Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phan Thị Bình, giáo viên hướng dẫn, giao đề tài, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội dạy dỗ em suốt trình học tập Em xin chân thành cảm ơn anh chị phòng Điện hóa ứng dụng – Viện hóa học – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ em nhiều trình làm khóa luận Cuối em xin cảm ơn bạn bè, gia đình người thân động viên, giúp đỡ em trình làm khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013 Sinh viên Mai Thị Tuyến SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ theo thời gian 10 Hình 1.2: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 10 Hình 1.3: Cấu trúc phân tử anilin 16 Hình 3.1: Đồ thị so sánh phần trăm hấp phụ Pb2+ polianilin/vỏ lạc trước sau hoàn nguyên 26 Hình 3.2: Sự hấp phụ Pb2+ vật liệu trước sau hoàn nguyên theo Langmuir SV: Mai Thị Tuyến 27 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu chung kim loại nặng 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 1.1.3 Tác dụng sinh hoá kim loại nặng người môi trường 1.1.4 Chì ảnh hưởng chì tới sức khoẻ 1.1.4.1 Kim loại chì 1.1.4.2 Ảnh hưởng kim loại chì tới sức khỏe người 1.2 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.1 Các khái niệm 1.2.1.1 Sự hấp phụ 1.2.1.2 Giải hấp phụ 1.2.1.3 Cân hấp phụ 1.2.1.4 Dung lượng hấp phụ cân 1.2.1.5 Hiệu suất hấp phụ 1.2.2.Các mô hình trình hấp phụ 1.2.2.1.Mô hình động học hấp phụ 1.2.2.2.Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt 1.3 Tổng quan vật liệu compozit 12 1.3.1.Khái niệm 12 1.3.2.Ưu diểm 12 1.3.3.Phân loại 12 1.3.3.1.Phân loại theo hình dạng 13 1.3.3.2.Phân loại theo chất, thành phần 13 SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học 1.3.3.3.Compozit polianilin/vỏ lạc 13 1.4 Tổng quan vỏ lạc 13 1.4.1 Năng suất sản lượng lạc 13 1.4.2 Thành phần tính chất vỏ lạc 15 1.5 Tổng quan polianilin 16 1.5.1 Giới thiệu anilin polianilin 16 1.5.2 Cấu trúc polianilin 17 1.5.3 Tính chất Polianilin 17 1.5.4 Ứng dụng polianilin 19 20 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 22 2.1 Hóa chất dụng cụ 22 2.2 Tiến hành thí nghiệm 23 2.2.1 Pha chế dung dịch chuẩn bị vật liệu 23 2.2.2 Tổng hợp 23 1.6 Phương pháp nghiên cứu 2.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ vật liệu compozit 24 polianilin/vỏ lạc trước sau hoàn nguyên 2.2.4 Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ 24 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu 25 3.2 Nghiên cứu trình hấp phụ theo mô hình Langmuir 27 3.3 Nghiên cứu dạng hấp phụ Langmuir 28 KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Diễn biến sản xuất lạc Việt Nam…………………………… 14 Bảng 1.2: Thành phần vỏ lạc……………………………………………… 15 Bảng 3.1: Khả hấp phụ Pb2+ vật liệu ban đầu theo nồng độ…… 25 Bảng 3.2: Khả hấp phụ Pb2+ vật liệu lần theo nồng độ……… 25 Bảng 3.3: Khả hấp phụ Pb2+ vật liệu lần theo nồng độ……… 26 Bảng 3.4: Các thông số hấp phụ Langmuir……………………………… 27 Bảng 3.5: Các giá trị RL cho biết hình dạng đẳng nhiệt……………… 28 Bảng 3.6: Các giá trị RL……………………………………………… 29 SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học MỞ ĐẦU Hiện nay, môi trường ô nhiễm môi trường vấn đề thời nóng bỏng giới quan tâm Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cần thiết cho sống nước bị ô nhiễm nghiêm trọng Do đó, việc xử lý ô nhiễm môi trường nước trở thành vấn đề quan tâm không Việt Nam mà toàn giới Nguyên nhân gây dẫn đến ô nhiễm môi trường nguồn nước thải, khí thải,… khu công nghiệp, khu chế xuất,… Các nguồn nước thải chứa ion kim