NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III), Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ CỦA VẬT LIỆU VỎ BƯỞI

vectorstock.com/24597468

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III), Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI WORD VERSION | 2021 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

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HUỲNH THỤY DIỄM THÚY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III), Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mã chuyên ngành: 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Tán Người ph n iện : PGS.TS. Đoàn Văn Hồng Thiện Người ph n iện 2: TS. Trương Vũ Thanh L n ăn thạc

được

o ệ tại H i đồng ch

o ệ L n ăn thạc

Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 23 tháng 03 nă Thành phần H i đồng đánh giá l n ăn thạc

Trường

2019

gồ :

1. PGS.TS. Ng yễn Văn Cường - Chủ tịch HĐ 2. PGS.TS. Đoàn Văn Hồng Thiện - Ph n iện 3. TS. Trương Vũ Thanh - Ph n iện 2 4. TS. Văn Thanh Kh ê - Ủy iên 5. TS. Đoàn Văn Đạt - Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học iên: HUỲNH THỤY DIỄM THÚY

MSHV: 16002071

Ngày, tháng, nă

Nơi inh: Đồng Tháp

inh: 09/05/1977

Chuyên ngành: Kỹ th t Hóa học

Mã chuyên ngành: 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứ kh năng h p phụ Cr(III), Cr(VI), Methylene l e của

t liệ

ỏ ưởi

đã q a xử lý à ứng dụng trong xử lý nước th i.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Điề chế ra

t liệ h p phụ từ phế phẩ

- Nghiên cứ các tính ch t lý hóa của

nông nghiệp là ỏ ưởi t liệ h p phụ ằng các phương pháp phân

tích hiện đại : EDX, SEM, FT-IR. - Kh o át các điề kiện tối ư của nhiệt đ , khối lượng của - Kh o át trên

t liệ h p phụ như: pH, thời gian, nồng đ ,

t liệ .

ẫ nước th i công nghiệp.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo q yết định

ố 59 /QĐ-ĐHCN ngày

01/02/2018 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/08/2018 IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Văn Tán Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 NGƯỜI HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện được l n ăn này tôi xin ày tỏ lòng iết ơn chân thành đến: Q ý thầy, cô trường Đại học Công nghiệp đã t n tình gi ng dạy cho chúng tôi trong ốt thời gian học tại trường.

Ban giám hiệ trường, phòng q n lý sau Đại học đã tạo điề kiện cho chúng tôi trong q á trình học t p.

Tôi xin gửi lời c

ơn â

ắc đến PGS.TS. Lê Văn Tán. Thầy đã dành nhiề thời

gian q ý á , t n tình hướng dẫn tôi trong

ốt q á trình học t p à hoàn thành l n

ăn này.

Tôi xin trân trọng c

ơn TS. Đinh Văn Phúc cùng các ạn inh iên K3, K4, K5

đã luôn nhiệt tình giúp đỡ, đ ng iên tôi trong

ốt q á trình thực hiện đề tài tại

trường Đại học Đồng Nai. C ối cùng, tôi xin chân thành c tạo

ơn gia đình, cơ q an, ạn è đã l ôn át cánh à

ọi điề kiện th n lợi cho tôi trong

ốt q á trình học t p à hoàn thành l n

ăn này.

Xin chân thành c

ơn.

i

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Việc ử dụng

t liệ h p phụ nhằ

loại ỏ các ki

loại nặng,

à trong xử lý

nước th i công nghiệp được ứng dụng r t nhiề . Trong đề tài này, chúng tôi ử dụng ỏ ưởi là

t phế phẩ

nông nghiệp để là

phân tích các đặc tính của

t liệ h p phụ. Đầ tiên, chúng tôi

t liệ h p phụ ằng phương pháp phân tích phổ tán xạ

năng lượng tia X (EDX), kính hiển i điện tử tr yền q a (SEM), phương pháp q ang phổ hồng ngoại (FT-IR). Sa đó, chúng tôi tiến hành kh o át ự h p phụ tối ư của

t liệ

ỏ ưởi đối ới Cr(III), Cr(VI) à Methylene l e ở các điề kiện

khác nhau.

Kết q

nghiên cứ cho th y

t liệ h p phụ ỏ ưởi h p phụ Cr(III) tốt nh t ở

điề kiện pH = 5, thời gian h p phụ là 20 phút, ở 300C, hiệ

t h p phụ đạt

57,44%.

Khi kh o át kh năng h p phụ của th y

t liệ

ỏ ưởi đối ới Cr(VI), kết q

cho

t liệ h p phụ ỏ ưởi không h p phụ tốt Cr(VI). Do đó, để h p phụ được

Cr(VI) chúng tôi tiến hành khử Cr(VI) thành Cr(III) để tăng hiệ

t h p th

Cr(VI).

Kết q

nghiên cứ cũng cho th y, khi ử dụng ỏ ưởi là

Methylene blue thì hiệ

t của ph n ứng đạt cao nh t. Trong điề kiện pH= 0,

thời gian h p phụ là 50 phút, ở 300C thì hiệ liệ

t liệ h p phụ

t h p phụ Methylene l e của

ỏ ưởi đạt 86,78%.

Nghiên cứ đã ước đầ khẳng định nông nghiệp phổ iến ở Việt Na

t liệ h p phụ từ ỏ ưởi,

có tiề

t loại phế phẩ

năng r t lớn trong xử lý nước th i.

ii

t

ABSTRACT The use of adsorbent materials to remove heavy metals, color in industrial wastewater treatment is applied a lot. In this study, we used pomelo peel as an agricultural waste for adsorption. First, we analyzed the properties of adsorption materials by X-ray diffraction (EDX), electron transfer spectroscopy (SEM), (FTIR). We then investigated the optimal adsorption of grapefruit crust material for Cr(III), Cr(VI), Methylene blue under different conditions.

The results showed that adsorption of Cr(III) grape peel adsorbent was the best at pH=5, adsorption time was 120 minutes, at 300C, adsorption efficiency was 57,44%.

When investigating the adsorption capacity of grapefruit crust material for Cr(VI), the results showed that grapefruit peel adsorption did not adsorbed Cr(VI).

Therefore, to absorb Cr(VI) we conduct reduction of Cr(VI) to Cr(III) to increase the absorption efficiency of Cr(VI).

Research results also show that when using pomelo peel as methylene blue adsorbent, the efficiency of the reaction is highest. Under pH = 10, the adsorption time was 150 minutes, at 300C the methylene blue adsorption efficiency of the pomelo peel was 86,78%.

The research has initially confirmed that the adsorption material from pomelo peel, a popular agricultural waste in Vietnam, has great potential for wastewater treatment.

iii

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin ca q kỳ

đoan đây là công trình nghiên cứ của tôi à nhó

nghiên cứ

nghiên cứ . Các kết

à các kết l n trong l n ăn là tr ng thực, không ao chép từ

t ng ồn nào à dưới

t kỳ hình thức nào. Việc tha

kh o các ng ồn tài liệ

(nế có) đã được thực hiện trích dẫn à ghi ng ồn tài liệ tha Tôi ẽ hoàn toàn chị trách nhiệ

trước nhà trường ề ự ca

kh o đúng q y định. đoan này.

Học viên

Huỳnh Thụy Diễm Thúy

iv

t

MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................v DANH MỤC BẢNG BIỂU..…………………...…....……........................................ix DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………….…..…….…..….…....…......x MỤC HÌNH VIẾT TẮT………………………………......….…..…..….………......xii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 . Đặt

n đề ................................................................................................................... 1

2. Mục tiê nghiên cứ .................................................................................................... 2 3. Đối tượng à phạ

i nghiên cứ ............................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứ ............................................................................................. 2 5. Ý ngh a thực tiễn của đề tài......................................................................................... 3 CHƯƠNG

TỔNG QUAN ....................................................................................... 4

. Tổng q an ề

t liệ h p phụ ỏ ưởi ..................................................................... 4

. . Giới thiệ

ề cây ưởi ........................................................................................ 4

. .2 Đặc điể , thành phần hóa học của ưởi ............................................................ 4 . .3 Công dụng của ưởi ........................................................................................... 7 1.1.4 M t ố kết q

nghiên cứ

ề kh năng h p phụ của

t liệ h p phụ ỏ

ưởi trên thế giới à Việt Na .......................................................................... 8 .2 Tổng q an ề MB.................................................................................................... 10 .2. C

tạo à tính ch t, ứng dụng của MB ........................................................... 10

.2.2 Ảnh hưởng của MB đến .2.3 Thực trạng ô nhiễ .3 Tổng q an ề ki .3. Ng ồn gốc ki

ôi trường à ức khỏe con người ........................... 12

MB à

t ố iện pháp xử lý hiện nay.......................... 12

loại cro ................................................................................... 13 loại cro ................................................................................. 13

.3.2 Tính ch t của cro ........................................................................................... 14 .3.2. Tính ch t

t lý .......................................................................................... 14

.3.2.2 Tính ch t hóa học ....................................................................................... 14 .3.2.3 Ứng dụng của cro .................................................................................... 15

v

.3.3 Ảnh hưởng của cro .3.4 Thực trạng ô nhiễ .4 Nghiên cứ

đến ức khỏe con người à cro

à

ôi trường ......................... 15

t ố iện pháp xử lý hiện nay........................ 16

ự h p phụ ........................................................................................... 17

.4. Giới thiệ

ề phương pháp h p phụ ................................................................. 17

.4. . Khái niệ

ề ự h p phụ ........................................................................... 17

.4.2 Cân ằng đẳng nhiệt h p phụ ........................................................................... 20 .4.2. Phương trình đẳng nhiệt Lang

ir ........................................................... 20

.4.2.2 Mô hình đẳng nhiệt Fre ndlich ................................................................. 22 .4.2.3 Mô hình đẳng nhiệt Sip ........................................................................... 23 1.4.2.4 Mô hình đẳng nhiệt Te kin ...................................................................... 24 .4.2.5 Mô hình đẳng nhiệt D

inin – Radushkevich .......................................... 25

.4.3 Đ ng học h p phụ ............................................................................................ 27 .4.3. Phương trình đ ng học iể kiến

c .................................................... 27

.4.3.2 Phương trình đ ng học iể kiến

c 2 .................................................... 28

.4.3.3 Phương trình đ ng học Elo ich ................................................................ 29 .4.3.4. Phương trình kh ếch tán n i hạt .............................................................. 29 CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 31

2. Hóa ch t, thiết ị, dụng cụ ...................................................................................... 31 2. . Hóa ch t ........................................................................................................... 31 2. .2 Thiết ị ............................................................................................................. 31 2. .3 Dụng cụ ............................................................................................................ 31 2.2 Điề chế

t liệ h p phụ ỏ ưởi .......................................................................... 32

2.3 Kh o sát các yếu tố nh hưởng đến kh năng h p phụ Methylene blue và crom của v t liệu vỏ ưởi ................................................................................................ 33 2.3. Kh o át nh hưởng của pH ............................................................................. 33 2.3.2 Kh o át nh hưởng của thời gian kh y ......................................................... 33 2.3.3 Kh o át nh hưởng của nồng đ đầ đến q á trình h p phụ .......................... 33 2.3.4 Kh o át nh hưởng của thể tích H2O2 30% đến kh năng khử Cr(VI) thành Cr(III) ............................................................................................................... 34 2.4 Các phương pháp nghiên cứ đặc trưng, tính ch t của vi

t liệ .............................. 34

2.4. Xác định liên kết trong c 2.4.2 Xác định hình thái ề

trúc ặt

t liệ

t liệ

ằng phổ hồng ngoại FT-IR ............ 34

ằng phương pháp kính hiển i điện tử

quét (SEM) ....................................................................................................... 34 2.4.3 Xác định pH tại điể

đẳng điện tích (pHPZC). ................................................. 34

2.5 Phương pháp phân tích ............................................................................................ 35 2.5. Các điề kiện đo phổ ........................................................................................ 35 2.5.2 Phương pháp đường ch ẩn............................................................................... 36 CHƯƠNG 3 3.1 Kết q

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37

kh o át hình thái, kích thước, c

trúc của

t liệ h p phụ.................... 37

3. . Kết q

chụp nh SEM .................................................................................... 37

3. .2 Kết q

chụp nh phổ tán xạ năng lượng tia X( EDX) .................................... 37

3. .3 Kết q

phân tích phổ FT-IR ........................................................................... 38

3. .4 Xác định điể 3.2 Kết q

đẳng điện ................................................................................ 39

kh o át các yế tố nh hưởng đến kh năng h p phụ MB, Cr(III),

Cr(VI) của

t liệ

ỏ ưởi .................................................................................... 41

3.2. Xây dựng đồ thị đường ch ẩn xác định nồng đ MB à Cro ....................... 41 3.2. . Xây dựng đường ch ẩn xác định MB ....................................................... 41 3.2. .2 Xây dựng đường ch ẩn xác định cro ..................................................... 42 3.2.2 Các yế tố nh hưởng đến q á trình h p phụ MB, Cr(III) à Cr(VI) của ỏ ưởi .................................................................................................................. 43 3.2.2. Ảnh hưởng của pH .................................................................................... 43 3.2.2.2 Ảnh hưởng của thời gian kh y ................................................................ 45 3.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng đ đầ của ch t ị h p phụ ..................................... 47 3.2.2.4 Ảnh hưởng của thể tích H2O2 30% đến kh năng ch yển hóa Cr(VI) thành Cr(III)............................................................................................... 48 3.3 Nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ .............................................................................. 49 3.4 Nghiên cứ đ ng học h p phụ ................................................................................ 54 3.5 Ứng dụng

t liệ

ỏ ưởi ào xử lý nước th i chứa MB ...................................... 58

3.5. Đề x t q y trình xử lý MB ằng ỏ ưởi ....................................................... 58 3.5.2 Kết q

đạt được .............................................................................................. 59 vii

3.6 Ứng dụng

t liệ

ỏ ưởi ào xử lý nước th i chứa cro .................................... 60

3.6. Đề x t q y trình xử lý cro 3.6.2 Kết q

ằng ỏ ưởi ..................................................... 60

đạt được .............................................................................................. 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 62 . Kết l n ..................................................................................................................... 62 2. Kiến nghị ................................................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 64 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 69 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU B ng 2. Điề kiện đo phổ xác định hà

lượng ng yên tố Cro

theo phương pháp

F-AAS ............................................................................................................ 35 B ng 2. 2 Điề kiện đo phổ xác định hà

lượng MB theo phương pháp UV-Vis....... 35

B ng 3. Thành phần ng yên tố chính có trong ỏ ưởi .............................................. 38 B ng 3.2 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ

nh hưởng của pH ào HSHP .................... 44

B ng 3.3 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ

nh hưởng của thời gian ào HSHP ........... 46

B ng 3.4 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nhau ....................................................................................................... 50 B ng 3.5 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nhau ....................................................................................................... 52 B ng 3.6 Các giá trị hằng ố đ ng học của q á trình h p phụ MB à Cr(III) .............. 57

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình .

Hình nh của ỏ ưởi ...................................................................................... 5

Hình .2 C

trúc của Cell lo e ..................................................................................... 6

Hình .3 C

tạo của Pectin ............................................................................................ 6

Hình .4 Công thức hóa học của MB ............................................................................ 10 Hình .5 Dạng oxy hóa à dạng khử của MB ............................................................... 11 Hình 2.

Q y trình đề x t xử lý

Hình 3.1 Ảnh SEM của

t liệ

t liệ h p phụ ỏ ưởi ......................................... 32 ỏ ưởi ở các đ phóng đại khác nha

000 lần (a)

à 0 000 lần ( ) ............................................................................................ 37 Hình 3.2 Phổ EDX của

t liệ

ỏ ưởi ....................................................................... 38

Hình 3.3 Phổ FT-IR của ỏ ưởi................................................................................... 39 Hình 3.4 Điể

đẳng điện của

t liệ ........................................................................... 40

Hình 3.5 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà

lượng MB ằng phương pháp

UV-Vis ........................................................................................................... 41 Hình 3.6 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà

lượng Cr ằng phương pháp

FAAS ........................................................................................................... 42 Hình 3.7 Phổ UV-Vi của MB a khi h p phụ tại các pH khác nha ......................... 43 Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB à Cr(III) của

t liệ

ỏ

ưởi ................................................................................................................ 44 Hình 3.9 Phổ UV-Vi của Methylene Bl e trước à a q á trình h p phụ tại các thời điể

khác nha ....................................................................................... 45

Hình 3. 0 Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Methylene lue và Cr(III) của VLHP ỏ ưởi ........................................................................... 46 Hình 3.

