Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)

Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LOME PHENGKHAMMY

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ METYLEN XANH,

PHẨM ĐỎ ĐH 120 CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ COMPOSITE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LOME PHENGKHAMMY

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ METYLEN XANH,

PHẨM ĐỎ ĐH 120 CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ COMPOSITE

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60 14 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Trà Hương

THÁI NGUYÊN - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cư ́ u hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH

120 cu ̉ a vật liê ̣u hấp phụ composite chế ta ̣o từ graphene và bùn đỏ” là do bản thân

tôi thực hiện Các số liệu kết quả trong đề tài là trung thực Nếu sai sự thật tôi xin

chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tác giả luận văn

Lome Phengkhammy

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới: PGS.TS Đỗ Trà Hương

cô giáo trực tiếp giao cho em đề tài, tâ ̣n tình hướng dẫn và ta ̣o mo ̣i điều kiê ̣n cho em hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô phòng Đào tạo, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học

Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm của Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và các bạn đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên tháng 6 năm 2017

Tác giả

Lome Phengkhammy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giớ i thiê ̣u về phương pháp hấp phu ̣ 3

1.1.1 Các khái niê ̣m 3

1.1.2 Cân bằng hấp phụ 3

1.1.3 Dung lượng hấp phụ cân bằng 4

1.1.4 Hiệu suất hấp phụ 4

1.1.5 Giải hấp phụ 4

1.1.6 Động học hấp phụ 5

1.1.7 Cơ chế hấp phụ 8

1.1.8 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 8

1.1.9 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry 10

1.1.10 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 10

1.1.11 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ 11

1.2 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 11

1.3 Sơ lược về thuốc nhuộm 12

1.3.1 Định nghĩa thuốc nhuộm 12

1.3.2 Phân loại thuốc nhuộm 12

1.3.3 Giới thiệu chung về metylen xanhvà phẩm đỏ ĐH 120 15

1.3.4 Một số kết quả nghiên cứu hấp phụ metylen xanh và phẩm đỏ ĐH 120 17

1.4 Giới thiệu về vật liệu graphene và bùn đỏ 19

1.4.1 Giới thiệu về vật liệu graphene 19

1.4.2 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng graphene làm vật liệu hấp phụ 20

1.4.3 Giới thiệu về bùn đỏ 22

1.4.4 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng bùn đỏ là vật liệu hấp phụ 24

Chương 2: THỰC NGHIỆM, CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Dụng cụ và hóa chất 27

2.1.1 Thiết bị 27

2.1.2 Hóa chất 27

2.2 Lập đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH120 27

2.3 Chế tạo vật liệu hấp phụ composite từ graphene và bùn đỏ (VLHP) 29

2.3.1 Chế tạo vật liệu graphene 29

2.3.2 Chuẩn bị mẫu bùn đỏ 29

2.3.3 Hoạt hóa bùn đỏ thô 29

2.3.4 Chế tạo vật liệu composite từ graphene và bùn đỏ 30

2.4 Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý, cấu trúc của bùn đỏ thô, bùn đỏ biến tính nhiệt và VLHP 30

2.5 Đánh giá khả năng hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa axit 30

2.6 Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu composite chế tạo từ bùn đỏ và graphene 31

2.7 Xác định điểm đẳng điện của VLHP 31

2.8 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 31

2.8.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH 31

2.8.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 32

2.8.3 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP 32

2.8.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu 33

2.8.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 33

2.9 Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang 34

2.10 Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm 34

2.10.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 34

2.10.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 35

2.10.3 Phương pháp phổ Raman 35

2.10.4 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) 36

2.10.5 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 37

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Các đặc tính bùn đỏ hoạt hóa nhiệt 800oC 38

3.2 Các đặc tính vật liệu graphene 39

3.3 Đánh giá khả năng hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa axit 40

3.4 Đánh giá khả năng hấp phụ metylen xanh và ĐH 120 của vật liệu composite chế tạo từ bùn đỏ và graphene 40

3.5 Các đặc tính vật liệu VLHP 41

3.6 Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP 43

3.7 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 44

3.7.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ của VLHP 44

3.7.2 Kết quả khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ 47

3.7.3 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ của VLHP 49

3.7.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của VLHP 51

3.7.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP 53

3.8 Khảo sát dung lượng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 55

3.9 Khảo sát quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 56

3.10 Động học hấp phụ metylen xanh và phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP 58

