Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học Hoá Học Nghiên Cứu Chế Tạo Các Vật Liệu Hấp Phụ Từ Bẹ Chuối Để Hấp Phụ Ni(Ii), Fe(Iii), Zn(Ii) Trong Môi Trường Nước.pdf

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http //www lrc tnu edu vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HOÀNG THỊ NHẠN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BẸ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ Ni(II), Fe(III),[.]

Trang 1

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG THỊ NHẠN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ

BẸ CHUỐI ĐỂ HẤP PHỤ Ni(II), Fe(III), Zn(II)

TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ

Mã ngành: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Hữu Thiềng

Thái Nguyên - 2015

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: đề tài này là do bản thân tôi thực hiện Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ các công trình nào khác Nếu sai sự thật tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN

HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN

PGS.TS Lê Hữu Thiềng

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2015

Tác giả

Hoàng Thị Nhạn

XÁC NHẬN CỦA TRƯỞNG KHOA CHUYÊN MÔN

PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa học của Trường Đại Học Sư Phạm – Đại Học Thái Nguyên Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng, người thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá tình học tập và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng đào tạo trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hoá học, các cán

bộ làm việc tại phòng Nghiên cứu khoa học, phòng thí nghiệm khoa Hoá học trường Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã góp ý, giúp đỡ tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn cán bộ các phòng máy SEM, phòng máy BET - Viện khoa học Vật liệu, phòng máy IR - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam; khoa xét nghiệm trung tâm y tế dự phòng tỉnh Bắc Kạn; các bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh

Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, ủng hộ, giúp đỡ người thân trong gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2015

Tác giả luận văn Hoàng Thị Nhạn

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục i

Danh mục các chữ viết tắt ii

Danh mục bảng iii

Danh mục hình iv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Tài nguyên nước và sự ô nhiễm môi trường nước 2

1.1.1 Tài nguyên nước 2

1.1.2 Sự ô nhiễm môi trường nước 2

1.2 Ảnh hưởng của nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng tới sức khoẻ con người 3

1.2.1 Kẽm 3

1.2.2 Niken 3

1.2.3 Sắt 4

1.3 Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 4

1.3.1 Phương pháp kết tủa 5

1.3.2 Phương pháp trao đổi ion 5

1.3.3 Phương pháp vi sinh 7

1.3.4 Phương pháp hấp thụ 8

1.4 Hấp phụ trong môi trường nước 13

1.4.1 Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước 13

1.4.2 Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước 14

1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 15

Trang 5

1.6 Giới thiệu về bẹ chuối 15

1.6.1 Diện tích và sản lượng chuối 15

1.6.2 Thành ph n chính của bẹ chuối 16

1.7 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm và chất thải nông nghiệp làm VLHP 17

Chương 2: THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 21

2.1 Dụng cụ và hoá chất 21

2.1.1 Hoá chất 21

2.1.2 Thiết bị và dụng cụ 21

2.2 Chế tạo các VLHP từ bẹ chuối 21

2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 21

2.2.2 Chế tạo VLHP 22

2.3 Xác định đặc trưng bề mặt của các VLHP 22

2.3.1 Phổ hồng ngoại (IR) 22

2.3.2 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) 25

2.4 Xác định điểm đẳng điện của các vật liệu hấp phụ 26

2.4.1 Xác định điểm đẳng điện của VLHP 1 27

2.5 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II), Zn(II), Fe(III) 30

2.6 Nghiên cứu khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 32

2.6.1 Khảo sát khả năng hấp phụ của NLvà các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 33

2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 35

2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 38 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của các

Trang 6

VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 42

2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đ u đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 46

2.7 Động học hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 53

2.7.1 Động học hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II) 53

2.7.2 Động học hấp phụ của các VLHP đối với Fe(III) 61

2.7.3 Động học hấp phụ của các VLHP đối với Zn(II) 69

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

Trang 7

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

A Optical absorption (Độ hấp thụ quang) AAS Atomic adsorption (Hấp thụ nguyên tử)

