›
›

Khóa luận Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phương pháp oxy hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ - Nguyễn Thị Huyền Anh

pdf 48 trang huongle 1230
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phương pháp oxy hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ - Nguyễn Thị Huyền Anh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_che_tao_than_hoat_tinh_tu_loi_ngo_bang.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phương pháp oxy hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ - Nguyễn Thị Huyền Anh

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001 : 2008 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Sinh viên : Nguyễn Thị Huyền Anh Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Văn Dƣỡng HẢI PHÒNG – 2013
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ LÕI NGÔ BẰNG PHƢƠNG PHÁP OXY HÓA VÀ BIẾN TÍNH ĐỂ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Sinh viên : Nguyễn Thị Huyền Anh Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Văn Dƣỡng
  3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền Anh Mã SV: 1353010026 Lớp: MT1301 Ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phƣơng pháp oxy hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ”
  4. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán. 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp.
  5. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2013 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng năm 2013 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Nguyễn Thị Huyền Anh TS. Nguyễn Văn Dƣỡng Hải Phòng, ngày tháng năm 2013 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị
  6. PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp: 2. Đánh giá chất lƣợng của khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu ): 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn (ghi cả số và chữ): Hải Phòng, ngày tháng năm 2013 Cán bộ hƣớng dẫn (họ tên và chữ ký) TS. Nguyễn Văn Dưỡng
  7. LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Dưỡng đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực hiện đề tài khóa luận này. Em cũng gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô trong khoa Kỹ thuật môi trường và toàn thể các thầy cô đã dạy em trong suốt khóa học tại trường ĐHDL Hải Phòng. Và em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong việc hoàn thành khóa luận này. Do hạn chế về thời gian cũng như trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu này không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy, các cô để bản báo cáo được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, 6 tháng 7 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Thị Huyền Anh
  8. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐTTN : Đề tài tốt nghiệp VLHP: Vật liệu hấp phụ Mn : Kí hiệu Mangan kim loại STT : Số thứ tự TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCCP: Tiêu chuẩn cho phép
  9. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1. Ảnh hƣởng của sự ô nhiễm kim loại tới sức khỏe con ngƣời 3 1.2. Mangan và ảnh hƣởng của nó tới sức khỏe con ngƣời 3 1.2.1. Vai trò của Mangan 3 1.2.2. Độc tính của Mangan 4 1.3. Quá trình hấp phụ 6 1.3.1. Hiện tƣợng hấp phụ 6 1.3.1.1. Hấp phụ vật lý 6 1.3.1.2. Hấp phụ hóa học 6 1.3.2. Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc 7 1.3.3. Động học hấp phụ 7 1.3.4. Cân bằng hấp phụ - Các phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ 8 1.4. Tổng quan về than hoạt tính 12 1.4.1. Thành phần hóa học của than 12 1.4.2. Phƣơng pháp chế tạo than hoạt tính 13 1.4.3. Ứng dụng than hoạt tính 14 1.4.4. Giới thiệu về nguyên liệu lõi ngô 15 1.5. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp (QCVN24:2009) 16 1.5.1. Phạm vi áp dụng 16 1.5.2. Giá trị giới hạn 17 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của khóa luận 20 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 20 2.1.2. Nội dung nghiên cứu 20 2.2. Dụng cụ và hóa chất 20 2.2.1. Thiết bị 20 2.2.2. Hóa chất 21 2.3. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ 21
  10. 2.4. Phƣơng pháp xác định Mangan. 22 2.4.1. Nguyên tắc xác định Mn2+ 22 2.4.2. Dựng đƣờng chuẩn xác định Mn2+ 23 2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ 25 2.5.1. Ảnh hƣởng của pH 25 2.5.2. Ảnh hƣởng của thời gian 25 2.5.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng 26 2.5.4. Xác định tải trọng hấp phụ 26 2.6. Khảo sát khả năng giải hấp và tái sinh vật liệu hấp phụ 26 2.6.1. Khảo sát khả năng giải hấp của vật liệu hấp phụ 26 2.6.2. Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu hấp phụ 26 3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH tới khả năng hấp phụ mangan của vật liệu. 27 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tới khả năng hấp phụ mangan của vật liệu. 28 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp phụ than hoạt tính đến khả năng hấp phụ mangan. 29 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Mn2+ đến khả năng hấp phụ của VLHP 31 3.5. Kết quả khảo sát khả năng giải hấp và tái sinh VLHP với mangan 33 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN. 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
  11. DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 11 Hình 1. 2. Đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/ q vào Ccb 11 Hình 1.3. Than hoạt tính 13 Hình 2.1. Lõi ngô trƣớc khi oxy hóa 22 Hình 2.2. Lõi ngô đang đƣợc than hóa 22 - Hình 2.3. Màu tím đặc trƣng của ion MnO4 23 Hình 2.4: Phƣơng trình đƣờng chuẩn Mn 25 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu 27 Hình 3.2: Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu 29 Hình 3.3 : Ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu đến khả năng hấp phụ Mn2+ 30 Hình 3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ mangan đến khả năng hấp phụ của vật liệu 32 Hình 3.5. Đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf 32
  12. DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng 9 Bảng 1.2. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp 17 Bảng 2.1. Kết quả xác định đƣờng chuẩn Mangan 24 Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của pH tới khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu 27 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự hấp phụ mangan 28 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp phụ than hoạt tính đến sự hấp phụ mangan 30 Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ Mn2+ khả năng hấp phụ của vật liệu 31 Bảng 3.5. Kết quả hấp phụ Mn2+ bằng VLHP trong 120 phút 33 Bảng 3.6. Bảng kết quả giải hấp của Mn (II) bằng NaOH 33 Bảng 3.7. Kết quả tái sinh VLHP 34