loại nặng như: Cu (II), Mn (II), Pb (II),… trước đưa môi trường hầu hết chưa xử lý xử lý sơ bộ, gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt môi trường nước Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hoá lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hoá học…Trong đó, phương pháp hấp phụ - sử dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ nguồn tự nhiên vỏ lạc, vỏ trấu, bã mía, lõi ngô, vỏ đậu,…để tách loại thu hồi kim loại nặng áp dụng rộng rãi cho kết khả thi Loại vật liệu hấp phụ có khả ứng dụng lớn kỹ thuật xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng tương lai Phương pháp xử lý sử dụng VLHP có nhiều ưu việt so với phương pháp xử lý khác giá thành xử lý không cao, tách loại đồng thời nhiều kim loại dung dịch, có khả tái sử dụng VLHP thu hồi kim loại Vỏ lạc nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp phổ biến Việt Nam sản lượng hàng năm lớn Nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi này, chọn đề tài: “Nghiên cứu trình hấp phụ Pb2+ vật liệu hấp phụ compozit Polianilin/vỏ lạc sau hoàn nguyên” định hướng tái sử dụng vật liệu hấp phụ SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung kim loại nặng 1.1.1 Khái niệm Kim loại nặng thuật ngữ dùng để kim loại có khối lượng riêng lớn g/cm3 Chúng tồn khí (dạng hơi), thuỷ (các muối hoà tan), địa (dạng rắn không tan, khoáng, quặng…) sinh (trong thể người, động thực vật) [1] 1.1.2 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng Hiện nay, phát triển mạnh mẽ khu công nghiệp, khu chế xuất dẫn tới tăng nhanh hàm lượng kim loại nặng nguồn thải Tại thành phố lớn Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh, hàng trăm sở sản xuất công nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước công trình hay thiết bị xử lý kim loại nặng Hơn nữa, mức độ ô nhiễm kim loại nặng khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung lớn Ở thành phố Thái Nguyên, nước thải từ sở sản xuất giấy, luyện gang thép, kim loại màu chưa xử lý thải trực tiếp sông Cầu Hàng trăm làng nghề đúc đồng, nhôm, chì thuộc tỉnh lưu lượng hàng ngàn m3/ngày không qua xử lý, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước môi trường khu vực Theo số liệu phân tích cho thấy, hàm lượng kim loại nặng nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải xấp xỉ vượt tiêu chuẩn cho phép [2,4,5] 1.1.3 Tác dụng sinh hoá kim loại nặng người môi trường Các kim loại nặng nồng độ vi lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho phát triển bình thường người Tuy nhiên, vượt SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học hàm lượng cho phép, chúng lại gây tác động nguy hại tới sức khoẻ người Các kim loại nặng xâm nhập vào thể thông qua chu trình thức ăn Khi đó, chúng tác động tới trình sinh hoá nhiều trường hợp dẫn đến hậu nghiêm trọng Về mặt sinh hoá, kim loại nặng có lực lớn với nhóm -SH, -SCH3 nhóm enzim thể Vì thế, enzim bị hoạt tính, cản trở trình tổng hợp protein thể [4,5] 1.1.4 Chì ảnh hưởng chì tới sức khoẻ 1.1.4.1 Kim loại chì Chì kim loại nặng tìm thấy tất môi trường, chủ yếu hoạt động người gây ô nhiễm đốt nhiên liệu hoá thạch, khai thác mỏ, hoạt động sản xuất Người ta thường tìm thấy chì galen (PbS) quặng chì quan trọng công nghiệp, gặp chì quặng xeruzit (PbCO3) Chì kim loại có màu xám có khối lượng riêng lớn có cấu trúc lập phương Chì dùng chế tạo ắc quy, vỏ dây cáp, đầu đạn, ống dẫn nước dùng để chế tạo thiết bị để bảo vệ khỏi tia phóng xạ Chì phản ứng chậm với nước có mặt oxi tạo hiđroxit: 2Pb  O2  