BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHÌ CỦA CHITIN - DITHYZONE S K C 0 7 MÃ SỐ: SV2010 – 77 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHÌ CỦA CHITIN-DITHYZONE MÃ SỐ: SV2010-77 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƢỜI CHỦ TRÌ : HỒ THỊ THÙY TRINH NGƢỜI THAM GIA : MAI XUÂN KHANG ĐƠN VỊ : 081150A TP HỒ CHÍ MINH – 02/2011 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Tình hình ô nhiễm chì (Pb) Tác hại chì (Pb) CHƢƠNG 2: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Pb 1.1 Phƣơng pháp phân tích hoá học 1.2 Phƣơng pháp phân tích công cụ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TÁCH VÀ LÀM GIÀU CHÌ 10 2.1 Phƣơng pháp kết tủa : 10 2.2 Phƣơng pháp tách, làm giàu điện hóa: 11 2.3 Phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng: 11 2.4 Phƣơng pháp chiết pha rắn:(SPE) 12 2.5 Phƣơng pháp hấp phụ: 12 2.5.1 Khái niệm: 12 TÌNH HÌNH XỬ LÝ CHÌ Pb BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ 16 PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 18 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 19 Hóa chất, dụng cụ thiết bị: 19 1.1 HÓA CHẤT: 19 1.2 DỤNG CỤ 19 1.3 THIẾT BỊ 19 Cách thực đo máy cực phổ: 20 Vật liệu hấp phụ : 20 3.1 Nguyên liệu sản xuất chitin: 20 3.2 Giới thiệu chitin: 20 3.3 Ứng dụng chitin việc hấp phụ kim loại nặng 21 3.4 Một vài tính chất quan trọng chitin thƣơng phẩm: 22 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 3.5 Công nghệ sản xuất chitin: 22 3.6 Điều chế vật liệu hấp phụ chitin – dithyzone: 23 CHƢƠNG 2: TIẾN HÀNH KHẢO SÁT 23 XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN 23 1.1 Cách tiến hành: 23 1.2 Kết quả: 23 1.3 Nhận xét: 24 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA PH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 24 2.1 Cách tiến hành: 24 2.2 Kết quả: 24 2.3 Nhận xét: 25 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN LẮC ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 25 3.1 Cách tiến hành: 25 3.2 Kết : 26 3.3 Nhận xét: 26 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG CHẤT HẤP PHỤ ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 26 4.1 Cách tiến hành: 26 4.2 Kết : 27 4.3 Nhận xét: 28 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ Pb ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 28 5.1 Cách tiến hành: 28 5.2 Kết : 29 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA ION PB ĐẾN SỰ HẤP PHỤ 30 6.1 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: 30 6.2 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 31 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 KẾT LUẬN: 34 KIẾN NGHỊ: 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHƢƠNG I: GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Tình hình ô nhiễm chì (Pb) Chì kim loại nặng độc hại Chì kim loại nhóm IVA, có màu xám thẫm, mềm, dễ dát mỏng dẫn điện tốt Chiếm 10−4 % tổng số nguyên tử vỏ trái đất Đây kim loại đƣợc biết từ thời thƣợng cổ, đƣợc dùng để đúc tiền, đúc tƣợng hay đồ dùng sinh hoạt Ngày nay, Pb đƣợc dùng làm điện cực acquy, làm dây cáp điện hay đầu đạn…Đặc biệt Pb hấp phụ tốt tia phóng xạ Rownghen nên đƣợc dùng làm bảo vệ Tuy nhiên Pb hợp chất chúng độc nên cần thận trọng tiếp xúc sử dụng Trong tự nhiên, chì có mặt nhiều khoáng vật Chủ yếu galen (PbS), có cernsute PbCO3, cunglesite PbSO4…Trong nƣớc, Pb hầu nhƣ không tồn dạng tự mà thƣờng tồn dạng hợp chất