  13. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng LỜI MỞ ĐẦU Môi trƣờng là một nhân tố có ảnh hƣởng quyết định đến sự tồn tại và phát triển của mỗi con ngƣời, mỗi quốc gia trên thế giới. Chính vì vậy bảo vệ môi trƣờng và đảm bảo phát triển bền vững là vấn đề có tính sống còn của mỗi quốc gia trên toàn cầu. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nƣớc ta, tình hình ô nhiễm môi trƣờng cũng gia tăng đến mức báo động. Do đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chƣa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều nguyên nhân khác nhau nhƣ: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn hoặc do chí phí xử lý ảnh hƣởng đến lợi nhuận nên hầu nhƣ chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chƣa đƣợc xử lý mà thải thẳng ra môi trƣờng. Mặt khác nƣớc ta là một nƣớc đông dân, có mật độ dân cƣ cao, nhƣng trình độ nhận thức của con ngƣời về môi trƣờng còn chƣa cao. Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm trọng của môi trƣờng sống, ảnh hƣởng đến sự phát triển toàn diện của đất nƣớc, sức khoẻ, đời sống của nhân dân cũng nhƣ mỹ quan của khu vực. Ô nhiễm môi trƣờng nói chung và ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nói riêng ngày càng trở thành vấn đề đáng lo ngại. Môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân khác nhau trong đó ô nhiễm do các kim loại nặng là nguyên nhân gây ra đáng kể. Độc tính của các kim loại nặng gây hậu quả xấu đến sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng sinh thái. Trừ một số kim loại nặng ở dạng vi lƣợng cần thiết cho sự sống, còn phần lớn khi ở hàm lƣợng cao thì chúng là tác nhân gây độc. Những kim loại này thông qua chuỗi thức ăn đi vào cơ thể con ngƣời, tích luỹ trong các cơ quan của cơ thể và khi quá giới hạn cho phép chúng gây hại cho cơ thể. Các kim loại nặng thƣờng đƣợc phát sinh nhiều tại các cơ sở mạ điện, gia công kim loại, sản xuất pin - acqui, khai thác mỏ, sơn Đặc biệt, tại những cơ sở chƣa đầu tƣ hệ thống xử lý thì các kim loại nặng đƣợc xả thải trực tiếp vào nguồn nƣớc. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 1
  14. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Biện pháp tối ƣu để xử lý các kim loại nặng là phƣơng pháp hoá học: đƣa các kim loại nặng về dạng kết tủa hoặc oxy hoá thành dạng không độc, tuy nhiên với một số kim loại nặng mà giới hạn cho phép ở nồng độ rất thấp thì phƣơng pháp trên tỏ ra không hiệu quả mà phƣơng pháp hấp phụ và trao đổi ion tỏ ra có ƣu việt hơn. Từ đó, các vật liệu hấp phụ trao đổi ion đƣợc đầu tƣ nghiên cứu rất nhiều, nổi bật là: than hoạt tính, nhựa trao đổi ion và zeolit Ƣu điểm các vật liệu này là khả năng hấp phụ lớn nhƣng chúng vẫn không thể sử dụng rộng rãi cho mọi đối tƣợng nƣớc thải vì giá thành cao. Vì vậy, để tìm ra một loại vật liệu vừa có khả năng hấp phụ vừa sẵn có để sử dụng rộng rãi cho nhiều đối tƣợng nƣớc thải là việc làm cần thiết. Với mục đích góp phần vào việc bảo vệ môi trƣờng trong việc xử lý một số kim loại bằng phƣơng pháp hấp phụ, bản khoá luận này chúng tôi tập trung nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô bằng phương pháp oxy hóa và biến tính để ứng dụng làm chất hấp phụ” SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 2
  15. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Ảnh hƣởng của sự ô nhiễm kim loại tới sức khỏe con ngƣời Ở hàm lƣợng nhỏ một số kim loại nặng là các nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho cơ thể ngƣời và sinh vật phát triển bình thƣờng, nhƣng khi có hàm lƣợng lớn chúng lại thƣờng có độc tính cao. Khi đƣợc thải ra môi trƣờng, một số hợp chất kim loại nặng bị tích tụ và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hòa tan dƣới tác động của nhiều yếu tố khác nhau. Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng có thể phát tán rộng vào nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt và gây ô nhiễm. Các kim loại nặng có mặt trong nƣớc, đất qua nhiều giai đoạn khác nhau trƣớc sau cũng đi vào chuỗi thức ăn của con ngƣời. Khi nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng tích tụ trong các mô, tác động đến các quá trình sinh hóa (các kim loại nặng thƣờng có ái lực lớn với nhóm –SH-SCH₃ của enzim trong cơ thể). Ở ngƣời, kim loại nặng có thể tích tụ vào nội tạng nhƣ: gan, thận, xƣơng khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm nhƣ: ung thƣ, thiếu máu, ngộ độc .[3] 1.2. Mangan và ảnh hƣởng của nó tới sức khỏe con ngƣời Mangan (Mn) là kim loại đầu tiên đƣợc Gabriel Bertrand xem nhƣ nguyên tố vi lƣợng cơ bản đối với sự sống. Mn có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể nhƣ: tác động đến hô hấp tế bào, phát triển xƣơng, chuyển hóa gluxit, hoạt động của não, cảm giác cân bằng. Mn có hàm lƣợng cao trong một số enzym [10 ]. 1.2.1. Vai trò của Mangan Mọi sinh vật đều cần mangan để tồn tại và phát triển. Trong cơ thể ngƣời, mangan duy trì hoạt động của một số men quan trọng và tăng cƣờng quá trình tạo xƣơng. Hằng ngày, mỗi ngƣời trƣởng thành cần có 2 - 5mg mangan. Mangan có nhiều ở ngũ cốc còn nguyên vỏ cám (ví dụ gạo lứt, bột mì chế biến từ ngũ cốc nguyên hạt), trong các loại rau và hoa quả cũng có một lƣợng đáng kể mangan. Mangan hoạt hóa một vài enzyme và có thể can thiệp vào sự ức chế chuyển động của Canxi trong một vài tế bào. Nó đóng một vai trò không rõ ràng SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 3