BET Brunauer- Emmett-Teller (Phương pháp đo

diện tích bề mặt riêng)

F-AAS Universal flame atomic adsorption (Phổ hấp

thụ nguyên tử ngọn lửa)

IR Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

NL Nguyên liệu

pHpzc Điểm đẳng điện

SEM Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi

điện tử quét) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VLHP Vật liệu hấp phụ

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Diễn biến sản xuất chuối ở Việt Nam 16

Bảng 1.2 Thành ph n của bẹ chuối 16

Bảng 2.1 Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP1 27

Bảng 2.2 Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP 28

Bảng 2.3 Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP 3 29

Bảng 2.4 Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa 30

Bảng 2.5 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Ni(II) 31

Bảng 2.6 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Fe(III) 31

Bảng 2.7 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Zn(II) 32

Bảng 2.8 Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ NL: stearic đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 33

Bảng 2.9 Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ NL: fomanđehit đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 34

Bảng 2.10 Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ NL: sunfuric đến dung lượng hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) 34

Bảng 2.11 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ 35

của các VLHP đối với Ni(II) 35

Bảng 2.12 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Fe(III) 36

Bảng 2.13 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Zn(II) 38

Bảng 2.14 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II) 39

Bảng 2.15 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Fe(III) 40

Bảng 2.16 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Zn(II 41

Bảng 2.17 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II) 43

Trang 9

Bảng 2.18 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Fe (III) 43 Bảng 2.19 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của các VLHP đối với Zn (II) 45 Bảng 2.20 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đ u đến khả năng hấp phụ của VLHP1 đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 46 Bảng 2.21 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đ u đến khả năng hấp phụ của các VLHP2 đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II) 48 Bảng 2.22 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đ u đến khả năng hấp phụ của VLHP3 đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II 50 Bảng 2.23 Dung lượng cực đại và hằng số Langmuir 53 Bảng 2.24 Số liệu khảo sát động học hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II) 53 Bảng 2.25 Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 của các VLHP đối với Ni(II) 58 Bảng 2.26 Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 của các VLHP đối với Ni(II) 60 Bảng 2.27 Số liệu khảo sát động học hấp phụ của các VLHP đối với Fe(III) 61 Bảng 2.28: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 của các VLHP đối với Fe(III) 66 Bảng 2.29 Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 của các VLHP đối với Fe(III) 68 Bảng 2.30 Số liệu khảo sát động học hấp phụ của các VLHP 69 đối với Zn(II) 69 Bảng 2.31 Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 của các VLHP đối với Zn(II) 74 Bảng 2.32 Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 của các VLHP đối với Zn(II) 76

Trang 10

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Phổ IR của nguyên liệu 23

Hình 2.2 Phổ IR của VLHP1 23

Hình 2.5 Ảnh SEM của NL(a), VLHP1(b), VLHP2(c) 26

Hình 2.6 Ảnh SEM của NL (a); VLHP3 (b) 26

Hình 2.7 Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP 1 28

Hình 2.8 Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP2 29

Hình 2.9 Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP3 30

Hình 2.10 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) 31

Hình 2.11: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III) 32

Hình 2.12 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Zn(II) 32

Hình 2.13.Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian đối với sự hấp phụ Ni(II) 36

Hình 2.14 Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian đối với sự hấp phụ Fe(III) 37

Hình 2.15 Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian đối với sự hấp phụ Zn(II) 38

Hình 2.16 Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào pH đối với sự hấp phụ Ni(II) 40

Hình 2.17 Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào pH đối với sự hấp phụ Fe(III) 41

Hình 2.18 Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào pH đối với sự hấp phụ Zn(II) 42

Hình 2.19 Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP đối với sự hấp phụ Ni(II) 43

Hình 2.20 Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP đối với sự hấp phụ Fe(III) 44

Trang 11

Hình 2.21 Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào khối lượng VLHP đối với

sự hấp phụ Zn (II) 45 Hình 2.22 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụLangmuir của VLHP1 đối với Ni(II) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Ni(II) 47 Hình 2.23 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP1 đối với Fe(III)