kết tủa tạo phức ion vô hữu Trong công nghiệp, Pb đƣợc điều chế cách đốt cháy galen để chuyển galen thành oxit Sau khử oxit thành kim loại: 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2 PbO + C = Pb + CO Tác hại chì (Pb) Sự phát triển không bền vững, có hoạt động sản xuất ngƣời làm gia tăng di chuyển kim loại nặng môi trƣờng Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng nói chung chì nói riêng nƣớc thải từ nhà máy xi mạ, nhà máy khí, nhà máy sản xuất pin, ắc quy chƣa qua xử lý xử lý không triệt để đƣợc thải môi trƣờng Việc sử dụng nguồn nƣớc có hàm lƣợng chì (Pb) lớn thời gian dài không ảnh hƣởng đến sức khỏe mà sinh số bệnh nguy hiểm Chì (Pb) làm kìm hãm phát triển xƣơng Ngƣời phơi nhiễm lâu với chì bị ảnh hƣởng đến trí nhớ, giảm khả ngăng phản ứng với tƣợng, ảnh hƣởng đến khả linh hoạt Độc tính chì (Pb) Pb có khả ức chế số emzym quan trọng làm rối loạn trình tạo huyết tủy, phá vỡ trình tạo hồng cầu, gây hại đến hệ thần kinh, hệ thần kinh trẻ sơ sinh trẻ em… Khi hàm lƣợng chì máu khoảng 0,3 ppm ngăn cản trình sử dụng oxi để oxi hoá glucoza tạo lƣợng cho trình sống, làm cho thể mệt mỏi nồng độ cao (>0,8 ppm) gây nên thiếu máu thiếu hemoglobin Hàm lƣợng chì máu nằm khoảng (>0,5 – 0,8 ppm) gây rối loạn chức thận phá huỷ não Xƣơng nơi tàng trữ tích tụ chì thể, chì tƣơng tác với photphat xƣơng truyền vào mô mềm thể thể độc tính BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC Tuy nhiên việc đánh giá nguy tích lũy kim loại nặng môi trƣờng nói chung thể ngƣời nói riêng vấn đề mới, đặc biệt Việt Nam Chính độ độc hại Pb nên có nhiều tiêu chuẩn chất lƣợng môi trƣờng Dƣới vài số liệu đƣợc đƣa từ tiêu chuẩn Việt Nam Pb:  Giới hạn cho phép khí thải công nghiệp: (1) Giá trị giới hạn Pb (mg/m )  A B 30 10 Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc uống: Tiêu chuẩn WHO 1971 Pb (mg/l)  < 0.1 Mức yêu cầu Mức cho phép - 0.1 Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt: Giới hạn tối đa cho phép Pb (mg/l)    Đô thị Trạm lẻ nông thôn 0.05 0.05 Tiêu chuẩn cho phép với nƣớc mặt: Giá trị giới hạn Pb (mg/l) A B 0.05 0.1    Tiêu chuẩn nƣớc ngầm: Giá trị giới hạn Pb (mg/m3) 0.05  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC  GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC Tiêu chuẩn nƣớc thải công nghiệp: Giá trị giới hạn Pb (mg/l) A B C 0.1 0.5 1.0 Nƣớc thải công nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm nhỏ giá trị qui đ ịnh cột A đổ vào vực nƣớc thƣờng đƣợc dùng làm nguồn nƣớc cho mục đích sinh hoạt Nƣớc thải công nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị qui định cột A nhƣng nhỏ giá trị qui định cột B đƣợc đổ vào vực nƣớc nhận thải khác , nhƣ:các vực nƣớc dùng giao thông, thủy lợi tƣới tiêu cho trồng trọt, nuôi trồng thủy hải sản,…trừ thủy vực qui định cột A Nƣớc thải công nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị quy định cột B nhƣng không vƣợt giá trị qui định cột C đƣợc phép thải vào nơi đƣợc qui định (nhƣ hồ chứa nƣớc thải đƣợc xây riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nƣớc thải tập trung,…) CHƢƠNG II: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Pb (2) 1.1 Phƣơng pháp phân tích hoá học Nhóm phƣơng pháp dùng để xác định hàm lƣợng lớn (đa lƣợng) chất, thông thƣờng lớn 0,05%, tức mức độ miligram Các trang thiết bị dụng cụ cho phƣơng pháp đơn giản không đắt tiền 1.