  16. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng trong sự cân bằng của đƣờng máu và quá trình tổng hợp cholesterol, cũng nhƣ tiến trình hình thành bộ xƣơng. Ngƣợc lại, vai trò của nó quá trình trong tổng hợp urê và trung hòa các anion superoxyde của gốc tự do, trong trung tâm năng lƣợng của tế bào cùng những lạp thể đƣợc biết rõ. Mangan trong ty lạp thể cũng nhƣ đồng trong tế bào có vai trò là chất chống ôxy hóa. Ngƣợc lại, giống nhƣ đồng khi quá nhiều hoặc không đƣợc kiểm soát sẽ trở thành nhân tố tiền ôxy hóa gây độc. Não dƣờng nhƣ đặc biệt nhạy cảm với những tác dụng âm tính của mangan, nó gây ra một vài dạng bệnh nhƣ parkinson [11]. Trong công nghiệp: Mangan có vai trò quan trọng trong sản xuất sắt thép vì có tác dụng khử lƣu huỳnh, khử ôxi, và mang những đặc tính của hợp kim. Trong những mục đích khác, mangan là thành phần chủ yếu trong việc sản xuất thép không rỉ với chi phí thấp, và có trong hợp kim nhôm. Nó còn đƣợc thêm vào dầu hỏa để giảm tiếng nổ lọc xọc cho động cơ. Mangan đioxit đƣợc sử dụng trong pin khô, hoặc làm chất xúc tác. Mangan đƣợc dùng để tẩy màu thủy tinh (loại bỏ màu xanh lục do sắt tạo ra), hoặc tạo màu tím cho thủy tinh. Mangan ôxít là một chất nhuộm màu nâu, dùng để chế tạo sơn, và là thành phần của màu nâu đen tự nhiên. Kali pemanganat là chất ôxi hóa mạnh, dùng làm chất tẩy uế trong hóa học và y khoa. Phốtphát hóa mangan là phƣơng pháp chống rỉ và ăn mòn cho thép. Nó thƣờng hay đƣợc dùng để sản xuất tiền xu. Các hợp chất mangan đƣợc sử dụng để làm chất tạo màu và nhuộm màu cho gốm và thủy tinh. Màu nâu của gốm đôi khi dựa vào các hợp chất mangan. Trong ngành công nghiệp thủy tinh, các hợp chất mangan đƣợc dùng cho 2 hiệu ứng. Mangan(III) phản ứng với sắt(II) để tạo ra màu lục đậm trong thủy tinh bằng cách tạo ra sắt(III) ít màu hơn và màu hồng nhạt của mangan(II) kết hợp với màu còn lại của sắt (III). 1.2.2. Độc tính của Mangan Nguồn phát thải mangan: Phát sinh nhiều tại các cơ sở mạ điện, gia công kim loại, sản xuất pin - acqui, khai thác mỏ, sơn, sản xuất hợp kim SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 4
  17. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Ở hàm lƣợng nhỏ dƣới 0,1mg/lít thì mangan có lợi cho sức khỏe. Tuy nhiên nếu mangan có hàm lƣợng cao (từ 1-5mg/lít) sẽ gây ảnh hƣởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể. Mangan có độc tính rất thấp và không gây ung thƣ. Ở hàm lƣợng cao hơn 0,15 mg/l có thể tạo ra vị khó chịu, làm hoen ố quần áo. Tiêu chuẩn nƣớc uống và nƣớc sạch đều quy định hàm lƣợng mangan nhỏ hơn 0,5 mg/l. Mangan quá cao cản trở sự hấp thu sắt ở chế độ ăn uống. Khi lƣợng mangan dƣ thừa kéo dài có thể dẫn đến thiếu máu thiếu sắt. Lƣợng mangan tăng làm suy yếu hoạt động của đồng Metallo - enzyme. Mangan quá tải thƣờng là do ô nhiễm công nghiệp. Ngƣời lao động trong công nghiệp chế biến mangan có nguy cơ cao nhất. Nƣớc giàu mangan có thể là nguyên nhân của lƣợng mangan quá mức và có thể làm tăng sự phát triển của vi khuẩn trong nƣớc. Ngộ độc Mangan đã đƣợc tìm thấy trong số ngƣời lao động trong ngành công nghiệp sản xuất ắc quy. Triệu chứng ngộ độc tƣơng tự nhƣ những ngƣời bệnh Parkinson (run, cơ bắp cứng) và lƣợng mangan quá mức có thể gây ra cao huyết áp ở bệnh nhân trên 40 tuổi. Tăng đáng kể nồng độ mangan đã đƣợc tìm thấy ở những bệnh nhân bị viêm gan và xơ gan nghiêm trọng, ở những bệnh nhân chạy thận và ở bệnh nhân bị nhồi máu cơ tim [9]. Nhiễm độc mangan có thể gặp ở nhiều thể. Thể phổ biến nhất là thể thần kinh. Ngoài ra, còn gặp các rối loạn nội tiết, huyết học, tiêu hoá, các tổn thƣơng gan, thận, phổi, mũi họng. Các triệu chứng về thần kinh rõ rệt nhất khi nhiễm độc mangan: Lúc đầu thƣờng là nhức đầu, suy nhƣợc, ngủ kém, rối loạn thăng bằng, dáng đi vụng về, ngƣợng ngập. Ở giai đoạn bệnh phát triển sẽ có những triệu chứng giống hội chứng Packinson, run tay nhẹ còn làm đƣợc việc, nhƣng sau đó run nặng, bệnh nặng thêm, không lao động và tự phục vụ đƣợc. Việc phát hiện bệnh sớm cũng chỉ chủ yếu dựa vào các triệu chứng nhƣ: nhức đầu, ngủ kém, dáng đi ngập ngừng. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 5
  18. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 1.3. Quá trình hấp phụ 1.3.1. Hiện tượng hấp phụ Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ đƣợc gọi là chất hấp phụ, còn chất đƣợc tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ. Ngƣợc với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp phụ. Đó là quá trình đi ra của chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ. Hiện tƣợng hấp phụ xảy ra do lực tƣơng tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất lực tƣơng tác mà ngƣời ta phân biệt hai loại là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. 1.3.1.1. Hấp phụ vật lý Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion ) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Walls yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hƣớng. Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ bị ngƣng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn. 1.3.1.2. Hấp phụ hóa học Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thƣờng (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí ). Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol [2]. Trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tƣơng đối, vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 6
  19. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 1.3.2. Hấp phụ trong môi trường nước Trong nƣớc, tƣơng tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất là ba thành phần gây tƣơng tác: nƣớc, chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tƣơng tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tƣơng tác phụ thuộc vào yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nƣớc, tính ƣa hoặc tính kỵ nƣớc của chất bị hấp phụ, mức độ kỵ nƣớc của các chất bị hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc. Trong nƣớc, các ion kim loại bị bao bọc bởi một lớp vỏ các phân tử nƣớc tạo nên các ion bị hidrat hóa. Bán kính của lớp vỏ hidrat là yếu tố cản trở tƣơng tác tĩnh điện. Với các ion cùng điện tích thì ion có kích thƣớc lớn sẽ hấp phụ tốt hơn do có độ phân cực lớn hơn và lớp vỏ hidrat nhỏ hơn. Với các ion có điện tích khác nhau, khả năng hấp phụ của các ion có điện tích cao tốt hơn nhiều so với ion có điện tích thấp. Sự hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc chịu ảnh hƣởng nhiều bởi pH. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất của chất bị hấp phụ (các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH khác nhau) mà còn làm ảnh hƣởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ. 1.3.3. Động học hấp phụ Trong môi trƣờng nƣớc, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau: - Các chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch. - Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản - giai đoạn khuếch tán màng. - Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ - Giai đoạn khuếch tán trong mao quản. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 7
