bƣng bê. Loại chậu này có thể đƣợc làm để ƣơm cây con, đặt trong phòng thí nghiệm hoặc trồng các hoa, cây cảnh thông thƣờng. Sản phẩm đƣợc cho là thân thiện với môi trƣờng vì chỉ cần 3 tháng sau khi chôn xuống đất, nó sẽ bị phân hủy và tạo ra một lớp mùn [15].

1.4. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏng-rắn, khí- lỏng, lỏng-lỏng). Trong đó: Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ đƣợc gọi là chất hấp phụ; chất đƣợc tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ.

Trang 15

Bản chất của hiện tƣợng hấp phụ là sự tƣơng tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tƣơng tác mà ngƣời ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học [2], [4].

1.4.1. Hấp phụ vật lý Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm ứng, định hƣớng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao. Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tƣơng tác với một nguyên tử mà với nhiều nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ.

Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt lƣợng tỏa ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị hấp phụ [2], [4].

1.4.2. Hấp phụ hóa học Định nghĩa: Hấp phụ hóa học đƣợc gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí…). Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.Cấu trúc electron phân tử các chất tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học.Nhiệt lƣợng tỏa ra khi hấp phụ hóa học thƣờng lớn hơn 22 kcal/mol. Đặc điểm: Chất bị hấp phụ chỉ hình thành một lớp đơn phân tử hấp phụ, giữa chúng hình thành hợp chất bề mặt.

Hấp phụ hóa học đòi hỏi phải có ái lực hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, do đó mang tính đặc thù rõ rệt.Đây không phải là một quá trình thuận nghịch.Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là tƣơng đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt.Trong nhiều quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.Ở vùng nhiệt độ thấp thƣờng xảy ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên [2], [4].

Trang 16

1.4.3. Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc Trong nƣớc, tƣơng tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tƣơng tác: nƣớc, chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tƣơng tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tƣơng tác phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nƣớc, tính ƣa nƣớc hoặc kị nƣớc của chất hấp phụ, mức độ kị nƣớc của các chất bị hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc.

So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc thƣờng có tốc độ chậm hơn nhiều.Đó là do tƣơng tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi nƣớc và với bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan chậm.

Sự hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc chịu ảnh hƣởng nhiều bởi pH của môi trƣờng.Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ (các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH khác nhau) mà còn làm ảnh hƣởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ.

Trong môi trƣờng nƣớc, các chất hữu cơ có độ tan khác nhau. Khả năng hấp phụ trên VLHP đối với các chất hữu cơ có độ tan cao sẽ yếu hơn với các chất hữu cơ có độ tan thấp hơn. Nhƣ vậy, từ độ tan của chất hữu cơ trong nƣớc có thể dự đoán khả năng hấp phụ chúng trên vật liệu hấp phụ..

Phần lớn các chất hữu cơ tồn tại trong nƣớc dạng phân tử trung hoà, ít bị phân cực. Do đó quá trình hấp phụ trên vật liệu hấp phụ đối với chất hữu cơ chủ yếu theo cơ chế hấp phụ vật lý. Khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trên vật liệu hấp phụ phụ thuộc vào: pH của dung dịch, lƣợng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ [1], [3], [4].

1.5. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG Phƣơng pháp trắc quang là phƣơng pháp phân tích đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong các phƣơng pháp phân tích hóa lý. Bằng phƣơng pháp này có thể định lƣợng nhanh chóng với độ nhạy và độ chính xác cao.Thực tế phƣơng pháp này có khả năng sử dụng vô hạn để xác định hầu hết các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn (trừ các khí trơ), các hợp chất vô cơ cũng nhƣ các hợp chất hữu cơ.Các công trình khoa

Trang 17

học đăng trên các tạp chí thì phƣơng pháp trắc quang chiếm khoảng 40% tổng số các công trình đƣợc công bố.

Phƣơng pháp phân tích trắc quang đƣợc phát triển mạnh vì nó đơn giản, đángtin cậy và đƣợc sử dụng nhiều trong kiểm tra sản xuất hoá học, luyện kim và trong nghiên cứu hoá địa, hoá sinh, môi trƣờng và nhiều lĩnh vực khác [2]. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập vài nét của phƣơng pháp trắc quang nhằm làm sáng tỏ hơn những vấn đề sẽ trình bày trong phần thực nghiệm.

1.5.1. Cơ sở của phƣơng pháp phân tích trắc quang Nguyên tắc chung của phƣơng pháp phân tích trắc quang là muốn xác định một cấu tử X nào đó, chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lƣợng chất cần xác định X. Cơ sở của phƣơng pháp là định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer- Lambert-Beer.

Biểu thức của định luật: A  lg

I0   LC (1.1) I

Trong đó: Io, I lần lƣợt là cƣờng độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.

L là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua.

C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch. ε là hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh sáng và bƣớc sóng của ánh sáng tới ( ε = f (λ)).

A = f (λ, L,C)

(1.2)

Nhƣ vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lƣợng: bƣớc sóng, bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánhsáng.

Do đó nếu đo A tại một bƣớc sóng λ nhất định với cuvet có bề dày L xác định thì đƣờng biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = a.x là một đƣờng thẳng. Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch (bƣớc sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H+, sự có mặt của các ion lạ) nên đồ thị trên không có dạng đƣờng thẳng với mọi giá trị của nồng độ.

Do vậy biểu thức 1.1 códạng:

A = k.ε.L.(Cx)b (1.3)

Trang 18

Trong đó Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch. k: hằng số thực nghiệm. b: hằng số có giá trị 0 < b < 1. Nó là một hệ số gắn liền với nồng độ Cx. Khi Cx nhỏ thì b = 1, khi Cx lớn thì b <1. Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một cuvet có bề dày xác định thì ε = const và L = const. Đặt K = k.ε.L ta có: Aλ  K .C b (1.4)

Phƣơng trình (1.3) là cơ sở để định lƣợng các chất theo phép đo phổ hấp thụ quang phân tử UV-Vis (phƣơng pháp trắc quang). Trong phân tích ngƣời ta chỉ sử dụng vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính này rộng hay hẹp phụ thuộc vào bản chất hấp thụ quang của mỗi chất và các điều kiện thực nghiệm [2], [4].

1.5.2. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng bằng trắc quang Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để định lƣợng một chất bằng phƣơng pháp trắc quang. Từ các phƣơng pháp đơn giản không cần máy móc nhƣ: phƣơng pháp dãy chuẩn nhìn màu, phƣơng pháp chuẩn độ so sánh màu, phƣơng pháp cân bằng màu bằng mắt… các phƣơng pháp này đơn giản, không cần máy móc đo phổ nhƣng chỉ xác định đƣợc nồng độ gần đúng của chất cần định lƣợng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngƣỡng cho phép của các chất nào đó xem có đạt hay không. Các phƣơng pháp phải sử dụng máy quang phổ nhƣ: phƣơng pháp đƣờng chuẩn, phƣơng pháp dãy tiêu chuẩn, phƣơng pháp chuẩn độ trắc quang, phƣơng pháp cân bằng, phƣơng pháp thêm, phƣơng pháp vi sai,…Tùy theo từng điều kiện và đối tƣợng phân tích cụ thể mà ta chọn phƣơng pháp thích hợp. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phƣơng pháp đƣờng chuẩn để định lƣợngRodamine B. Phương pháp đường chuẩn: Từ phƣơng trình cơ sở A = k.(Cx)b về nguyên tắc, để xây dựng một đƣờng chuẩn phục vụ cho việc định lƣợng một chất trƣớc hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo độ hấp thụ quang A của dãy dung dịch chuẩn đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo đƣợc dựng đồ thị A = f(C).