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng * Nguyên tắc: Dựa kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử phù hợp Lọc, rửa, sấy nung cân từ xác định đƣợc hàm lƣợng chất phân tích * Cách tiến hành: Kết tủa chì dƣới dạng PbSO4, PbCrO4 hay PbMoO4 => Tuy nhiên phƣơng pháp có độ xác cao phân tích nguyên tố với khối lƣợng lớn nên thƣờng áp dụng với mẫu có hàm lƣợng lớn, không áp dụng mẫu có hàm lƣợng nhỏ 1.1.2 Phương pháp phân tích thể tích * Nguyên tắc: Dựa đo thể tích dung dịch thuốc thử biết nồng độ xác (dung dịch chuẩn) đƣợc thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn lƣợng chất định BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC phân Thời điểm thêm lƣợng thuốc thử tác dụng với toàn chất định phân gọi điểm tƣơng đƣơng Để nhận biết điểm tƣơng đƣơng, ngƣời ta dùng chất gây tƣợng quan sát mắt gọi chất thị Phƣơng pháp phân tích công cụ 1.2 1.2.1 Phƣơng pháp quang phổ - Phương pháp trắc quang Phƣơng pháp phƣơng pháp phổ hấp thụ phân tử vùng UV-VIS Ở điều kiện thƣờng, phân tử, nhóm phân tử chất bền vững nghèo lƣợng, trạng thái bản, nhƣng có chùm sáng với nặng lƣợng thích hợp chiếu vào điện tử hóa trị liên kết (π, 𝛿, n) hấp thụ lƣợng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với lƣợng cao (cơ Eo kích thích Em) lƣợng mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo phổ hấp thụ phân tử chất * Nguyên tắc: Phƣơng pháp xác định dựa việc đo độ hấp thụ ánh sáng dung dịch phức tạo thành ion cần xác định với thuốc thử vô hay hữu môi trƣờng thích hợp đƣợc chiếu chùm sáng Phƣơng pháp định lƣợng phép đo: A = K.C Trong đó: A: độ hấp thụ quang K: số thực nghiệm C: nồng độ nguyên tố phân tích Phƣơng pháp cho phép xác định nồng độ chất khoảng 10-5 ÷10-7 phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến - Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử(AES): Ở điều kiện thƣờng, nguyên tử không thu phát lƣợng nhƣng bị kích thích điện tử hóa trị nhận lƣợng chuyển lên trạng thái có lƣợng cao (trạng thái kích thích) Trạng thái không bền, chúng có xu hƣớng giải phóng lƣợng để trở trạng thái ban đầu bền vững dƣới dạng xạ Chính xạ đƣợc gọi phổ phát xạ nguyên tử Phƣơng pháp phổ AES dựa xuất phổ phát xạ nguyên tử tự nguyên tố phân tích trạng thái khí có tƣơng tác với nguồn lƣợng phù hợp Hiện ngƣời ta dùng số nguồn lƣợng để kích thích phổ AES: lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, tia laze, plasma cao tần cảm ứng (ICP), tia X…trong lửa đèn khí, hồ quang, tia lửa điện đƣợc dùng từ lâu nhƣng độ nhạy không cao Còn ICP, tia laze nguồn đƣợc đƣa vào sử dụng khoảng chục năm trở lại chúng có độ nhạy cao nên nguồn đƣợc ứng dụng phổ biến, có nhiều ƣu việt Nhìn chung phƣơng pháp AES đạt độ nhạy cao (thƣờng 10-3÷10-4%), lại tốn mẫu, phân tích đồng thời nhiều nguyên tố mẫu Vì phƣơng pháp dùng để kiểm tra, đánh giá hóa chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tích lƣợng vết ion kim loại độc lƣơng thực, thực phẩm Tuy nhiên, phƣơng pháp lại cho biết thành phần nguyên tố mẫu nhƣng lại không đƣợc trạng thái liên kết mẫu nữa, độ xác phép phân tích phụ thuộc nhiều vào nồng độ xác dãy mẫu chuẩn nên sai số không nhỏ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC - Phương pháp hấp thụ nguyên tử AAS * Sự xuất phổ AAS: Ở điều kiện thƣờng, nguyên tử không thu hay phát lƣợng gọi trạng thái bản( nghèo lƣợng, bền vững) Nhƣng trạng thái tự do, ta kích thích chúng lƣợng dƣới dạng chùm tia sáng có bƣớc sóng xác định nguyên tử tự