  20. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng - Các phân tử chất bị hấp phụ đƣợc gắn vào bề mặt chất hấp phụ - giai đoạn hấp phụ thực sự. Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ. 1.3.4. Cân bằng hấp phụ - Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất phụ vẫn có thể di chuyển ngƣợc lại pha mang. Theo thời gian, lƣợng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngƣợc trở lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng. Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lƣợng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ: q = f (T, P hoặc C) (1.1) Ở nhiệt độ không đổi (T = const), đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của q vào P hoặc C (q= fT( P hoặc C) đƣợc gọi là đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ có thể đƣợc xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm hoặc bán kinh nghiệm tùy thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm.  Dung lượng hấp phụ cân bằng Dung lƣợng hấp phụ cân bằng là khối lƣợng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lƣợng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ. q = Trong đó: q: Dung lƣợng hấp phụ cân bằng (mg/g) V: Thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (l) m: Khối lƣợng chất bị hấp phụ (g) C0: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/l) Ccb: Nồng độ của chất hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 8
  21. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng  Hiệu suất hấp phụ Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung dịch ban đầu. H = Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng đƣợc nêu ở bảng 1.2 Bảng 1. 1. Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng [2 ] Đƣờng đẳng nhiệt hấp Bản chất sự hấp Phƣơng trình phụ phụ v b.p Langmuir = Vật lí và hóa học vm 1 + b.p Henry v=k.p Vật lí và hóa học 1 Freundlich Vật lí và hóa học v=k.pn , (n>1 ) v 1 Shlygin-Frumkin-Temkin = lnCo.p Hóa học vm a p 1 (C-1) = + Brunauer-Emmett-Teller v(po -p ) vm.C vm C Vật lí, nhiều lớp (BET) p . po Trong các phƣơng trình trên, V là thể tích chất bị hấp phụ, Vm là thể tích hấp phụ cực đại, p là áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí, P0 là áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ. Các kí hiệu a, b, k, n là các hằng số. Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đƣợc xây dựng dựa trên các giả thuyết: 1) Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định. 2) Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 9
  22. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 3) Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lƣợng hấp phụ trên các tiểu phân là nhƣ nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh. Phƣơng trình Langmuir xây dựng cho hệ hấp phụ khí - rắn có dạng: v b.p = (1.2) vm 1+ b.p Trong đó: - V, vm lần lƣợt là thể tích chất bị hấp phụ, thể tích chất bị hấp phụ cực đại. - P là áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí . - B là hằng số. Tuy vậy, phƣơng trình này cũng có thể áp dụng đƣợc cho quá trình hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc. Khi đó có thể biểu diễn phƣơng trình Langmuir nhƣ sau: K.Ccb q = qmax (1.3) 1 + K.Ccb Trong đó : - Ccb là nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng. - q, qmax lần lƣợt là dung lƣợng hấp phụ và dung lƣợng hấp phụ cực đại. - K là hằng số Langmuir. Khi nồng độ chất bị hấp phụ là rất nhỏ (K.C > 1) thì q < qmax. Tức, dung lƣợng hấp phụ sẽ đạt một giá trị không đổi khi tăng nồng độ chất bị hấp phụ. Khi đó bề mặt chất hấp phụ đã đƣợc bão hòa bởi một đơn lớp các phân tử chất bị hấp phụ. Phƣơng trình (1.3) chứa hai thông số là qmax và hằng số K. Dung lƣợng hấp phụ cực đại qmax có một giá trị xác định tƣơng ứng với số tâm hấp phụ còn hằng số K phụ thuộc cặp tƣơng tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và nhiệt SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 10
  23. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng độ. Từ các số liệu thực nghiệm có thể xác định qmax và hằng số K bằng phƣơng pháp tối ƣu hay đơn giản là bằng phƣơng pháp dồ thị. Với phƣơng pháp đồ thị, phƣơng trình (1.3) đƣợc viết thành: Ccb 1 1 = + . Ccb (1.4) q qmax.K qmax Từ số liệu thực nghiệm vẽ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q theo Ccb. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb có dạng nhƣ ở hình 1.1 và hình 1.2 Hình 1. 1. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Hình 1. 2. Đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/ q vào Ccb Từ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/ q vào Ccb dễ dàng tính đƣợc qmax và hằng số K . SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 11
  24. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đơn giản, cho phép giải thích khá thỏa đáng các số liệu thực nghiệm. 1.4. Tổng quan về than hoạt tính 1.4.1. Thành phần hóa học của than [4] Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định, một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit. Ngoài carbon thì phần còn lại thƣờng là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên đƣợc ứng dụng nhƣ một chất lý tƣởng để lọc hút nhiều loại hóa chất. Diện tích bề mặt của than hoạt tính nếu tính ra đơn vị khối lƣợng thì là từ 500 đến 2500 m2/g. Bề mặt riêng rất lớn này là hệ quả của cấu trúc xơ rỗng mà chủ yếu là do thừa hƣởng từ nguyên liệu hữu cơ xuất xứ, qua quá trình chƣng khô (sấy) ở nhiệt độ cao trong điều kiện yếm khí. Phần lớn các vết rỗng – nứt vi mạch, đều có tính hấp thụ rất mạnh và chúng đóng vai trò các rãnh chuyển tải. Thuộc tính làm tăng ý nghĩa của than hoạt tính còn ở phƣơng diện nó là chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), than hoạt tính đƣợc tạo từ gỗ và than đá thƣờng có giá thành thấp, từ xơ dừa, vỏ trái cây thì giá thành cao và chất lƣợng hơn. Chất thải của quá trình chế tạo than hoạt tính dễ dàng đƣợc tiêu hủy bằng phƣơng pháp đốt. Nếu nhƣ các chất đã đƣợc lọc là những kim loại nặng thì việc thu hồi lại, từ tro đốt, cũng rất dễ. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 12
  25. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Hình 1.3. Than hoạt tính 1.4.2. Phương pháp chế tạo than hoạt tính Các nguyên liệu thƣờng đƣợc dùng để sản xuất than hoạt tính là các cây thuộc họ tre, và gáo dừa ƣu điểm của các nguyên liệu này là nguyên liệu đã chứa hệ thống mao quản lớn có kích thƣớc nằm trong khoảng 10 - 50 m. Nhƣng nhƣợc điểm là giá thành sản phẩm cao nên không phù hợp để xử lý nƣớc thải. Hiện nay, để xử lý nƣớc thải ngƣời ta quan tâm đến loại than hoạt tính đƣợc chế tạo từ các phế phẩm nông nghiệp nhƣ: xơ dừa, trấu, sợi đay, bã mía có thành phần chủ yếu là cellulose (xơ dừa, sợi đay, bã mía) và bán cellulose (hemicellulose, trấu). Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm hai giai đoạn chính: than hoá và hoạt hoá. Quá trình than hóa chủ yếu đƣợc chế tạo phƣơng pháp nhiệt phân ở nhiệt độ từ 8500C - 9500C trong điều kiện yếm khí, để tăng cƣờng khả năng hấp phụ của than ngƣời ta có thể hoạt hóa than bằng hơi nƣớc, khí CO2, kẽm clorua hoặc axit H2SO4 đặc Trong quá trình đó, xảy ra các phản ứng, ví dụ khi dùng CO2 SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 13