2H2O  2Pb(OH )2 (1.1) Lượng khí CO2 hoà tan nước ảnh hưởng mạnh đến tính bền chì nước Người ta thấy rằng, với nồng độ thấp, khí CO2 làm cho ống dẫn nước chì bền tạo lớp PbCO3 thực tế không tan (tích số tan PbCO3 1.10-13); nồng độ CO2 nước lớn tạo Pb(HCO3)2 dễ tan hơn: PbCO3  CO2  H2O  Pb(HCO3 )2 (1.2) gây tượng ngộ độc chì uống nhiều loại nước có chứa CO2 [14] SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học 1.1.4.2 Ảnh hưởng kim loại chì tới sức khỏe người Chì nguyên tố có độc tính cao sức khoẻ người động vật Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương lẫn hệ thần kinh ngoại biên Chì tác động lên hệ enzim, enzim có nhóm hoạt động chứa hiđro Người bị nhiễm độc chì rối loạn số chức thể, thường rối loạn phận tạo huyết (tuỷ xương) Tuỳ theo mức độ nhiễm độc gây nên triệu chứng đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, tai biến não, nhiễm độc nặng gây tử vong Đặc tính bật chì sau thâm nhập vào thể sống, bị đào thải mà tích tụ theo thời gian Chì vào thể người qua nước uống, không khí thức ăn bị nhiễm chì Khi vào thể bị tích tụ lại đến lúc gây độc hại Chì tích đọng xương, kìm hãm trình chuyển hoá canxi cách trực tiếp gián tiếp thông qua trình kìm hãm chuyển hoá vitamin D Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương lẫn hệ thần kinh ngoại biên Chì có tác động lên hệ enzim đặc biệt hệ enzim vận chuyển hiđro Tiêu chuẩn tối đa cho phép WHO nồng độ chì nước uống không 0,05 mg/ml [1] 1.2 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.1 Các khái niệm 1.2.1.1 Sự hấp phụ Sự hấp phụ trình tích luỹ chất bề mặt phân cách pha (khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng) Chất hấp phụ chất mà phần tử lớp bề mặt có khả hút phần tử pha khác nằm tiếp xúc với Chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn khả hấp phụ mạnh SV: Mai Thị Tuyến Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Bề mặt riêng diện tích bề mặt đơn phân tử tính g chất hấp phụ Chất bị hấp phụ chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung bề mặt chất hấp phụ Sự hấp phụ xảy lực tương tác phần tử chất hấp phụ chất bị hấp phụ Tuỳ theo chất lực tương tác mà người ta phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học Hấp phụ vật lý gây lực Vanderwaals (bao gồm ba loại lực: cảm ứng, định hướng, khuếch tán), lực liên kết hidro… lực yếu, nên liên kết hình thành không bền vững dễ bị phá vỡ Vì vậy, hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao Cấu trúc điện tử phần tử chất tham gia trình hấp phụ vật lý bị thay đổi Hấp phụ vật lý không đòi hỏi hoạt hoá phân tử xảy nhanh Hấp phụ hoá học gây lực liên kết hoá học, có lực liên kết mạnh liên kết ion, lực liên kết cộng hoá trị, lực liên kết phối trí… gắn kết phần tử chất bị hấp phụ với phần tử chất hấp phụ thành hợp chất bề mặt Năng lượng liên kết lớn (có thể tới hàng trăm kJ/mol), liên kết tạo thành bền khó bị phá vỡ Vì vậy, hấp phụ hoá học thường không thuận nghịch vượt đơn lớp phân tử Trong hấp phụ hoá học, cấu trúc điện tử phần tử chất tham gia trình hấp phụ có biến đổi sâu sắc dẫn đến hình thành liên kết hoá học Sự hấp phụ hoá học đòi hỏi hoạt hoá phân tử xảy chậm Trong thực tế, phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học tương đối ranh giới chúng không rõ rệt Một số trường hợp tồn đồng thời hai hình thức hấp phụ Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy hấp phụ vật lý, tăng nhiệt độ khả hấp phụ vật lý giảm, khả hấp phụ hoá học tăng lên [2,3,6,9] SV: Mai Thị Tuyến 10 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học