Ảnh hưởng của nồng đ MB an đầ đến kh năng h p phụ của

t liệ

ỏ ưởi ......................................................................................................... 47 Hình 3. 2 Ảnh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ đến kh năng h p phụ của liệ

t

ỏ ưởi .................................................................................................. 48

Hình 3. 3 Phổ UV-Vi của Cr(VI) trước à a khi xử lý ằng H2O2 ......................... 49

x

Hình 3. 4 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nha ............................ 51 Hình 3. 5 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nha ....................... 53 Hình 3. 6 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ Cr(III) ằng

t liệ

ỏ

ưởi .............................................................................................................. 55 Hình 3. 7 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ MB ằng

t liệ

ỏ ưởi 55

Hình 3. 8 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ Cr(III) ằng liệ

t

ỏ ưởi .................................................................................................. 56

Hình 3. 9 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ MB ằng

t liệ

ỏ ưởi ......................................................................................................... 56 Hình 3.20 Q y trình đề x t xử lý MB có trong nước th i ........................................... 58 Hình 3.2 Q y trình đề x t xử lý cro

có trong nước th i ......................................... 60

xi

DANH MỤC VIẾT TẮT

AAS

Atomic Absorption Spectroscopy

FT-IR

Fourrier Transformatio InfraRed

MB

Methylene blue

RMSE

Root mean squared error

SEM

Scanning Electron Microscopy

UV-VIS

Ultraviolet Visible Spectroscopy

VLHP

V t liệ h p phụ

xii

MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trong những nă nghiệp thì nhiễ

gần đây, cùng ới ự phát triển

n đề ô nhiễ

ạnh

ẽ của các ngành công

ôi trường cũng ngày càng trở nên nghiê

trọng. Ô

ôi trường nước nói ch ng à nước th i công nghiệp nói riêng đang là

t

n đề nóng ở nước ta hiện nay. M t lượng lớn nước th i công nghiệp được th i ra từ các kh công nghiệp thường có chứa r t nhiề ki

lọai nặng như C

Zn2+, Cr3+ …Tuy nhiên, nước th i được th i ra ở hầ hết các cơ ở chỉ xử lý ơ

, th

chí không được xử lý trước khi đưa ào

2+

, Pb2+,

n x t hầ như

ôi trường càng làm

cho tình trạng ô nhiễ

ôi trường nước ngày càng trở nên trầ

Methylen blue và cro

là những hóa ch t hiện đang được ử dụng khá phổ iến

trong công nghiệp, thường được ử dụng trực tiếp để nh hay dùng để nh

gi y, trong ngành y tế, xi

các ệnh ề đường hô h p, da, tiê hóa, th

i, da, ợi ông

chí có thể gây ng thư…Nồng đ của c n trở ự hòa tan của oxy không

c n trở ự inh trưởng của đ ng, thực

từ đó gây ra ự xáo tr n hoạt đ ng của i inh tự là

à

ạ …Các hóa ch t này có thể gây ra

Methylen blue và crom có trong nước cao ẽ là khí ào trong nước, do đó là

trọng.

t à là

t trong nước,

nh hưởng đến q á trình

ạch của nước.

Có r t nhiề phương pháp đã à đang được nghiên cứ để xử lý ki

lọai nặng à

các ch t màu hữ cơ trong nước th i công nghiệp như: phương pháp kết tủa, phương pháp trao đổi ion, phương pháp oxy hóa nâng cao…Trong ố các phương pháp dùng để xử lý nước th i, h p phụ là đặc iệt là có thể ử dụng các phế phẩ M t ố phế phẩ hướng

t phương pháp đơn gi n, nhanh chóng,

nông nghiệp để là

nông nghiệp được lựa chọn để là

ới trong tương lai à

phí xử lý rác th i ra

ang lại hiệ q

đ c hại trong

t liệ h p phụ có thể là

kinh tế ì ừa tiết kiệ

ôi trường từ đó dẫn đến tiết kiệ

n x t. Có nhiề ch t h p phụ rẻ tiền, dễ tì

t

được chi

được chi phí trong q á trình

đã được ử dụng để loại ỏ các ch t

ôi trường nước như: ỏ dừa, rơ , èo, ã 1

t liệ h p phụ.

ía, lõi ngô, ỏ lạc...

Vỏ ưởi là

t phế phẩ

nông nghiệp hiện nay được nghiên cứ r t nhiề trong

các l nh ực như trong l nh ực chă những ư điể

óc ức khỏe, là

của nó như thành phần của ỏ ưởi chứa r t nhiề tinh dầ , trọng

lượng riêng th p, có đ xốp cao, diện tích ề là

đẹp, thực phẩ ...chính nhờ

t liệ h p phụ trong

ặt riêng lớn...có kh năng ứng dụng

ôi trường nước.

Chính ì những lý do trên chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(III), Cr(VI), Methylene blue của vật liệu vỏ bưởi đã qua xử lý và ứng dụng trong xử lý nước thải” 2. Mục tiêu nghiên cứu  Tiến hành xử lý là

t liệ

ỏ của q

ưởi được trồng ở Tân Triề – Đồng Nai để

t liệ h p phụ methylene blue và cro

trong nước th i.

 Kh o át các điề kiện tối ư h p phụ methylene blue và crom trên

t liệ

ỏ

ưởi.  Nghiên cứ đ ng học à đẳng nhiệt của q á trình h p phụ. Xác định d ng lượng h p phụ cực đại của phụ của

t liệ đối ới methylene blue và crom trong d ng dịch nước.

 Tiến hành thử nghiệ và cro

t liệ để từ đó có những đánh giá ề kh năng h p

của

t liệ

kh năng xử lý nước th i ô nhiễ

chứa methylene blue,

ỏ ưởi.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu V t liệ

ỏ ưởi đã q a xử lý ằng etanol có kh năng h p phụ

cro , từ đó tiến hành thử nghiệ

ethylene l e và

kh năng xử lý nước th i ô nhiễ .

4. Phương pháp nghiên cứu  Xử lý ỏ ưởi ằng etanol theo phương pháp ngâ  Nghiên cứ các tính ch t lý hóa của

t liệ

ở 800C, a đó lọc,

y...

ỏ ưởi ằng các phương pháp

phân tích hiện đại: SEM, EDX, FT-IR.  Đánh giá kh năng xử lý

ethylene l e à cro

pháp h p phụ.

2

của

t liệ theo phương

 Định lượng hà lượng cro

lượng

ethylene l e ằng phương pháp UV-Vis và hàm

ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử AAS.

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Việc xử lý các ch t th i công nghiệp ằng đang được các nhà khoa học q an tâ ới

ôi trường. Chính ì

loại ỏ

ì đây là những

y, iệc nghiên cứ

ethylene l e à cro

t liệ các

n phế phẩ

nông nghiệp

t liệ rẻ tiền, thân thiện

ử dụng ỏ ưởi là

ch t h p phụ để

từ d ng dịch nước là cần thiết. Các kết q

cứ của đề tài ẽ

ở ra định hướng ứng dụng trong iệc ử dụng phế phẩ

nghiệp ở Việt Na

nói ch ng à ỏ ưởi ở kh

nói riêng trong iệc xử lý ô nhiễ

ôi trường.

3

nghiên nông

ực Tân Triề , Biên Hòa, Đồng Nai

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về vật liệu hấp phụ vỏ bưởi 1.1.1 Giới thiệu về cây bưởi Bưởi là

t loại cây ăn q

có

úi th

c họ ca

- R taceae, có tên khoa học là

Citrus Maxima, Citrus Decumana hay Citrus Grandi . Bưởi được trồng nhiề ở các nước Châ Á như Ấn Đ , Malayxia, Thái Lan, Tr ng Q ốc… thích hợp trồng ở nhiề nơi có khí h

áp.

Ở nước ta, bưởi được trồng ở r t nhiề nơi nhưng có

t ố ùng ch yên ề

ưởi

như Đồng ằng ông Cử Long, Đồng Nai, ... Có nhiề giống bưởi khác nha , những địa phương trồng nhiề bưởi được nhắc đến như Bưởi Đoan Hùng (V nh Phú) cho q

tròn, ngọt, nhiề nước; Bưởi Vinh, q

Hương khê (Hà T nh); Bưởi da xanh, q Tre; Bưởi Nă

roi q

Triề - Đồng Nai) q trong những nă ưởi

to, ngọt, ít nước trồng nhiề ở

to, ngọt, nhiề nước trồng nhiề ở Bến

to, ngọt trồng nhiề ở V nh Long; Bưởi Biên Hòa (Tân cũng r t to, ngọt à nhiề nước…Trữ lượng ưởi của nước ta

gần đây ngày càng nhiề do những hiệ q

ề kinh tế từ q

ang lại.

1.1.2 Đặc điểm, thành phần hóa học của bưởi [1-4] * Đặc điểm Bưởi là loại cây gỗ to cao kho ng 5- 10 dài đến 7 cm. Lá hình trứng, dài hai đầ tù. Hoa Q

ọc thành chù

hình cầ to, ỏ dày, có

ở nách lá, gồ

7- 0 hoa to,

à trắng, r t thơ .

à thay đổi tùy theo loại ưởi nhưng thường là có

nha t ỳ loại ưởi. Cây ra hoa, kết q ùa q

ề , cành có gai nhọn

-12 c , r ng 4,5- 5,5 c , c ống lá có cánh r ng,

à xanh, hồng, àng. Hạt có hai lá tháng 3 đến tháng 5 à

, chồi non có lông

ầ

à trắng, hạt đơn phôi, kích thước khác hầ như q anh nă , chủ yế

từ tháng 8 đến tháng

4

.

ùa hoa từ

*Thành phần hóa học Trong hoa, lá, ỏ của q

ưởi đề có chứa nhiề tinh dầ . Vỏ ưởi chứa r t nhiề

tinh dầ có tính kháng ôxy hóa cao. Vỏ q

ngoài r t già ch t narin-go id, do đó

có ị đắng, trong ỏ có tinh dầ , tỷ lệ 0,80-0,84%; q dầ

chứa 0,5% tinh dầ . Tinh

ỏ ưởi chứa d-limonen, a- pinen, linalol, geraniol, citral; còn có các alcol,

pectin, acid citric…

Hạt ưởi có nhiề dầ Nước ép q

éo, pectic .

ưởi có kho ng 4% đường, chứa nhiề

khoáng ch t ( ắt, calci, Trong ỏ q

ita in (A, B , C) à nhiề

agie, kali)…

ưởi còn có narigin (

t loại gl cozid),

en tiê hóa peroxydaza,

a ylaza, đường ra oza, Vita in A, C…Đặc iệt trong ỏ ưởi chứa hà

lượng

lớn cell lo e à pectin.

Hình 1.1 Hình nh của ỏ ưởi Các đặc điểm của Cellulose và pectin: + Cellulose: Cell lo e Là ch t

à trắng, không

ngay c khi đ n nóng à các d ng dịch acid ô cơ

ùi, không ị. Cell lo e không tan trong nước ôi hữ cơ thông thường. Tan trong

ạnh như: HCl, HNO3,...

t ố d ng dịch

5

t ố d ng

ối: ZnCl2, PbCl2,...

Cell lo e có công thức ch ng giống tinh

t (C6H10O5)n . Cellulose là polymer sinh

học có nhiề trong tự nhiên; Nó có tính ền cơ học, tính đàn hồi à tạo thành kh ng cho t t c các loại cây.

Cell lo e là poly er có c từ các liên kết các

trúc

ạch thẳng, là hợp ch t cao phân tử được c

ắt xích β-D-Gl co e, có công thức c

[C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằ yế c

tạo nên ách tế ào thực

tạo

tạo là (C6H10O5)n hay

trong kho ng 5000- 4000, là thành phần chủ

t.

Hình 1.2 C

trúc của Cell lo e

+ Pectin: Pectin là

t poly accarit

ạch thẳng, có c

tạo ằng ự liên kết giữa các phân tử

D- galacturonic (C6H10O7).

Hình 1.3 C Trong inh học thực

tạo của Pectin

t, pectin ao gồ

t t p hợp các poly accharide có

trong hầ hết các thành tế ào ơ c p à đặc iệt phong phú trong các không ph i gỗ của thực

t trên cạn. Pectin là 6

ặt

ph n

t thành phần chính của phiến kính

giữa, tại đó nó giúp các tế ào kết nối ới nha , nhưng cũng được tì

th y trong

thành tế ào ơ c p.

Thành phần ố lượng, cơ c thực

à công thức hóa học của pectin khác nha tùy từng

t, thay đổi theo thời gian ống ngay trong

khác nha của cây. Pectin là

t, à ở các

ph n

t poly accharide thành tế ào q an trọng cho phép

ở r ng thành tế ào ơ c p giúp thực B n ch t của Pectin là

t thực

t inh trưởng.

t ch t xơ, tan trong nước à có kh năng tạo đông.

1.1.3 Công dụng của bưởi Vỏ của q

ưởi có r t nhiề ứng dụng trong thực tế. Trong l nh ực ăn ống :Vỏ

ưởi có thể dùng để n

chè,

ứt ỏ ưởi. Trong Đông Y ỏ ưởi được ử dụng r t

nhiề trong các ài th ốc để trị ệnh do trong ỏ ưởi có r t nhiề tinh dầ có tính kháng oxy hóa cao. Tr i q a q á trình nghiên cứ lâ dài, các nhà khoa học đã khá

phá ra trong thành phần của tinh dầ

ỏ ưởi có chứa nhiề ch t dinh dưỡng

có lợi cho ức khỏe như: ita in A, C, các ra naza, pectin,… à dụng là

gi

en peroxydaza, a ylaza, đường

t ố dưỡng ch t có lợi khác. Tinh dầ trong ỏ ưởi có tác

ỡ trong

á , là

gi

gan nhiễ

ỡ, những hợp ch t trong ỏ

ưởi cũng giúp lợi tiể . Ngoài ra, người ta còn ử dụng tinh dầ Vỏ q

dùng trị đờ

ưởi để

a age.

kết đọng ở cổ họng à c ống phổi, trị đa dạ dày, đầy ụng,

ăn không tiê , ho, hen, đa thoát ị…[1] Vỏ q

à lá dùng để ống dưới dạng th ốc ắc. Lá non dùng chữa ệnh ưng khớp,

ong gân, gãy xương do ngã, ch n thương [1].

Dịch q

có nhiề ch t dinh dưỡng, dùng để ống hằng ngày, có tác dụng gi

r t tốt, giúp là

đẹp da, chống oxy hóa…

7

cân

1.1.4 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ vỏ bưởi trên thế giới và Việt Nam Nă

2009, tác gi Wanna Saikaew à các c ng ự [5] đã điề chế

t liệ

ỏ ưởi

ằng cách rửa ạch ỏ ưởi nhiề lần ằng nước khử ion, a đó cắt nhỏ kích thước 1-2 c ,

y ở 600C trong 48 giờ, c ối cùng đe

nghiền, àng để được

kích thước từ 50-2 2 µ . Các tác gi đã nghiên cứ nước th i công nghiệp ằng phụ Cad i Nă

20

t liệ này. Kết q

đạt cực đại là 2 ,83

t liệ có

ự h p phụ Cad i

trong

cho th y ở pH 5, d ng lượng h p

g/g.

, tác gi Yuanyuan Pei à các c ng ự [6] đã dùng ỏ ưởi a khi được

hoạt hóa ằng ZnCl2 là nước. Kết q

VLHP để loại ỏ ion ki

loại P (II) ra khỏi d ng dịch

nghiên cứ cho th y, kh năng h p phụ P (II) tốt nh t của ỏ ưởi ở

kho ng pH từ 5,3 đến 6,5 ới thời gian tiếp xúc là ,5 giờ ới tỉ lệ loại ỏ P (II ) là hơn 90% . Q á trình h p phụ được

ô t tốt ởi các

ô hình Lang

và Temkin. D ng lượng h p phụ cực đại đạt được là 2,73 cứ đ ng học h p phụ cho th y, q á trình h p phụ P (II) ởi theo Nă

ô hình đ ng học iể kiến 20

, tác gi Wei H a Zo

xử lý ằng nước c t để là nghiên cứ cho th y,

ir, Freundlich

g/g ở 30 0C. Nghiên t liệ

ỏ ưởi tuân

c 2. à c ng ự [7] đã nghiên cứ dùng ỏ ưởi đã q a

t liệ h p phụ U(VI) từ d ng dịch nước. Kết q

t liệ có kh năng h p phụ tốt U (VI) tại pH = 5 a thời

gian là 90 phút. Nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ cho th y, và Koble-Corrigan là hai

ô hình

ô hình Redlich-Peterson

ô t tốt nh t q á trình h p phụ U(VI) trên ỏ

ưởi. D ng lượng h p phụ cực đại tính được từ

ô hình đẳng nhiệt Lang

ir ở

350C là 150,36 mg/g.