  26. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng C + CO2 → CO Khi dùng hơi nƣớc: C + H2O → CO + H2 Các phản ứng trên (đốt cháy một phần than đá) đã tạo nên độ xốp với bề mặt chứa các nhóm chức hoạt động và rất lớn, từ 600 đến 1700m2/g. Nhƣ vậy, quy trình chung để sản xuất than hoạt tính là: từ nguyên liệu ban đầu, qua quá trình hoạt hóa để làm tăng hoạt tính hấp phụ của than. Còn từng bƣớc xử lý với các điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác cụ thể nhƣ thế nào để tạo ra sản phẩm than hoạt tính phù hợp với mục đích sử dụng và kinh doanh là bí mật công nghệ của từng nhà sản xuất. Quá trình hoạt hóa tạo nên những lỗ nhỏ li ti làm cho than có khả năng hấp phụ và giữ các tạp chất tốt hơn rất nhiều so với than ban đầu. Từ các nguyên liệu có diện tích bề mặt khoảng 10 -15m2/g, sau quá trình hoạt hóa, than đạt diện tích bề mặt lớn hơn cả ngàn lần, trung bình 700-1.200m2/g. Bán kính các lỗ hổng của than hoạt tính thƣờng phân ra làm ba khoảng: micropores (< 40Å), mesopores (40 - 5.000Å) và macropores (5.000 - 20.000 Å). Trong đó loại có khả năng hấp phụ tốt nhất là lỗ hổng cỡ micropores. Than hoạt tính có khả năng hấp thụ tốt đối với các chất không phân cực nhƣ chất hữu cơ; hấp phụ yếu các chất phân cực nhƣ nƣớc, khí amoniac . Khả năng hấp phụ của than hoạt tính tùy thuộc vào kết cấu, kích thƣớc, mật độ khe hổng, diện tích tiếp xúc của than, tính chất của các loại tạp chất cần loại bỏ và cả công nghệ của các nhà sản xuất. Cấu trúc xốp và độ hoạt động phụ thuộc loại nguyên liệu và chế độ hoạt hoá. Do đó than có nhiều loại với phạm vi sử dụng rất khác nhau. Nhìn chung loại giàu pore nhỏ (phần bề mặt ứng với pore nhỏ nhiều) dùng tốt cho hấp thụ khí, kém hiệu quả khi dùng hấp phụ các chất hữu cơ. Than hoạt tính dùng hấp phụ trong dung dịch cần giàu medopore. 1.4.3. Ứng dụng than hoạt tính [4] - Trong y tế (Carbo medicinalis – than dƣợc): để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị ngộ độc thức ăn - Trong công nghiệp hóa học: làm chất xúc tác và chất tải cho các chất xúc SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 14
  27. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng tác khác - Trong kỹ thuật, than hoạt tính là một thành phần lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá, miếng hoạt tính trong khẩu trang), tấm khử mùi trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ - Trong xử lý nƣớc (hoặc lọc nƣớc trong gia đình): để tẩy các chất bẩn vi lƣợng. - Do có cấu trúc xốp và bản thân xung quanh mạng tinh thể của than hoạt tính có một lực hút rất mạnh, do đó than hoạt tính có khả năng hấp phụ khác thƣờng đối với các chất có gốc hữu cơ. - Than hoạt tính đƣợc sử dụng để hấp phụ các hơi chất hữu cơ, chất độc, lọc xử lý nƣớc sinh hoạt và nƣớc thải, xử lý làm sạch môi trƣờng, khử mùi, khử tia đất và các tác nhân gây ảnh hƣởng có hại đến sức khỏe con ngƣời, chống ô nhiễm môi trƣờng sống Đem lại một môi trƣờng sống trong sạch cho con ngƣời. - Các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa dầu, sản xuất dƣợc phẩm, khai khoáng, nông nghiệp, bảo quản, hàng không vũ trụ, lĩnh vực quân sự Đều cần phải sử dụng than hoạt tính với khối lƣợng rất lớn. 1.4.4. Giới thiệu về nguyên liệu lõi ngô [12] Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, hiện cả nƣớc có khoảng 800.000 ha ngô. Quá trình chế biến nông sản đã thải ra môi trƣờng khoảng 1 triệu tấn lõi ngô mỗi năm. Lƣợng lõi ngô này mới đƣợc ngƣời dân sử dụng một phần làm chất đốt, một phần rất nhỏ đƣợc dùng để trồng nấm, còn lại chủ yếu thải bỏ ra ngoài vệ đƣờng, dòng suối gây ô nhiễm môi trƣờng. Ngày nay, ngƣời ta đã phát hiện ra rất nhiều công dụng của lõi ngô: có thể đƣợc chế tạo làm thức ăn cho gia xúc, có thể lên men lõi ngô để thu đƣợc ancol etylic hoặc axit lactic, ngƣời ta còn phối trộn lõi ngô với bê tông để trở thành bê tông lõi ngô có đặc tính rất nhẹ. Đặc biệt, đã có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô. Lõi ngô cũng đƣợc ứng dụng hiệu quả trong việc chế tạo vật liệu hấp phụ trong xử lý môi trƣờng với giá thành rẻ, quy trình chế tạo vật liệu đơn giản, không đƣa thêm vào nƣớc thải tác nhân độc SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 15
  28. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng hại nên việc nghiên cứu và đƣa ra quy trình hoàn chỉnh nhằm tận dụng những nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam trong việc xử lý môi trƣờng là rất có ý nghĩa. Thành phần chủ yếu của lõi ngô là cellulose (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%), nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy. Lõi ngô đƣợc nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các kim loại nặng hòa tan trong nƣớc nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polyme nhƣ xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein. Các polymer này có thể hấp thụ nhiều chất tan đặc biệt là các ion kim loại hóa trị hai. Các hợp chất polyphenol nhƣ tanin, lignin trong gỗ đƣợc cho là những thành phần hoạt động có thể hấp phụ các kim loại nặng. Reddad (2002) cho rằng các vị trí anionic phenolic trong lignin có ái lực mạnh đối với kim loại nặng. Mykota (1999) cũng chứng tỏ rằng các nhóm acid glacturonic trong peptin là vị trí liên kết mạnh với các cation. Các nhóm hydroxyl trên xenluloza cũng đóng một vai trò quan trọng trong khả năng trao đổi ion của các lignocelluloses. Bản thân các nhóm này có khả năng trao đổi yếu vì liên kết O-H ở đây phân cực chƣa đủ mạnh. Nhiều biện pháp biến tính đã đƣợc công bố nhƣ oxy hóa các nhóm hydroxyl thành các nhóm chức axit hoặc sunfo hóa bằng acid sunfuric. Gần đây nhất là phƣơng pháp este hóa xenluloza bằng axit citric. Quá trình hoạt hóa bao gồm các bƣớc ngâm vật liệu trong dung dịch axit citric sau đó sấy khô, các phân tử axit citric khi đó sẽ thấm sâu vào các mao quản của vật liệu. Tiếp theo nung ở nhiệt độ khoảng 120oC trong 8 giờ. Axit citric đầu tiên sẽ chuyển thành dạng anhydric, tiếp theo là phản ứng ester hóa xảy ra giữa anhydric axit và các nhóm hydroxyl của xenluloza. Tại vị trí phản ứng nhƣ vậy đã xuất hiện hai nhóm chức axit có khả năng trao đổi ion. Than hoạt tính chế tạo từ lõi ngô có cấu trúc dạng sợi, hệ thống xốp bao gồm hệ mao quản lớn có kích thƣớc 10 - 50 m và hệ mao quản nhỏ. 1.5. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp (QCVN24:2009) 1.5.1. Phạm vi áp dụng - Quy chuẩn này quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 16