màu xanh nhạt (0,0V), màu xanh thẫm (0,65V), màu sắc tương ứng với trạng thái oxi hoá khác Khi doping thêm chất khác thay đổi màu sắc PANi đa dạng nhiều Nhờ vào tính điện sắc ta quan sát biết trạng thái tồn PANi môi trường  Khả tích trữ lượng PANi khả dẫn điện có khả tích trữ lượng cao người ta sử dụng làm vật liệu chế tạo nguồn điện thứ cấp Ví dụ: ắc quy, tụ điện PANi thay MnO2 pin MnO2 chất độc hại với môi trường Ngoài ra, pin dùng PANi dùng phóng nạp nhiều lần Đây ứng dụng có nhiều triển vọng công nghiệp lượng 1.5.4 Ứng dụng polianilin Do tính chất ưu việt PANi nên ứng dụng vô rộng rãi công nghiệp: chế tạo điện cực pin, thiết bị điện sắc, chống ăn mòn kim loại, xử lý môi trường… Do tính dẫn điện nên thay số vật liệu truyền thống: silic, gecman đắt tiền, Nhờ tính bán dẫn mà người ta sử dụng vào việc chế tạo thiết bị điện, điện tử: ốt, tranzito, linh kiện nhớ, tế bào vi điện tử… Ngoài ra, khả tích trữ lượng nên sử dụng làm hai điện cực, tụ điện Màng PANi tồn trạng thái oxi hóa khử khác tương ứng với màu sắc khác tùy thuộc pH dung dịch điện ly đặt vào Nhờ tính chất polianilin phủ lên vật liệu vô như: nhôm, sắt, platin… để tạo linh kiện hiển thị điện sắc gồm hai điện cực, ví dụ: chế tạo hình tinh thể lỏng PANi có ứng dụng rộng rãi việc bảo vệ kim loại, khả bám dính cao, điện dương nên màng PANi có khả chống ăn mòn SV: Mai Thị Tuyến 24 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học cao, có triển vọng khả quan thay số màng phủ gây độc hại, ô nhiễm môi trường Ngoài ra, PANi có khả hấp phụ kim loại nặng nên người ta dùng để hấp phụ kim loại nặng có nước thải công nghiệp nước thải dân dụng để tăng trình hấp phụ làm giảm giá thành sản phẩm người ta phủ lên chất mang như: mùn cưa, vỏ lạc, vỏ trứng, vỏ trấu…(phụ phẩm nông nghiệp có ích, rẻ tiền) lớp màng PANi mỏng 1.6 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Ở điều kiện thường, nguyên tử không phát lượng dạng xạ Lúc nguyên tử trạng thái bản, trạng thái bền vững nghèo nguyên tử Khi nguyên tử trạng thái tự do, ta chiếu chùm sáng có bước sóng xác định vào đám nguyên tử nguyên tử tự hấp thụ xạ có bước sóng định ứng với tia xạ mà phát trình phát xạ Lúc nguyên tử nhận lượng tia xạ chiếu vào chuyển lên trạng thái Quá trình gọi trình hấp thụ lượng nguyên tử tự trạng thái tạo phổ hấp thụ nguyên tử tự trạng thái tạo phổ hấp thụ nguyên tử nguyên tố [7,10] Trên sở xuất phổ hấp thụ nguyên tử, thấy phổ hấp thụ nguyên tử sinh nguyên tử tồn trạng thái tự mức lượng Vì vậy, muốn thực phép đo AAS cần phải thực công việc sau:  Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành trạng thái Đó trình hoá mẫu  Nguyên tử hoá đám đó, phân ly phân tử, tạo đám nguyên tử tự nguyên tố cần phân tích mẫu để chúng có khả SV: Mai Thị Tuyến 25 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học hấp thụ xạ đơn sắc Đây giai đoạn quan trọng định đến kết phép đo AAS  Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích chiếu vào đám nguyên tử Phổ hấp thụ xuất  Nhờ hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn chùm sáng sau qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ chọn vạch phổ cần đo nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ Trong giới hạn định nồng độ, giá trị cường độ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ nguyên tố cần phân tích theo phương trình: A  k.C.L (1.13) Trong đó: A : Cường độ vạch phổ hấp thụ K: số thực nghiệm L: chiều dài môi trường hấp thụ C: nồng độ nguyên tố cần xác định mẫu SV: Mai Thị Tuyến 26 