(b) Sự phụ thuộc của C cb/q vào Ccb của Fe(III) 47 Hình 2.24 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP1 đối với Zn(II) b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Zn(II) 48 Hình 2.25.(a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP2 đối với Ni(II) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Ni (II) 49 Hình 2.26 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP2 đối với Fe(III) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Fe(III) 49 Hình 2.27 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP2 đối với Zn(II) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Zn(II) 50 Hình 2.28 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP3 đối với Ni(II) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Ni(II) 51 Hình 2.29.(a) Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP3 đối với Fe(III) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Fe(III) 51 Hình 2.30 (a) Đường đẳng nhiệt hấp phụLangmuir của VLHP3 đối với Zn(II) (b) Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Zn(II) 52 Hình 2.31 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP1 đối với Ni(II) 57 Hình 2.32 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP2 đối với Ni(II) 57 Hình 2.33 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP3 đối với Ni(II) 58 Hình 2.34 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP1 đối với Ni(II) 59 Hình 2.35 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP2 đối với Ni(II) 59

Trang 12

Hình 2.36 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP3 đối với Ni(II) 60 Hình 2.37 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP1 đối với Fe(III) 64 Hình 2.38 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP2 đối với Fe(III) 65 Hình 2.39 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP3 đối với Fe(III) 66 Hình 2.40 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP1 đối với Fe(III) 67 Hình 2.41 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP2 đối với Fe(III) 67 Hình 2.42 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP3 đối với Fe(III) 68 Hình 2.43 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP1 đối với Zn(II) 73 Hình 2.44 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP2 đối với Zn(II) 73 Hình 2.45 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 1 của VLHP3 đối với Zn(II) 74 Hình 2.46 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP1 đối với Zn(II) 75 Hình 2.47 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP2 đối với Zn(II) 76 Hình 2.48 Đồ thị biểu diễn phương trình động học hấp phụ bậc 2 của VLHP3 đối với Zn(II) 76

Trang 13

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1

MỞ ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên quý giá, là chất liên quan trực tiếp đến sự sống trên trái đất Một vài thập niên trở lại đây, do sự phát triển của khoa học

kỹ thuật, kinh tế và sức sản xuất nhằm đáp ứng sự bùng nổ của dân số, lượng nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất tăng lên rất nhiều Tuy nhiên, chính sự phát triển đó đã kéo theo sự ô nhiễm nguồn nước Một trong các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước là các kim loại nặng

Có nhiều phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng để tách loại các kim loại nặng ra khỏi môi trường nước Một trong các phương pháp đang được nhiều người quan tâm hiện nay là sử dụng các VLHP có nguồn gốc thực vật để tách kim loại ra khỏi môi trường nước Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có và không đưa thêm vào môi trường các tác nhân độc hại khác

Một trong các nguồn nguyên liệu sẵn có ở nước ta là bẹ chuối rất thích hợp cho việc nghiên cứu biến đổi tạo ra các vật liệu hấp phụ để tách loại các ion kim loại nặng

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) trong môi trường nước”

Thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

- Chế tạo các VLHP từ bẹ chuối qua xử lý bằng fomandehit, axit stearic, axit sunfuric…

- Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của VLHP bằng phổ IR, ảnh chụp SEM

- Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của VLHP chế tạo từ bẹ chuối theo phương pháp tĩnh Cụ thể là các yếu tố: pH, thời gian, nồng độ đ u, khối lượng VLHP

- Khảo sát động học hấp phụ của các VLHP đối với Ni(II), Fe(III), Zn(II)

Tiêu đề	Nghiên Cứu Chế Tạo Các Vật Liệu Hấp Phụ Từ Bẹ Chuối Để Hấp Phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) Trong Môi Trường Nước
Tác giả	Hoàng Thị Nhạn
Người hướng dẫn	PGS. TS Lê Hữu Thiềng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm, Đại Học Thái Nguyên
Chuyên ngành	Hóa Học
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2015
Thành phố	Thái Nguyên

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	439,47 KB