  29. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng trong nƣớc thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận. 1.5.2. Giá trị giới hạn - Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm của nƣớc thải công nghiệp khi đổ vào các khu vực nƣớc không vƣợt quá các giá trị tƣơng ứng qui định trong bảng 1.2 - Nƣớc thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm bằng hoặc nhỏ hơn giá trị qui định trong cột A có thể đổ vào các vực nƣớc thƣờng đƣợc dùng làm nguồn nƣớc cho mục đích sinh hoạt. - Nƣớc thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm lớn hơn các giá trị qui định trong cột A nhƣng nhỏ hơn hoặc bằng giá trị qui định trong cột B thì đƣợc đổ vào các vực nƣớc nhận thải khác trừ các thủy vực qui định ở cột A. - Thành phần nƣớc thải có tính đặc thù theo lĩnh vực ngành công nghiệp của một số hoạt động sản xuất, kinh doanh dịch vụ cụ thể đƣợc qui định trong các tiêu chuẩn riêng. - Phƣơng pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán, xác định từng thông số và nồng độ cụ thể của các chất ô nhiễm đƣợc qui định trong các TCVN hiện hành hoặc do cơ quan có thẩm quyền qui định. Bảng 1.2. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp Giá trị C STT Thông số Đơn vị A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6 - 9 5.5 – 9 Không khó Không khó 3 Mùi - chịu chịu 4 Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) - 20 70 0 5 BOD5 (20 C) mg/l 30 50 SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 17
  30. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 6 COD mg/l 50 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Asen mg/l 0.05 0.1 9 Thủy ngân mg/l 0.005 0.01 10 Chì mg/l 0.1 0.5 11 Cadimi mg/l 0.005 0.01 12 Crom (VI) mg/l 0.05 0.1 13 Crom (III) mg/l 0.2 1 14 Đồng mg/l 2 2 15 Kẽm mg/l 3 3 16 Niken mg/l 0.2 0.5 17 Nitrit mg/l 0.5 1 18 Sắt mg/l 1 5 19 Thiếc mg/l 0.2 1 20 Xianua mg/l 0.07 0.1 21 Phenol mg/l 0.1 0.5 22 Dẫu mỡ khoáng mg/l 5 5 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 24 Clo dƣ mg/l 1 2 25 PCB mg/l 0.003 0.01 Hóa chất bảo vệ thực vật 26 mg/l 0.3 1 lân hữu cơ Hóa chất bải vệ thực vật 27 mg/l 0.1 0.1 clo hữu cơ 28 Sunfua mg/l 0.2 0.5 29 Florua mg/l 5 10 30 Clorua mg/l 500 600 31 Amoni( tính theo Nitơ) mg/l 5 10 32 Tổng nitơ mg/l 15 30 SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 18
  31. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 33 Tổng phospho mg/l 4 6 MPN/100 34 Coliform 3000 5000 ml 35 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0.1 0.1 36 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1.0 1.0 SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 19
  32. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của khóa luận 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu Chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô Khảo sát để tìm điều kiện tối ƣu cho việc tách loại mangan trong nƣớc bằng than hoạt tính. 2.1.2. Nội dung nghiên cứu Khảo sát các điều kiện tối ƣu cho sự hấp phụ mangan trong nƣớc bằng than hoạt tính gồm: - Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ mangan của than hoạt tính. - Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ mangan của than hoạt tính. - Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính. - Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu Mn2+ đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính. - Nghiên cứu khả năng giải hấp và tái sinh của vật liệu. 2.2. Dụng cụ và hóa chất 2.2.1. Thiết bị - Máy đo quang Hach DR/2010 - Máy lắc June HY - 4 - Cân phân tích Adexenture - Tủ sấy - Bình định mức : 50ml, 100ml, 1000ml - Bình tam giác 250ml - Buret và pipet các loại - Phễu lọc và giấy lọc - Bếp điện và một số dụng cụ phụ trợ khác SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 20
  33. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 2.2.2. Hóa chất - H2SO4 đặc - AgNO3 10% - Amoni pesunfat dạng rắn - MnSO4.H2O - NaOH -NaHCO3 2.3. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ Lõi ngô rửa sạch bằng nƣớc cất, thái nhỏ, đƣợc phơi khô tự nhiên và đƣợc sấy khô ở nhiệt độ 80 - 90oC trong 24h sau đó cho vào cốc thủy tinh và đƣợc đốt bằng axit H2SO4 98% theo tỉ lệ 1:1 về khối lƣợng, ngâm trong 72h. Sản phẩm sau khi đốt đƣợc rửa sạch nhiều lần bằng nƣớc cất rồi ngâm trong dung dịch NaHCO3 2% trong 24h, sau đó lọc lấy vật liệu và rửa sạch bằng nƣớc cất đến môi trƣờng trung tính, sấy khô ở 120 – 150oC trong vòng 6h rồi nghiền nhỏ đến kích thƣớc 0,25 -2mm, thu đƣợc VLHP. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 21
  34. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Hình 2.1. Lõi ngô trước khi oxy hóa Hình 2.2. Lõi ngô đang được than hóa 2.4. Phƣơng pháp xác định Mangan. 2.4.1. Nguyên tắc xác định Mn2+ Trong nƣớc Mn thƣờng nằm ở 2 dạng tan và không tan. Ở dạng tan Mn thƣờng tồn tại ở dạng Mn2+, còn ở dạng không tan là kết tủa hidroxi. Phƣơng pháp xác định Mn là dùng chất ôxy hóa mạnh amonipesunfat và chất xúc tác là ion Ag+ trong môi trƣờng axit để ôxy hóa Mn2+ thành Mn7+ có màu tím hồng. Kết quả đƣợc xác định trên máy đo màu. 2+ - Oxi hóa Mn thành MnO4 theo phản ứng sau: 2+ 2- - 2- + 2Mn + 5S2O8 + 8H2O = 2 MnO4 + 10SO4 + 16H (1) SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 22
  35. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng - Hình 2.3. Màu tím đặc trưng của ion MnO4 *) Yếu tố cản trở: - Ion clo (Cl-) gây cản trở xác định, loại bỏ bằng cách thêm dung dịch - AgNO3, loại bỏ kết tủa sẽ loại đƣợc Cl . - Chất hữu cơ, loại bỏ bằng cách vô cơ hóa với vài giọt axit photphoric. - Các chất có màu khác đƣợc loại trừ bằng cách dùng mẫu trắng. 2.4.2. Dựng đường chuẩn xác định Mn2+ 2+ - Dung dịch chuẩn Mn : Hòa tan 0,1535g MnSO4.H2O với 500ml nƣớc cất đƣợc axit hóa bằng H2SO4 (1:4) 5ml, ta đƣợc dung dịch chuẩn 0,1 mg Mn/ml. - Lập đƣờng chuẩn: Lấy một dãy bình tam giác cho dung dịch chuẩn Mn 0,1mg Mn/ml vào theo thể tích: 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 ml. Thêm vào mỗi bình 1ml H2SO4 đặc 0,5ml AgNO3 10%, 1g amoni pesunfat. Thêm nƣớc cất 2 lần vào tới khoảng 30ml rồi đun sôi 1 phút, sau đó bỏ ra và làm nguội nhanh bằng nƣớc máy. Tiếp theo, định mức thành 100ml bằng nƣớc cất. Đo màu trên máy đo SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 23