Sau khi có đƣờng chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều kiện giống nhƣ khi xây dựng đƣờng chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng với điều

Trang 19

kiện đo nhƣ khi xây dựng đƣờng chuẩn (cùng dung dịch so sánh, cùng cuvet, cùng bƣớc sóng) đƣợc các giá trị Ax. Áp các giá trị Ax đo đƣợc vào đƣờng chuẩn sẽ tìm đƣợc các giá trị nồng độ Cx tƣơng ứng [2].

1.6. ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ Trong môi trƣờng nƣớc, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếpnhau: ♦ Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch. ♦ Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tánmàng. ♦ Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ Giai đoạn khuếch tán vào trong maoquản. ♦ Các phân tử chất bị hấp phụ đƣợc gắn vào bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn hấp phụ thựcsự.

Quá trình hấp phụ có thể đƣợc coi là một phản ứng nối tiếp, trong đó mỗi phản ứng nhỏ là một giai đoạn của quá trình.Khi đó, giai đoạn có tốc độ chậm nhất đóng vai trò quyết định đến tốc độ của cả quá trình.Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ. Do đó các giai đoạn này đóng vai trò quyết định đến toàn bộ quá trình động học hấp phụ. Dung lƣợng hấp phụ phụ thuộc vào các giai đoạn này và sẽ thay đổi theo thời gian cho đến khi quá trình đạt trạng thái cân bằng[5].

1.7. CÂN BẰNG HẤP PHỤ Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phân tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngƣợc lại pha mang.

Theo thời gian, lƣợng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngƣợc lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng [1].

Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lƣợng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ : q = f(T,PhoặcC)

Trang 20

(1.5)

Ở nhiệt độ không đổi (T= const), đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của q vào P hoặc C đƣợc gọi là đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ.[5] q = f(P) hoặc q=f(C) (1.6) Trong đó: q: Dung lƣợng hấp phụ cân bằng (mg/g) T: Nhiệt độ p: Áp suất C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l) Dung lƣợng hấp phụ cân bằng: là khối lƣợng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lƣợng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng dƣới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ cho trƣớc.

Dung lƣợng hấp phụ đƣợc tính theo công thức: q

 Co  Ccb  .V m

(1.7)

Trong đó: q: Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) V: Thể tích dung dịch (ml) m: Khối lƣợng chất hấp phụ (g) Co: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l) Ccb: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) Trong quá trình hấp phụ, các phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời, bởi vì các phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài chất hấp phụ và sau đó khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất hấp phụ.

Hiệu suất hấp phụ: là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung dịch ban đầu: H

C0  Ccb .100% (1.8) C0

Trong đó: H: Hiệu suất hấp phụ (%) Co: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l) Ccb: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) [3]

Trang 21

1.8. CÁC YẾU TỐ ẢNH HỬỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ Có ba yếu tố chính ảnh hƣởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất rắn, đó là: Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí). Ảnh hƣởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm nhƣng thƣờng ở mức độ ít.

Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ.

Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác nhƣ sự thay đổi diện tích bề mặt của chất hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch [11].

1.9. CÁC MÔ HÌNH HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT Khi nhiệt độ không đổi, đƣờng biểu diễn q = fT(P hoặc C) đƣợc gọi là đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ là đƣờng mô tả sự phụ thuộc của dung lƣợng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một nhiệt độ không đổi. Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt đƣợc mô tả qua các phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ nhƣ: phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmui… Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ có thể xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm hoặc bán kinh nghiệm tuỳ thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lý số liệu thực nghiêm [6].

Một số phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng đƣợc nêu ở bảng 1.3 Bảng 1.3: Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng Bản chất của sự

Ðƣờng đẳng nhiệt hấp phụ

Phƣơng trình

Langmuir

v b. p  vm 1  b. p

Vật lý và hóa học

Henry

v  k. p

Vật lý và hóa học

Freundlich

v  k. p1n (n  1)

Vật lý và hóa học

Shlygin-Frumkin- Temkin

v 1  .lnC0 . p vm a

Hóa học

Trang 22

hấp phụ

Brunauer-Emmett-Teller (BET)

 C  1 . p p 1   v  p0  p  vm .C vm .C p0

Vật lý, nhiều lớp

Trong các phƣơng trình trên: Ν: Thể tích chất bị hấp phụ

νm: Thể tích hấp phụ cực đại

p: Áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí

a, b, k, n: là các hằng số.

po: Áp suất hơi bão hoà của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ của VLHP đối với Rhodamine B trong môi trƣờng nƣớc theo mô hình đƣờng đẳng nhiệt nhiệt hấp phụ Langmuir.

Phương trình đẳng nhiệt nhiệt hấp phụ Langmuir là phƣơng trình mô tả cân bằng hấp phụ đầu tiên đƣợc thiết lập bằng lý thuyết. Phƣơng trình Langmuir đƣợc xây dựng dựa trên các giả thuyết: o Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt của chất hấp phụ tại những trung tâm xác định. o Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân. o Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lƣợng hấp phụ trên các tiểu phân là nhƣ nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.

Khi đó có thể biểu diễn phƣơng trình Langmuir nhƣ sau: q q max

θ

b.Ccb (1.9) 1  b.Ccb

Trong đó: q, qmax : dung lƣợng hấp phụ cân bằng, dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g) θ: độ che phủ b: hằng số Langmuir Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) Phƣơng trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trƣng của hệ: +Trong vùng nồng độ nhỏ: b.Ccb<< 1 thì q = qmax.b.Ccb mô tả vùng hấp phụ tuyến tính.

Trang 23

+Trong vùng nồng độ cao: b.Ccb>> 1 thì q = qmax mô tả vùng hấp phụ bão hòa. Để xác định các hằng số trong phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có thể sử dụng phƣơng pháp đồ thị bằng cách chuyển phƣơng trình trên thành phƣơng trình đƣờng thẳng có dạng:

Hình 1.5: Sự phụ thuộc của

Hình 1.4: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ

vào

Ccb

Langmuir

Khi nồng độ chất bị hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đƣờng đẳng nhiệt biểu diễn là một đoạn cong. Để xác định các hằng số trong phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir, đƣa phƣơng trình (1.10) về dạng phƣơng trình đƣờngthẳng: Ccb 1 1   Ccb q b.q max q max

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của

(1.10)

Ccb vào Ccb sẽ xác định đƣợc các hằng số: q

KL, qmax trong phƣơng trình. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và đồ thị sự phụ thuộccủa

Ccb vào Ccbcó dạng nhƣ hình 1.3 và 1.4. q

từ (1.10) giá trị KL có thể xác định đƣợc tham số cân bằng RL: RL =

(1.11)

Trong đó: RL: tham số cân bằng C0: Nồng độ ban đầu (mg/l) KL: Hằng số Langmuir (l/mg)

Trang 24

Mối tƣơng quan giữa các giá trị của KL và các dạng của mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thực nghiệm đƣợc thể hiện trong bảng 1.3.

Bảng 1.4 Mối tƣơng quan giữa các giá trị của KL và các dạng của mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Giá trị RL

Dạng mô hình

RL > 1

Không phù hợp

RL = 1

Tuyến tính

0 < RL < 1

Phù hợp

RL = 0

Không thuận nghịch

Phƣơng trình Langmuir xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại và mối tƣơng quan giữa quá trình hấp phụ và giải hấp phụ thông qua hằng số Langmuir KL, sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm, do vậy đây là cơ sở để lựa chọn chất hấp phụ thích hợp cho hệ hấp phụ [2].

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Khi nghiên cứu về khả năng hấp phụ trong pha lỏng, trong trƣờng hợp chất hấp phụ có lỗ xốp, Freundlich thiết lập đƣợc phƣơng trình đẳng nhiệt trên cơ sở số liệu thực nghiệm . q = KF.C1/n (1.12) Trong đó: KF là hằng số hấp phụ Freundlich.