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất dụng cụ Hoá chất sử dụng trình tổng hợp bao gồm:  Anilin 99%, d=1,023 g/ml (Nhật)  Amonipersunfat (Merk)  Dung dịch NH3 25% (TQ)  Methanol, axeton (TQ) Các loại dụng cụ: - Cốc thuỷ tinh: 50, 100, 1000ml Đức Trung Quốc - Đũa, đũa thuỷ tinh, thìa thuỷ tinh, thìa nhựa - Các phễu lọc (sứ thuỷ tinh) - Giấy lọc, giấy thử pH - Pipet: 1, 2, 5, 10, 20 ml Đức - Các bình định mức: 50,100 ml Đức - Các bình tam giác 250 ml - Cối chày sứ cối chày mã não - Rây Các loại thiết bị: - Máy hút chân không (Ý) - Tủ sấy chân không SPT – 2000 (Ba Lan) - Cân phân tích (Thụy Sĩ) cân kỹ thuật (Trung Quốc) - Máy khuấy từ IKA (Đức) - Thiết bị đo hồng ngoại IMOACT 410 – Nicolet (FT - SIR) - Thiết bị chụp phổ X – Ray (máy D5000 – Siemenns, Đức) SV: Mai Thị Tuyến 27 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học 2.2 Tiến hành thí nghiệm 2.2.1 Pha chế dung dịch chuẩn bị vật liệu  Pha dung dịch HCl 1M anilin 0,1M: lấy 70,69 ml nước cất cho vào bình định mức 100 ml Cho thêm 8,4 ml HCl 0,91 ml anilin vào bình định mức lắc  Pha dung dịch amonipesunfat 0,1M: cân 2,282 g amonipesunfat cho vào cốc thuỷ tinh loại 50 ml có vạch, pha thành 20 ml nước cất  Vỏ lạc sống rửa bụi bẩn, đất cát, lớp vảy sần đen lớp Tiếp theo sấy khô tủ sấy (ở 500C), để nguội, dùng máy nghiền nhỏ thành dạng bột Dùng rây để phân loại bột vỏ lạc làm hai loại với kích thước khác Sau tiến hành rửa siêu âm bột vỏ lạc dung dịch axeton, sấy đến khô (ở 500C) nghiền mịn cối chày sứ  Pha dung dịch Pb2+ nồng độ khác pH = 2.2.2 Tổng hợp [12]  Lấy dung dịch HCl 1M anilin 0,1M vừa pha cho vào bình tam giác 250 ml Đặt bình tam giác vào chậu đựng đá có bổ sung muối ăn để giữ lạnh  Bật máy khuấy từ  Cho bột vỏ lạc từ từ vào bình tam giác khuấy  Đổ dung dịch amonipesunfat vừa pha vào buret Sau cho nhỏ từ từ xuống bình tam giác khuấy  Để máy khuấy hoạt động 9h tắt máy khuấy, dung dịch để qua đêm đến sáng hôm sau tiến hành lọc rửa đến pH = dừng lại  Cho amoniac vào để tạo dạng trung hoà (để hút tự nhiên tủ hút, cho lần amoniac) Để khoảng 30 phút  Lọc rửa nước cất đến pH = dừng lại SV: Mai Thị Tuyến 28 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học  Dùng dung dịch methanol: axeton (1:1) để trôi hết monome dư lại trình tổng hợp (để hút tự nhiên tủ hút)  Dùng nhíp để lấy sản phẩm cho vào đĩa thuỷ tinh chuẩn bị trước, sấy khô tủ sấy 500C 3h Bảo quản sản phẩm lọ thủy tinh nút nhám 2.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ vật liệu compozit polianilin/vỏ lạc trước sau hoàn nguyên Hấp phụ Pb2+ Chuẩn bị dung dịch Pb2+ (pH = 6) có nồng độ từ khoảng đến 30 mg/l Lấy ống ly tâm 50 ml, cho vào ống mg polianilin/ vỏ lạc Tiếp theo cho vào ống ly tâm 40 ml dung dịch Pb2+ pha sẵn, sau đem lắc máy lắc với tốc độ 300 vòng/phút, thời gian lắc 40 phút Sau lắc, đem ly tâm với tốc độ 1800 vòng/phút thời gian 20 phút, lọc lấy dung dịch, bảo quản ống ly tâm để đo hấp thụ nguyên tử 2.2.4 Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ Sau hấp phụ, chất hấp phụ tái sinh cách dùng dung dịch axit HCl 0,5 M Chất hấp phụ tái sinh cách rửa axit nước cất đến pH = 7, sau trung hòa với amoniac rửa nước cất đến pH = Tiếp tục rửa methanol/axeton (1:1), đem sấy khô 500C tiếng Tiếp tục thực hai lần hấp phụ - giải hấp phụ SV: Mai Thị Tuyến 29 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu Theo công thức (1.5) trang 7, khả hấp phụ Pb2+ vật liệu compozit phụ thuộc vào nồng độ ban đầu (Co) đưa bảng 3.1 đến 3.3 Bảng 3.1: Khả hấp phụ Pb2+ vật liệu ban đầu theo