  36. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng quang bƣớc sóng 525nm. Ta có kết quả đo đƣợc nhƣ trong bảng 2.1. Khi đó nồng độ mangan đƣợc xác định theo công thức sau: X = C.1000/V Trong đó: • C là lƣợng mangan tính theo đƣờng chuẩn (mg) • V là thể tích mẫu đem phân tích (ml) • X là hàm lƣợng mangan trong mẫu nƣớc (mg/l) Bảng 2.1. Kết quả xác định đường chuẩn Mangan STT Thể tích Mn (ml) Hàm lƣợng Mn (mg) ABS 1 0 0 0 2 0.5 0.005 0.028 3 1 0.01 0.048 4 1.5 0.015 0.075 5 2 0.02 0.097 6 2.5 0.025 0.123 7 3.0 0.03 0.145 Từ kết quả trên ta có đồ thị biểu diễn phƣơng trình đƣờng chuẩn của Mangan nhƣ sau: SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 24
  37. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Hình 2.4: Phương trình đường chuẩn Mn Vậy phƣơng trình của Mangan dùng để xác nồng độ Mangan sau quá trình hấp phụ có dạng: y = 4.814x + 0,001. 2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ 2.5.1. Ảnh hưởng của pH Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu là pH, để khảo sát ảnh hƣởng của pH ta tiến hành nhƣ sau: - Chuẩn bị một dãy 10 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 10. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+ có nồng độ 0,1mg Mn/ml và 1,5g vật liệu hấp phụ. Điều chỉnh pH theo thứ tự lần lƣợt các bình từ 2 đến 11. - Các bình đã điều chỉnh pH lần lƣợt theo thứ tự tiến hành mang đi lắc trên máy lắc trong 1h. - Sau khoảng thời gian lắc 1h, lấy dung dịch đã lắc đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch. 2.5.2. Ảnh hưởng của thời gian - Chuẩn bị một dãy 5 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 5. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+ có nồng độ 0,1 mgMn/ml và 1,5g SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 25
  38. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng vật liệu hấp phụ. Điều chỉnh các bình về pH tối ƣu và đem lắc trên máy lắc trong các khoảng thời gian khác nhau từ 30, 60, 90, 120, 150 phút. - Sau mỗi khoảng thời gian trên, lấy dung dịch đã lắc đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch. 2.5.3. Ảnh hưởng của khối lượng - Chuẩn bị một dãy 6 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 6. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+ có nồng độ 0,1mg Mn/ml và cho vào mỗi bình lần lƣợt: 0,5; 0.75; 1;1,5; 2g vật liệu. Các bình đƣợc điều chỉnh về pH tối ƣu thì tiến hành đem đi lắc trên máy lắc trong khoảng thời gian tối ƣu. - Sau đó lấy dung dịch đã lắc đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch. 2.5.4. Xác định tải trọng hấp phụ - Chuẩn bị một dãy 10 bình tam giác dung tích 250ml, đánh số thứ tự từ 1 đến 10. Cho vào mỗi bình 50ml dung dịch Mn2+ với các nồng độ khác nhau. Tiếp theo, cho vào mỗi bình 1g vật liệu hấp phụ. Các bình đƣợc điều chỉnh về pH tối ƣu và đem lắc trong khoảng thời gian 1h. - Sau khoảng thời gian lắc, đem lọc dung dịch đã lắc qua giấy lọc và tiến hành xác định nồng độ Mn2+ trong mỗi bình. 2.6. Khảo sát khả năng giải hấp và tái sinh vật liệu hấp phụ 2.6.1. Khảo sát khả năng giải hấp của vật liệu hấp phụ - Lấy 50ml dung dịch Mn2+ 0.1mg/ml và 1g vật liệu cho vào bình tam giác, đem lắc trong 120phút. Sau đó đo nồng độ của dung dịch sau khi đã xử lý từ đó tính đƣợc số Mn2+ đã hấp phụ đƣợc. - Sau đó tiến hành giải hấp Mn2+ ra khỏi vật liệu bằng dung dịch NaOH 1M, quá trình giải hấp đƣợc tiến hành 3 lần mỗi lần bằng 50ml dung dịch NaOH. Xác định nồng độ Mn2+ sau khi giải hấp bằng phƣơng pháp trắc quang. Từ đó tính đƣợc hàm lƣợng Mn2+ đã đƣợc rửa giải. 2.6.2. Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu hấp phụ - Lấy 50ml dung dịch Mn2+ cho vào bình tam giác cùng vật liệu hấp phụ đã giải hấp ở trên, đem lắc trong 120 phút. Đo nồng độ của Mn2+ sau khi lắc. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 26
  39. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH tới khả năng hấp phụ mangan của vật liệu. Nƣớc thải thƣờng có pH rất khác nhau tùy theo đặc trƣng của nguồn thải. Khi sử dụng vật liệu hấp phụ thì pH là yếu tố có ảnh hƣởng trực tiếp đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ mangan của vật liệu hấp phụ than hoạt tính đƣợc trình bày ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu Lƣợng Mn Lƣợng Mn Lƣợng Mn bị Hiệu suất hấp PH đầu (mg) còn lại (mg) hấp phụ (mg) phụ (%) 2 0.1 0.005512 0.094488 94.488 3 0.1 0.00508 0.09492 94.92 4 0.1 0.00388 0.09612 96.12 5 0.1 0.00349 0.09651 96.51 6 0.1 0.00318 0.09682 96.82 7 0.1 0.00124 0.09876 98.76 8 0.1 0.001204 0.098796 98.796 9 0.1 0.001144 0.098856 98.856 10 0.1 0.001 0.099 99 11 0.1 0.001 0.099 99 Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu 100 99 98 97 96 95 Hiệu suất hấp phụhấp(%) suất Hiệu 94 0 5 10 15 pH SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 27
  40. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Từ kết quả ở bảng trên (bảng 3.1) và đồ thị trên (hình 3.1) cho thấy trong dải pH từ 2 đến 11 hiệu suất hấp phụ của vật liệu tăng dần. Tuy vậy nhƣng khi môi trƣờng càng kiềm thì khả năng hấp phụ Mn của vật liệu tăng rõ rệt, điều đó cho thấy khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu phụ thuộc nhiều vào pH. Khi pH = 7 hiệu suất hấp phụ Mn2+ đã đạt 98.76% và khi pH quá cao có thể làm kết tủa Mangan. Vì vậy, chọn pH tối ƣu để hấp phụ đối với vật liệu này là pH = 7. 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tới khả năng hấp phụ mangan của vật liệu. Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Mn2+ của vật liệu đƣợc trình bày ở bảng 3.2. Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ mangan t(phút) C đầu C sau % 30 0.1 0.0078 92.2 60 0.1 0.00345 96.55 90 0.1 0.0024 97.6 120 0.1 0.0013 98.7 150 0.1 0.00114 98.86 180 0.1 0.00114 98.86 SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 28
  41. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 100 99 98 97 96 95 94 93 92 Hiệu suất hấp phụhấp(%) suất Hiệu 91 0 50 100 150 200 Thời gian (phút) Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu Nhận xét: Từ kết quả của bảng 3.2 và hình 3.2 cho thấy: Hiệu suất hấp phụ tăng dần theo thời gian. Sau thời gian 120 phút, hiệu suất hấp phụ Mn2+ của vật liệu tăng tƣơng đối ổn định. Do đó, chọn thời gian tối ƣu để hấp phụ Mn đối với vật liệu này là 120 phút. 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp phụ than hoạt tính đến khả năng hấp phụ mangan. Kết quả thực nghiệm nghiên cứu sự ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp phụ than hoạt tính đến quá trình hấp phụ Mn2+ đƣợc trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.3. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 29