hấp thụ xạ có bƣớc sóng ứng với tia xạ mà chúng phát trình phát xạ Khi đó, nguyên tử chuyển lên trạng thái có lƣợng cao( trạng thái kích thích) Quá trình mà nguyên tử tự trạng thái hấp thụ xạ đặc trƣng tạo phổ nguyên tử nguyên tố Và phổ đƣợc goị phổ hấp thụ nguyên tử AAS  Nguyên tắc: Phép đo dựa hấp thụ lƣợng nguyên tử tự trạng thái chiếu chùm tia xạ qua đám nguyên tố môi trƣờng hấp thụ Để tiến hành đo phải qua trình sau: - Quá trình hóa nguyên tử hóa mẫu: chọn điều kiện loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu ( rắn, dung dịch) thành trạng thái nguyên tử tự - Chiếu chùm sáng xạ đặc trƣng nguyên tố cần phân tích qua đám vừa điều chế Khi đó, nguyên tử đám hấp thụ tia xạ tạo phổ AAS - Thu phân ly chùm sáng chọn vạch phổ hấp thụ nguyên tố phân tích để đo cƣờng độ thông qua hệ thống máy quang phổ  Phƣơng trình định lƣợng phƣơng pháp là: D = K Cb Trong đó: D: cƣờng độ vạch phổ K: hệ số nguyên tử hóa mẫu C: nồng độ nguyên tố cần phân tích b: số chất, phụ thuộc vào chất phân tích Cƣờng độ vạch phổ đƣợc đánh giá thông qua chiều cao pic diện tích pic Thông qua định lƣợng nguyên tố cách dễ dàng Với ứng dụng rộng rãi phép đo AAS (cụ thể FAAS) dựa ƣu điểm bật 1.2.2 Phƣơng pháp điện hóa: - Phương pháp cực phổ: Năm 1922, J.Heyrovsky (Tiệp Khắc) công bố công trình mô tả phƣơng pháp phân tích phƣơng pháp điện hóa gọi phƣơng pháp phân tích cực phổ Chính nhờ công trình mà 1959 ông đƣợc nhận giải Nobel Trong phƣơng pháp này, cƣờng độ dòng điện phụ thuộc vào nồng độ chất bị điện ly (bị điện phân) dung dịch vào điện cực Trong điều kiện xác định, tiến hành điện phân đo cƣờng độ dòng dãy dung dịch chất điện phân biết trƣớc nồng độ Dựa vào đồ thị biểu diễn cƣờng độ dòng điện theo nồng độ, ta xác định nồng độ dung BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 3.6 Điều chế vật liệu hấp phụ chitin – dithyzone: Dùng 4ml toluen hòa tan hoàn toàn 0.1g dithyzone Sau đó, định mức dung dịch có đƣợc dung dịch CH3CH2OH đến 100ml ta đƣợc dung dịch dithyzone 0.1% Cho 10g chitin vào dung dịch dithyzone 0.1% vừa có trên, khuấy cho bay toàn dung dịch.Sấy nhiệt độ 600C 24h dùng máy xay nhỏ, dùng ray chọn cỡ hạt 0.2 µm thu đƣợc vật liệu hấp phụ chitin-dithyzone CHƢƠNG 2: TIẾN HÀNH KHẢO SÁT XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN 1.1.Cách tiến hành: Lấy 0.5 ml dung dịch Pb chuẩn nồng độ 1000 ppm định mức nƣớc cất bình định mức 50ml để đƣợc 50 ml dung dịch Pb nồng độ 10ppm Tiến hành đo máy cực phổ: - Lấy 0.025ml dung dịch cho vào ống đong 10ml định mức nƣớc cất đến 10ml, cho thêm 0.5ml dung dịch đệm Tiến hành sục khí 300s ghi kết - Làm lần lƣợt với nồng độ 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 1.2.Kết quả: c i 0 0.025 79.095 0.05 134.935 0.1 236.02 0.2 422.18 0.4 749.13 Đồ thị: y = 1666.9x + 20.1 R² = 0.993 900 800 700 600 i 500 400 300 200 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Nồng độ mg/l 23 0.3 0.35 0.4 0.45 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 1.3.Nhận xét: Nhƣ với độ xác R = 0.993, đƣờng chuẩn có độ tin cậy cao để áp dụng tính toán phần với phƣơng trình y =1666.9+20.1 Trong : y: cƣờng độ dòng điện (nA) x: hàm lƣợng Pb có mẫu phân tích KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA PH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 2.1.Cách tiến hành: Lấy cốc nƣớc cất,dùng dung dịch HNO3 NaOH loãng để điều chỉnh pH pH kế cho pH pH=1 Cho 0.5ml dung dịch Pb cần