3.11 Nhiệt động lực học hấp phụ metylen xanh và phẩm đỏ ĐH120 của VLHP 63

3.12 Cơ chế hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP 65

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

STT Ki ́ hiê ̣u viết tắt Nô ̣i dung

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình tại thành phố

Hồ Chí Minh 23

Bảng 1.2: Thành phần nguyên tố của bùn đỏ Bảo Lộc 23

Bảng 2.1 Kết quả đo độ hấp thụ quang dung dịch metylen xanh với các nồng độ khác nhau 28

Bảng 2.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch phẩm đỏ ĐH 120 với các nồng độ khác nhau 29

Bảng 3.1: Kết quả hấp phụ metylen xanh của bùn đỏ hoạt hóa axit HNO3 nồng độ khác nhau 40

Bảng 3.2: Kết quả hấp phụ metylen xanh của vật liệu composite với các tỉ lệ khối lượng graphene: bùn đỏ khác nhau 41

Bảng 3.3: Diện tích bề mặt riêng của bùn đỏ thô và VLHP 43

Bảng 3.4: Kết quả xác định điểm đẳng điê ̣n của VLHP 43

Bảng 3.5: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ metylen xanh của VLHP vào pH 45

Bảng 3.6: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP vào pH 46

Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào thời gian 47

Bảng 3.8: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ phẩm đỏ ĐH 120 vào thời gian 48

Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH120 của VLHP vào khối lượng VLHP 50

Bảng 3.10: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lương hấp phụ metylen xanh và phẩm đỏ ĐH120 vào nhiệt độ 52

Bảng 3.11: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH120 của VLHP vào nồng độ 54

Bảng 3.12: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir 56

Bảng 3.13: Các hằng số của phương trình Freundlich 57

Bảng 3.14: Số liệu khảo sát động học hấp phụ metylen xanh 58

Bảng 3.15: Số liệu khảo sát động học hấp phụ phẩm đỏ ĐH120 60 Bảng 3.16: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với metylen xanh và

phẩm đỏ ĐH 120 61 Bảng 3.17: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với metylen xanh và

phẩm đỏ ĐH 120 62 Bảng 3.18: Giá trị năng lượng hoạt hóa quá trình hấp phụ metylen xanh, phẩm

đỏ ĐH 120 của VLHP 63 Bảng 3.19: Kết quả tính KD tại các nhiệt độ khác nhau 64 Bảng 3.20: Các thông số nhiệt động đối với quá trình hấp phụ metylen xanh,

phẩm đỏ ĐH 120 64 Bảng 3.21: Hằng số khuếch tán và hằng số chắn của sự hấp phụ metylen xanh,

phẩm đỏ ĐH 120 tại nhiệt độ phòng 250C 66

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Đồ thị sự phụ thuộc của log(qe – qt) vào t 6

Hình 1.2: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Lanngmuir 9

Hình 1.3: Sự phụ thuộc của Ccb / q vào lgCcb 9

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của metylen xanh 15

Hình 1.5: Công thức cấu tạo cation MB+ 15

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của phẩm đỏ ĐH120 16

Hình 1.7: Cấu trúc hóa học của một vài loại graphene 19

Hình 1.8: Vật liệu bùn đỏ 23

Hình 2.1 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh 28

Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ phẩm đỏ ĐH 120 29

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của hệ ghi nhận tín hiệu phổ EDX trong TEM 36

Hình 3.1: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ hoạt hóa nhiệt 800oC 38

Hình 3.2: Ảnh SEM của bùn đỏ hoạt hóa nhiệt 800oC 39

Hình 3.3: Ảnh chụp hiển vi lực nguyên tử của mẫu graphene 39

Hình 3.4: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất hấp phụ metylen xanh của bùn đỏ hoạt hóa axit HNO3 nồng độ khác nhau 40

Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất hấp phụ của vật liệu composite với các 41

tỉ lệ khối lượng graphene: bùn đỏ khác nhau 41

Hình 3.6: Giản đồ nhiễu xạ tia X của VLHP 41

Hình 3.7: Phổ EDX của VLHP 42

Hình 3.8: Ảnh SEM của VLHP 42

Hình3.9: Điểm đẳng điê ̣n của VLHP 43

Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ metylen xanh vào pH 44

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ phẩm đỏ ĐH 120 vào pH 44

Hình 3.12: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào pH 45

Hình 3.13: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ phẩm đỏ ĐH120 vào pH 46

Hình 3.14: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào thời gian 48

Hình 3.15: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ phẩm đỏ ĐH120 vào thời gian 49

Hình 3.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào khối lượng VLHP 51