Nă

20 2 Mei a

Tora -Mo taedi à các c ng ự [8] đã nghiên cứ các đặc tính

h p phụ inh học của các ion lanthan Kết q lanthan

à ceri

từ d ng dịch nước ằng ỏ ưởi.

cho th y ở pH 5.0 là đ pH tối ư để h p phụ inh học th n lợi các ion à ceri

. Dữ liệ đẳng nhiệt thực nghiệ

được phân tích ằng phương

trình Langmuir và Freundlich. Mô hình Langmuir phù hợp ới dữ liệ cân ằng tốt 8

hơn

ô hình Fre ndlich. Theo phương trình Lang

La (III) à Ce (III) lần lượt là 7 ,20 à 59,30 học gi

c

gi là

ô hình

à

c 2 của q á trình. Kết q

ir, ự h p th tối đa của các ion g/g. Nghiên cứ

cho th y

ô hình đ ng

ô hình đ ng học gi

c hai

ô t đúng nh t đ ng học của ự h p thụ inh học của c hai ion ki

loại.

Nă

20 3, Mehdi A adollahzadeh à các c ng ự [9] đã chế tạo

t liệ

ỏ ưởi

ằng cách tách ỏ phần ỏ trắng ra khỏi ỏ àng ên ngoài, a đó cắt thành những iếng nhỏ à rửa ằng nước c t 2 lần để loại ỏ tạp ch t. S y ỏ ưởi ở 70- 750C trong 24h, ỏ ưởi a khi

y cắt nhỏ thành từng

à nghiên cứ kh năng h p phụ của

iếng nhỏ có kích thước 355 µ

t liệ này ới Cd(II) à Ni(II). Kết q

th y trong điề kiên tối ư thì d ng lượng h p phụ cực đại của

cho

t liệ này ới

Cd(II) là 42,09 mg/g và Ni(II) là 46,13 mg/g.

Nă

20 3, Meh et E in Arg n à các c ng ự [10] đã điề chế

t liệ h p phụ

ỏ ưởi ằng cách rửa ạch, cắt nhỏ 0,5- c , phơi nắng 4-5 ngày, a đó đe ở 600C trong 48 giờ, c ối cùng đe

nghiền, àng để được

dưới 500 µ . Các tác gi đã nghiên cứ nh

hoạt tính xanh

h p phụ th ốc nh Nă

4. Kết q xanh hoạt tính

n ng

t liệ có kích thước hạt

ự h p phụ của

t liệ này ới th ốc

cho th y ở pH = 2, nhiệt đ 303K d ng lượng 4 đạt cực đại là 6

g/g.

20 4 Mazhar I. Khaskheli à các c ng ự [11] đã ử dụng ỏ ưởi là

liệ h p phụ A (V). Nghiên cứ đ ng học h p phụ theo Fre ndlich đề

ô t tốt ự h p phụ của

t liệ

t

ô hình Langmuir và

ỏ ưởi ở pH 4, ới d ng lượng

h p Nă

20 6, nhó

tác gi nghiên cứ

t liệ của trường Đại Học Granada- Mexico

gồ

L i A. Ro ero – Canoa à c ng ự [12] đã nghiên cứ

khi được hoạt hóa ằng axit citric để ứng dụng h p th C q

nghiên cứ cho th y,

t liệ

2+

ử dụng ỏ ưởi a

từ d ng dịch nước. Kết

ỏ ưởi đã q a hoạt hóa có kh năng h p phụ

9

Cu2+ tốt ở pH = 5. D ng lượng h p phụ cực đại tính được từ ới ỏ ưởi chưa q a xử lý à đã q a xử lý lần lượt là 64,4

ô hình Lang g/g à 95,62

ir đối g/g.

Nh n xét: Từ các kết q dụng là

nghiên cứ trên thế giới à Việt Na t liệ h p phụ để loại ỏ

cho th y, ỏ ưởi đã được ử

t ố ion ki

loại như P (II), Cu(II),

Ni(II)… ra khỏi d ng dịch nước. Tuy nhiên, chưa có công ố nào ề nghiên cứ dụng

t liệ

ỏ ưởi để h p phụ ki

loại cro

à

ử

ethylene l e trong d ng dịch

nước ở Việt Na .

1.2 Tổng quan về MB [13] 1.2.1 Cấu tạo và tính chất, ứng dụng của MB * Cấu tạo MB còn được gọi là gl tylene, t loại th ốc à là th ốc nh ào nă

ethylthionini

chloride, tetra ethylthionine là

. MB lần đầ tiên được Heinrich Caro điề chế

876

Công thức hóa học là C16H18N3SCl. Khối lượng phân tử: 3 9,85 g/mol, CAS[ 61- 73- 4]

Hình 1.4 Công thức hóa học của MB * Tính chất của MB MB ng yên ch t có dạng tinh thể hoặc dạng khử,

t. MB có thể ị oxy hóa hoặc ị

ỗi phân tử MB ị oxy hóa à ị khử kho ng 00 lần/giây.

10

Hình 1.5 Dạng oxy hóa à dạng khử của MB [14] MB là ch t có

à xanh đ

, có

ùi nhẹ, ổn định ở nhiệt đ phòng, phân hủy ở

100-1100C. MB khi phân hủy inh ra các khí đ c như: CO, NO, SO2, CO2, Cl2, H2S. MB dễ tan trong nước (4g/100 L), tan trong rượ ethanol ( ,5g/ 00 L) và tan trong chloroform nhưng không tan trong ete. MB có thể tha

gia ph n ứng oxy hóa

khử để ch yển từ dạng

t nhó

à xanh ang không

à , lúc đó

q inon, ph n

ứng này x y ra trong kho ng pH = 1  3. Thế oxi hóa của MB là 0,532V. Ngoài ra nó còn có

t ố dẫn x t khác nha có tính ch t tương tự.

* Ứng dụng của MB MB là

t loại hóa ch t được ử dụng khá phổ iến trong công nghiệp. Nó được ử

dụng nhiề trong các ngành như: nh nh

à các

n phẩ

được là

i, ợi ông, nilon, da,

nx t

ực in,

từ tre nứa. Ngoài ra MB còn được ứng dụng

trong nhiề l nh ực khác như: l nh ực hóa học, l nh ực y học, l nh ực inh học, n ôi trồng thủy

n…

Trong l nh ực hóa học MB được ử dụng như Trong y học được ử dụng r t nhiề để: là da như: iê

da, chốc lở à là

t ch t chỉ thị.

th ốc át kh ẩn; điề trị các ệnh ngoài

th ốc nh

các

ô trong

t ố thao tác để chẩn

đoán ệnh…

Trong l nh ực inh học: MB được ử dụng là nh

th ốc nh

cho

t ố q y trình

để xác định các tế ào của i kh ẩn, MB cũng có thể được dùng như

ch t chỉ thị để xác định các tế ào nhân ch ẩn như 11

t

en còn ống hay đã chết. Ngoài

ra, MB có thể được ử dụng để kiể

tra DNA, RNA dưới kính hiển i hoăc trong

gel…

Trong n ôi trồng thủy

n: MB được ử dụng để điề trị nhiễ

n

, ký inh, i

kh ẩn…

1.2.2 Ảnh hưởng của MB đến môi trường và sức khỏe con người MB được ử dụng r ng rãi trong công nghiệp do nhiề ư điể giá thành rẻ, ổn định à đa dạng o ới MB cũng như các

n phẩ

ức khỏe của con người à Đối ới

à

như: dễ ử dụng,

ắc tự nhiên. T y nhiên iệc ử dụng

của nó gây ô nhiễ

ng ồn nước là

nh hưởng đến

ôi trường.

ôi trường: Khi nồng đ của MB cao ẽ c n trở ự h p thụ oxy ào nước,

c n trở ự h p thụ ánh áng do đó ẽ là đ ng thực

c n trở ự inh trưởng của của các loài

t thủy inh. Do đó ẽ gây ra ự xáo tr n họat đ ng của các i inh

nh hưởng x

đến q á trình tự là

ạch của nước nhờ các i inh

t này.

Ảnh hưởng đến ức khỏe con người: MB có thể gây ra các ệnh ề da, hô h p, đường tiê hóa,

t ố th ốc nh

chúng có thể gây ng thư như th ốc nh đã không còn

do giá thành rẻ, hiệ q

nh

ắt, đường

hoặc những ch t ch yển hóa của S dan, Benzidin. Ở các nước Châ Â

n x t những loại th ốc nh

thực tế hiện nay chúng ta ẫn tì

t,

này do ự đ c hại của nó nhưng

th y những loại th ốc nh

này trên thị trường

cao.

1.2.3 Thực trạng ô nhiễm MB và một số biện pháp xử lý hiện nay Trong công nghiệp dệt nh

, MB là

t loại th ốc nh

iến. Methylene l e thường được ử dụng trực tiếp để nh ông, các

n phẩ

th

c da, tre, nứa, là

được ử dụng khá phổ à

i, gi y, ợi

ực iết … Nồng đ MB trong nước

q á cao ẽ c n trở ự h p thụ oxy ào nước gây xáo tr n đến hoạt đ ng của i inh t, từ đó nh hưởng đến q á trình tự là

ạch của nước.

12

Nă

2005, Varadarajan à các c ng ự [15] đã nghiên cứ trạng thái cân ằng,

đ ng học h p phụ, cơ chế h p phụ của xanh

ethylen lên ỏ tr . Kết q

cho th y

đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ này t ân theo phương trình đ ng học Nă

2005, Bhattacharyya à c ng ự [16] đã tiến hành nghiên cứ

c 2.

à đề x t q y

trình xử lý ã chè từ lượng lớn ã chè của các h gia đình ở Banglade h thành liệ h p phụ. D ng lượng h p phụ của VLHP đạt cực đại là 85, 6

t

g/g, a thời

gian 5h cân ằng h p phụ MB là từ 20-50 mg/l.

Nă

20 3, tác gi Dương Thị Bích Ngọc à c ng ự [17] đã tiến hành nghiên cứ

kh năng h p phụ MB của VLHP được điề chế từ lõi ngô à ỏ ngô. Kết q th y khi kh o át kho ng pH từ 3-

, a thời gian 20 phút, hiệ

cho

t h p phụ đạt

được đề r t cao (từ 96%- 99%).

Nă

20 6, tác gi Đỗ Trà Hương à c ng ự [18] đã tiến hành nghiên cứ h p phụ

xanh methylen ằng

t liệ

ã chè. Kết q

methylen tốt nh t ở pH = 8 ới hiệ

cho th y,

t liệ

ã chè h p phụ xanh

t trên 95%. D ng lượng h p phụ của

t liệ

là 179 mg/g.

1.3 Tổng quan về kim loại crom 1.3.1 Nguồn gốc kim loại crom Cro

là

kỳ 4, nhó C

t ng yên tố có ký hiệ là Cr, ố thứ tự trong VIB, nó có hóa trị từ

ng t ần hoàn là 24, ở chu

đến 6.

hình electron ng yên tử : [Ar] 3d54s1

Khối lượng ng yên tử ch ẩn: 5 ,9961 g/mol Vào ngày 26 tháng 7 nă ch t

à đỏ da ca

tại kh

76 , Johann Gottlo Leh ann đã tì ực th

Siberi. Mặc dù ị xác định nhầ

th y

t khoáng

c dãy núi Ural à ông đặt tên cho nó là chì đỏ

là hợp ch t của chì ới các thành phần elen à ắt,

nhưng trên thực tế nó là cromat chì ới công thức P CrO4, ngày nay được iết dưới tên gọi khoáng ch t crocoit. [19]

13

Nă

770, Peter Si on Palla đến cùng

t kh

ực như Leh ann à tì

th y

khoáng ch t "chì" đỏ có các tính ch t r t hữ ích để là

ch t nh

loại ơn. Việc ử dụng chì đỏ Si eri là

ơn đã phát triển r t nhanh.

Ch t nh Nă

à

àng áng

n x t từ crocoit trở thành

797, Lo i Nicola Va q elin nh n được các

Ông đã

n x t được ôxít cro

ới axít clohiđric. Nă ki

ch t nh

à trong các

à trong thời trang. ẫ

t chứa q ặng crocoit.

ới công thức hóa học CrO3, ằng cách tr n crocoit

798, Va q elin phát hiện ra rằng ông có thể cô l p cro

loại ằng cách n ng ôxít trong lò than củi. Ông cũng phát hiện được các d

ết của cro

trong các loại đá q ý, chẳng hạn như trong hồng ngọc hay ngọc lục

o... [19] Trong thế kỷ 9, cro à trong các

được ử dụng chủ yế như là thành phần trong các loại ơn

ối để th c da, nhưng hiện nay ứng dụng chủ yế của nó là trong

các hợp ki

à iệc này chiế

tới 85%

n lượng cro . Phần còn lại được ử dụng

trong công nghiệp hóa ch t à các ngành

nx t

t liệ chị lửa à đúc ki

loại.

1.3.2 Tính chất của crom 1.3.2.1 Tính chất vật lý Cro tâ cro

là ki

loại r t cứng, cắt được kính, giòn. Crom có mạng tinh thể l p phương

khối. Cro

có nhiệt đ nóng ch y ở 9070C, nhiệt đ

được ao phủ ởi

lớp

àng

ôi ở 267 0C. Bề

ặt

ỏng Cr2O3 nên có ánh ạc à kh năng chống

trầy xước cao.

1.3.2.2 Tính chất hóa học Cro

có tính khử

ạnh, nó ền trong không khí, nước, CO2, cro

trực tiếp ới H2. Cro

có trạng thái oxi hóa phổ iến là +2, +3, +6, trong đó ới +3

là ổn định nh t. Các hợp ch t Cr(VI) là những ch t oxi hóa tinh thể ới phi ki

không ph n ứng

à đỏ thẩ , hút ẩ

ạnh. Cr(VI) là những

ạnh à r t đ c ới con người. Cro

và axit.

14

có thể tác dụng

1.3.2.3 Ứng dụng của crom Trong ngành l yện ki , cro

được coi là

t ki

ăn

òn tốt à đ cứng r t cao, nó được thê

ăn

òn à tăng đ cứng của thép, thép có thê

Inox. Dùng là cro

nh

th ốc nh

ào thép nhằ

là

c i tạo kh năng chống

được gọi là Thép không gỉ hay

cro

à ơn: Cr2O3 là ch t đánh óng ki

à xanh lục cho thủy tinh, cro

hồng ngọc. Cro

loại có giá trị cao ởi tính chống

loại, các

là thành phần để tạo ra

t ch t xúc tác. Cro ic được ử dụng là

ối

à đỏ của

kh ôn để n ng

gạch ngói. Ngoài ra còn nhiề ứng dụng khác trong các l nh ực: y học, xăng dầ ,…

1.3.3 Ảnh hưởng của crom đến sức khỏe con người và môi trường [19, 20] Sự h p thụ cro

tùy th c ào trạng thái oxy hóa của ch t đó. Cr(VI) h p th q a

dạ dày, r t nhiề hơn Cr(III) à còn có thể th hóa trị 6 của cro

dễ gây iê

loét da, iê

IARC đã xếp Cr(VI) ào nhó

q a

gan, iê

àng tế ào. Các hóa ch t

th n, ng thư phổi…

hóa ch t có ng y cơ gây ng thư ở người là nhó

1,

Cr(III) vào nhóm 3.

Ki

loại cro

à các hợp ch t Cr(III) thông thường không được coi là ng y hiể

cho ức khỏe nhưng các hợp ch t Cr(VI) lại là đ c hại nế n ốt hay hít ph i, Cr(VI) là tác nhân gây đ t iến gen à ẽ gây tử ong nế n ốt ph i kho ng nửa thìa Cr(VI) [19, 20]. Đối ới những người thường x yên tiếp xúc à h p th cro

ào người, đặc iệt là

q a đường tiê hóa ẽ gây ng đ c nặng có thể dẫn đến tử ong, còn q a đường tiếp xúc lâ dài ẽ ị loét da, iê

kết

đối ới những người phơi nhiễ

ạc, iê

ũi à nh hưởng đến hô h p. Hoặc

lâ ngày hợp ch t Cr(VI) có thể gây ra

ù

nh

iễn.