thí nghiệm vào bình định mức 50ml Định mức nƣớc cất có pH=1 Sau đổ vào bình tam giác 50 ml Làm tƣơng tự với mức pH =2, 3, 4, 5, Ta có bình tam giác chứa dung dịch Pb nồng độ 10 ppm mức pH=1,2,3,4,5,6 Cho vào bình 0.1g vật liệu hấp phụ Đem toàn bình tam giác lắc thời gian 30 phút Sau dùng giấy lọc lọc dung dịch vào đem đo cực phổ 2.2.Kết quả: pH I1 I2 Itb hiệu suất 220.88 217.94 219.41 -19.57 214.21 218.7 216.455 -17.80 175.8 176.36 176.08 6.43 24 131.44 134.56 133 32.27 185.78 189.08 187.43 -0.38 158.21 172.13 165.17 12.97 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC Đồ thị: 35.00 30.00 Hiệu suất 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 -5.00 pH 2.3.Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy môi trƣờng pH = khả hấp phụ chitindithyzone Pb2+ tối ƣu so với môi trƣờng pH khác Môi trƣờng pH tăng khả hấp phụ tăng nhiên pH=6 ion Pb bắt đầu kết tủa nên ảnh hƣởng đến khả hấp phụ KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN LẮC ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ - - 3.1.Cách tiến hành: Cho nƣớc cất vào cốc thủy tinh sau dùng ph kế chỉnh pH nƣớc lên Lấy 2.5ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 250 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 250 ml sau dùng bình định mức 50 ml chia dung dịch vào bình tam giác 50 ml Cho vào bình tam giác 0.1 g vật liệu hấp phụ Đem lắc bình lần lƣợt thời gian 10 phút , 20 phút , 30 phút , 40 phút ,50 phút 25 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 3.2.Kết : Thời gian I1 I2 Itb Hiệu suất 10' 93.28 97.58 95.43 54.81 20' 94.72 96.77 95.755 54.62 30' 100.05 103.22 101.64 51.086 40' 119.78 117.83 118.81 40.79 50' 122.19 125.6 123.89 37.73 Đồ thị : 60 50 Hiệu suất 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Thời gian - 3.3.Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta thấy thời gian lắc t =10 phút khả hấp phụ Pb chitindithyzone tối ƣu.Những thời gian lắc lâu xảy tƣợng nhả hấp phụ làm ảnh hƣởng đến khả hấp phụ chitin-dithyzone KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG CHẤT HẤP PHỤ ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 4.1.Cách tiến hành: - Cho nƣớc cất vào cốc thủy tinh sau dùng ph kế chỉnh pH nƣớc lên 26 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - Lấy 0.5ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml Làm tƣơng tự cho bình tam giác Cho vào bình tam giác lần lƣợt 0.1 g , 0.2g , 0.3g , 0.4g, 0.5g, 0.6g , 0.7g , 0.8g vật liệu hấp phụ Đem lắc bình lần lƣợt thời gian 10 phút 4.2.Kết : Khối lƣợng (g) I1 I2 Itb Hiệu suất 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 122.46 127.67 125.07 88.51 95.01 91.76 68.17 70.91 69.54 50.45 52.31 51.38 38.14 38.14 38.14 27.51 28.35 27.93 25.51 26.58 26.045 74.71 76.52 75.62 37.03 57.01 70.34 81.23 89.18 95.30 96.43 66.70 Đồ thị : 120 100 80 Hiệu suất - GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 60 40 20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Khối lƣợng 27 0.6 0.7 0.8 0.9 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 4.3 Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta thấy với khối lƣợng chất hấp phụ 0.7g khả hấp phụ Pb vật liệu hấp phụ tối ƣu KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ Pb ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 5.1.Cách tiến hành: Cho nƣớc cất vào cốc thủy tinh sau dùng ph kế chỉnh pH nƣớc lên Ta tiến hành điều chỉnh dung