Hình 3.17: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ phẩm đỏ ĐH 120 vào khối

lượng VLHP 51

Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh của VLHP vào nhiệt độ 52

Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụphẩm đỏ ĐH120 của VLHP vào nhiệt độ 53

Hình 3.20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với metylen xanh 55

Hình 3.21: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metylen xanh 55

Hình 3.22: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với phẩm đỏ ĐH 120 55

Hình 3.23: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với phẩm đỏ ĐH 120 55

Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lgCcb đối với sự hấp phụ metylen xanh 56

Hình3.25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb đối với sự hấp phụ phẩm đỏ ĐH 120 57

Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với metylen xanh 59

Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với metylen xanh 59

Hình 3.28: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với phẩm đỏ ĐH 120 61

Hình 3.29: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 đối với phẩm đỏ ĐH 120 61

Hình 3.30: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T của metylen xanh 64

Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T của phẩm đỏ ĐH120 64

Hình 3.32: Đồ thị biểu diễn quá trình khuếch tán metylen xanh của VLHP 65

Hình 3.33: Đồ thị biểu diễn quá trình khuếch tán phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP 65

MỞ ĐẦU

Công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành lớn và lâu đời ở Việt Nam

Do đặc thù sản xuất, ngành công nghiệp này tiêu thụ một lượng rất lớn nước và cũng tạo ra một lượng nước thải công nghiệp dệt nhuộm tương ứng từ các bước khác nhau trong quá trình nhuộm màu và hoàn thiện sản xuất Nước thải này có độ kiềm, độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn độc hại rất cao do sử dụng rất nhiều loại hóa chất trong quy trình sản xuất Ngoài ra một số thuốc nhuộm còn có tính chất độc hại khi chúng thâm nhập vào thức ăn, nguồn nước sinh hoạt, là tác nhân gây ung thư khi con người tiếp nhận các nguồn trên Ở mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam, việc

xử lý các thành phần gây ô nhiễm này tới hàm lượng cho phép là điều bắt buộc trước khi nguồn nước thải được đưa trở lại tự nhiên

Để giải quyết các vấn đề này, các phương pháp khác nhau đã được sử dụng cho việc xử lý màu của nước thải dệt nhuộm thông qua việc tách các thuốc nhuộm ra khỏi nước thải trước khi đưa ra môi trường nước Các phương pháp thường được sử dụng là hóa học và hóa lý truyền thống như trung hòa điều chỉnh pH, đông keo tụ, oxy hóa Tuy nhiên, các phương pháp trên rất khó vận dụng, yêu cầu chi phí đầu tư cao và hóa chất đắt đỏ Một trong những hướng đi ưu tiên, gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm cả trong và ngoài nước là xử lý màu của nước thải dệt nhuộm bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường được chế tạo từ

vật liệu phế thải trong các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp Ưu điểm chính

của nó là nguồn cung cấp vật liệu phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện với môi trường

Bùn đỏ là bã thải của quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxit theo phương pháp Bayer Do tính kiềm cao và lượng bùn thải lớn, bùn đỏ sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý tốt Bùn đỏ là hỗn hợp bao gồm các hợp chất như sắt, mangan… và một lượng xút dư thừa do quá trình hòa tan

và tách quặng bauxit Đây là hợp chất độc hại, thậm chí bùn đỏ được ví như “bùn bẩn” Hiện nay, trên thế giới chưa có nước nào xử lý triệt để được vấn đề bùn đỏ Cách phổ biến mà người ta vẫn thường làm là chôn lấp bùn đỏ ở các vùng đất ít người, ven biển để tránh độc hại Với quy hoạch phát triển bauxit ở Tây Nguyên đến

năm 2015 mỗi năm sản xuất khoảng 7 triệu tấn Alumin, tương đương với việc thải ra môi trường 10 triệu tấn bùn đỏ Đến năm 2025 là 15 triệu tấn alumin tương đương với 23 triệu tấn bùn đỏ Cứ như thế sau 10 năm sẽ có 230 triệu tấn và sau 50 năm sẽ

có 1,15 tỷ tấn bùn đỏ tồn đọng trên vùng Tây Nguyên

Bên cạnh những công trình nghiên cứu về xử lý và quản lý nhằm giảm các tác động xấu của bùn đỏ đến môi trường và con người thì hướng tái sử dụng bùn đỏ để

xử lý nước thải cũng được quan tâm chú ý vì bùn đỏ chứa hỗn hợp các oxit và hidroxit ở dạng hạt mịn có khả năng làm các trung tâm hấp phụ Do đó, chúng tôi

quyết định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120

của vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ graphene và bùn đỏ” Đây là hướng

nghiên cứu phù hợp với mục tiêu “Hình thành và phát triển ngành công nghiệp tái chế

chất thải” trong chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia của Việt Nam đến năm 2020