Trong thành phần của nước th i từ ngành l yện gang thép r t khó xử lý, ì ao gồ nhiề hoá ch t đ c hại như: Xyan a, Kẽ , Chì, Cro .., à khác. Chúng ta có thể th y rằng những ki

loại này đề

ức khỏe của con người. Cho nên, iệc xác định hà 15

t ố ch t hữ cơ

nh hưởng không tốt đến

lượng của các ki

loại này

trước khi th i ra

ôi trường là

t điề r t cần thiết để đánh giá

ức đ ô nhiễ

và

có hướng xử lý thích hợp.

1.3.4 Thực trạng ô nhiễm crom và một số biện pháp xử lý hiện nay [19] Thành phần nước th i

n x t của các xí nghiệp nhà

phụ th c ào loại hình ch t lượng

n x t, dây ch yền

áy r t đa dạng, phức tạp,

n x t, thành phần ng yên

n phẩ …Trong thành phần nước th i

t liệ ,

n x t, ngoài các ch t cặn lơ

lửng còn có các tạp ch t hóa học khác nha . Các tạp ch t rắn này lắng đọng lại các ùng cống x nước th i ào ông hồ, gây nên lên thiế hụt oxy nghiê

thường được dùng để

n x t thép chống ăn

trong công nghệ th c da cro là

ắc tố để pha

dùng là

ực, ơn, là

cao

như hệ thống x khói ở trên ể th i ra ẽ r t ng y hiể Đa ố những nhà ôi trường

khí à gây ra tình trạng

trọng trong ng ồn nước.

Trong công nghiệp cro Molipden à

en yế

n x t các hợp ki

ới Niken,

òn. Nó được ử dụng trong iệc ch t tẩy; ngoài ra Cro , gố

còn được ử dụng

[19]. Trong công nghệ

ạ hoạt đ ng không hiệ q

ạ cro ,

ạ Cro

nế

thì lớp ụi axit cro

.

áy xi

ạ, th

c da,… ch t th i chứa cro

được th i thẳng ra

à không q a xử lý do e ngại chi phí xử lý r t tốn ké , q y trình xử lý

phức tạp nên cũng r t khó kiể Các iện pháp xử lý nước th i ơ

oát lượng ch t th i ra tại các nhà

ôi trường.

áy, xí nghiệp như:

- Phương pháp hóa lý: t yển nổi, h p phụ, keo tụ…để tách các ch t lơ lửng à khử màu .

- Phương pháp hóa học: Oxy hóa, tr ng hòa…để tr ng hòa à khử đ c nước th i.

16

1.4 Nghiên cứu sự hấp phụ 1.4.1 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ [21, 22] 1.4.1.1 Khái niệm về sự hấp phụ Sự h p phụ là h p phụ à là

t hiện tượng ề gi

ức căng ề

ặt nhằ

th hút ch t ị h p phụ lên ề

ặt của ch t h p phụ.

H p phụ, trong hóa học là q á trình x y ra khi ề

ặt

t ch t khí hay ch t lỏng ị hút trên

t ch t rắn xốp hoặc là ự gia tăng nồng đ của ch t này trên ề

khác. Hay nói cách khác, h p phụ là ự tích lũy ch t trên ề (gồ

ặt ch t

ặt ch t

ặt phân cách pha

các pha: khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Trong đó:

- Ch t ị h p phụ là ch t ị hút khỏi pha thể tích à ị giữ trên ề - Ch t h p phụ là ch t

à các phần tử trên ề

ặt của nó có kh năng hút các phần

tử của pha khác nằ

tiếp xúc ới nó. Ch t h p phụ có ề

năng h p phụ càng

ạnh.

- Ch t

ặt ch t h p phụ.

ặt riêng càng lớn thì kh

ang là hỗn hợp tiếp xúc ới ch t h p phụ.

Dựa ào

n ch t của ự h p phụ, người ta phân iệt h p phụ

t lý à h p phụ hóa

học. * Hấp phụ vật lý H p phụ

t lý là q á trình h p phụ gây ra ởi lực Vander Wall giữa phân tử ch t

ị h p phụ à ề y h p phụ thích hợp

ặt ch t h p phụ, lực liên kết này yế nên dễ ị phá ỡ. Chính ì

t lý có tính th n nghịch cao. Có thể gi i h p dễ dàng ở điề kiện

à không có ự iến đổi ề c

Trong quá trình h p phụ ng yên tử hình thành

trúc của ch t ị h p phụ à ch t h p phụ.

t lý phân tử ị h p phụ không chỉ tương tác ới

à ới nhiề ng yên tử trên ề t hoặc nhiề lớp trên ề

ặt. Do đó, lượng ch t ị h p phụ có thể

ặt ch t h p phụ.

17

t

H p phụ

t lý không có tính chọn lọc cao, t t c các

t ch t điề có kh năng ị

h p phụ. * Hấp phụ hóa học H p phụ hóa học gây ra ởi lực kiên kết hóa học (liên kết c ng hóa trị, liên kết ion, liên kết phối trí…). Trong q á trình h p phụ hóa học có ự trao đổi electron giữa ch t h p phụ à ch t ị h p phụ.

Trong h p phụ hóa học: lượng ch t ị h p phụ ít, chỉ có là h p phụ đơn lớp; là q á trình

t lớp trên ề

ặt nên gọi

t th n nghịch, q á trình gi i h p khó khăn do

ch t ị h p phụ à ch t h p phụ đã hình thành

t

n phẩ

à thay đổi tính ch t

an đầ .

Quá trình ch t khí hoặc ch t lỏng h p phụ trên bề mặt ch t h p phụ là m t quá trình thu n nghịch. Các phần tử ch t bị h p phụ đã h p phụ trên bề mặt ch t h p phụ cũng có kh năng di ch yển ngược lại. Theo thời gian, lượng ch t bị h p phụ tích tụ trên bề mặt ch t rắn càng nhiều thì tốc đ di chuyển ngược trở lại pha mang càng lớn. Đến m t thời điể

nào đó, tốc đ h p phụ bằng tốc đ di chuyển ngược lại pha

mang (gi i h p) thì quá trình h p phụ đạt cân bằng.

D ng lượng h p phụ là

t hà

của nhiệt đ

à áp

t hoặc nhiệt đ

à nồng đ

ch t ị h p phụ trong pha thể tích. q = f(T, P) hoặc Ở

q = f(T,C)

t nhiệt đ xác định, d ng lượng h p phụ phụ th q = f(P) hoặc

q = f(C)

18

c ào áp

t hoặc nồng đ :

Trong đó:  q : là d ng lượng h p phụ cân ằng ( g/g)  T: nhiệt đ ph n ứng  P: áp

t ph n ứng

 C: nồng đ của ch t ị ph n ứng trong pha thề tích ( g/l) D ng lượng h p phụ cân ằng là khối lượng ch t ị h p phụ ở trạng thái cân ằng dưới các điề kiện nồng đ

à nhiệt đ xác định. D ng lượng h p phụ được tính

theo công thức a : q

(C0  Ce ) V m

(1.1)

Trong đó:  q: d ng lượng h p phụ ( g/g)  V: thể tích d ng dịch (L) 

: Khối lượng ch t h p phụ (g)

 C0: Nồng đ d ng dịch an đầ ( g/L)  Ce: Nồng đ d ng dịch khi đạt cân ằng h p phụ ( g/L) Hiệ

t h p phụ là tỉ ố giữa nồng đ d ng dịch ị h p phụ à nồng đ d ng dịch

an đầ .

H

(C0  Ce ) .100 C0

19

(1.2)

1.4.2 Cân bằng đẳng nhiệt hấp phụ [23, 24] Khi nhiệt đ không đổi, đường iể diễn q = f( T, P hoặc C) được gọi là đường đẳng nhiệt h p phụ. Đường h p phụ đẳng nhiệt là đường d ng lượng h p phụ tại tại thời điể

đó ở

t thời điể

ào nồng đ hoặc áp

ôt

ự phụ th

c của

t của ch t ị h p phụ

t nhiệt đ không đổi.

Đối ới ch t h p phụ là ch t rắn, ch t ị h p phụ là ch t lỏng hoặc ch t khí thì đường h p phụ đẳng nhiệt được phụ như Lang

ô t q a các phương trình nhiệt đẳng nhiệt h p

ir, Fre ndlich, Sips, Temkin và Dubinin-Radushkevich.

1.4.2.1 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir Phương trình Lang

ir (Lang

ir, 9 8) được áp dụng cho ự h p phụ đồng nh t

ở đó q á trình h p phụ có năng lượng kích hoạt ằng nha , dựa trên các gi định cơ n a :  Các tiể phân ị h p phụ ở ề

h p phụ được xác định rõ ràng trên

ặt ch t h p phụ.

 M t tâ  Bề

t ố ị trí tâ

h p phụ có thể liên kết ới

t à chỉ

t tiể phân ị h p phụ.

ặt h p phụ là đồng nh t, ngh a là năng lượng h p phụ trên t t c các tâ

h p phụ là như nha .  Không có ự tương tác giữa các tiể phân ị h p phụ.  Quá trình h p phụ là đ ng, tức là q á trình h p phụ à gi i h p phụ có tốc đ ằng nha khi trạng thái cân ằng đạt được.

Phương trình h p phụ đẳng nhiệt Lang qe =

ir:

q m .K L .Ce 1+K L .Ce

20

(1.3)

Trong đó:  Ce(mg/L): nồng đ d ng dịch h p phụ.  qe(mg/g): d ng lượng h p phụ (lượng ch t ị h p phụ/ đơn ị ch t h p phụ).  qm(mg/g): d ng lượng h p phụ tối đa của ch t h p phụ (lượng ch t ị h p phụ/ đơn ị ch t h p phụ).  KL: hằng ố cân ằng h p phụ Lang Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

ir.

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa qe và Ce (mô hình phi tuyến), từ đó xác định được các tham số qm và KL trong biểu thức (1.3). Ý ngh a của  Dựa ào

ô hình đẳng nhiệt Langmuir: ô hình đẳng nhiệt Lang

tối đa (qm) trên ề

ir có thể xác định được kh năng h p phụ

ặt đơn lớp của

t liệ .

 Từ giá trị của KL có thể xác định hằng ố tách SL thông q a iể thức: SL =

1 1 + K L .Co

(1.4)

Giá trị SL ẽ cho iết ự th n lợi của q á trình h p phụ. 

SL = 0: q á trình h p phụ là



SL > : q á trình h p phụ là không th n lợi



0 < SL < 1: quá trình h p phụ là th n lợi



SL = : q á trình h p phụ là t yến tính

t chiề

21

1.4.2.2 Mô hình đẳng nhiệt Freundlich Mô hình đẳng nhiệt Fre ndlich (Fre ndlich, 906) là

t phương trình thực nghiệ

dựa trên ự h p phụ trên ề

t liệ

ặt không đồng nh t của

ới các gi định sau:

 Sự phân ố nhiệt h p phụ à ái lực của ch t ị h p phụ trên ề

ặt không đồng

nh t là không đồng đề .  Mô hình này được dùng để

ôt

ự h p phụ không lý tưởng à th n nghịch,

không ị hạn chế ởi ự hình thành đơn lớp.  Tỷ lệ ch t ị h p phụ trên

t khối lượng ch t h p phụ không ph i là hằng ố ở

các d ng dịch có nồng đ khác nha .  Các tâ

h p phụ có năng lượng không giống nha . Lượng h p phụ là tổng ố

của ự h p phụ trên t t c các ị trí tâ lượng liên kết), trong đó, các tâ

h p phụ ( ỗi tâ

h p phụ liên kết

tiên, cho đến khi năng lượng h p phụ được gi

h p phụ có năng

ạnh hơn được chiế

đầ

theo c p ố nhân khi hoàn

thành q á trình h p phụ.

Phương trình h p phụ đẳng nhiệt Fre ndlich có dạng; q e = K F .C

1 n e

(1.5)

Trong đó:  Ce( g/L): nồng đ tại thời điể 

cân ằng.

qe(mg/g): lượng ch t ị h p phụ trên

t đơn ị khối lượng

t liệ h p phụ

 KF: hằng ố Fre ndlich để chỉ kh năng h p phụ tương đối của các

t liệ h p

phụ.  n: là ố

ũ trong phương trình Fre ndlich, đặc trưng cho tính không đồng nh t

ề năng lượng của ề

ặt h p phụ.

22

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa qe và Ce (mô hình phi tuyến), từ đó xác định được các tham số KF và n trong biểu thức (1.5). Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Freundlich:

 Khi giá trị n <

thì có thể dự đoán

h p phụ. Nế giá trị n >

ô hình không thích hợp để

có thể dự đoán rằng

ô t q á trình

ô hình thích hợp để

ôt q á

trình h p phụ ở kho ng nồng đ nghiên cứ . Khi n = , q á trình h p phụ là không th n nghịch.  Dựa ào

ô hình Fre ndlich có thể đánh giá cường đ h p phụ của ch t ị h p

phụ trên ề tương tác

ặt ch t h p thụ. Nế giá trị n càng lớn thì ch t ị h p phụ càng ạnh ới ch t h p phụ, kh năng h p phụ tăng.

 Mô hình Freundlich chỉ phù hợp cho mô t quá trình h p phụ ở kho ng nồng đ hẹp.

1.4.2.3 Mô hình đẳng nhiệt Sips Phương pháp đẳng nhiệt Sip là

t dạng kết hợp của các iể thức Lang

ir à

Fre ndlich, được ử dụng để dự đoán các hệ h p phụ không đồng nh t.

Dạng phi t yến tính của phương trình Sip được trình ày theo công thức ( .6) βS

qe =

QS .C e

(1.6)

1+αs .CeβS

Trong đó:  Ce( g/L): nồng đ tại thời điể 

cân ằng.

qe(mg/g): lượng ch t ị h p phụ trên

 Q (L/g): Hằng ố phụ trên ề

t đơn ị khối lượng

t liệ h p phụ.

ô hình đẳng nhiệt Sip , cho phép dự đoán tổng ố tâ

ặt ch t h p phụ.

23

h p

 S (L/g): Hằng ố

ô hình đẳng nhiệt Sip , cho iết giá trị liên kết tr ng ình.

 S: yế tố không đồng nh t.

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa qe và Ce, từ đó xác định được các tham số KRP, RP và RP trong biểu thức (1.6). Ý ngh a của 

ô hình đẳng nhiệt Sips:

Mô hình đẳng nhiệt Sips phá vỡ những giới hạn về nồng đ theo mô hình Freundlich.



Tại nồng đ ch t bị h p phụ th p, mô hình Sips gần với

ô hình đẳng nhiệt

Freundlich; Trong khi ở nồng đ cao, nó dự đoán kh năng h p thụ đơn lớp đặc trưng cho 

ô hình Lang

ir.

Nế giá trị βS < thì ch t h p phụ là không đồng nh t, βS gần hoặc ằng

thì

ch t h p phụ tương đối đồng nh t.

1.4.2.4 Mô hình đẳng nhiệt Temkin Mô hình đẳng nhiệt Temkin (Temkin, 1940) [24-26] liên q an đến ự tương tác giữa các ch t h p phụ à ch t ị h p phụ, được đặc trưng ởi giá trị nhiệt h p phụ.

Mô hình Temkin ch p nh n các điề kiện a :  Nhiệt h p phụ của t t c các phân tử trên ề tđ

ặt

t liệ gi

t yến tính ới

ao phủ do tương tác giữa ch t h p phụ à ch t ị h p phụ.

 Sự h p phụ được đặc trưng ởi ự phân ố đồng đề của các ng ồn năng lượng liên kết, cho đến

t ố năng lượng liên kết tối đa.

Phương trình phi t yến tính của

ô hình đẳng nhiệt Temkin được iể diễn ởi

phương trình (1.7) qe 

RT Ln  KT Ce  bT

24

(1.7)

Trong đó:  Ce( g/L): nồng đ tại thời điể

cân ằng.

 qe(mg/g): lượng ch t ị h p phụ trên

t đơn ị khối lượng

t liệ h p phụ.

 KT: hằng ố Te kin.  T : là nhiệt đ t yệt đối (K)  R : là hằng ố khí (có giá trị ằng 8,3 4. 0-3 kJ/mol.K)  bT: là hằng ố Te kin, có liên q an đến nhiệt h p phụ (kJ/ ol).

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa qe và Ce, từ đó xác định được các tham số KT và bT trong biểu thức (1.7). Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Temkin: Khi giá trị

T

< 8 kJ/ ol thì tương tác

giữa ch t ị h p phụ à ch t h p phụ là tương tác yế , q á trình h p phụ là h p phụ t lý , khi Như

y,

T

> 8 kJ/ ol thì q á trình h p phụ là h p phụ hóa học [26, 27].