Nếu C = 1 đơn vị thì a = KF tức là KF chính là dung lƣợng hấp phụ tại C = 1, vậy nó là đại lƣợng có thể dùng để đặc trƣng cho khả năng hấp phụ của hệ, giá trị KF lớn đồng nghĩa với hệ có khả năng hấp phụ cao.

1/ n (n > 1) là bậc mũ của C luôn nhỏ hơn 1, nó đặc trƣng định tính cho bản chất lực tƣơng tác của hệ, nếu 1/n nhỏ (n lớn) thì hấp phụ thiên về dạng hóa học và ngƣợc lại, nếu 1/n lớn (n nhỏ) thì bản chất lực hấp phụ thiên về dạng vật lý, lực hấp phụ yếu.

Trang 25

Hình 1.6. Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich (bên trái), đồ thị để tìm các hằng số trong phƣơng trình Frendlich (bên phải) Với hệ hấp phụ lỏng – rắn, n có giá trị nằm trong khoảng từ 1÷ 10 thể hiện sự thuận lợi của mô hình. Nhƣ vậy, n cũng là một trong các giá trị đánh giá đƣợc sự ph hợp của mô hình với thực nghiệm.

Vì 1/n luôn nhỏ hơn 1 nên đƣờng biểu diễn của phƣơng trình (1.12) là một nhánh của đƣờng parabol, và đƣợc gọi là đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich (hình 1.6, bên trái).

Để xác định các hằng số trong phƣơng trình Freundlich, ngƣời ta cũng sử

dụng phƣơng pháp đồ thị (hình 1.6, bên phải). Phƣơng trình Freundlich có thể viết dƣới dạng: lg q = lg KF + 1/n lg C

(1.13)

Nhƣ vậy lg a tỉ lệ bậc nhất với lg C. Đƣờng biểu diễn trên hệ toạ độ lg q - lg C sẽ cắt trục tung tại N. Ta có: ON = lg KF ; tgα = 1/n Mô hình hấp phụ Langmuir và Freundlich đƣợc ứng dụng nhiều trong nghiên cứu mô hình hấp phụ đối với hệ rắn – lỏng, đặc biệt trong các nghiên cứu hấp phụ chống ô nhiễm môi trƣờng [2]

Trang 26

CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 2.1.1. Hoá chất - Rhodamine B( xuất xứ Trung Quốc) - NaOH rắn (xuất xứ từ Trung Quốc) - Dung dịch axit HCl đậm đặc 35,6% (xuất xứ TrungQuốc) - Dung dịch H2O2 30% (xuất xứ TrungQuốc) 2.1.2. Thiết bị - Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV Lambomed, INC - Máy đo pH Jenway - Máy khuấy - Máy nghiền thông dụng - Tủ sấy, cân phân tích - Các loại pipet, buret, bình tam giác, cốc, bình định mức...

2.1.3. Pha hóa chất Dung dịch chuẩn gốc Rhodamine B1000mg/l: Cân chính xác 0.1g Rhodamine B trên cân điện tử bốn số, hoà tan bằng nƣớc cất trong bình định mức 100ml, định mức đến vạch. Từ dung dịch gốc này có thể pha các dung dịch Rodamine B có nồng độ cầnthiết.

Dung dịch chuẩn làm việc Rhodamine B100mg/l: Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 1000ml/l cho vào bình định mức 100ml, thêm nƣớc cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B60mg/l: Dùng pipet hút chính xác 60 ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 100ml, thêm nƣớc cất đến vạch và lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B50mg/l: Dùng pipet hút chính xác 50ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 100ml, thêm nƣớc cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B40mg/l: Dùng pipet hút chính xác 40ml dung

Trang 27

dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 100ml, thêm nƣớc cất đến vạch và lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B30mg/l: Dùng pipet hút chính xác 30ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 100ml, thêm nƣớc cất đến vạch và lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B20mg/l: Dùng pipet hút chính xác 20ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 100ml, thêm nƣớc cất đến vạch và lắc đều.

Dung dịch NaOH 2M: Cân 80.0 g NaOH (rắn), cho vào cốc 250ml.Thêm nƣớc cất từ từ và hòa tan hoàn toàn lƣợng vừa cân. Chuyển toàn bộ sang bình định mức 1000ml. Thêm nƣớc cất tới vạch và lắc đều. Bảo quản trong bình thủy tinh để tránh ánh sáng trựctiếp.

Dung dịch NaOH 0.5M: Cân 10g NaOH cho vào bình định mức 500ml, định mức đến vạch bằng nƣớc cất.

Dung dịch HCl 0.5M: Dùng ống đong đong 10.64 ml dung dịch HCl đậm đặc (d= 1.19 gam/mol) cho vào bình định mức 250ml và định mức đến vạch bằng nƣớc cất.

2.2. CHUẨN BỊ CÁC VLHP VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA CÁC VLHP 2.2.1 Chuẩn bị các VLHP từ bã mía chƣa biến tính và đã biến tính bằng NaOH; NaOH/H2O2 Bã mía đƣợc lấy từ cơ sở bán nƣớc mía. a. Chuẩn bị các VLHP từ bãmía chƣa qua biến tính(VLHP1) Bã mía sau khi đƣợc thu về sẽ rửa sạch bằng nƣớc máy và rửa lại bằng nƣớc cất nhiều lần để loại bỏ đƣờng hòa tan, sau đó sấy khô ở 80oC trong 48 giờ. Bã mía khô đƣợc cắt nhỏ thành các đoạn khoảng 2 -3cm (bã mía thô). Sau đó tiến hành xay min bằng máy xay và rây ở kích thƣớc <0.5mm. Ta thu đƣợc VLHP1.

Trang 28

Hình 2.1 : Bã mía chƣa qua biến tính (VLHP1)

b. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ từ bã mía qua biến tính bằng NaOH (VLHP2) Cân 5g bã mía đã đƣợc xay mịn cho vào cốc thủy tinh 500ml, thêm tiếp 250ml dung dịch NaOH nồng độ 2M trộn đều nguyên liệu, sau đó đem đun ở bếp cách thủy trong 2h và 4h, nhiệt độ đun là 800C. Nguyên liệu sau khi đun xong đƣợc đêm lọc qua chân không để thu hồi bã rắn.

Vật liệu tiếp tục đƣợc ngâm rửa sạch bằng nƣớc cất hai lần và ngâm trong dung dịch HCl0.5M trong 30 phút để loại bỏ NaOH. Rửa lại bằng nƣớc cất nhiều lần cho đến khi pH của nó bằng 7 thì dừng lại; sau đó lọc qua chân không để lấy bã rắn và tiếp tục sấy ở 70oC trong 8 giờ để nguyên liệu khô hoàn toàn.Ta thu đƣợc VLHP2 từ bã mía qua xử lý bằng NaOH trong 2h và 4h.

Trang 29

Hình 2.2: Bã mía đã biến tính bằng NaOH 2h( VLHP2)

Hình 2.3: Bã mía đã biến tính bằng NaOH 4h( VLHP2)

Trang 30

c. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ từ bã mía qua biến bằng NaOH/H2O2 (VLHP3) Cân 5g bã mía đã đƣợc xay mịn cho vào cốc thủy tinh 500ml, thêm tiếp 250ml dung dịch NaOH nồng độ 2M trộn đều nguyên liệu, sau đó đem đun ở bếp cách thủy trong 2h và 4h và trong quá trình đun chúng ta thêm 20ml dung dịch H2O2 30% chia đều cho các khoản thời gian 2h và 4h ở các vật liệu, nhiệt độ đun là 800C. Nguyên liệu sau khi đun xong đƣợc đêm lọc qua chân không để thu hồi bã rắn.