dịch Chì nồng độ 10,15,20 ,25 ,30 ,35 ,40 ,50 ,60 nhƣ sau: - Lấy 0.5ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất (pH = mà ta điều chỉnh) định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 10ppm - Lấy 0.75ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 15ppm - Lấy 1ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 20ppm - Lấy 1.25ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 25ppm - Lấy 1.5ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 30ppm - Lấy 1.75ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 35ppm - Lấy 2ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 40ppm - Lấy 2.5ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 50ppm - Lấy ml dung dịch Pb thí nghiệm cho vào bình định mức 50 ml dùng nƣớc cất định mức lên đến 50 ml sau cho vào bình tam giác 50 ml.Ta coi bình Khi nồng độ chì bình 60ppm - Cho vào bình tam giác l 0.7g vật liệu hấp phụ - Đem lắc bình lần lƣợt thời gian 10 phút 28 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC 5.2.Kết : 10 15 32.97 35.06 34.02 20 45.46 48.21 46.84 25 61.39 63.03 62.21 30 100.22 106.13 103.18 35 131.97 135.76 133.87 40 228.96 237.7 233.33 50 410.65 416.53 413.59 60 615.63 641.47 628.55 0.69 1.01 1.31 1.61 1.79 2.01 1.94 1.89 1.68 Đồ thị : 2.5 1.5 qe C I1 I2 Itb qe 0.5 0 10 20 30 40 Nồng độ C 29 50 60 70 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA ION PB ĐẾN SỰ HẤP PHỤ 6.1.Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: 6.2 C0 Ce qe 𝐶𝑒 𝑞𝑒 10 15 20 25 30 35 40 50 60 0.36 0.83 1.60 2.53 4.98 6.82 12.79 23.61 36.50 0.69 1.01 1.31 1.61 1.79 2.01 1.94 1.89 1.68 0.52 0.83 1.22 1.57 2.79 3.39 6.58 12.52 21.75 ln qe -0.37 0.01 0.27 0.47 0.58 0.70 0.66 0.63 0.52 ln ce -1.03 -0.18 0.47 0.93 1.61 1.92 2.55 3.16 3.60 y = 0.571x + 0.035 R² = 0.993 25 Ce\qe 20 15 10 0 10 20 30 40 Ce (mg/l) Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt Langmuir dạng tuyến tính VLHP Pb Dạng đƣờng thẳng phƣơng trình Langmuir: 𝐶𝑒 1 = 𝐶𝑒 + 𝑞 𝑞𝑚𝑎𝑥 𝑞𝑚𝑎𝑥 𝑘 30 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC Từ đồ thị ta có : y = 0.571x + 0.035 Vậy ta có q max = 0.571 Suy ra: qmax = 1.75 mg/g Dựa vào kết thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt hấp phụ vật liệu hấp phụ ion Pb2+ Dựa vào phƣơng trình tổng quát mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, tính toán đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại vật liệu hấp phụ Pb 1,75 mg/g Vậy hấp phụ chì (Pb) chitin-dithyzone tuân theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ý nghĩa: - Các ion Pb bị hấp phụ liên kết với bề mặt chất hấp phụ trung tâm xác định Mỗi trung tâm hấp phụ ion Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất, nghĩa lƣợng hấp phụ ion nhƣ không phụ thuộc vào có mặt ion phụ trung tâm bên cạnh 6.3 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich y = 0.196x + 0.101 R² = 0.717 0.8 0.6 0.4 0.2 -2 -1 -0.2 -0.4 -0.6 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt Freundrich dạng tuyến tính vật liệu hấp phụ Pb 31 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC Ta nhận thấy giá trị R2 = 0.717 nhỏ, nên ta coi nhƣ hấp phục vật liệu ion Pb không tuân theo mô hình hấp phụ Freundlich 32 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC KẾT LUẬN: Đề tài hoàn thành mục đích đề ra: Khảo sát đƣợc số yếu tố ảnh hƣởng đến hấp phụ chitin-dithyzone Pb(II) Các kết thu đƣợc nhƣ sau: - Trong khoảng pH khảo