  42. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng vật liệu hấp phụ than hoạt tính đến sự hấp phụ mangan Lƣợng Mn nồng độ Mn nồng độ Mn bị STT m than (g) đầu (mg) còn lại (mg/l) hấp phụ (mg/l) H (%) 1 0.25 0.1 0.0032 0.0968 96.8 2 0.5 0.1 0.00196 0.09804 98.04 3 0.75 0.1 0.001816 0.098184 98.184 4 1 0.1 0.001336 0.098664 98.664 5 1.25 0.1 0.00124 0.09876 98.76 99 98.5 98 97.5 97 Hiệu suất hấp phụhấp(%) suất Hiệu 96.5 0 0.5 1 1.5 Khối lượng than (gam) Hình 3.3 : Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ Mn2+ - Từ kết quả ở bảng trên bảng 3.3 và hình 3.3 cho thấy khi tăng dần khối lƣợng của vật liệu hấp phụ từ 0,5 2g thì hiệu suất hấp phụ của vật liệu tăng dần. Chúng tôi đã chọn giá trị khối lƣợng vật liệu hấp phụ là 0,75 gam khi nghiên khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng khác. SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 30
  43. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Mn2+ đến khả năng hấp phụ của VLHP Sau khi đã khảo sát ảnh hƣởng của pH, ảnh hƣởng của thời gian và khối lƣợng vật liệu hấp phụ, chúng tôi tiếp tục tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Mn2+ đến khả năng hấp phụ của vật liệu ở pH = 7, trong thời gian 120 phút Kết quả thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ Mn2+ đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ than hoạt tính đƣợc trình bày ở bảng 3.4. Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ Mn2+ khả năng hấp phụ của vật liệu STT Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) Cf/q 1 0 0 0 0 2 25 1.096 1.195 0.917 3 50 2.008 2.4 0.837 4 100 3.544 4.823 0.735 5 200 8.728 9.564 0.913 6 300 20.968 13.951 1.503 7 400 49.528 17.524 2.826 8 500 102.28 19.89 5.043 - Kết quả thực nghiệm cho thấy khi nồng độ Mn2+ tăng thì tải trọng hấp phụ của vật liệu cũng tăng dần. Từ kết quả trên ta vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng Cf của Mangan và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào nồng độ cân bằng Cf: SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 31
  44. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 25 20 15 10 q(mg/g) 5 0 0 50 100 150 Cf (mg/g) Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ mangan đến khả năng hấp phụ của vật liệu 6 y = 0.0443x + 0.5538 5 2 R = 0.9751 4 3 Cf/q 2 1 0 0 50 100 150 Cf(mg/l) Hình 3.5. Đường biểu diễn sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 32
  45. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Sự phụ thuộc của Cs/q vào Cs đƣợc mô tả nhƣ phƣơng trình: Y = 0.0443x + 0.5538 Ta có tgα = 1/qmax qmax = 1/tagα = 1/0.0443 = 22.57 (mg/g) Nhƣ vậy, tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu đối với Mn2+ là 22.57 (mg/g) 3.5. Kết quả khảo sát khả năng giải hấp và tái sinh VLHP với mangan - Lấy 50ml dung dịch Mn2+ 0,1mg/l và tiến hành thí nghiệm với các điều kiện tối ƣu, đem lắc trong 120 phút. Sau đó đo nồng độ của dung dịch sau khi đã xử lý từ đó tính đƣợc số Mn2+ đã hấp phụ đƣợc. - Sau đó tiến hành giải hấp Mn2+ ra khỏi vật liệu bằng dung dịch NaOH 1M, quá trình giải hấp đƣợc tiến hành 3 lần mỗi lần bằng 50ml dung dịch NaOH. Xác định nồng độ Mn2+ sau khi giải hấp bằng phƣơng pháp trắc quang. Từ đó tính đƣợc hàm lƣợng Mn2+ đã đƣợc rửa giải. Kết quả hấp phụ mangan đƣợc thể hiện trong bảng 3.5. Bảng 3.5. Kết quả hấp phụ Mn2+ bằng VLHP trong 120 phút Hàm lƣợng Mn đầu Hàm lƣợng Mn sau Nguyên tố Hiệu suất (%) (g/l) (g/l) Mn2+ 0.1 0.008 92 Hàm lƣợng Mn bị hấp phụ là 0.092g/l Bảng 3.6. Bảng kết quả giải hấp của Mn (II) bằng NaOH Hiệu suất NaOH 1M Mn trong vật Mn đƣợc giải Stt Abs giải hấp (ml) liệu (g/l) hấp (g/l) (%) 1 50 0.079 0.092 0.0403 43.8 2 50 0.046 0.092 0.0247 26.85 3 50 0.021 0.092 0.0128 13.91 Tổng 0.0778 84.56 Để đánh giá khả năng tái sinh của vật liệu thì vật liệu sau khi giải hấp sau SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 33
  46. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng 3 lần, tiếp tục đƣợc sử dụng để hấp phụ 50 ml Mn2+ với nồng độ 0.1g/l trong các điều kiện tối ƣu. Kết quả tái sinh vật liệu hấp phụ đƣợc thể hiện trong bảng 3.6.2. Bảng 3.7. Kết quả tái sinh VLHP Hàm lƣợng Mn Hàm lƣợng Mn VLHP Hiệu suất (%) ban đầu (g/l) sau (g/l) Than hoạt tính 0.1 0,0149 85,13 SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 34
  47. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn của vật liệu hấp phụ chế tạo từ lõi ngô đã thu đƣợc một số kết quả sau: 1. Đã chế tạo đƣợc vật liệu hấp phụ than hoạt tính bằng phƣơng pháp oxy lõi 2+ ngô bằng H2SO4 đặc. Khảo sát và xác định pH tối ƣu cho sự hấp phụ Mn là pH = 7. 2. Khảo sát và xác định đƣợc thời gian đạt cân bằng hấp phụ Mn2+ là 120 phút. 3. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Mn2+ đến khả năng hấp phụ, xác định 2+ đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu đối với Mn là: qmax = 22.57 mg/g. 4. Khảo sát khả năng giải hấp và tái sinh vật liệu hấp phụ than hoạt tính cho thấy loại vật liệu này hoàn toàn có thể đƣợc tái sinh dùng cho các lần hấp phụ sau. Nhìn chung kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng vật liệu hấp phụ than hoạt tính chế tạo từ lõi ngô trong xử lý nƣớc bị ô nhiễm mangan đạt hiệu suất khả quan. Nguyên vật liệu sắn có và chế tạo đơn giản, vừa xử lí nƣớc đồng thời giảm thiểu đáng kể lƣợng rác thải nông nghiệp gây ô nhiễm môi trƣờng SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 35
  48. Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. GS.TSKH Từ Văn Mặc, Nguyễn Lê Huy, Hƣớng dẫn thí nghiệm hóa phân tích, Trƣờng đại học Bách khoa Hà Nội – Bộ môn hóa phân tích. 2. tailieu.vn, Quá trình hấp phụ. 3. PGS.TS. Trần Tử An, Môi trƣờng và độc chất môi trƣờng, Trƣờng đại học Dƣợc Hà Nội, 2000. 4. thanh-phan-va-cong-dung-cua-than-hoat-tinh/43/175.html 5. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, (1997) “Giáo trình hóa lý”, t2, NXB Giáo Dục. 6. Lê Văn Cát, (2002), “Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nƣớc và nƣớc thải”, NXB Thống kê, Hà Nội. 7. 8. Phƣơng pháp hấp phụ tailieu.vn 9. 49-18/Benh-nhiem-doc-mangan-nghe-nghiep.aspx 10. mangan-doi-voi-co-the.htm 11. 12. pho-tich-cuc/45/7432828.epi SV: Nguyễn Thị Huyền Anh - MT1301 36