Đang tải... (xem toàn văn)
Với mục đích góp phần nghiên cứu kỹ thuật xử lý các phẩm màu hữu cơ bằng phương pháp hấp phụ, đặc biệt là xử lý phẩm màu họ azo bằng vật liệu hấp phụ có từ tính, nên đề tài luận văn “Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả năng tách loại phẩm màu azo trong môi trường nước. Sau đây là tóm tắt của luận văn.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Mai Phương TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CĨ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chun ngành: Hóa Mơi Trường Mã số: 60440120 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. CHU XN QUANG 2. PGS.TS. ĐỖ QUANG TRUNG Hà Nội – 2015 Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Chu Xn Quang 2. PGS.TS. Đỗ Quang Trung Phản biện 1: TS Phương Thảo Phản biện 2: PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ họp Khoa Hoá học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGN vào 13h30 ngày 11 tháng 01 năm 2016. Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm thư viện Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU Hiện nay, trước sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nước về kinh tế và xã hội, đặc biệt là phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của con người. Bên cạnh lớn mạnh của nền kinh tế đất nước là hiện trạng các cơ sở hạ tầng xuống cấp trầm trọng và sự ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động. Một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường lớn là ngành dệt nhuộm. Bên cạnh các công ty, nhà máy còn có hàng ngàn cơ sở nhỏ lẻ từ các làng nghề truyền thống. Với quy mô sản xuất nhỏ, lẻ nên lượng nước thải sau sản xuất hầu như không được xử lý, mà thải trực tiếp ra hệ thống cống rãnh đổ thẳng xuống hồ ao, sơng, ngòi gây ơ nhiễm nghiêm trọng tầng nước mặt, mạch nước ngầm và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người Với dây chuyền công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn sản xuất khác nhau nên nước thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hợp chất hữu cơ độc hại, đặc biệt là các công đoạn tẩy trắng và nhuộm màu. Việc tẩy, nhuộm vải bằng các loại thuốc nhuộm khác nhau như thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hồn ngun, thuốc nhuộm phân tán… khiến cho lượng nước thải chứa nhiều chất ơ nhiễm khác nhau (chất tạo màu, chất làm bền màu ) [7,8]. Bên cạnh những lợi ích của chất tạo màu họ azo trong cơng nghiệp nhuộm, thì tác hại của nó khơng nhỏ khi mà các chất này được thải ra mơi trường. Gần đây, các nhà nghiên cứu phát hiện tính độc hại và nguy hiểm của hợp chất họ azo đối với môi trường sinh thái và người, đặc biệt là loại thuốc nhuộm này có thể gây ung thư cho người sử dụng sản phẩm [19,30] Với mục đích hiểu rõ hơn về đặc điểm q trình xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại, đặc biệt là hợp chất tạo màu họ azo bằng vật liệu hấp phụ có từ tính, qua đó xác định được điều kiện thích hợp để xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế nên đề tài luận văn “Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả năng tách loại phẩm màu azo trong mơi trường nước ” đã được thực hiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Chitosan 1.1.1. Khái qt về chitosan Chitosan là polyme khơng độc, có khả năng phân huỷ sinh học và có tính tương thích về mặt sinh học. Trong nhiều năm qua, các polyme có nguồn gốc từ chitin đặc biệt là chitosan đã được chú ý đặc biệt như là một loại vật liệu mới có ứng dụng đặ biệt trong cơng nghiệp dược, y học, xử lý nước thải và trong cơng nghiệp thực phẩm như là tác nhân kết hợp, gel hố, hay tác nhân ổn định Trong các lồi thuỷ sản đặc biệt là trong vỏ tơm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin – chitosan chiếm khá cao dao động từ 1435% so với trọng lượng khơ. Vì vậy vỏ tơm, cua, ghẹ là nguồn ngun liệu chính để sản xuất chitin – chitosan Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo chitin, chitosan và xenlulozo Chitosan và các dẫn xuất của nó có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân hủy sinh học cao, khơng gây dị ứng. Khơng gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp như Co(II), Ni(II), Cu(II) do vậy chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xử lý nước thải và bảo vệ mơi trường, dược học và y học, nơng nghiệp, cơng nghiệp, cơng nghệ sinh học Chitosan có cấu trúc đặc biệt với các nhóm amin trong mạng lưới phân tử có khả năng hấp phụ tạo phức với kim loại chuyển tiếp: Cu(II), Ni(II), Co(II) trong mơi trường nước. Vì vậy chitosan đang được nghiên cứu kết hợp với một số chất khác để ứng dụng xử lý kim loại nặng trong nước 1.1.2. Tính chất của chitosan Khơng độc, tính tương ứng sinh học cao và có khả năng phân hủy sinh học nên khơng gây dị ứng và khơng gây phản ứng phụ, khơng gây tác hại đến mơi trường Cấu trúc ổn định Tan tốt trong dung dịch acid lỗng (pH 6 thì có xu hướng giảm, dao động xung quanh pH = 7. Q trình hấp phụ màu xảy ra mạnh nhất ở pH = 4. Ở pH cao, hiệu suất xử lý độ màu thấp c. Khảo sát dung lượng hấp phụ metyl đỏ cực đại của vật liệu FMMC31 18 Bảng 3.8. Khảo sát dung lượng hấp phụ metyl đỏ cực đại của vật liệu FMMC314 Co(mg/L) 10 20 30 40 60 Ct(mg/L) 1,56 3,45 10,5 20,12 40,11 qt(mg/g) 0,84 1,65 1,95 1,99 1,99 Ct/qt 1,85 2,08 5,38 10,12 20,16 logCt 0,19 0,54 1,02 1,30 1,60 logqt 0 0,22 0,29 0,30 0,30 Hinh Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ct/qt vào Ct của metyl đỏ Từ đồ thị ta tính được vật liệu FMMC31 có dung lượng hấp phụ metyl đỏ cực đại: qmax=1/0,4898= 2,04 (mg/g) 3.2.2. Tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ alizarin vàng G của vật liệu FMMC31 a. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ Bảng Bảng 3.3. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ alizarin vàng G T (phút) 15 30 60 90 120 180 240 360 Co (mg/L) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 Ct (mg/L) Qt (mg/g) 197,43 0,26 188,71 1,13 176,54 2,35 149,67 5,03 140,21 5,98 125,23 7,48 113,7 8,63 113,7 8,63 113,7 8,63 Hinh Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn thời gian cân bằng hấp phụ alizarin vàng G của vật liệu Từ đồ thị hình, cho ta thấy đối với vật liệu FMMC31 thời gian từ 0 đến 180 phút, dung lượng hấp phụ alizarin vàng G tăng dần, sau 180 phút thì dung lượng hấp phụ gần như khơng tăng 19 b. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ alizarin vàng G của vật liệu FMMC31 Bảng 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ alizarin vàng G của vật liệu FMMC31 pH 10 pH sau 2,39 5,18 5,7 6,3 6,66 Co(mg/L) 500 500 500 500 500 Ct(mg/L) 40,28 147,28 190,28 397,44 418,86 qt(mg/g) 45,97 35,72 30,97 10,26 8,11 Qua bảng 3.4 nhận thấy: Đối với dung dịch alizarin vàng, pH sau khi xử lý đối với pH thấp có xu hướng tăng nhẹ. Đối với pH cao > 6 thì có xu hướng giảm, dao động xung quanh pH = 6. Quá trình hấp phụ màu xảy ra mạnh nhất ở pH = 2 .Ở pH cao, hiệu suất xử lý độ màu rất thấp c. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại Bảng 3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ alizarin vàng G cực đại của vật liệu FMMC31 Co(mg/L) 100 200 400 600 800 1000 Ct(mg/L) 1,07 1,16 10,13 45,08 157,7 qt(mg/g) 9,89 19,88 39,8 58,99 75,49 84,23 Ct/qt 0,11 0,06 0,05 0,17 0,60 1,87 logCt 0,03 0,06 0,30 1,00 1,65 2,20 Logqt 0,99 1,30 1,60 1,77 1,88 1,92 Hinh Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ct/qt vào Ct của alizarin vàngG KẾT LUẬN Qua quá trình thực hiện đề tài luận văn nghiên cứu ‘‘Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả năng tách loại phẩm màu azo trong mơi trường nước”, tơi đã thu được những kết quả chính như sau: 20 Đã tổ hợp được vật liệu Chitosan/Fe3O4 từ 3 loại chitosan thương mại có bán trên thị trường Việt Nam (có độ deaxetyl hóa và phân tử lượng khác nhau) và oxit sắt từ thương mại. Vật liệu có từ tính và có khả năng hấp phụ phẩm màu trong mơi trường nước. Vật liêu tổ hợp từ chitosan có độ deaxetyl hóa cao và phân tử lượng cao (chitosan polyme) là phù hợp nhất Đã sử dụng các phương pháp phân tích như phổ hồng ngoại (IR), kính hiển vi điện tử qt (SEM), diện tích bề mặt riêng (BET) để xác định đặc trưng vật liệu. Kết quả cho thấy Fe 3O4 được phân tán tốt với chitosan, do đó vật liệu có khả năng lắng tốt hơn vật liệu chitosan thơng thường. Thời gian lắng để đạt độ đục thấp hơn 10 NTU là 1 phút Đã khảo sát điều kiện và tính năng hấp phụ của vật liệu Chitosan/Fe 3O4 FMM 31 đối với phẩm màu azo ít tan trong nước là Methyl đỏ. Kết quả cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 60 phút; khoảng pH phù hợp là pH = 2 6; tải trọng hấp phụ cực đại là 2 mg/g Đã khảo sát điều kiện và tính năng hấp phụ của vật liệu Chitosan/Fe 3O4 FMM 31 đối với phẩm màu azo dễ tan trong nước là Alizarin vàng G. Kết quả cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 180 phút; khoảng pH phù hợp là pH = 2 4; tải trọng hấp phụ cực đại là 86 mg/g Như vậy, các kết quả nghiên cứu cho thấy đã tổ hợp được vật liệu hấp phụ có từ tính và khả năng ứng dụng khá tốt. Tuy nhiên, các nghiên cứu tiếp theo cần đi sâu đánh giá, lí giải và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế hấp phụ, khả năng tái sử dụng cũng như từng bước hoàn thiện điều kiện chế tạo vật liệu nhằm nâng cao hiệu quả hấp phụ của vật liệu 21 ... vật liệu hấp phụ có từ tính, qua đó xác định được điều kiện thích hợp để xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế nên đề tài luận văn Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả năng tách. .. Hinh Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ct/qt vào Ct của alizarin vàngG KẾT LUẬN Qua q trình thực hiện đề tài luận văn nghiên cứu ‘ Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả năng tách loại phẩm màu azo trong mơi trường. .. deaxetyl hóa và phân tử lượng khác nhau) và oxit sắt từ thương mại. Vật liệu có từ tính và có khả năng hấp phụ phẩm màu trong mơi trường nước. Vật liêu tổ hợp từ chitosan có độ deaxetyl hóa cao và phân tử