Bã rắn tiếp tục đƣợc ngâm rửa sạch bằng nƣớc cất hai lần và ngâm trong dung dịch HCl0.5M trong 30 phút để loại bỏ NaOH/H2O2 còn dƣ. Rửa lại bằng nƣớc cất nhiều lần cho đến khi pH của nó bằng 7 thì dừng lại; sau đó lọc qua chân không để lấy bã rắn và tiếp tục sấy ở 70oC trong 8 giờ để nguyên liệu khô hoàn toàn.Ta thu đƣợc VLHP3 từ bã mía qua xử lý bằng NaOH/H2O2 trong 2h và 4h.

Hình 2.4: Bã mía đã biến tính bằng NaOH/H2O2 2h ( VLHP3)

Trang 31

Hình 2.5: Bã mía đã biến tính bằng NaOH/H2O2 4h ( VLHP3) 2.2.2. Một số đặc trƣng cấu trúc của cácVLHP a. Đo ảnh SEM Để khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP từ bã mía chƣa biến tính và đãbiến tính bằng NaOH; NaOH/H2O2.Chúng tôi tiến hành gửi mẫu đi chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) bề mặt của VLHP1, VLHP2, VLHP3 ở trƣờng đại học Bách Khoa Đà nẵng. b. Đo phổ hồng ngoại(FTIR) Để khảo sát đặc điểm cấu trúccủa VLHP từ bã mía chƣa biến tính và đã biến tính bằng NaOH; NaOH/H2O2 .Chúng tôi tiến hành gửi mẫu đem phân tích qua phổ hồng ngoại của VLHP1, VLHP2, VLHP3 ở Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng 2 (QUATEST 2)Thọ Quang, Sơn Trà, Đà Nẵng.

2.3. DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐINH NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B Từ dung dịch RhodaminB gốc nồng độ 1000 mg/l chuẩn bị các dung dịch có nồng độ: 1;2;3;4;5 mg/l, mẫu trắng không chứa Rhodamine B. Dùng dung dịch NaOH 0.1M và HCl 0.1M để điều chỉnh môi trƣờng của các dung dịch đến pH=7. Sau đó dựng đƣờng chuẩn theo các bƣớc sau:

Trang 32

- Khảo sát để chọn bƣớc sóng ƛmax thích hợp. Bằng cách quét bƣớc sóng trong khoảng từ 400nm ÷ 600nm ở các nồng độ khác nhau.Kết quả thấy tại bƣớc sóng 552nm, thuốc nhuộm RhB có độ hấp thụ cao nhất. Do đó chọn bƣớc sóng cực đại là 552nm để tiến hành đo các thí nghiệm tiếp theo.

- Đo mật độ quang D lần lƣợt của các dung dịch chuẩn và mẫu trắng trên máy quang phổ ở bƣớc sóng ƛmax đã khảo sát ở trên.

- Xây dựng đồ thị đƣờng chuẩn D = f(C) theo phần mềm của máy phân tích hoặc theo phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất của dạng đƣờng y = ax + b.

2.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA CÁC VLHP. 2.4.1. Ảnh hƣởng của thờigian Chuẩn bị các 5 cốc thủy tinh dung tích 250ml có đánh số thứ tự, mỗi cốc chứa 0,05g các VLHP và 100ml dung dịch RhB nồng độ 50 mg/l . Điều chỉnh pH đến 7 cho các dung dịch. Khuấy các dung dịch với tốc độ vừa trong những khoảng thời gian khác nhau từ 1h ;2h ;3h; 4h; 5h ở nhiệt độ phòng (27±10C). Lọc bỏ bã rắn và lấy dịch lọc sau đó đem đi đo độ hấp thụ quang trên máy uv-vis, ta thu đƣợc kết quả độ hấp thụ quang. Tính hiệu suất hấp phụ của các VLHP theo công thức (2.1).

Hình 2.6: Hình minh họa khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến VLHP 1 2.4.2. Ảnh hƣởng củapH Chuẩn bị các 5 cốc thủy tinh dung tích 250ml có đánh số thứ tự, mỗi cốc chứa

Trang 33

0,05g các VLHP và 100ml dung dịch RhB nồng độ 50 mg/l.

Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh pH của các dung dịch đến các giá trị tƣơng ứng là 2; 4; 6; 8;10. Khuấy các dung dịch với tốc độ vừa trong thời gian 2,5h của VLHP1 và 3h của VLHP2 ; VLHP3. ở nhiệt độ phòng (27±10C).Sau đó dung dịch đƣợc quay ly tâm để giảm hàm lƣợng chất lơ lửng và bã rắn, tiếp tục đem đi đo độ hấp thụ quang trên máy UV-Vis, ta thu đƣợc kết quả độ hấp thụ quang. Tính hiệu suất hấp phụ của các VLHP. Theo công thức (2.1).

H

Co  Ccb .100 Co

(2.1)

Trong đó:Co, Ccb: nồng Rhodamine B ban đầu và sau khi hấp phụ tƣơng ứng (mg/l).

Hình 2.7: Hình minh họa khảo sát ảnh hƣởng của pH đến VLHP 2 2.4.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng Chuẩn bị các 5 cốc thủy tinh dung tích 250ml có đánh số thứ tự, mỗi cốc chứa lần lƣợt 0.025g; 0.05g; 0.075g; 0.1g; 0.125g các VLHP với 100ml dung dịch RhB có

Trang 34

nồng độ 50 mg/l; pH của các dung dịch đƣợc điều chỉnh đến 8. Khuấy các dung dịch với tốc độ vừa trong khoảng thời gian 2.5h cho VLHP1, 3h cho VLHP2, VLHP3 ở nhiệt độ phòng (27±10C). Sau đó dung dịch đƣợc quay ly tâm để giảm hàm lƣợng chất lơ lửng và bã rắn, tiếp tục đem đi đo độ hấp thụ quang trên máy uv-vis, ta thu đƣợc kết quả độ hấp thụ quang. Tính hiệu suất hấp phụ của các VLHPtheo công thức (2.1).

Hình 2.8: Hình minh họa khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng đến các VLHP3 2.4.4. Ảnh hƣởng nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP Tiến hành sự hấp phụ với 0.05g các VLHP và 100ml dung dịch Rhodamine B có nồng độ xác định khác nhau: 20mg/l; 30mg/l; 40mg/l; 50mg/l; 60mg/l pH của các dung dịch đƣợc điều chỉnh đến 8, Khuấy các dung dịch với tốc độ vừa trong khoảng thời gian 2.5h cho VLHP1, 3h cho VLHP2, VLHP3 ở nhiệt độ phòng (27±10C). Sau đó dung dịch đƣợc quay ly tâm để giảm hàm lƣợng chất lơ lửng và bã rắn, tiếp tục đem đi đo độ hấp thụ quang trên máy uv-vis, ta thu đƣợc kết quả độ hấp thụ quang.

Tính hiệu suất hấp phụ của các VLHPtheo công thức (2.1).

Trang 35

Hình 2.9: Hình minh họa khảo sát nồng độ RhodaminB từ 20ppm-60ppm VLHP1

Trang 36

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. KHẢO SÁT ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC CỦA CÁC VLHP 3.1.1. Kết quả đo ảnh SEM Sau khi chúng tôi tiến hành chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) bề mặt của VLHP từ bãmía chƣa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH thu đƣợc kết quả sau:

Hình 3.1 : Ảnh SEM của VLPH từ bã mía chƣa qua biến tính (VLHP1)

Hình 3.2: Ảnh SEM của VLPH từ bã mía đã qua biến tính bằng NaOH (VLHP2)

Trang 37

Hình 3.3: Ảnh SEM của VLPH từ bã mía đã qua biến tính bằng NaOH/H2O2 (VLHP3) Nhận xét: Kế quả đoảnh SEM của VLHP từ bã mía chƣa qua xử lý và đã xử lý bằng NaOH; NaOH/H2O2 ở cùng độ phóng đại và độ phân giải có thể thấy bề mặt VLHP3tơi xốp hơn bề mặt VLHP2, bề mặt VLHP2 lại tơi xốp hơn bề mặt VLHP1.