ô hình h p phụ đẳng nhiệt Te kin được lựa chọn để đánh giá kh năng

h p phụ của ch t h p phụ đối ới các ch t ị h p phụ cũng như dự đoán

n ch t

của q á trình h p phụ.

1.4.2.5 Mô hình đẳng nhiệt Dubinin – Radushkevich Mô hình đẳng nhiệt Dubinin–Radushkevich (D – R) [24, 25, 27-29] là nghiệ

ô hình thực

được dùng để xác định

n ch t của q á trình h p phụ ( t lý hoặc hóa

Phương trình phi t yến tính của

ô hình đẳng nhiệt D-R được trình ày ở phương

học).

trình (1.8) qe  QD R .e



DR .

2



(1.8)

Trong đó:  Ce(mg/L): nồng đ tại thời điể

cân ằng.



qe(mg/g): lượng ch t ị h p phụ trên



QD-R( g/g): là kh năng h p phụ tối đa.

25

t đơn ị khối lượng

t liệ h p phụ.



D-R: là hằng ố của năng lượng h p phụ ( ol2/J2), có liên q an đến năng

lượng tr ng ình của là thế Polanyi, được

ỗi

ol ch t h p phụ trên

t

ol ch t ị h p phụ. à ε

ô t như a : 

  RT ln 1  

1   Ce 

(1.9)

Trong đó: 

T: là nhiệt đ d ng dịch (K).



R: là hằng ố khí à ằng 8,3 4. 0-3 kJ/mol.K.

Giá trị của năng lượng h p phụ tr ng ình, E (kJ/ ol), có thể được tính toán từ D-R theo tha

ố  như a : E

1 2

(1.10)

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa qe và Ce, từ đó xác định được các tham số QD-R, và D-R trong biểu thức (1.8). Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Dubinin – Radushkevich: Giá trị của năng lượng

h p phụ tr ng ình E cho iết

n ch t của q á trình h p phụ. Khi giá trị E nhỏ hơn

8 kJ/ ol thì q á trình h p phụ là h p phụ

t lý; khi 8 kJ/mol < E <16 kJ/mol là quá

trình h p phụ hóa học; khi E > 6 kJ/ ol là q á trình trao đổi ion [25, 27, 28].

Các

ô hình đằng nhiệt phi t yến có thể được gi i theo phương pháp ình phương

cực tiể

ằng chương trình Sol er Add-in của phần

đánh giá ự phù hợp của các thực hiện dựa ào các hà

ề

Micro oft Excel. Việc

ô hình đẳng nhiệt ới các ố liệ thực nghiệ

hồi q i phi t yến: the re id al root

ean q ared error

(RMSE) (1.11) và the chi-square test (2) (1.12) được xác định như a : RMSE  n

  2

n 1

1 n   qe,meas  qe,calc  n  1 n1

q

e , meas

 qe,calc 

qe,calc

26

2

được

1.11

2

1.12 

Trong đó qe,meas và qe,cal lần lượt là d ng lượng h p phụ tại trạng thái cân ằng ( g/g) xác định ằng thực nghiệ điể

thực nghiệ

à ằng cách tính toán theo

ô hình, n là ố

nghiên cứ . Khi giá trị RMSE à 2 càng nhỏ,

cứ càng ph n ánh đúng thực nghiệ

ô hình nghiên

[24].

1.4.3 Động học hấp phụ [23, 30] Các

ô hình đ ng học h p phụ được dùng để

ị h p phụ) lên trên ề

ô t tốc đ h p phụ

ặt ch t h p phụ ở điề kiện nồng đ

thể. Thời gian cần thiết cho q á trình h p thụ từ thời điể thái cân ằng có thể được xác định đến từ các

t ch t (ch t

à nhiệt đ

an đầ cụ

an đầ đến khi đạt trạng

ô hình đ ng học. Các tha

ố đ ng

học h p phụ r t q an trọng trong nghiên cứ ứng dụng ch t h p phụ. T y nhiên, các tha

ố đ ng học thực r t khó xác định ì q á trình h p phụ khá phức tạp, ị nh

hưởng nhiề yế tố như kh ếch tán,

n ch t c

trúc xốp, thành phần hóa học của

ch t h p phụ… Do đó, hiện nay người ta thường ứng dụng phương trình đ ng học hình thức để xác định các hằng ố tốc đ

iể kiến.

1.4.3.1 Phương trình động học biểu kiến bậc 1 Phương trình đ ng học iể kiến

c

có thể đánh giá nhiề trạng thái h p phụ

khác nha , ao gồ :  Hệ đạt đến trạng thái cân ằng.  Hệ có hà

lượng ch t tan đ c l p theo thời gian hoặc h p phụ đẳng nhiệt t yến

tính.  Các trường hợp đặc iệt của hệ phức.

Phương trình đ ng học h p phụ iể kiến

c nh t Lagergren dạng tổng q át được

ô t như a : dq  k1  qe  q  dt

27

(1.13)

Dạng phi t yến của phương trình trên là:



qt  qe 1  e k1t



(1.14)

Trong đó:  qe: d ng lượng h p phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g)  qt: d ng lượng h p phụ tại thời điểm t (mg/g)  k1: hằng số tốc đ h p phụ b c nh t biểu kiến (phút-1) 1.4.3.2 Phương trình động học biểu kiến bậc 2 Phương trình đ ng học iể kiến lệ ới tâ

h p phụ có trên ề

c 2 có thể dự đoán tốc đ ph n ứng tương ứng tỉ

ặt ch t h p phụ.

Phương trình đ ng học h p phụ iể kiến

c hai có dạng:

dq 2  k2  qe  q  dt

(1.15)

Dạng phi t yến của phương trình này là:

qe2 .k2 .t qt  1  k2 .qe .t

(1.16)

Trong đó:  qe: d ng lượng h p phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).  qt: d ng lượng h p phụ tại thời điểm t (mg/g).  k2: hằng số tốc đ h p phụ b c hai biểu kiến (g.mg-1.phút-1).

Từ các phương trình trên, có thể xác định được giá trị thực nghiệ

của q theo t à

tính được hằng ố tốc đ h p phụ iể kiến k1, k2. Giá trị của hằng ố tốc đ

28

iể

kiến là

t trong các thông ố để o ánh giữa các ch t h p phụ đối ới cùng

t

ch t ị h p phụ.

1.4.3.3 Phương trình động học Elovich Phương trình đ ng học Elo ich được xây dựng dựa trên gi thiết rằng các ị trí h p phụ tăng theo c p ố nhân ới ự h p phụ, liên q an đến ự h p phụ đa lớp trên ề ặt không đồng nh t. Phương trình đ ng học Elo ich chủ yế áp dụng cho h p phụ hóa học [31]. Mô hình phi t yến Elo ich được thể hiện như sau: qt 

1



1.17 

ln 1   . .t 

Trong đó:  qt: là lượng ch t được h p phụ ởi  α: là tốc đ h p phụ an đầ [  β: là hằng ố gi i h p (g/

t liệ tại thời điể

t.

ol/(g. in)]

ol) trong

t thí nghiệ

t kỳ.

1.4.3.4. Phương trình khuếch tán nội hạt Q á trình h p phụ ởi các

t liệ xốp có thể ao gồ

4 giai đoạn chính:

( ): Ch t tan di ch yển từ d ng dịch đến ranh giới ề

ặt phân cách pha của ch t

h p phụ (q á trình kh ếch tán đồng loạt).

(2): Ch t tan di ch yển từ ề kh ếch tán ề

ặt phân cách pha đến ề

ặt ch t h p phụ (q á trình

ặt).

(3): Ch t tan di ch yển từ ề

ặt ch t h p phụ tới các ị trí tâ

h p phụ (q á trình

kh ếch tán n i hạt).

(4): Tương tác giữa các phân tử ch t ị h p phụ ới các tâ

29

h p phụ.

Khi q á trình h p phụ x y ra,

t trong ốn giai đoạn này ẽ là giai đoạn q yết

định đến tốc đ h p phụ.

Theo We er à Morri , hầ hết các q á trình h p th thay đổi theo thời gian t 1/2 chứ không ph i theo thời gian t. Do đó, phương trình kh ếch tán n i hạt được phát triển để

ôt

ối liên hệ giữa lượng ch t ị h p phụ qt và thời gian t1/2, có dạng như

sau: qt = kid.t1/2 + C

(1.18)

Nế C = 0: đồ thị qt theo t1/2 đi q a gốc tọa đ , q á trình kh ếch tán n i hạt là q á trình q yết định đến tốc đ của q á trình h p phụ.

Nế C  0: đồ thị qt theo t1/2 không đi q a gốc tọa đ , q á trình h p phụ được điề khiển ởi hai hay nhiề cơ chế khác nha .

30

CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Hóa chất, thiết bị, dụng cụ 2.1.1 Hóa chất Các hóa ch t ử dụng là hóa ch t tinh khiết của Merck.

D ng dịch Cro

ch ẩn: Cr(NO3)31000 ppm, axit HNO3 63%, NaOH rắn tinh khiết,

Methylen Blue, K2Cr2O7, HCl đ

đặc 37%, C2H5OH 96%, H2O2 30%, nước c t 2

lần.

2.1.2 Thiết bị Máy q ang phổ h p th ng yên tử AAS (Shimadzu - Nh t B n), UV- Vis V630 (Jasco – Mỹ),

áy đo q ang phổ

áy đo pH để àn - Winlab Data Line pH meter, tủ

y (Memmer - Đức), máy kh y từ gia nhiệt 0 điể

– Phoenix, máy li tâm

(Hematocrit – Mỹ) , cân phân tích - Denver TP 214…

2.1.3 Dụng cụ Cốc, phể , ống đong,

ình định

micropipette, các ống nghiệ

ức các loại, đũa thủy tinh, pipet thủy tinh,

polyetylen đựng

trợ khác.

31

ẫ , gi y lọc à

t ố dụng cụ phụ

2.2 Điều chế vật liệu hấp phụ vỏ bưởi

Hình 2. 1 Q y trình đề x t xử lý

t liệ h p phụ ỏ ưởi

Giải thích quy trình: -

Ng yên liệ

ỏ ưởi: được th th p từ làng ưởi Tân Triề

-

Xử lý: Vỏ ưởi được đe

kho ng 70%. Cắt thành từng nhằ

loại ỏ tinh dầ

800C để là

rửa ạch, đe

y hoặc phơi ngoài nắng khô còn

iếng nhỏ rồi đổ ng p ancol ào lượng ỏ ưởi đã cắt

à hòa tan các ch t hữ cơ trong ỏ ưởi, cho ào tủ

ay hơi hết ancol. Khi ỏ ưởi đã khô hẳn, đe

đi nghiền thành

y t

kích thước kho ng 0,5-1 mm. Tiếp tục cho nước c t 2 lần ào lượng ỏ ưởi đã nghiền cho ng p à đ n ôi, a khi hỗn hợp ôi, cho q a ray để lọc ỏ nước c t đi.

Lặp lại q á trình đ n nước c t rồi lọc từ 2 đến 3 lần. Sa cùng, cho ỏ ưởi ào tủ 32

y ở 800C trong 24 h, lúc này ỏ ưởi đã khô hoàn toàn ta th được

t liệ h p

phụ ỏ ưởi.

2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Methylene blue và crom của vật liệu vỏ bưởi 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH Cho 0,2 g

t liệ h p phụ ào 50

L d ng dịch MB, Cr(III) và Cr(VI) có nồng đ

an đầ lần lượt là 96 mg/L, 47 mg/L và 2mg/L ở pH = 2 ÷11 đối ới MB, Cr(VI) và pH = 2 ÷ 6 đối ới Cr(III);

n tốc kh y

= 150 vòng/phút; thời gian kh y t =

150 phút được thực hiện ở nhiệt đ phòng.

Nồng đ trong d ng dịch trước à d ng dịch lọc a h p phụ được đe

đi pha loãng

ới hệ ố phù hợp để đo UV- Vis đối ới c MB à Cr(VI), đo AAS đối ới c Cr(III) và Cr(VI).

2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy Cho 0,2 g

t liệ h p phụ ào 50

mg/L ở pH = 0 và 0,2 g

L d ng dịch MB có nồng đ

t liệ h p phụ ào 50

an đầ là 47 mg/L ở pH = 5;

n tốc kh y

an đầ là 96

L d ng dịch Cr(III) có nồng đ

= 50 òng/phút; thời gian kh y

được kh o át từ 5 ÷ 240 phút; thực hiện ở nhiệt đ phòng.

Nồng đ trong d ng dịch trước à d ng dịch lọc a h p phụ được đe

đi pha loãng

ới hệ ố phù hợp để đo UV- Vis đối ới MB, đo AAS đối ới Cr(III).

2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến quá trình hấp phụ Dùng 0,2 g

t liệ h p phụ để h p phụ 50

từ 5÷1000 mg/L ở pH = 0;

L d ng dịch MB có nồng đ

an đầ

n tốc kh y = 50 òng/phút; thời gian kh y là t =

150 phút à d ng dịch Cr(III) có nồng đ

an đầ từ 5÷50 mg/L;

n tốc kh y

=

50 òng/phút; thời gian kh y là t = 20 phút. Tiến hành thực hiện ở 300C, 400C, 500C.

33

Nồng đ trong d ng dịch trước à d ng dịch lọc a h p phụ được đe

đi pha loãng

ới hệ ố phù hợp để đo UV- Vi đối ới MB, đo AAS đối ới Cr(III).

2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích H2O2 30% đến khả năng khử Cr(VI) thành Cr(III) Cho 50 mL d ng dịch Crom(VI) có nồng đ

an đầ 5 mg/L lần lượt được khử ởi

V mL H2O2 30% trong thời gian 150 phút. Tiến hành đo phổ UV-Vi của các

ẫ

để đánh giá kh năng khử Cr(VI) thành Cr(III) của H2O2 30%.

2.4 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng, tính chất của vật liệu 2.4.1 Xác định liên kết trong cấu trúc vật liệu bằng phổ hồng ngoại FT-IR Liên kết trong c

trúc của

t liệ được xác định ằng phương pháp hồng ngoại

FT-IR được thực hiện trên

áy TENSOR 27 (Br cker, Đức) tại iện Công nghệ

Hóa học, Thành phố Hồ Chí Minh ới tần ố dao đ ng từ 4000 – 400 cm-1.

2.4.2 Xác định hình thái bề mặt vật liệu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình thái ề ề

ặt

t liệ được xác định ằng phương pháp kính hiển i điện tử q ét

ặt (SEM) được thực hiện trên

áy phân gi i cao S–4800 (Hitachi, Nh t B n)

tại Viện Khoa học V t liệ , Viện Hàn Lâ

Việt Na

ới các đ phóng đại khác

nha từ 50 000 (50 k) lần đến 200 000 (200 k) lần 2.4.3 Xác định pH tại điểm đẳng điện tích (pHPZC). pHPZC của các v t liệ h p phụ được xác định theo phương pháp

ối. Cân chính

xác 0,2 gam ch t h p phụ cho vào mỗi bình tam giác có nút nhám chứa 50 ml dung dịch KCl 0,1 M. Điề chỉnh pH của dung dịch trong kho ng từ 2÷1 . Tr n dung dịch ằng máy kh y với tốc đ 240 vòng/phút trong thời gian 48 giờ. Sau khi dừng kh y, l p tức đo lại pH của dung dịch. Xây dựng đồ thị iể diễn mối liên hệ giữa pH ban đầ và pH ta xác định được điể

34

đẳng điện.

2.5 Phương pháp phân tích Trong đề tài nghiên cứ này, chúng tôi ử dụng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử ử dụng kỹ th t ng yên tử hóa ằng ngọn lửa trên

áy h p thụ ng yên tử AAS

6800 (Shi adz , Nh t B n) để xác định kh năng h p phụ crom ởi

t liệ h p

phụ ỏ ưởi à phương pháp đo q ang ằng q ang phổ UV-Vis V630 (Jasco, USA) để xác định kh năng h p phụ MB của

t liệ .

2.5.1 Các điều kiện đo phổ Phương pháp phổ h p thu ng yên tử xác định nồng đ Crom và MB được tiến hành như điề kiện trong B ng 2.

à B ng 2.2. lượng ng yên tố Crom theo phương pháp

B ng 2.1 Điề kiện đo phổ xác định hà

F-AAS Ng yên tố

Cr

Vạch đo (n )

357,9

Khe đo (n )

0,5

Cường đ đèn catot rỗng

10

Thành phần khí

C2H2 + không khí

Tốc đ dòng khí (L/min) Chiề cao đầ đốt (

2,0

)

7

B ng 2. 2 Điề kiện đo phổ xác định hà

Ch t

lượng MB theo phương pháp UV-Vis

MB

Đ dài óng (nm)

200 - 800

Bước óng (nm)

634

35

2.5.2 Phương pháp đường chuẩn Để xác định nồng đ của ng yên tố trong

ẫ phân tích theo phép đo phổ h p thụ

ng yên tử, ta có thể tiến hành theo phương pháp đường ch ẩn (ch ẩn ngoại) hoặc phương pháp thê

ch ẩn. Thực hiện đề tài này, chúng tôi tiến hành theo phương

pháp đường ch ẩn.