nồng độ Nồng độ dung Nồng độ Pb2+ Khả hấp Độ hấp phụ dịch Pb2+ ban đầu lại sau hấp phụ phụ Pb2+ Co (mg/l) Ccb (mg/l) (%) 5,04 0,25 95,04 4,74 21,19 12,19 42,47 9,00 30,31 18,01 40,48 12,30 (mg/g) Bảng 3.2: Khả hấp phụ Pb2+ vật liệu sau hoàn nguyên lần theo nồng độ Nồng độ dung Nồng độ Pb2+ Khả hấp Độ hấp phụ dịch Pb2+ ban đầu lại sau hấp phụ phụ Pb2+ Co (mg/l) Ccb (mg/l) (%) 5,04 0,5 90,08 4,54 21,19 7,85 62,95 13,34 30,31 13,83 54,37 16,48 SV: Mai Thị Tuyến 30 (mg/g) Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Bảng 3.3: Khả hấp phụ Pb2+ vật liệu sau hoàn nguyên lần theo nồng độ Nồng độ dung Nồng độ Pb2+ Khả hấp Độ hấp dịch Pb2+ ban đầu lại sau hấp phụ phụ Pb2+ Co (mg/l) Ccb (mg/l) (%) 5,04 0,5 90,08 4,54 21,19 8,48 59,98 12,71 30,31 14,61 51,8 15,7 phụ (mg/g) 100 % hấp phụ 80 60 40 Ban đầu 20 Lần Lần 0 10 20 30 40 CC o (mg/l) (mg/l) Hình 3.1: Đồ thị so sánh phần trăm hấp phụ Pb2+ Polyanilin/vỏ lạc trước sau hoàn nguyên Từ ba bảng hình 3.1 ta thấy phần trăm hấp phụ Pb2+ giảm nồng độ ban đầu tăng lên Tuy nhiên hiệu suất hấp phụ Pb2+ vật liệu sau hoàn nguyên giảm chậm so với vật liệu ban đầu Tức khả hấp phụ vật liệu sau hoàn nguyên cải thiện SV: Mai Thị Tuyến 31 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học 3.2 Nghiên cứu trình hấp phụ theo mô hình Langmuir Từ kết phân tích hấp thụ nguyên tử thu được, áp dụng phương trình Langmuir (1.7) trang để xây dựng đồ thị Ccb/q theo Ccb thể hình 3.2 C/q Ccb(g/l) /q (g/l) 0.12 0.08 Ban đầu 0.04 Ban đầu Lần Lần Lần Lần 2 0.00 10 15 20 (mg/l) CcbC(mg/l) Hình 3.2: Sự hấp phụ Pb2+ vật lệu trước sau hoàn nguyên theo mô hình Langmuir Bảng 3.4: Các thông số hấp phụ Langmuir Hấp phụ Phương trình langmuir R2 qmax (mg/g) KL (l/mg) Ban đầu y =0,0063x+0,0084 0,9350 158,7302 0,75000 Lần y= 0,0041x+0,0079 0,9859 243,9024 0,51899 Lần y = 0,0044x + 0,0081 0,9836 227,2727 0,54321 SV: Mai Thị Tuyến 32 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Từ hình 3.2 ta xác định thông số Langmuir trình bày bảng 3.4 Kết cho thấy:  Độ tuyến tính phương trình Langmuir thu trường hợp vật liệu sau hoàn nguyên (lần 1: 0,9859; lần 2: 0,9836) cao so với vật liệu ban đầu (0,9350)  Dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu sau hoàn nguyên (lần 1: 243,9024 mg/g; lần 2: 227,2727 mg/g) cao nhiều so với vật liệu ban đầu (158,7302 mg/g) 3.3 Nghiên cứu dạng hấp phụ Langmuir Giá trị RL tính theo công thức: RL  (1.14)  qmax C0 Theo tài liệu công bố thông số phản ánh dạng hấp phụ Langmuir vật liệu [16,18] Bảng 3.5: Các giá trị RL cho biết hình dạng đẳng nhiệt sau [18] RL Dạng hấp phụ RL > Không thuận lợi RL = Tuyến tính < RL < Thuận lợi RL = Bất thuận nghịch Kết tính toán giá trị RL đưa bảng 3.6 cho thấy trình hấp phụ Pb2+ vật liệu sau hoàn nguyên ban đầu thuận lợi < RL < SV: Mai Thị Tuyến 33 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học Bảng 3.6: Các giá trị RL từ thực nghiệm Co Ban đầu Lần Lần 5,04 0,001248 0.000813 0,000872 21,19 0,000297 0,000208 0,000208 30,31 0,000208 0,000135 0,000145 (mg/g) SV: Mai Thị Tuyến 34 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học KẾT LUẬN Qua trình thực nghiệm ta rút số kết luận sau:  Đã tổng hợp vật liệu compozit polyanilin/vỏ lạc phương pháp hóa học PANi tồn dạng trung hòa  Đã khảo sát khả hấp phụ vật liệu hấp phụ trước sau hoàn nguyên ion Pb2+ Kết cho thấy vật liệu hấp phụ trước sau hoàn nguyên có khả hấp phụ Pb2+ dung dịch  Sự hấp phụ Pb2+ polianilin/vỏ lạc tuân theo định luật Langmuir, vật liệu sau hoàn nguyên đạt dung lượng hấp phụ cực