Nhƣ vậy sơ bộ có thể đánh giá đƣợc khả năng hấp phụ của VLHP3 là tốt hơn so với VLHP2 và VLHP2 tốt hơn VLHP1. Điều này có thể đƣợc giải thích là khi bã mía đƣợc xử lý với NaOH thì NaOH tƣơng tác với nhóm OH của lignin tạo thành muối, lignin sẽ bị tan và các lỗ xốp trên bề mặt (hình 3.2) đƣợc hình thành. Nhƣ vậy nƣớc có thể đi vào các lỗ xốp, kéo theo thuốc nhuộm và gắn vào các tâm hấp phụ.

Các sợi xenlolozo và hemixenlulozo của bã mía trƣớc khi xử lý bị siết chặt lại bởi lignin, làm cho độ xốp của VLHP thấp và diện tích bề mặt nhỏ; tuy nhiên sau khi xử lý với NaOH/H2O2, lignin tan ra làm giải phóng các sợi, VLHP xốp và diện tích về mặt cũng tănglên.

Nhƣ vậy sơ bộ có thể đánh giá đƣợc khả năng hấp phụ của VLHP qua xử lý NaOH/H2O2là tốt hơn so với VLHP qua xử lí NaOH vàVLHP chƣa qua xử lý.

Trang 38

3.1.2. Phổ hồng ngoại(IR) Sau khi chúng tôi tiến hành đem phân tích qua phổ hồng ngoại củaVLHP từ bã mía chƣa qua xử lý và xử lý bằng NaOH; NaOH/H2O2 thu đƣợc kết quả sau:

Hình 3.4: Phổ hồng ngoại của VLHP1 và VLHP2 (2h – 4h)

Hình 3.5: Phổ hồng ngoại của VLHP1 và VLHP3( 2h- 4h)

Trang 39

Hình 3.6: Phổ hồng ngoại của VLHP1; VLHP2 (2h-4h); VLHP3 (2h-4h).

Nhận xét: Từ hình 3.4 ; hình 3.5 và hình 3.6ta thấy: + 3410 cm-1, 3420 cm-1: Dao động hóa trị của liên kiết O-H +2800-3000 cm-1 : Dao động hóa trị của liên kết C-H + 2130-2260 cm-1: Dao động hóa trị của liên kết C≡C + 1730 cm-1 : Dao động hóa trị của liên kết C=O + 1600-1660 cm-1: Dao động hóa trị của lien kết C=C + 3200-3400 cm-1 là dao động hóa trị của liên kếtO-H Nhìn chung về cơ bản cấu trúc phổ IR của VLHP1 , VLHP2 (2h và 4h), VLHP3 (2h-4h) có sự thay đổi rõ. Một số peak bị mất và có một số peak mới xuất hiện.

Khi quan sát ở hình 3.4 cho thấy Phổ đồ IR của VLHP1 và VLHP2 xử lý trong 2h và 4h là có sự biến đổi lớn. Đó là một số peak bị mất nhƣ peak tại số sóng 800cm1

;1100cm-1;1250cm-1; 1500cm-1;1600cm-1;1700cm-1và xuất hiện một số peak tại số

sóng 1050cm-1; 1220cm-1; 1280cm-1; 1320cm-1; 1650cm-1. Ngoài ra cƣờng độ của peak cũng giảm là peak tại số sóng khoảng 3200-3400 cm-1.Điều đó chứng tỏ VLHP sau khi xử lý bằng NaOHcó sự biến đổi về thành phần hóa học. Cƣờng độ peak của VLHP2 4h thay đổi rõ rệt hơn với cƣờng độ peak của VLHP2 trong 2h. Nên chúng tôi chọn VLHP2 xử lý trong 4h để tiến hành làm thí nghiệm.

Trang 40

Quan sát ở hình 3.5 cho thấy Phổ đồ IR của VLHP1 và VLHP3 xử lý trong 2h và 4h là cũng có một số điểm khác biệt giữa phổ đồ của các VLHP, đó là một số peak bị mất nhƣ peak tại số sóng 800cm-1; 880cm-1; 1230cm-1; 1300cm-1; 1430cm1

;1500cm-1;1600 cm-1;1700cm-1và một số peak mới xuất hiện nhƣ peak tại số sóng

1120cm-1;1200cm-1;1280cm-1. Ngoài ra cƣờng độ của peak cũng giảm là peak tại số -1 sóng khoảng 3200-3400 cm . Trong quá trình xử lý bã mía để chuẩn bị VLHP có sử

dụng chất oxi hóa mạnh là H2O2. Mục đích của việc đƣa H2O2vào là để oxi hóa nhóm OH tạo thành các nhóm cacboxylic axit. Ngoài ra trong quá trình xử lýviệc đun nóng bã mía với NaOH/H2O2cũng tạo ra O2, việc này làm cho VLHP có các lỗ xốp nhiều hơndẫn đến sự hấp phụ tốt hơn . Cụ thể là lignin trong bã mía bị tan ra bởi NaOH và mất đi điều này cho thấy quá trình xử lý VLHP đã có hiệu quả và kết quả thực nghiệm đã cho thấy một số peak tại số sóng từ 1200cm-1– 1800cm-1bị mất kết quả khả quan về mục đích này. Cƣờng độ peak của VLHP3 4h thay đổi rõ rệt hơn với cƣờng độ peak của VLHP3 trong 2h. Nên chúng tôi chọn VLHP3 xử lý trong 4h để tiến hành làm thí nghiệm.

3.2. DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐINH NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B Chúng tôi đã tiến hành khảo sát bƣớc sóng ƛmax của thuốc nhuộm Rhodamine B và thu đƣợc kết quả ở bƣớc sóng 552nm độ hấp phụ cực đại.

Sau khi tiến hành đo mật độ quang của thuốc nhộm Rhodamine B ở bƣớc sóng ƛmax = 552nm trên máy quang phổ ở các nồng độ khác nhau chúng tôi thu đƣợc kết quả sau: Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ RhodaminB C (mg/l)

1

2

3

4

5

Độ hấp thụ (A)

0.250

0.495

0.614

0.801

0.962

Trang 41

A

1.2 1

y = 0.173x + 0.1054 R² = 0.9904

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

1

2

3

4

5

C(mg/l) 6

Hình 3.7: Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Rhodamine Nhận xét: Từ số liệu thực nghiệm ở bảng 3.1 ta xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B. - Thu đƣợc phƣơng trình đƣờng chuẩn y = 0.173x + 0.1054 trong đó y là mật độ quang, x là nồng độ (mg/l).

- R2 = 0.9904gần bằng 1 chứng tỏ phƣơng trình tuyến tính tốt dẫn đến độ biến động kết quả thấp. Nên ta sử dụng đƣờng chuẩn này để tính toán nồng độ Rhodamine B sau khi khảo sát khả năng hấp phục ủ a VLHP từ bã mía chƣa qua biến tính và qua biến tính bằng NaOH; NaOH/H2O2.