Cơ ở phương pháp: Dựa trên ự phụ th

c của cường đ

thụ ng yên tử) ào nồng đ nhỏ của c

tử cần xác định trong

trình Aλ = a.Cb để có ự phụ th

ạch h p thụ (hay đ h p ẫ theo phương

c t yến tính giữa Aλ và C.

Kỹ th t thực nghiệ :  Pha chế

t dãy d ng dịch ch ẩn có hà

lượng ch t phân tích tăng dần trong

cùng điề kiện ề lượng th ốc thử, đ axit…  Đo đ h p thụ ng yên tử của các ng yên tố cần nghiên cứ trong dãy d ng dịch ch ẩn.  Xây dựng đồ thị iể diễn ự phụ th

c của đ h p thụ ng yên tử ào nồng đ

các ng yên tố cần nghiên cứ . Đồ thị này được gọi là đường ch ẩn.

Pha chế các d ng dịch phân tích ới điề kiện như d ng dịch ch ẩn à đe

đo đ

h p thụ ng yên tử. Dựa ào giá trị đ h p thụ ng yên tử này à đường ch ẩn tì được nồng đ ng yên tố cần phân tích trong

36

ẫ phân tích.

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả khảo sát hình thái, kích thước, cấu trúc của vật liệu hấp phụ 3.1.1 Kết quả chụp ảnh SEM Hình thái học ề

ặt của VLHP ỏ ưởi được kh o át q a kính hiển i điện tử

(SEM) ở các đ phóng đại khác nha .

Hình 3.1 Ảnh SEM của

t liệ

ỏ ưởi ở các đ phóng đại khác nha à 0 000 lần ( )

000 lần (a)

Hình 3.1 cho th y VLHP ỏ ưởi có nhiề lỗ xốp, hình dạng không đồng nh t, gồ ghề, có nhiề lớp xếp kế cạnh nha . Với c

trúc của VLHP như

cho iệc h p phụ à giữ lại MB và các ion ki

loại trên ề

y r t th n tiện

ặt.

3.1.2 Kết quả chụp ảnh phổ tán xạ năng lượng tia X( EDX) Việc chụp nh phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) giúp ta xác định được thành phần ng yên tố của VLHP. Thành phần hóa học của

t liệ

ỏ ưởi được xác định ằng

phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) à kết q ày ở hình 3.2 à

ng 3.1

37

phân tích được trình

Hình 3.2 Phổ EDX của

t liệ

ỏ ưởi

B ng 3.1 Thành phần ng yên tố chính có trong ỏ ưởi Tên nguyên tố

Khối lượng (%)

Nguyên tử (%)

C

43,73

50,86

O

56,27

49,14

Tổng ố

100,00

100,00

Kết q

phân tích cho th y, thành phần hóa học chính của

t liệ gồ

tố chính là Cacbon và Oxi. Trong đó, thành phần của Cac on chiế

có 2 nguyên

43,73% ề khối

lượng còn lại là Oxi. 3.1.3 Kết quả phân tích phổ FT-IR Để xác định các nhó

chức đặc trưng, phổ FT-IR của VLHP ỏ ưởi đã được ghi

nh n à trình bày trong hình 3.3.

Kết q cường đ

phân tích cho th y, tại ố óng 3403 cm-1 x t hiện

ũi dao đ ng ới

ạnh đặc trưng cho nhóm –OH trong phân tử xenl lozơ

à nhóm

cacboxylic trong phân tử pectin của VLHP. Các dao đ ng đặc trưng tại tần ố 2933 cm-1 và 2150 cm-1 đặc trưng cho dao đ ng của liên kết C-H. Tại tần ố 1740 cm1 và 1632 cm-1 đặc trưng cho dao đ ng của liên kết C=O. Các dao đ ng tại 440 cm1, 1375 cm1và tại tần ố 1241 cm-1 và 1022 cm-1 đặc trưng cho dao đ ng của liên kết 38

C–O của anol, axit hoặc e te à tại tần ố 625 c

–1

đặc trưng cho dao đ ng của liên

kết C≡C-H [32-35]

Hình 3.3 Phổ FT-IR của ỏ ưởi 3.1.4 Xác định điểm đẳng điện pHPzc là giá trị pH

à tại đó điện tích trên ề

ặt ch t h p phụ có giá trị ằng 0. Tại

các giá trị pH của d ng dịch nhỏ hơn giá trị pHPzc (pH < pHPzc ), các tâ trên ề

ặt ị proton hóa à ề

này các tâ

ặt

h p phụ

ang điện tích dương ( phương trình 3. ). Lúc

h p phụ đóng ai trò là các acid Bron ted à là các tâ

trao đổi anion,

th n lợi cho q á trình h p phụ anion. Ngược lại, khi giá trị pH của d ng dịch cao hơn giá trị pHPzc (pH < pHPzc ), ề và 3.3), các tâ

ặt h p phụ

ang điện tích â

h p phụ đóng ai trò là các azơ Bron ted à là các tâ

cation, th n lợi cho q á h p phụ cation [36-39]. Kết q liệ

(phương trình 3.2

ỏ ưởi có điể

đẳng điện là 4,5.

39

trao đổi

nghiên cứ cho th y,

t

Như

MOH(Surf) + H+(aq) = MOH2+ (surf)

(3.1)

MOH(Surf) + OH- (aq) = MOOH- (surf)

(3.2)

MOH(Surf) + OH+(aq) = MO-(Surf) + H2O

(3.3)

y, đối ới VLHP ỏ ưởi, khi pH của d ng dịch < 4,5 thì ề

h p phụ ẽ

ang điện tích dương, khi pH của d ng dịch > 4,5 thì ề

h p phụ ẽ

ang điện tích â . pHPzc là

ki

loại trong điề kiện các tâ

trái d

ới điện tích của ion ki

đoán kh năng h p phụ của trị pH

ặt của ch t ặt của ch t

t yế tố xác nh n kh năng h p phụ ion

h p phụ trên ề loại. Như

ặt ch t h p phụ

ang điện tích

y, ới iệc xác định pHPzc có thể dự

t liệ đối ới các dạng tồn tại của ion ki

t kỳ theo cơ chế tương tác t nh điện.

Hình 3.4 Điể

đẳng điện của

40

t liệ

loại ở giá

3.2 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ MB, Cr(III), Cr(VI) của vật liệu vỏ bưởi 3.2.1 Xây dựng đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB và Crom 3.2.1.1 Xây dựng đường chuẩn xác định MB MB được xác định ằng phương pháp UV-vis. Ch ẩn ị

t dãy các d ng dịch

ch ẩn MB có nồng đ 0,5 mg/L; 1 mg/L; 2 mg/L; 4 mg/L; 6 mg/L; 8 mg/L; 10 mg/L từ d ng dịch MB 1000 mg/L an đầ . Tiến hành đo trên Vi . Sự phụ th c giữa đ h p th

áy q ang phổ UV-

à nồng đ MB được iể diễn trên hình 3.5.

Hình 3.5 cho th y đường ch ẩn xác định hà

lượng MB có kho ng t yến tính của

đường từ 0,5÷10,0 mg/L ới hệ ố tương q an R2 = 0,9994 gần ằng , cho th y có thể dùng phương trình đường ch ẩn này để xác định hà

lượng MB có trong dung

dịch.

Hình 3.5 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà UV-Vis 41

lượng MB ằng phương pháp

3.2.1.2 Xây dựng đường chuẩn xác định crom Cro

được xác định ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử ử dụng kỹ th t

ngọn lửa (FAAS). Ch ẩn ị

t dãy các d ng dịch ch ẩn cro

từ 0,5 ÷ 5 mg/L từ d ng dịch cro phương pháp F-AAS. Sự phụ th

có nồng đ

an đầ

ch ẩn 000 mg/L an đầ . Tiến hành đo ằng c giữa đ h p th

ới nồng đ cro

được iể

diễn trên hình 3.6.

Hình 3.6 cho th y đường ch ẩn xác định hà

lượng cro

có kho ng t yến tính của

đường từ 0,5÷5,0 mg/L ới hệ ố tương q an R2 = 0,9948 gần ằng , cho th y có thể dùng phương trình đường ch ẩn này để xác định hà

lượng cro

có trong d ng

dịch ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử ử dụng kỹ th t ngọn lửa (F-AAS).

Hình 3.6 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà FAAS

42

lượng Cr ằng phương pháp

3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ MB, Cr(III) và Cr(VI) của vỏ bưởi 3.2.2.1 Ảnh hưởng của pH pH là m t trong những yếu tố r t quan trọng nh hưởng đến quá trình h p phụ màu lên bề mặt của v t liệu. Khi pH của

ôi trường thay đổi thì b n ch t cu VLHP

cũng ị thay đổi theo. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành kh o sát kh năng h p phụ của vỏ ưởi đối với MB và Cr(VI) ở pH từ 2 đến 11; đối với Cr(III) ở pH từ 2 đến 6 với các số liệ đầ

ào được cho trong b ng 3.2.

Hình 3.7 Phổ UV-Vi của MB a khi h p phụ tại các pH khác nha

43

Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB và Cr(III) của

t liệ

ỏ

ưởi B ng 3.2 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ

nh hưởng của pH vào HSHP

Chất bị hấp phụ

MB

Cr(III)

Cr(VI)

Thời gian

150

150

150

Co (mg/L)

96

47

2

KLVL (gam)

0,2

0,2

0,2

Nh n xét: Từ kết qu thực nghiệm cho th y, khi pH của dung dịch tăng thì kh năng h p phụ của v t liệ tăng phù hợp với sự chuyển điện tích bề mặt từ â

ang dương, th n

lợi cho sự h p phụ cation MB và Cr(III). Quá trình h p phụ MB đạt cực đại khi pH = 10, trong khi đó q á trình h p phụ Cr(III) đạt cực đại tại pH = 5. Đối với Cr(VI), v t liệu vỏ ưởi không có kh năng h p phụ trong kho ng pH từ 211. Chính vì v y, trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi chọn pH = 10 là giá trị pH tối ư đối với quá trình h p phụ MB à pH = 5 đối với Cr(III). Đối với Cr(VI), trước khi h p phụ cần chuyển về Cr(III) bằng H2O2 tương tự như nghiên cứu của các tác gi Sujata S. Modhave và Dnyaneshwar R. Shinde.

44

3.2.2.2 Ảnh hưởng của thời gian khuấy Nghiên cứ

nh hưởng của thời gian đến ự h p phụ được tiến hành từ 5 phút đến

240 phút ới các ố liệ đầ

ào được cho ở B ng 3.3. Kết q

trình ày ở B ng PL 3 và 4 à được

nghiên cứ được

inh họa ở Hình 3.9 và Hình 3.10.

Hình 3.9 Phổ UV-Vi của Methylene Bl e trước à a q á trình h p phụ tại các thời điể khác nha

45

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Methylene l e à Cr(III) của VLHP ỏ ưởi B ng 3.3 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ

nh hưởng của thời gian ào HSHP

Chất bị hấp phụ

MB

Cr(III)

pH

10

5

Co (mg/L)

96

47

KLVL (gam)

0,2

0,2

Kết q

thực nghiệ

cho th y, khi thời gian tăng, kh năng h p phụ của

t liệ

tăng lên à đạt đến trạng thái cân ằng. Đối ới MB, thời gian cần thiết để đạt cân ằng là 50 phút ới nồng đ

an đầ là 96 mg/L, hiệ

t h p phụ đạt 86,78%.

Đối ới Cr(III), thời gian cần thiết để đạt cân ằng h p phụ là 20 phút ới nồng đ an đầ cũng là 47 mg/L, hiệ

t h p phụ đạt kho ng 57,44%.

46

3.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ đầu của chất bị hấp phụ Nghiên cứ

nh hưởng của nồng đ MB an đầ (từ 5

kh năng h p phụ của pH= 0. Kết q Nghiên cứ

t liệ

g/L đến 1000

g/L) đến

ỏ ưởi được tiến hành trong thời gian 20 phút ở

nghiên cứ được trình ày ở Hình 3.11.

nh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ (từ 5

kh năng h p phụ của

t liệ

g/L đến 50

g/L) đến

ỏ ưởi được tiến hành trong thời gian 20 phút ở pH

= 5. Kết q

nghiên cứ được trình ày ở Hình 3. 2.

Các kết q

nghiên cứ cho th y, khi tăng nồng đ của d ng dịch ch t ị h p phụ,

d ng lượng h p phụ tăng. Điề này được gi i thích là do ở nồng đ th p, ố lượng tâ

h p phụ nhiề hơn o ới ố phân tử ị h p phụ, do đó d ng lượng h p phụ

nhỏ. Khi nồng đ tăng lên, lượng ch t ị h p phụ tăng, tức là d ng lượng h p phụ tăng.

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nồng đ MB an đầ đến kh năng h p phụ của ỏ ưởi

47

t liệ

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ đến kh năng h p phụ của liệ ỏ ưởi

t

3.2.2.4 Ảnh hưởng của thể tích H2O2 30% đến khả năng chuyển hóa Cr(VI) thành Cr(III) Để kh o át nh hưởng của thể tích d ng dịch H2O2 đến q á trình ch yển hóa Cr(VI) thành Cr(III) th n lợi hơn cho q á trình h p phụ, chúng tôi dùng V ml dung dịch H2O2 30% cho ào 50

l d ng dịch Cr(VI) 5

g/L. Kh năng ch yển hóa

Cr(VI) thành Cr(III) được đánh giá ằng phương pháp q ang phổ UV-Vis.

48

Hình 3.13 Phổ UV-Vi của Cr(VI) trước à a khi xử lý ằng H2O2 Kết q

nghiên cứ cho th y, Cr(VI) có hai peak đặc trưng tại ước óng 257 n

352 n

ứng ới ự ch yển electron O-Cr của Cr2O72- [6]. Khi cho thêm H2O2 vào,

cường đ peak tại ước óng 257 n 352 n

gi

iến

t hoàn toàn, còn cường đ peak tại

dần, điề này cho th y rằng nồng đ Cr2O72- đã ị gi

H2O2 lớn hơn hoặc ằng 2,5

và

L, cường đ peak tại 352 n

không đổi à có dạng phổ giống ới Cr(III). Chính ì

gi

. Khi thể tích ạnh, coi như

y, chúng tôi chọn thể tich

H2O2 cần dùng để khử Cr2O72- thành Cr3+ là 2,5 mL. 3.3 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ Kết q của các

nghiên cứ cân ằng h p phụ của ỏ ưởi đối ới MB à giá trị các tha

ố

ô hình cân ằng h p phụ được trình ày ở B ng 3.4; Hình 3.14 trình bày

các đường đẳng nhiệt phi t yến

ối q an hệ qe theo Ce từ các ố liệ tính toán theo

các phương trình tương ứng cùng ới đường iể diễn ố liệ thực nghiệ .

49

B ng 3.4 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nhau Mô hình đẳng nhiệt

Langmuir

Freundlich

Sips

Temkin

Dubinin - Radushkevich

Nhiệt độ KL qm(mg/g) RMSE R2 2 n KF RMSE R2 2 Qs s s RMSE R2 2 KT (L/mg) bT(kJ/mol) RMSE R2 2 QD-R (mol/g)  E (kJ/mol) RMSE R2 2

Hằng số 303K 313K 0,01168 0,00833 218,5 213,9 7,464 7,336 0,9838 0,9821 39,71 47,78 1,78 1,71 7,51 5,65 14,76 14,41 0,9366 0,9309 203,9 209,8 2,55 1,78 0,01168 0,00833 1,0000 1,0000 7,464 7,336 0,9838 0,9821 39,70 47,78 0,2901 0,2077 0,07675 0,08225 20,00 19,20 0,8835 0,8774 1206 1271 146,9 137,5 104,9 172,2 0,06905 0,05389 11,28 9,899 0,9630 0,9674 44,28 37,28

Từ các đường iể diễn à các giá trị tính toán được cho th y Sips, Langmuir

ô t tốt nh t q á trình h p phụ ion MB ởi

này có thể gi i thích rằng,

ô hình Sip là

được thiết l p dựa ào ự kết hợp của c hai không ị giới hạn ởi nồng đ

t

ô hình đẳng nhiệt t liệ

ô hình ới 3 tha

ô hình Lang

323K 0,00693 207,4 6,950 0,9822 45,72 1,68 4,69 13,33 0,9345 187,3 1,44 0,00693 1,0000 6,950 0,9822 45,71 0,1820 0,08981 18,74 0,8704 1283 130,6 226,9 0,04694 9,927 0,9636 39,39

ỏ ưởi. Điề ố đẳng nhiệt

ir à Freundlich nên

an đầ của ch t ị h p phụ [24]. D ng lượng h p

phụ cực đại ứng ới ự h p phụ đơn lớp tính được từ ở 303 K là 218,5 mg/g. Các giá trị năng lượng 50

T

ô hình đẳng nhiệt Lang

à E tính từ

ir

ô hình đẳng nhiệt

Temkin và Dubinin – Rad hke ich đề nhỏ hơn 8 kJ/ ol cho phép dự đoán ự h p phụ MB bởi

t liệ

ỏ ưởi là

t q á trình h p phụ

t lý [26, 28, 29, 40-43].