đại cao 1,4 ÷ 1,5 lần so với vật liệu chế tạo  Quá trình hấp phụ Langmuir xảy thuận lợi SV: Mai Thị Tuyến 35 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình hoá học môi trường, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất Thống kê Lê Văn Cát (1999), Cơ sở khoa học kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh niên Hà Nội Đặng Kim Chi (2005), Hoá học môi trường, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Dương Thị Hạnh (2005), Nghiên cứu khả sử dụng vật liệu hấp phụ từ tro bay để xử lý nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng kẽm niken, Khoá luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Đình Huề (2000), Hoá lý tập 2, Nhà xuất Giáo dục Phạm Luận (1998), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Đoàn Thị Thanh Nhàn (1996), Giáo trình công nghiệp, Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007), Hoá lý tập 2, Nhà xuất Giáo dục 10 Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích công cụ hoá học đại, Nhà xuất Đại học Sư phạm Hà Nội 11 Nguyễn Thị Thanh (2002), Hoá học hữu (tập 2), nhà xuất Khoa học kỹ thuật 12 Nguyễn Đức Thanh (2012), Tổng hợp nghiên cứu tính chất vật SV: Mai Thị Tuyến 36 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa học liệu compozit poyanilin vỏ lạc, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Công nghệ Hà Nội 13 Mai Thị Thanh Thuỳ (2005), Tổng hợp polianilin dạng bột phương pháp xung dòng vuông ứng dụng nguồn điện hoá học, Luận văn Thạc sỹ Khoa Hoá học, Đại học Quốc gia Hà Nội 14 Nguyễn Đức Vận (2006), Hoá học vô tập 2, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Tiếng Anh K Gurunathan., A Vadivel Murugan., R Marimuthu, U P Mulik, 15 D F Amalnerkar "Electrochemically synthesized conducting polimeric materials for applications towards technology in electronics, optoelectronics and energy storage devices" Materials Chemistry and Physcis (1999) pp.173-194 16 Y.S Ho, C.C Wang, Pseudo-isotherms for the sorption of cadmium ion onto tree fern, Process Biochemistry 39 (2004) 759– 763 17 Y S Negi and P.V Adhyapak "Development in Polyaniline Conducting Polimers", J macromol Sci Polimer reviews, 42 (1) (2002) pp 35-53 18 G Saswati, U.C Ghosh, Water SA 31 (2005) 597-602 SV: Mai Thị Tuyến 37 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội SV: Mai Thị Tuyến Khoa Hóa học Khóa luận tốt nghiệp [...]... pháp tái tạo khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ nhờ vi sinh vật [2] 1.2.1.3 Cân bằng hấp phụ Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch Khi tốc độ hấp phụ (quá trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng Với một lượng xác định, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ và áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích... Qua quá trình thực nghiệm ta rút ra được một số kết luận sau:  Đã tổng hợp được vật liệu compozit polyanilin /vỏ lạc bằng phương pháp hóa học trong đó PANi tồn tại ở dạng trung hòa  Đã khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ trước và sau khi hoàn nguyên đối với ion Pb2+ Kết quả cho thấy cả vật liệu hấp phụ trước và sau khi hoàn nguyên đều có khả năng hấp phụ Pb2+ trong dung dịch  Sự hấp phụ Pb2+. .. trăm hấp phụ Pb2+ đã giảm khi nồng độ ban đầu tăng lên Tuy nhiên hiệu suất hấp phụ Pb2+ của các vật liệu sau khi hoàn nguyên giảm chậm hơn so với vật liệu ban đầu Tức là khả năng hấp phụ của vật liệu sau khi hoàn nguyên đã được cải thiện hơn SV: Mai Thị Tuyến 31 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Hóa