3.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA CÁC VLHP 3.3.1. Ảnh hƣởng của thời gian Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đếnkhảnănghấpphục ủ a c á c VLHP chúng tôi thu đƣợc kết quả ở bảng 3.2 và hình 3.8:

Trang 42

Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của VLHP VLHP1

Thời

VLHP2

VLHP3

Gian

Co

Ccb

H

Co

Ccb

H

Co

Ccb

H

(t)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

1

50

20.92

58.15

50

13.42

73.15

50

9.95

80.09

2

50

18.77

62.46

50

12.47

75.06

50

8.43

83.14

3

50

18.38

63.24

50

11.03

77.95

50

6.82

86.35

4

50

17.92

64.15

50

10.80

78.4

50

6.89

86.22

5

50

17.76

64.48

50

11.36

77.28

50

6.97

86.05

H%

100 90 80 70 60 VLHP1

50

VLHP2

40

VLHP3

30 20 10

t

0

0

1

2

3

4

5

6

Hình 3.8: Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP Nhận xét: Từ kết quả thu đƣợc ở bảng 3.2 và hình 3.8 nhìn chung cho thấy trong khoảng thời gian hấp phụ khảo sát từ 1h÷5h, ở nồng độ Rhodamine B là 50 mg/l thì hiệu suất hấp phụ của các VLHPđều tăng trong khoảng 1h÷3h đầu điển hình VLHP1 tăng từ 58.15%÷63.24%; VLHP2 tăng từ 73.15%÷77.95%; VLHP3 tăng từ 80.09%÷86.35% và tƣơng đối ổn định từ 3h÷5h tiếp theo. Hấp phụ của cá vật liệu có thể xảy ra hai pha, hấp phụ bề mặt và hấp phụ mao dẫn Rhodamin B chủ yếu hấp phụ ở dạng pha đầu nên trong khoản thời gian 3h đầu khả năng hấp phụ tăng mạnh do các phân tử thuốc

Trang 43

nhuộm đƣợc hấp phụ nhanh lên bề mặt của các VLHP, và ở những khoảng thời gian sau thì các vị trí hấp phụ của VLHP đã đƣợc lắp đầy và hấp phụ gần nhƣ đạt cân bằng dẫn đến hiệu suất hấp phụ không thay đổi nhiều.

Nhƣ vậy có thể thấy các VLHP có khả năng hấp phụ Rhodamine B với thời gian đạt hấp phụ tối đa càng tăng thì khả năng hấp phụ của các VLHP càng giảm. Ở VLHP1 trong khoản thời gian từ 2h-3h thì khả năng hấp phụ của VLHP thay đổi gần nhƣ tƣơng tự nhau. Do đó chúng tôi chọn là thời gian đạt cân bằng của VLHP1 là 2.5h; VLHP2 và VLHP3 là 3h để tiến hành các thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tiếp theo.

3.3.2. Ảnh hƣởng củapH Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của pH đếnkhảnănghấpphục ủ a c á c VLHP, chúng tôi thu đƣợc kết quả ở bảng 3.3 và hình 3.9: Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP VLHP1

VLHP2

VLHP3

Co

Ccb

H

Co

Ccb

H

Co

Ccb

H

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

2

50

22.19

55.62

50

14.87

70.26

50

10.38

79.23

4

50

20.80

58.39

50

13.43

73.13

50

9.40

81.19

6

50

19.82

60.35

50

12.38

75.24

50

8.38

83.24

8

50

18.38

63.24

50

11.02

77.95

50

6.82

86.35

10

50

17.73

64.53

50

10.85

78.3

50

6.30

87.39

pH

Trang 44

H%

100 90 80 70 60

VLHP1

50

VLHP2

40

VLHP3

30

20 10

pH

0 0

2

4

6

8

10

12

Hình 3.9: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH của các VLHP Nhận xét: Môi trƣờng pH có ảnh hƣởng đến cấu trúc bề mặt cảu VLHP nên có thể ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ Rhodamine B các VLHP.Từ kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.3 vàhình 3.9 cho thấy pH ảnh hƣởng nhiều đến khả năng hấp phụ Rhodamine B nhƣ khi pH tăng hiệu suất hấp phụ của các VLHP đều tăng. Nhƣ VLHP1 tăng từ 55.62%÷64.53%; VLHP2 tăng từ 70.26%÷78.30%; VLHP3 tăng từ 79.23%÷87.39%. Tuy nhiên trong khoảng pH từ 2-8 hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng nhanh. Ở pH từ 8÷10 hiệu suất hấp phụ của các VLHPlà tƣơng đối ổn định. Do đó chọn pH của các dung dịch nghiên cứu là pH = 8 để tiến hành các thí nghiệm tiếptheo. Nhƣ vậy bƣớc đầu có thể kết luận đây là một thuận loại cho quá trình xử lý vì VLHP vẫn hoạt động tốt trong khoảng pH rộng.

3.3.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chƣa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH; NaOH/H2O2 chúng tôi thu đƣợc kết quả ở bảng 3.4 và hình 3.10:

Trang 45

Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của khối lƣợng các VLHP đến hiệu suất hấp phụ Khối lƣợng (g)

Tên các VLHP

0.025

0.05

0.075

0.1

0.125

VLHP1

60.53

65.24

67.32

68.45

69.14

VLHP2

72.26

77.95

79.83

81.24

82.93

VLHP3

82.14

86.35

87.26

88.71

90.30

H%

100 90 80 70 60

VLHP1

50

VLHP2

40

VLHP3

30 20 10

m

0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Hình 3.10: Ảnh hƣởng khối lƣợng của các VLHPđến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Qua kết quả thực nghiệm thu đƣợc cho thấy khi khối lƣợng của các VLHP tăng thì hiệu suất hấp phụ của VLHP đều tăng theo.

Với khối lƣợng của các loại VLHP từ 0.025 ÷ 0,05g trong 100ml dung dịch RhB thì hiệu suất hấp phụ tăng nhanh và mạnh nhất; với khối lƣợng từ 0.05 ÷ 0.125g thì hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng chậm và ổn định dần. Sự hấp phụ tăng lên cùng với khối lƣợng của các VLHP có thể đƣợc giải thích là do khi khối lƣợng VLHP tăng nên bề mặt tiếp xúc giữa các VLHP với Rhodamine B tăng lên làm cho khả năng đi thuốc nhuộm Rhodamine B đi vào các mao quản các VLHP tăng lên làm ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ của thuốc nhuộm Rhodamine B. và ở thí nghiệm này chúng tôi chọn khối lƣợng các VLHP là 0,05g cho các thínghiệm.

Trang 46

3.3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP a. Theo phương trình Langmuir Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP chúng tôi thu đƣợc kết quả ở bảng 3.5 và hình 3.11: Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ VLHP 1 (H%) Co (mg/l)

Ccb (mg/l)

H (%)

q (mg/g)

Ccb/q (mg/l)

20

6.57

67.14

26.85

0.24

30

10.12

66.23

39.73

0.250

40

14.25

64.36

51.48

0.276

50

18.38

63.24

63.24

0.290

60

23.73

60.45

72.54

0.327

VLHP 2 (H%) 20

3.14

84.26

33.70

0.093

30

5.65

81.14

48.68

0.116

40

8.34

79.15

63.32

0.131

50

11.02

77.95

77.95

0.141

60

13.78

77.02

92.42

0.149

VLHP 3 (H%) 20

1.97

90.15

36.06

0.054

30

3.72

87.59

52.55

0.070

40

5.18

87.03

69.62

0.074

50

6.82

86.35

86.35

0.079

60

8.76

85.40

102.48

0.085

Trang 47

H%

100

90 80 70 60

VLHP1

50

VLHP2

40

VLHP3

30 20 10

Co

0

0

10

20

30

40

50

60

70

Hình 3.11: Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Từ kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.5 vàhình 3.11 cho thấy đối với các VLHP khác nhau khi nồng độ Rhodamine B ban đầu tăng thì hiệu suất hấp phụ lại giảm dần. Khi tăng nồng độ Rhodamine B từ 20mg/l÷60mg/l hiệu suất hấp phụ của VLHP1 giảm từ 67.14÷60.45% ; VLHP2 giảm từ 84.26÷77.02%, VLHP3 giảm từ 90.15÷85.40%. Điều này có thể đƣợc giải thích do sự chiếm vị trí hấp phụ của Rhodamine B. Khi các vị trí hấp phụ bị đầy thì sẽ diễn ra quá trình giải hấp, do quá trình hấp phụ là quá trình cân bằng động nên lƣợng Rhodamine B không đƣợc tiếp tục hấp phụ mà một phần Rhodamine B bị giải hấp vì vậy dẫn đến hiệu suất giảm dần khi nồng độ tăng.