303K

313K

323K

Hình 3.14 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nha 51

Kết q của các

nghiên cân ằng h p phụ của ỏ ưởi đối ới Cr(III) à giá trị các tha

ố

ô hình cân ằng h p phụ được trình ày ở B ng 3.5 và B ng 3.6. Hình

3.15 trình ày các đường đẳng nhiệt phi t yến của các

ô hình đẳng nhiệt từ các ố

liệ tính toán theo các phương trình tương ứng cùng ới đường iể diễn ố liệ thực nghiệ .

B ng 3.5 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nhau Mô hình đẳng nhiệt

Langmuir

Freundlich

Sips

Temkin

Dubinin - Radushkevich

Nhiệt độ KL qm(mg/g) RMSE R2 2 n KF RMSE R2 2 Qs s s RMSE R2 2 KT (L/mg) bT(kJ/mol) RMSE R2 2 QD-R (mol/g)  E (kJ/mol) RMSE R2 2

52

Hằng số 303K 313K 0,0700 0,0725 11,29 11,41 0,3238 0,4088 0,9749 0,9616 0,3754 0,3493 1,58 1,58 1,03 1,06 0,3655 0,3789 0,9680 0,9670 0,7751 0,5716 0,83 1,04 0,06704 0,02045 0,9455 0,6874 0,3226 0,3778 0,9751 0,9672 0,4154 0,5210 1,149 1,23 0,8818 1,019 0,3342 0,4619 0,9732 0,9509 0,2185 0,3298 5,757 5,78 2,201 1,856 0,4766 0,5190 0,7383 0,8732 0,8694 0,8246 1,347 1,856

323K 0,0792 12,39 0,2851 0,9837 0,2759 1,59 1,23 0,3482 0,9757 0,6704 1,03 0,07574 0,9475 0,2834 0,9839 0,3077 1,15 1,0603 0,3608 0,9739 0,2530 6,37 1,704 0,5418 0,8362 0,8600 1,950

303K

313K

323K

Hình 3.15 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nha 53

Sự trùng khớp giữa ố liệ tính từ thực nghiệ các ố liệ tính toán từ các

iể diễn

ối q an hệ Ce à qe ới

ô hình đẳng nhiệt (Hình 3.13, 3.14, 3.15) cho th y các

ô hình đẳng nhiệt Sip , Lang

ir, Freundlich à Te kin đề

ô t tốt q á trình

h p phụ của ỏ ưởi đối ới Cr(III) ới giá trị R2 > 0,9; Trong khi đó Dubinin – Rad hke ich không

ô t tốt ự h p phụ của ỏ ưởi đối ới Cr(III) ì

giá trị R2 < 0,9. Các giá trị RMSE, χ2 tương ứng cho ở B ng 3.5 cho th y phù hợp ới thực nghiệ

ô hình

của các

ô hình theo thứ tự: Sip > Lang

Freundlich > Dubinin - Rad hke ich. Giá trị

ức đ

ir > Te kin >

< n < 0 tính từ phương trình

Fre ndlich cho th y không có ự h p phụ hợp tác giữa các phân tử ch t ị h p phụ à q á trình h p phụ x y ra trên ề

ặt

t liệ

ỏ ưởi là th n lợi trong kho ng

nồng đ nghiên cứ [29, 41, 43, 44]. Giá trị 0 < /n < tính không đồng nh t của ề

ặt

t liệ

t phần

ỏ ưởi [42]. Q á trình h p phụ t ân theo

ô hình đẳng nhiệt Te kin ới giá trị nhiệt h p phụ cho phép dự đoán cơ chế của q á trình h p phụ là phương trình Lang

cũng khẳng định

T

= 0,88 kJ/mol < 8,0 kJ/mol

t lý [26, 28, 29, 40-43]. Từ

ir, tính được d ng lượng h p phụ cực đại tại 303K là Qmax =

11,29 mg/g.

3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ Cách tiến hành nghiên cứ đ ng học h p phụ của ỏ ưởi đối ới MB và Cr(III) được thực hiện như các thí nghiệ trình ày ở

nghiên cứ

nh hưởng của thời gian tiếp xúc

ục 3.2.2.2.

Hình 3. 6 à 3. 7 trình ày các đường đ ng học phi t yến q á trình h p phụ Cr(III) à MB trên

t liệ

ỏ ưởi.

B ng 3.6 trình ày kết q

đ ng học h p phụ à giá trị các tha

ố đ ng học h p

phụ của ỏ ưởi đối ới MB và Cr(III).

Trên cơ ở các giá trị của hệ ố tương q an R2 à ự trùng khớp tốt nh t giá trị qe ( g/g) là ố liệ được tính từ thực nghiệ những thông tin ề

à các

ô hình đ ng học ẽ c ng c p

ô hình đ ng học của q á trình h p phụ này.

54

Hình 3.16 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ Cr(III) ằng

t liệ

ỏ

ưởi

Hình 3.17 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ MB ằng

55

t liệ

ỏ ưởi

Hình 3.18 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ Cr(III) ằng liệ

t

ỏ ưởi

Hình 3.19 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ MB ằng

t liệ

ỏ ưởi Có thể nh n th y rằng,

ô hình đ ng học Elovich

h p phụ đối ới c MB và Cr(III) trên ề 56

ô t tốt nh t đ ng học q á trình

ặt ỏ ưởi ì

ô hình này cho hệ ố

tương q an cao nh t o ới các dự đoán rằng, ề

ặt của

ô hình còn lại (R2 > 0,94). Điề này cũng có thể

t liệ h p phụ là

t hệ không đồng nh t [45].

B ng 3.6 Các giá trị hằng ố đ ng học của q á trình h p phụ MB à Cr(III) Mô hình động học

Đ ng học b c 1

Đ ng học b c 2

Đ ng học Elovich

Đ ng học khuếch tán n i hạt

T y nhiên,

Thông số động học MB Co (mg/L) 95 qe (exp) (mg/g) 20,82 qe (cal) (mg/g) 19,90 k1(min-1) 0,2323 RMSE 1,137 2 R 0,6183 2 0,8768  qe (cal) (mg/g) 20,68 -1 -1 k2 (g.mg .min ) 0,02210 RMSE 0,4931 2 R 0,9282 2 0,1669  16409  0,6944  RMSE 0,3340 2 R 0,9671 2 0,07164  KP 0,3765 C 15,95 RMSE 0,7313 R2 0,8422 2 0,3589 

ô hình đ ng học gi

trình tr yền khối MB à Cr(III) lên hạt đã được áp dụng để Cr(III) ởi

t liệ

c 1,

c 2 và Elovich không

t liệ

ỏ ưởi. Do đó,

Cr(III) 50 6,76 6,44 0,1465 0,4185 0,7605 0,4160 6,75 0,0391 0,2140 0,9374 0,1100 111,1 1,517 0,2112 0,9390 0,0974 0,1716 4,531 0,3722 0,8105 0,3139 ô t được quá

ô hình kh ếch tán n i

ô t các giai đoạn x y ra trong q á trình h p phụ MB và

ỏ ưởi. Từ đồ thị Hình 3.18 và 3.19 cho th y, q á trình h p phụ

MB và Cr(III) gồ

a giai đoạn, trong đó giai đoạn đầ tiên ứng ới q á trình

kh ếch tán các phân tử MB à ion Cr3+ lên trên ề được gọi là giai đoạn h p phụ ề

ặt

t liệ

ỏ ưởi – đây còn

ặt. Giai đoạn thứ 2 là giai đoạn kh ếch tán n i

hạt, q yết định đến tốc đ của q á trình h p phụ – đây là giai đoạn các ch t à ion tương tác ới

t liệ

ỏ ưởi tại các tâ 57

h p phụ. Giai đoạn 3 là giai đoạn cân

ằng – đây là giai đoạn tốc đ h p phụ à tốc đ gi i h p phụ ằng nha [28, 40, 43, 46]. Như

y, từ các kết q

MB và Cr(III) ởi

t liệ

nghiên cứ đ ng học cho th y, q á trình h p phụ

ỏ ưởi không t ân theo

t cơ chế nh t định

à t ân

theo nhiề cơ chế khác nhau.

3.5 Ứng dụng vật liệu vỏ bưởi vào xử lý nước thải chứa MB 3.5.1 Đề xuất quy trình xử lý MB bằng vỏ bưởi

Hình 3.20 Q y trình đề x t xử lý MB có trong nước th i Gi i thích q y trình: Nước th i công nghiệp cũng như nước th i inh hoạt thường chứa các ch t tan à không tan ở dạng hạt lơ lửng. Các tạp ch t lơ lửng có thể ở dạng rắn hoặc lỏng, chúng tạo ới nước thành hệ h yền phù. Để tách rác à các hạt lơ lửng ra khỏi nước th i, thông thường người ta ử dụng các q á trình cơ học (gián đoạn hoặc liên tục): lọc q a ong chắn rác hoặc lưới, lắng dưới tác dụng của trường trọng lực hoặc li tâ

à lọc.

58

Nước th i chứa MB đầ tiên được lọc ơ

nhằ

ục đích để loại ra khỏi nước

th i các ch t phân tán thô, có kích thước lớn (chủ yế là rác), các ch t ô cơ (cát, ỏi, ạn,…) các ch t lơ lửng có thể lắng được (chủ yế là các thành phần hữ cơ).

D ng dịch nước th i a khi lọc được chỉnh ao cho đạt được đ pH = 0, a đó ơ

lượng nước th i ào hệ thống xử lý có chứa

t liệ h p phụ. Lượng nước th i

à VLHP được tính toán ao cho ừa đủ để đạt đươc d ng lượng h p th là cao nh t. Hỗn hợp được kh y trong thời gian là 50 phút, a đó q a hệ thống lọc để giữ lại VLHP. Để đánh giá được hiệ q này ta l y

của hệ thống xử lý nước th i chứa MB

ẫ nước a khi lọc tiến hành đo UV- Vis.

3.5.2 Kết quả đạt được Mẫ nước th i công nghiệp chứa MB dùng để thử nghiệ l y ề từ

t nhà

áy dệt nh

là

ẫ nước th i được

trong kh Công Nghiệp Tân Tạo TP.HCM.

B ng 3.7 Các ố liệ khi nghiên cứ đối ới

ẫ nước th i chứa MB

Mẫ nước th i chứa

MB

Thời gian (phút)

150

Co (mg/L)

17,85

pH

10

KLVL (gam)

0,2

0,5

1,0

1,5

H (%)

31,81

50,29

68,50

75,40

Q a B ng 3.7 ta nh n th y hiệ th p hơn r t nhiề nghiệ . Hiệ phần của

t h p phụ MB trong

o ới khi nghiên cứ

t ph n ứng trong

ẫ nước th i của VLHP

ới d ng dịch MB là

ở phòng thí

ẫ nước th i th p hơn có thể là do trong thành

ẫ nước th i ngoài MB ra còn có các thành phần khác như các ki

loại,

các ch t hữ cơ…Các ch t này có thể cũng ị h p phụ ởi VLHP, do đó kh năng h p phụ MB ị gi VLHP thì hiệ

đi. Với cùng thời gian ph n ứng nhưng khi tăng khối lượng t của ph n ứng cũng tăng theo.

59

3.6 Ứng dụng vật liệu vỏ bưởi vào xử lý nước thải chứa crom 3.6.1 Đề xuất quy trình xử lý crom bằng vỏ bưởi

Hình 3.21 Q y trình đề x t xử lý cro

có trong nước th i

Gi i thích q y trình: Nước th i chứa Cro

đầ tiên được lọc ơ

nhằ

ục đích để lọai ra khỏi nước

th i các ch t phân tán thô, có kích thước lớn (chủ yế là rác), các ch t ô cơ (cát, ỏi, ạn,…) các ch t lơ lửng có thể lắng được (chủ yế là các thành phần hữ cơ), a đó chỉnh d ng dịch lọc ề pH = 2. Cho ào d ng dịch nước th i

t lượng

H2O2 30% ới tỷ lệ thể tích là 5%, kh y trong 20 phút. D ng dịch nước th i a đó được chỉnh ao cho đạt được đ pH = 5, a đó ơ thống xử lý có chứa

lượng nước th i ào hệ

t liệ h p phụ. Lượng nước th i à VLHP được tính toán ao

cho ừa đủ để đạt đươc d ng lượng h p th là cao nh t. Hỗn hợp được kh y trong thời gian là 20 phút, a đó q a hệ thống lọc để giữ lại VLHP. Để đánh giá được

60

hiệ q

của hệ thống xử lý nước th i chứa Cro

này ta l y

ẫ nước a khi lọc

tiến hành đo AAS. 3.6.2 Kết quả đạt được Mẫ nước th i công nghiệp chứa Cr(VI) dùng để thử nghiệ l y ề từ

t công ty xi

là

ẫ nước th i được

ạ trong kh Công Nghiệp Biên Hòa – Đồng Nai.

B ng 3.8 Các ố liệ khi nghiên cứ đối ới

ẫ nước th i chứa Cr(VI)

Mẫ nước th i chứa

Cr

Thời gian (phút)

120

Co (mg/L)

76

pH

5

qe (mg/g)

5,066

KLVL (gam)

0,2

H (%)

27,26

Mẫ nước th i chứa Cr a khi được oxi hóa ằng H2O2 30% ới tỷ lệ thể tích là 5% để khử Cr(VI) thành Cr(III) à q a lượng h p th cũng khá cao (5,066 ẫ nước th i khá cao nên hiệ xử lý

ng ố liệ 3.8 ta nh n th y rằng dung

g/g). T y nhiên do nồng đ của Cr(VI) trong t của ph n ứng không cao (27,26%). Do đó để

ẫ nước th i tốt hơn ta nên tăng thê

của ph n ứng ẽ tốt hơn.

61

khối lượng của VLHP thì hiệ

t

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận Nghiên cứ kh năng h p phụ MB, Cr(III) và Cr(VI) của được

t ố kết q

t liệ

ỏ ưởi đã đạt

như a :

1. Đã điề chế được

t liệ h p phụ từ ng ồn phế phẩ

nông nghiệp là ỏ ưởi th

hoạch tại ùng ưởi Tân Triề -Đồng Nai. Các đặc trưng của

t liệ được xác định

ằng các phương pháp phân tích hiện đại như SEM, EDX à FT-IR cho th y:

t

liệ có nhiề lỗ xốp, hình dạng không đồng nh t, gồ ghề ới thành phần ng yên tố chủ yế là C(43,73%), O( 56,27%).

2. Đã nghiên cứ các yế tố nh hưởng đến q á trình h p phụ MB, Cr(III) và Cr(VI) của

t liệ như pH, thời gian à nồng đ đầ của

t liệ h p phụ. Từ đó,

xác định được điề kiện tốt nh t đối ới q á trình h p phụ MB, Cr(III) và Cr(VI).

MB ị h p phụ tốt nh t ở pH = 0 a thời gian 50 phút ới nồng đ

an đầ là 96

mg/L. Cr(III) ị h p phụ tốt nh t ở pH = 5 a thời gian 20 phút ới nồng đ

an

đầ là 47

g/L. Cr(VI) không ị h p phụ trong kho ng pH từ 2 đến

3. Kết q

nghiên cứ kh năng khử Cr(VI) ề Cr(III) ằng H2O2 30% cho th y: khi

.

tỉ lệ thể tích H2O2 30% là 5% o ới thể tích d ng dịch Cr(VI) thì lượng Cr(VI) có thể ch yển hóa thành Cr(III).