sát (1÷ 6) pH tối ƣu cho khả hấp phụ cảu vật liệu Pb - Trong khoảng thời gian khảo sát từ 10 phút đến 50 phút, khoảng thời gian đạt cân hấp phụ ion kim loại 10 phút - Khi khảo sát lƣợng chất hấp phụ từ 0.1 đến 0.8 mg lƣợng vật liệu hấp phụ đạt tối ƣu 0.7g - Mô tả trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại VLHP ion Pb 1.75 mg/g Nhƣ vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ vỏ tôm để hấp phụ ion kim loại nặng có ƣu điểm sau: + Sử dụng nguyên liệu tự nhiên, dễ kiếm + Quy trì nh xử lý đơn giản, đạt hiệu xử lý cao Từ tạo sở cho việc triển khai ứng dụng VLHP chế tạo đƣợc vào xử lý môi trƣờng Tuy nhiên, hạn hẹp thời gian, tài chính, sở vật chất để làm thí nghiệm nên thí nghiệm thiếu tin cậy hóa chất Trung Quốc độ tinh khiết chƣa cao… bên cạnh đó, đề tài nghiên cần nhiều thao tác nên nhóm làm nghiên cứu không tránh khỏi thiếu sót chủ quan Do đề tài chƣa thể nghiên cứu sâu khả hấp phụ chitin-dithyzone Để áp dụng đƣợc thành nghiên cứu việc xử ly nƣớc thải có nhiễm Pb cần có thời gian nghiên cứu kỹ thiết bị nghiên cứu có độ xác cao 34 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC KIẾN NGHỊ: Sau thực đề tài nghiên cứu khoa học này, đƣa số kiến nghị sau: Nếu có thêm thời gian, hi vọng mở rộng đề tài nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu thêm ảnh hƣởng nhiệt độ sấy vật liệu đến khả hấp phụ Pb2+ - Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ lắc đến trình hấp phụ - Nghiên cứu thêm khả hấp phụ chitin đến kim loại nặng khác nhƣ Cd, Cu, Zn, Cr,… Cuối cùng, hi vọng đề tài nghiên cứu góp phần nhỏ vào hƣớng để giải thực trạng ô nhiễm kim loại nặng ngày nghiêm trọng 35 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn việt nam 2005- Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng [2] , [3] GS.TS Hồ Viết Quý – Cơ sở hóa học phân tích đại – nhà xuất đại học sƣ phạm – năm 2006 Hồ Viết Quý (2005), Các phƣơng pháp phân tích công cụ hoá học đại, Nxb Đại học sƣ phạm Hà Nội [4] Nguyễn Đức Lƣợng – Nguyễn Thị Thùy Dƣơng – Công nghệ Sinh học môi trƣờng tập – Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh [5] PGS.TS Nguyễn Văn Sức – Hóa lý‎kỹ thuật môi trƣờng – 2005 Nguyễn Thùy Dƣơng – luận văn thạc sỹ hóa học – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Thị Thanh Tú – luận văn thạc sỹ hóa học – Đại học Thái Nguyên 36 [...]... mặt chất hấp phụ Thông thƣờng quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt Tùy theo bản chất của lực tƣơng tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, ngƣời ta phân biệt hấp phụ làm hai loại: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học - Hấp phụ vật lý: Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Vander Waals giữa phần tử chất bị hấp phụ và phần tử chất hấp phụ, liên kết này yếu và dễ bị phá vỡ - Hấp phụ hóa học: Hấp phụ hóa học... gian lắc t =10 phút thì khả năng hấp phụ Pb của chitindithyzone là tối ƣu.Những thời gian lắc lâu hơn sẽ xảy ra hiện tƣợng nhả hấp phụ làm ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của chitin- dithyzone 4 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG CHẤT HẤP PHỤ ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 4.1.Cách tiến hành: - Cho nƣớc cất vào 1 cốc thủy tinh sau đó dùng ph kế chỉnh pH của nƣớc lên bằng 4 26 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - Lấy 0.5ml... trình hấp phụ - Phƣơng pháp vi sinh: 13 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC Là phƣơng pháp tái tạo khả năng hấp phụ của chất hấp phụ nhờ vi sinh vật 2.5.3 Cân bằng hấp phụ: Hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch Các phần tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngƣợc lại Theo thời gian, lƣợng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ. .. trình tổng quát của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, chúng tôi tính toán đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ đối với Pb là 1,75 mg/g Vậy sự hấp phụ chì (Pb) của chitin- dithyzone tuân theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ý nghĩa: - Các ion Pb bị hấp phụ liên kết với bề mặt chất hấp phụ tại những trung tâm xác định Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một ion Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất,... giữa bề mặt chất hấp phụ và phần tử chất bị hấp phụ, liên kết này bền và khó bị phá vỡ Trong thực tế, sự phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tƣơng đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt Một số trƣờng hợp tồn tại cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, và khả năng hấp phụ hóa học tăng... VẤN ĐỀ 18 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - - GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC  Mục đích đề tài: Thử nghiệm khả năng hấp phụ của chitin – dithyzone với chì (Pb) Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp phụ đó (pH, thời gian, nồng độ, và khối lƣợng  Nhiệm vụ nghiên cứu: Khảo sát đặc điểm bề mặt của chitin – dithyzone (bằng phổ IR và ảnh chụp SEM) Khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố pH, nồng độ của ion kim loại,... môi trƣờng pH = 4 thì khả năng hấp phụ của chitindithyzone đối với Pb2+ là tối ƣu so với các môi trƣờng pH khác Môi trƣờng pH tăng thì khả năng hấp phụ tăng tuy nhiên ở pH=6 thì ion Pb bắt đầu kết tủa nên ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ 3 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN LẮC ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ - - 3.1.Cách tiến hành: Cho nƣớc cất vào 1 cốc thủy tinh sau đó dùng ph kế chỉnh pH của nƣớc lên bằng 4 Lấy... quyết định Tốc độ hấp phụ V là biến thiên nồng độ chất bị hấp phụ theo thời gian: v= - 𝑑𝑥 𝑑𝑡 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ: Có thể mô tả quá trình hấp phụ dựa vào đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lƣợng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch tại thời điểm đó ở nhiệt độ xác định Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ đƣợc thiết... Giải hấp phụ: Giải hấp phụ là qúa trình chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt của chất hấp phụ Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ Giải hấp phụ là quá trình tái sinh vật liệu hấp phụ để có thể tiếp tục sử dụng nên nó mang đặc trƣng về hiệu quả kinh tế Một số phƣơng pháp tái sinh vật liệu hấp phụ: - Phƣơng pháp nhiệt: Đƣợc sử dụng cho các trƣờng hợp chất bị hấp. .. nhận một phần tử chất hấp phụ Trong trạng thái bị hấp phụ, các phân tử trên bề mặt chất rắn không tƣơng tác với nhau Quá trình hấp phụ là động, tức là quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ có tốc độ bằng nhau khi đạt trạng thái cân bằng Tốc độ hấp phụ tỉ lệ với các vùng chƣa bị chiếm chỗ (tâm hấp phụ) , tốc độ nhả hấp phụ tỉ lệ thuận với các tâm đã bị hấp phụ chiếm chỗ Phƣơng trình hấp phụ đảng nhiệt Langmuir