Từ các kết quả thu đƣợc bảng 3.5 chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ Rhodamine B của hai loại VLHP theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

Trang 48

)

q(mg/g)

Ccb/q(mg/l

0.35 y = 0.0317x + 0.9351 R² = 0.9825

0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

Ccb

Ccb

0

Hình 3.12. Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối đối với Rhodamin B của VLHP1

5

10

15

20

25

Hình 3.13. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamin B của VLHP1 )

q(mg/g)

Ccb/q(mg/l

Ccb

0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0

y = 0.0171x + 0.2773 R² = 0.9468

Ccb

0

Hình 3.14. Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với Rhodamin B của VLHP2

10

15

Hình 3.15. Sự phụ thuộc của Ccb/q đối với Ccb với Rhodamin B của VLHP2 )

Ccb/q(mg/l

q(mg/g)

Ccb

0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0

y = 0.0158x + 0.1905 R² = 0.9171

Ccb

0

Hình 3.16. Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với Rhodamin B của VLHP3

5

2

4

6

8

10

Hình 3.17. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamin B của VLHP3

Trang 49

Từ mô hình đẳng nhiệt Langmuir đối với mỗi VLHP chúng tôi tính đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại qmax và các hệ số hấp phụ K Langmuir của các VLHP. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.6.

Bảng 3.6: Dung lƣợng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir TÊN VLHP

VLHP1

VLHP2

VLHP3

qmax

31.45

58.16

63.24

K

0.034

0.062

0.083

Từ kết quả ở bảng 3.6 ta tính đƣợc ta sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu của thuốc nhuộm Rhodamine B trên các VLHP. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.7 Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu của thuốc nhuộm Rhodamine B trên các VLHP C0 (mg/l)

20

30

40

50

60

RL1

0.57

0.47

0.40

0.35

0.31

RL2

0.48

0.38

0.31

0.27

0.24

RL3

0.36

0.28

0.22

0.18

0.16

RL

0.7 0.6 0.5 RL1

0.4

RL2

0.3

RL3

0.2 0.1

C0

0 0

20

40

60

80

Hình 3.18. Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu của thuốc nhuộm Rhodamine B trên các VLHP

Trang 50

Nhận xét: Kết quả cho thấy, tham số RL phụ thuộc vào nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ C0, C0 càng tăng thì RL càng dần đến 0, tức là khi nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tăng thì mô hình càng có xu thế tiến dần đến mô hình không thuận lợi. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ (phần 1.9), khi nồng độ ban đầu của chất bị hấp tăng thì dung lƣợng hấp phụ tại thời điểm cân bằng có xu hƣớng giảm dần. b. Phương trình đẳng nhiệt Freundlich Bảng 3.8: Ảnh hƣởng của nồng độ Rhodamine B đến dung lƣợng hấp phụ VLHP 1 (H%) Co (mg/l)

Ccb (mg/l)

Log C

q (mg/g)

Log q

20

6.57

0.81

26.85

1.42

30

10.12

1.00

39.73

1.60

40

14.25

1.15

51.48

1.71

50

18.38

1.26

63.24

1.80

60

23.73

1.37

72.54

1.86

VLHP 2 (H%) 20

3.14

0.49

33.70

1.52

30

5.65

0.75

48.68

1.68

40

8.34

0.92

63.32

1.80

50

11.02

1.04

77.95

1.89

60

13.78

1.13

92.42

1.96

VLHP 3 (H%) 20

1.97

0.29

36.06

1.55

30

3.72

0.57

52.55

1.72

40

5.18

0.71

69.62

1.84

50

6.82

0.83

86.35

1.93

60

8.76

0.94

102.48

2.01

Trang 51

log q 2 y = 0.7818x + 0.8019 R² = 0.9939

1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2

log Ccb

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Hình 3.19. Sự phụ thuộc của log q vào log Ccb đối với Rhodamin B của VLHP1 log q 2.5 y = 0.6814x + 1.1815 R² = 0.9982

2

1.5

1

0.5

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

log Ccb

Hình 3.20. Sự phụ thuộc của logq vào log Ccb đối với Rhodamin B của VLHP2

Trang 52

log q 2.5 y = 0.7113x + 1.3359 R² = 0.9949

2

1.5

1

0.5

log Ccb

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Hình 3.21. Sự phụ thuộc của log q vào log Ccb đối với Rhodamin B của VLHP3 Nhận Xét: Sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm của mô hình hấp phụ đẳng nhiệt của thuốc nhuộm Rhodamine B trên các vật liệu hấp phụ đƣợc quyết định dựa trên 3 yếu tố: ệ số tƣơng quan R2 giữa các giá trị thực nghiệm và mô hình đề xuất. ệ số n trong mô hình đẳng nhiệt Freundlich: 1 < n < 10 sẽ thuận lợi cho quá trình hấp phụ . ố Langmuir RL: 0 < RL < 1 sẽ là dạng thuận lợi [2].

Từ các kết quả thu đƣợc trong bảng 3.9, nhận thấy các hệ số tƣơng quan R2 khá cao cho cả 2 mô hình hấp phụ đẳng nhiệt (R2 > 0,85); các giá trị hệ số n và tham số RL đều nằm trong khoảng thuận lợi cho quá trình hấp phụ. Do đó mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich đều là các mô hình thuận lợi để mô tả quá trình hấp phụ của thuốc nhuộm Rhodamine B bằng các vật liệu hấp phụ.

Trang 53

Bảng 3.9. Các thông số trong mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich của các vật liệu hấp phụ Mô hình Langmuir VLHP

Phƣơng trình dạng tuyến tính

R2

Mô hình Freunglich

qmax (mg/g)

KL

Phƣơng trình dạng tuyến tính

R2

n

KF

VLHP 1

y = 0.0317x + 0.9351

0.978

31.45

0.037 y = 0.7818x + 0.8019

0.993

1.27

6.34

VLHP 2

y = 0.0171x + 0.2773

0.946

58.16

0.054 y = 0.6814x + 1.1815

0.998

1.46

15.18

VLHP 3

y = 0.0158x + 0.1905

0.917

63.24

0.086 y = 0.7113x + 1.3359

0.994

1.40

21.67

Qua bảng 3.7 ta thấy kết quả quá trình hấp phụ thuốc nhuộm Rhodamine B của các VLHP phù hợp với cả 2 mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich; Cụ thể hệ số tƣơng quan R2 ở phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir là (R2 = 0.917 ÷ 0.978) và phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich (R2 = 0.993 ÷ 0.998), Theo đó dung lƣợng hấp phụ cực đại của các VLHP lần lƣợt là: VLHP1 31.45mg/g ; VLHP2 58.16mg/g và VLHP3 63.24mg/g. Qua kết quả nhìn chung cho thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại của VLHP3 cao hơn VLHP1 và VLHP2.

.

Trang 54

KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu và dựa trên một số kết quả thực nghiệm thu đƣợc, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: 1. Đã xác định đặc điểm của các VLHP1; VLHP2; VLHP3.

- Xác định đặc điểm bề mặt của các VLHP bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM).