học 3.2 Nghiên cứu quá trình hấp phụ theo mô hình Langmuir Từ các kết quả phân tích hấp. .. Hóa học 1.2.1.2 Giải hấp phụ Giải hấp là sự ra đi của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp phụ Quá trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ Đây là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ:  Phương pháp hoá lý: Có thể thực hiện tại chỗ, ngay trên cột hấp phụ nên tiết kiệm thời... năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu sau khi hoàn nguyên lần 1 theo nồng độ Nồng độ dung Nồng độ Pb2+ còn Khả năng hấp Độ hấp phụ dịch Pb2+ ban đầu lại sau hấp phụ phụ Pb2+ Co (mg/l) Ccb (mg/l) (%) 5,04 0,5 90,08 4,54 21,19 7,85 62,95 13,34 30,31 13,83 54,37 16,48 SV: Mai Thị Tuyến 30 (mg/g) Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Hóa học Bảng 3.3: Khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu sau khi hoàn nguyên. .. Langmuir trình bày trên bảng 3.4 Kết quả trên cho thấy:  Độ tuyến tính của phương trình Langmuir thu được ở trường hợp vật liệu sau khi hoàn nguyên (lần 1: 0,9859; lần 2: 0,9836) cao hơn so với vật liệu ban đầu (0,9350)  Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu sau khi hoàn nguyên (lần 1: 243,9024 mg/g; lần 2: 227,2727 mg/g) cao hơn nhiều so với vật liệu ban đầu (158,7302 mg/g) 3.3 Nghiên cứu dạng hấp phụ. .. LUẬN 3.1 Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu Theo công thức (1.5) ở trang 7, khả năng hấp phụ của Pb2+ trên vật liệu compozit phụ thuộc vào nồng độ ban đầu (Co) được đưa ra ở các bảng 3.1 đến 3.3 Bảng 3.1: Khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu ban đầu theo nồng độ Nồng độ dung Nồng độ Pb2+ còn Khả năng hấp Độ hấp phụ dịch Pb2+ ban đầu lại sau hấp phụ phụ Pb2+ Co (mg/l) Ccb (mg/l) (%) 5,04 0,25 95,04... Nồng độ dung Nồng độ Pb2+ còn Khả năng hấp Độ hấp dịch Pb2+ ban đầu lại sau hấp phụ phụ Pb2+ Co (mg/l) Ccb (mg/l) (%) 5,04 0,5 90,08 4,54 21,19 8,48 59,98 12,71 30,31 14,61 51,8 15,7 phụ (mg/g) 100 % hấp phụ 80 60 40 Ban đầu 20 Lần 1 Lần 2 0 0 10 20 30 40 CC o (mg/l) (mg/l) Hình 3.1: Đồ thị so sánh phần trăm hấp phụ Pb2+ của Polyanilin /vỏ lạc trước và sau khi hoàn nguyên Từ ba bảng trên và hình 3.1 ta... lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) Ccb: nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) [6,9]  Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich là phương trình thực nghiệm mô tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng: 1/ n q  k Ccb (1.11) Trong đó: q: dung lượng hấp phụ cân... Theo các tài liệu đã công bố thì thông số này phản ánh dạng hấp phụ Langmuir của vật liệu [16,18] Bảng 3.5: Các giá trị của RL cho biết hình dạng các đẳng nhiệt sau [18] RL Dạng hấp phụ RL > 1 Không thuận lợi RL = 1 Tuyến tính 0 < RL < 1 Thuận lợi RL = 0 Bất thuận nghịch Kết quả tính toán giá trị RL được đưa ra trên bảng 3.6 cho thấy quá trình hấp phụ Pb2+ trên các vật liệu sau khi đã hoàn nguyên cũng ... hoàn nguyên ion Pb2+ Kết cho thấy vật liệu hấp phụ trước sau hoàn nguyên có khả hấp phụ Pb2+ dung dịch  Sự hấp phụ Pb2+ polianilin/ vỏ lạc tuân theo định luật Langmuir, vật liệu sau hoàn nguyên. .. thấy phần trăm hấp phụ Pb2+ giảm nồng độ ban đầu tăng lên Tuy nhiên hiệu suất hấp phụ Pb2+ vật liệu sau hoàn nguyên giảm chậm so với vật liệu ban đầu Tức khả hấp phụ vật liệu sau hoàn nguyên cải... vật liệu 23 2.2.2 Tổng hợp 23 1.6 Phương pháp nghiên cứu 2.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ vật liệu compozit 24 polianilin/ vỏ lạc trước sau hoàn nguyên 2.2.4 Hoàn nguyên