4. Kết q

nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ cho th y mô hình Sips, Langmuir

tốt nh t q á trình h p phụ MB và Cr(III) ởi

t liệ

ôt

ỏ ưởi. Điề này khẳng định

q á trình h p phụ MB và Cr(III) là ự h p phụ lai tạp giữa h p phụ đơn lớp à h p phụ đa lớp. Kết q iể kiến

c ,

nghiên cứ đ ng học h p phụ dựa ào phương trình đ ng học c 2, Elo ich à kh ếch tán n i hạt cho th y, q á trình h p phụ

MB và Cr(III) đề t ân theo

ô hình đ ng học Elovich.

62

5. Kết q

tính toán d ng lượng h p phụ cực đại từ

cho th y

t liệ

ô hình đẳng nhiệt Langmuir

ỏ ưởi có kh năng h p phụ tốt MB ới d ng lượng là 2 8,5

g/g, trong khi đó kh năng h p phụ Cr(III) không cao, đạt kho ng

,29

g/g ở

303K. 6. Đã ứng dụng th y

ặc dù

t liệ

ỏ ưởi để xử lý nước th i chứa MB à Cr, kết q

t liệ có kh năng h p phụ MB à Cr(III) nhưng hiệ

cho

t xử lý chưa

được cao do có ự h p phụ cạnh tranh giữa các thành phần khác ới MB à Cr có trong nước th i. T y nhiên, đây là

t liệ có ng ồn gốc tự nhiên, thân thiện ới

ôi trường, dễ tì , rẻ tiền, q y trình xử lý đơn gi n, do đó đã

ở ra hướng

ới

trong nghiên cứ VLHP để ứng dụng trong xử lý nước th i.

2. Kiến nghị Trên cơ ở đã kh o át, các hướng nghiên cứ

ở r ng có thể thực hiện tiếp theo

như: . Nế có điề kiện chúng tôi ẽ tiến hành nghiên cứ trên nhiề

ẫ nước th i

hơn.

2. Tiến hành nghiên cứ ki

ự h p phụ của

t liệ đối ới các ch t hữ cơ à

loại nặng khác.

63

t ố

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]

Đỗ T t Lợi. Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam. Nhà xu t b n Y học, 2004.

[2]

Nguyễn Hữu Thọ. "Nghiên cứ đặc điểm nông sinh học và m t số biện pháp k th t đối với giống ưởi diễn (Citrus grandis) tại Thái Nguyên," Lu n án Tiến

[3]

Nông nghiệp, Đại học Thái Nguyên, 2015.

Đặng Thị Thu n. "Nghiên cứu s n xu t các s n phẩm từ vỏ ưởi," Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học K th t Công nghiệp TP.HCM, 2008.

[4]

Brown R. Malcolm. "Cellolose structure and biosynthesis: what is in store for the 21st century?," Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. Vol. 42, pp. 487-495, 2004.

[5]

W. Saikaew et al. "Pomelo peel: agricultural waste for biosorption of cadmium ions from aqueous solutions," World Academy of Science, Engineering and Technology. Vol. 56 pp. 287-291, 2009.

[6]

Y. Pei and J. Liu. "Adsorption of Pb2+ in Wastewater Using Adsorbent Derived from Grapefruit Peel," Advanced Materials Research. Vol. 391-392, pp. 968-972, 2011.

[7]

W. H. Zou et al. "Efficient uranium(VI) biosorption on grapefruit peel:kinetic

study

and

thermodynamic

parameters,"

Journal

of

Radioanalytical and Nuclear Chemistry. Vol. 292, pp. 1303–1315, 2011.

[8]

M. Torab-Mostaedi et al. "Biosorption of lanthanum and cerium from aqueous

solutions

by

grapefruit

peel:

equilibrium,

kinetic

and

thermodynamic studies," Research on Chemical Intermediates. Vol. 41, pp.

559-573, February 01 2015.

[9]

MeisamTorab-Mostaedi et al. "Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies for biosorption or cadmium and nickel on grapefruit peel," Jounal of the Taiwan Instiute of Chemical Engineers. Vol. 44, pp. 295-302, 2013.

64

[10]

M. E. Argun et al. "Adsorption of Reactive Blue 114 dye by using a new adsorbent: Pomelo peel," Journal of Industrial and Engineering Chemistry.

Vol. 20, pp. 1079-1084, 2014/05/25.

[11]

M. I. Khaskheli et al. "An Effective bio-adsorbent for Arsenic (V) Remediation," Pak. J. Anal. Environ. Chem. Vol. 15, pp. 35-41, 2014.

[12]

L. A. Romero-Cano et al. "Grapefruit peels as biosorbent: characterization and use in batch and fixed bed column for Cu(II) uptake from wastewater," Journal of Chemical Technology & Biotechnology. Vol. 92, pp. 1650-1658, 2017.

[13]

Lê Văn Tán and Lâm Ngọc Thụ. Thuốc thử hữu cơ trong hóa học phân tích.

Nhà xu t b n Đại học Công nghiệp, TPHCM, 2016.

[14]

R. R. Ramsay et al. "Methylene blue and serotonin toxicity: inhibition of monoamine oxidase A (MAO A) confirms a theoretical prediction," British Journal of Pharmacology. Vol. 152, pp. 946-951, 2007.

[15]

S. Senthilkumar et al. "Adsorption of methylene blue onto jute fiber carbon: kinetics and equilibrium studies," Journal of Colloid and Interface Science.

Vol. 284, pp. 78-82, 2005.

[16]

K. G. Bhattacharyya et al. "Kinetics and thermodynamics of methylene blue adsorption on Neem ( Azadirachta indica) leaf powder," Dyes and Pigments.

Vol. 65, pp. 51-59, 2005.

[17]

Dương Thị Bích Ngọc và c ng sự. "Nghiên cứu kh năng h p phụ thuốc nhu m methylene xanh của v t liệu h p phụ chế tạo từ lõi ngô và vỏ ngô," Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm Nghiệp. T p 2, 2013.

[18]

Đỗ Trà Hương và Trần Thúy Nga. "Nghiên cứu h p phụ màu Metylen xanh bằng v t liệu bã chè," Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học. T p 19, pp. 2732, 2014.

[19]

D. Barceloux. "Chromium," Clinical Toxicology. Vol. 37, pp. 173–194, 1999.

65

[20]

Trịnh Thị Thanh. Độc học, môi trường và sức khỏe con người. Nhà xu t b n Đại học Quốc Gia Hà N i, 2008.

[21]

Lê Văn Cát. Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải.

NXB Thống kê Hà N i, 2002.

[22]

Mai Hữu Khiêm. Giáo trình hóa keo. Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, 2000.

[23]

Đinh Văn Phúc. "Điều chế tách, là

già

angan đioxit có c u trúc nano; Ứng dụng để

à xác định ion kim loại Co2+, Cu2+, Zn2+, Fe3+, Pb2+ trong

mẫu sinh học à

ôi trường," Lu n án Tiến

Hóa học, Viện Năng lượng

Nguyên tử Việt Nam, Hà N i, 2018.

[24]

K. Y. Foo and B. H. Hameed. "Insights into the modeling of adsorption isotherm systems," Chemical Engineering Journal. Vol. 156, pp. 2-10, 2010.

[25]

H. Javadian et al. "Study of the adsorption of Cd (II) from aqueous solution using zeolite-based geopolymer, synthesized from coal fly ash; kinetic, isotherm and thermodynamic studies," Arabian Journal of Chemistry. Vol. 8, pp. 837-849, 2015.

[26]

J. Anwar et al. "Removal of Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on peels of banana," Bioresource Technology. Vol. 101, pp. 1752-1755, 2010.

[27]

S. T. El-Wakeel et al. "Synthesis and structural properties of MnO2 as adsorbent for the removal of lead (Pb2+) from aqueous solution," Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Vol. 72, pp. 95-103, 2017.

[28]

M. E. Argun et al. "Heavy metal adsorption by modified oak sawdust: Thermodynamics and kinetics," Journal of Hazardous Materials. Vol. 141, pp. 77-85, 2007.

[29]

W.-C. Tsai et al. "Removal of copper, nickel, lead, and zinc using chitosancoated montmorillonite beads in single- and multi-metal system," Desalination and Water Treatment. Vol. 57, pp. 9799-9812, 2016.

66

[30]

Dinh Van Phuc et al. "Insight into adsorption mechanism of lead(II) from aqueous solution by chitosan loaded MnO2 nanoparticles," Materials Chemistry and Physics. Vol. 207, pp. 294-302, 2018.

[31]

A. M. Aljeboree et al. "Kinetics and equilibrium study for the adsorption of textile dyes on coconut shell activated carbon," Arabian Journal of Chemistry. Vol. 10, pp. S3381-S3393, 2017.

[32]

N. V. Farinella et al. "Grape bagasse as a potential biosorbent of metals in effluent treatments," Bioresource Technology. Vol. 98, pp. 1940-1946, 2007.

[33]

M. Torab-Mostaedi et al. "Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies for biosorption of cadmium and nickel on grapefruit peel," Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Vol. 44, pp. 295-302, 2013.

[34]

G. Zhang et al. "The application of pomelo peel as a carrier for adsorption of epigallocatechin‐3‐gallate," Journal of the Science of Food and Agriculture.

Vol. 98, pp. 4135-4141, 2018.

[35]

J. J. Salazar-Rabago et al. "Biosorption mechanism of Methylene Blue from aqueous solution onto White Pine (Pinus durangensis) sawdust: Effect of operating conditions," Sustainable Environment Research.Vol. 27, pp. 32-40, 2017.

[36]

A. M. Cardenas-Peña et al. "Determination of the Point of Zero Charge for Electrocoagulation Precipitates from an Iron Anode," International Journal of Electrochemical Science. Vol. 7, pp. 6142 - 6153, 2012.

[37]

T. Mahmood et al. "Comparison of Different Methods for the Point of Zero Charge Determination of NiO," Industrial & Engineering Chemistry Research. Vol. 50, pp. 10017–10023, 2011.

[38]

M. Gheju et al. "Removal of Cr(VI) from aqueous solutions by adsorption on MnO2," Journal of Hazardous Materials. Vol. 310, pp. 270-277, 2016.

[39]

M. Singh et al. "Synthesis, characterization and study of arsenate adsorption fro

aq eo

ol tion

y

α-

67

and

δ-phase

manganese

dioxide

nanoadsorbents," Journal of Solid State Chemistry. Vol. 183, pp. 2979-2986, 2010.

[40]

R. R. Bhatt and B. A. Shah. "Sorption studies of heavy metal ions by salicylic acid–formaldehyde–catechol terpolymeric resin: Isotherm, kinetic and thermodynamics," Arabian Journal of Chemistry. Vol. 8, pp. 414-426, 2015.

[41]

H. Zheng et al. "Sorption isotherm and kinetic modeling of aniline on Crbentonite," Journal of Hazardous Materials. Vol. 167, pp. 141-147, 2009.

[42]

M. Rafatullah et al. "Adsorption of copper (II), chromium (III), nickel (II) and lead (II) ions from aqueous solutions by meranti sawdust," Journal of Hazardous Materials. Vol. 170, pp. 969-977, 2009.

[43]

S. Vasiliu et al. "Adsorption of cefotaxime sodium salt on polymer coated ion exchange resin microparticles: Kinetics, equilibrium and thermodynamic studies," Carbohyd. Polym. Vol. 85, pp. 376-387, 2011.

[44]

A.

O.

Dada

et

al.

"Langmuir,

Freundlich,

Temkin

and

Dubinin Radushkevich Isotherms Studies of Equilibrium Sorption of Zn2+ Unto Phosphoric Acid Modified Rice Husk," IOSR Journal of Applied Chemistry (IOSR-JAC). Vol. 3, pp. 38-45, 2012.

[45]

H. Tran et al. "Insight into Adsorption Mechanism of Cationic Dye onto Biosorbents Derived From Agricultural Wastes," Chemical Engineering Communications. Vol. 204, pp. 1020-1036, 2017.

[46]

Y. Ren et al. "Adsorption of Pb(II) and Cu(II) from aqueous solution on magnetic porous ferrospinel MnFe2O4," Journal of Colloid and Interface Science. Vol. 367, pp. 415-421, 2012.

68

PHỤ LỤC

B ng PL 1. Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB của ỏ ưởi STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

pH 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Co 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98

Ce 90,91 50,59 39,79 25,76 23,55 19,23 16,36 15,44 12,76 13,19

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

H 5,28 47,29 58,54 73,16 75,46 79,97 82,95 83,92 86,70 86,26

Q 1,27 11,35 14,05 17,55 18,11 19,19 19,90 20,14 20,80 20,70

B ng PL 2. Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ Cr(III) của ỏ ưởi STT 1

pH 2

Co 46,89

Ce 37,70

m 0,2

V 0,05

Q 2,30

H 19,60

2 3

3 4

46,89 46,89

31,00 25,25

0,2 0,2

0,05 0,05

3,97 5,41

33,90 46,14

4 5

5 6

46,89 46,89

19,96 22,41

0,2 0,2

0,05 0,05

6,73 6,12

57,44 52,20

69

B ng PL 3. Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ MB của ỏ ưởi

Thời gian 5 10 15 20 40 60 80 100 120 150 180 210 240

Co 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98 95,98

Ce 4,22 3,98 3,47 3,17 2,73 2,40 2,04 1,95 0,96 0,94 0,94 0,95 0,96

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 15,31 16,64 17,13 18,26 19,28 19,66 19,75 20,21 20,51 20,82 20,82 20,83 20,83

H 63,80 69,34 71,40 76,11 80,36 81,91 82,29 84,23 85,49 86,78 86,78 86,80 86,80

B ng PL 4. Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Cr(III) của ỏ ưởi

Thời gian 5 10 15 20 40 60 80 100 120 150 180 210 240

Co 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89 46,89

Ce 29,78 28,82 25,84 24,07 22,48 22,22 21,78 21,56 19,96 19,89 19,88 19,98 19,87

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

70

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 4,28 4,52 5,26 5,70 6,10 6,17 6,28 6,33 6,73 6,75 6,75 6,73 6,76

H 36,49 38,54 44,89 48,66 52,06 52,62 53,54 54,02 57,44 57,59 57,60 57,38 57,63

B ng PL 5. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ MB của VLHP ở 303K

Co

Ce

m

V

Q

5,56

1,35

0,2

0,05

1,05

9,51

2,19

0,2

0,05

1,83

17,50

3,83

0,2

0,05

3,42

41,67

7,49

0,2

0,05

8,55

95,98

12,76

0,2

0,05

20,80

127,01

16,02

0,2

0,05

27,75

185,78

21,43

0,2

0,05

41,09

235,22

27,57

0,2

0,05

51,91

495,84

61,71

0,2

0,05

108,53

718,26

153,85

0,2

0,05

141,10

925,98

276,88

0,2

0,05

162,28

B ng PL 6. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ MB của VLHP ở 3 3K

Co 5,56 9,51 17,50 41,67 95,98 127,01 185,78 235,22 495,84 718,26 925,98

Ce 1,90 3,00 5,80 10,22 16,68 22,79 29,23 36,04 88,41 175,04 332,32

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

71

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 0,92 1,63 2,93 7,86 19,83 26,06 39,14 49,80 101,86 135,81 148,42

B ng PL 7. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ MB của VLHP ở 323K

Co 5,56 9,51 17,50 41,67 95,98 127,01 185,78 235,22 495,84 718,26 925,98

Ce 2,06 3,58 6,42 13,05 18,23 26,64 34,53 43,50 106,63 198,67 366,12

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 0,88 1,48 2,77 7,15 19,44 25,09 37,81 47,93 97,30 129,90 139,97

B ng PL 8. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ Cr(III) của VLHP ở 303K

Co 4,11 8,40 16,19 19,76 23,29 30,44 38,36 46,89

Ce 1,43 2,32 3,95 6,49 8,27 11,23 15,18 19,96

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

72

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 0,67 1,52 3,06 3,32 3,76 4,80 5,80 6,73

B ng PL 9. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ Cr(III) của VLHP ở 3 3K

Co 4,11 8,40 16,19 19,76 23,29 30,44 38,36 46,89

Ce 1,26 1,99 3,86 6,11 7,35 11,85 15,29 18,56

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 0,71 1,60 3,08 3,41 3,99 4,65 5,77 7,08

B ng PL 10. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ Cr(III) của VLHP ở 323K

Co 4,11 8,40 16,19 19,76 23,29 30,44 38,36 46,89

Ce 1,18 1,82 3,53 5,06 7,18 9,48 12,94 17,72

m 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

73

V 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Q 0,73 1,65 3,16 3,67 4,03 5,24 6,36 7,29