- Xác định cấu trúc của các VLHP bằng việc chụp phổ hồng ngoại IR. Các kết quả nhận đƣợc cho thấy VLHP3 có độ xốp bề mặt lớn so với VLHP2 và VLHP1. Từ đó cho thấy việc chuẩn bị VLHP là khá thành công và có hiệu quả trong việc hấp phụ thuốc nhuộm RhB trong môi trƣờng nƣớc.

2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Rhodamine B trong dung dịch nƣớc của các VLHP. Kết quả thu đƣợc cho thấy: - Độ pH tốt nhất cho sự hấp phụ của các VLHP đối với Rhodamine B là 8.

- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của nguyên liệu VLHP1 là 2.5h; VLHP2 3h;VLHP3 là 3h.

- Khảo sát khối lƣợng các VLHP từ 0,025÷0125g, khi tăng khối lƣợng của các VLHP hiệu suất hấp phụ của các VLHP đối với Rodamine B đều tăng.Tuy nhiên từ 0.025÷0.05g hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng nhanh và từ 0.05÷0125g hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng chậm.

-Kết quả khảo sát tham số RL phụ thuộc vào nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ CO, CO càng tăng thì RL càng dần đến 0, tức là khi nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tăng thì mô hình càng có xu thế tiến dần đến mô hình không thuận lợi. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ , khi nồng độ ban đầu của chất bị hấp tăng thì dung lƣợng hấp phụ tại thời điểm cân bằng có xu hƣớng giảm dần - Kết quả quá trình hấp phụ thuốc nhuộm Rhodamine B của các VLHP phù hợp với cả 2 mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich; Cụ thể hệ số tƣơng quan R2 ở phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir là (R2 = 0.917 ÷ 0.978) và phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich (R2 = 0.993 ÷ 0.998), Nhƣ vậy, bã mía qua xử lý bằng NaOH và NaOH/H2O2 có khả năng hấp phụ Rhodamine B trong dung dịch nƣớc với hiệu suất khá cao. Luận văn này sẽ là cơ sở cho việc tiếp tục các hƣớng nghiên cứu, nhằm ứng dụng các VLHP chế tạo từ bã mía vào quá trình xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm trong thực tế.

Trang 55

KIẾN NGHỊ 1. Có thể nghiên cứu sâu hơn về khả năng xử lý các chỉ tiêu khác trong nƣớc thải bằng các VLHP đã biến tính.

2. Tiếp tục nghiên cứu biến tính bã mía bằng các tác nhân khác nhƣ: Axit oxalic. axit succinic, fomanñehit...

3. Dùng bã mía biến tính hấp phụ các ion kim loại và các chất hữu cơ khác trong nƣớc thải.

Trang 56

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]

Lê Văn Cát (2002), “Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước thải”, Nxb Thống kê, Hà Nội,

[2]

Trần Tứ Hiếu (2003), “Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis”, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

[3]

Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005),“Giáo trình công nghệ xử lí nước thải”,Nxb Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.

[4]

Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), “Hóa lí tập II”, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

[5]

Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), “Xử lí nước cấp và nước thải dệt nhuộm”, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội.

[6]

Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong (2006), “Hoá học hữu cơ 3”, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[7]

Hồ Sĩ Tráng (2005), “Cơ sở hoá học gỗ và xennluloza, tập 1”, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[8]

Đặng Xuân Việt (2007), Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính trong nước thải dệt nhuộm, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Nxb Hà Nội, Hà Nội.

[9]

Hoàng Ngọc Hiền và Lê Hữu Thiềng (2008), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Ni2+ trong môi trường nước trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và ứng dụng vào xử lý môi trường, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, T46, S2.

[10] Lê Hữu Thiềng, Ngô Thị Lan Anh và Đào Hồng Hạnh (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ methylen xanh trong dung dịch nước của các vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía, Tạp chí Khoa học & Công nghệ 78 (02). tr. 45 - 50 .

[11] Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch nước của các vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và thử

Trang 57

nghiệm xử lý môi trường, Luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học Sƣ Phạm Thái Nguyên.

[12] Trần Tứ Hiếu (2004), Hóa học phân tích, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

[13] Nguyễn Thị Kim Sa (2016), Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite, Khóa luận tốt nghiệp, Hoc viện Nông nghiệp Việt Nam. [14] Nguyễn Thị Thùy Trang (2016), Nghiên cứu xử lý sắt trong nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía, Luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học Sƣ phạm Hà Nội.

[15] Nguyễn Thị Kim Liên (2016), Chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phẩm Nông nghiệp để xử lý chất hữu cơ trong nước thải làng nghề chế biến nông sản xã Dương Liễu – huyện Hoài Đức – Hà Nội, Luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học Sƣ phạm Hà Nội.

[16] Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1980), “Cơ sở ký thuyết hoá học phân tích”, nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội.

[17] Hoàng Kim Thành 2011, “Nghiên cứu biến tính bã mía và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ một số hợp chất hữu cơ’’, luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học Sƣ phạm Đà Nẵng.

Tiếng Anh [18] A.G.Liew Abdullah, MA, Mohd Salled, M.K.Siti Mazlina, M.J Megat Mohd Noor, M.R Osman, R.Wagiran, and S.Sobri (2005), “Azo dye removal by adsorption using waste biomass: Sugarcane bagasse”, international Journal of engineering and technogy, vol.2, No.1, pp. 8-13.

[19] Osvaldo Karnitz Jr, Leandro Vinicius Alves Gurgel (2007), “Adsorption of heavy metalion from aqueoussingle metal solution by chemicallymodified sugarcane bagasse”, Bioresourse Technology 98, 1291 – 1297.

[20] S.Saiful azhar, A.Ghaniey Liew, D.Suhardy, K.Farizul Hafiz, M.D Irfan Hatim (2005), “Dye removal from aqueous solution by using adsorption

Trang 58

on treated sugarcane bagasse”, American Journal of applied sciences 2(11): 1499-1503, ISSN 1546-9239.

[21] Debora LuizaPostaiCarla AlbertinaDemarchiFrancielleZanattaDanielle Caroline

CiprianiMelo

Clóvis

AntonioRodrigues,

“Adsorption

of

rhodamine B and methylene blue dyes using waste of seeds of Aleurites Moluccana, a low cost adsorbent” Open Access funded by Faculty of Engineering, Alexandria University [22] Geertruida Sihombing (2001), “An Exploratory Study on three Synthetic Colouring Matters Commonly Used as Food colours in Jakarta”, Master Theses from JKPKBPPK [23] Zhang, ZhanyingO’Hara, Ian M.Kent, Geoff A.Doherty, William O.S 2013, Comparative study on adsorption of two cationic dyes by milled sugarcane bagasse, Centre for Tropical Crops and Biocommodities, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia.

[24] Hossain MA , Alam MS, Adsorption kinetics of Rhodamine-B on used black tea leaves, journal of photochemistry and photobiology A: Chemistry 195, pp 346-35

[25] Pankaj Sharma, Harleen Kaur, Pankaj Sharma, Harleen Kaur “Sugarcane bagasse for the removal of Rodamine B and methylene blue from aqueous waste”, Czech J. Food Sci, vol.25, No.1, pp 17- 24.

[26] Giao Xuân, (1/2/2010), “Chili powder maker suspended for Rhodamine B contaminnation health news”, báo Sức khoẻ và đời sống.

[27] http://vietbao.vn/Suc-khoe/Phat-hien-chat-doc-Rhodamine-B-tronggiavi/70077015/248/ (9/2/2007).

Trang 59

Trang 60

Trang 61

Trang 62

Trang 63

Trang 64

Trang 65

Trang 66

Trang 67

Trang 68

Trang 69

Trang 70

Trang 71

Trang 72