Với mục đích đó, trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau:

1 - Chế tạo vật liệu hấp phụ composite chế tạo từ bùn đỏ và graphene

2 - Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu chế tạo được bằng phương pháp hấp thụ tĩnh như thời gian, pH, khối lượng vật liệu hấp phụ, nồng độ đầu, nhiệt độ

3 - Mô tả quá trình hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu chế tạo được theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, Freundlich

4- Xác định động học quá trình hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu hấp phụ chế tạo được

5- Tính toán một số thông số nhiệt động lực học

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 Giơ ́ i thiê ̣u về phương pháp hấp phu ̣

Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải: phương pháp cơ ho ̣c, phương pháp xử lý sinh học, phương pháp hóa lý, phương pháp hấp phu ̣ và phương pháp hóa

học Trong đó phương pháp hấp phụ là một phương pháp xử lý đang được chú ý nhiều trong thời gian gần đây, do nhiều đặc điểm ưu viê ̣t của nó Vâ ̣t liê ̣u hấp phu ̣ có thể chế ta ̣o từ các nguồn nguyên liê ̣u tự nhiên và các phu ̣ phẩm nông, công nghiê ̣p sẵn có và dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công nghê ̣ xử lý không đòi hỏi thiết bi ̣ phức tạp và quá trình xử lý không đưa thêm vào môi trường những tác nhân đô ̣c ha ̣i [2],[17]

Hấp thụ hóa học: gây ra bởi các lực liên kết hóa học giữa phần tử chất bị hấp phụ với phần tử chất hấp phụ Lực liên kết này bền, khó bị phá vỡ

Trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối Trong một số hệ thống phụ,, sự hấp phụ xảy ra đồng thời cả hai quá trình hấp phụ vật

lí và hấp phụ hóa học [2],[ 3],[ 12]

1.1.2 Cân bằng hấp phụ

Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch Khi tốc độ hấp phụ (quá trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng

Với một lượng xác định, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ và áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích [2],[ 12],[ 13]

q = f (T, P hoặc C) (1.1) Trong đó:

q : dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)

T : nhiệt độ

P : áp suất

C : nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/L)

1.1.3 Dung lượng hấp phụ cân bằng

Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt

C0 : nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/L)

Ccb : nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/L)

1.1.4 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

Trong đó:

- H: Hiệu suất hấp phụ

- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)

- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L) [12]

1.1.5 Giải hấp phụ

Giải hấp phụ là sự đi ra của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp phụ Quá trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ Đây là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế

Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ:

Phương pháp hóa lý: Có thể thực hiện tại chỗ, ngay trên cột hấp phụ nên tiết

kiệm được thời gian, công thoát dỡ, vận chuyển, không làm vỡ vụn chất hấp phụ và

có thể thu hồi chất hấp phụ ở trạng thái nguyên vẹn

Phương pháp hóa lý có thể thực hiện theo cách: chiết với dung môi, sử dụng phản ứng oxi hóa - khử, áp đặt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng không có lợi cho quá trình hấp phụ

Phương pháp nhiệt: Sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ bay hơi hoặc

sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay hơi

Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của vật liệu

Tốc độ của một quá trình hấp phụ được xác định bởi sự thay đổi nồng độ của chất bị hấp phụ theo thời gian Một vài mô hình động học hấp phụ đã được đưa ra để giải thích cơ chế hấp phụ

Mô hình giả động học hấp phụ bậc 1

Theo đó, tốc độ của quá trình hấp phụ phụ thuộc bậc nhất vào dung lượng chất hấp phụ theo phương trình [54],[ 55]

k1: hằng số tốc độ phản ứng theo mô hình động học bậc 1 (thời gian-1)

qe, qt: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và thời điểm t (mg/g)

Áp dụng điều kiện biên tại thời điểm t = 0 và qt = 0, phương trình (1.4) trở thành:

(1.5)

và :

1 -k t

Hình 1.1: Đồ thị sự phụ thuộc của log(q e – q t ) vào t

2 t

k2: hằng số tốc độ phản ứng theo mô hình giả động học bậc 2 (g/mg.thời gian)

qe, qt: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và thời điểm t (mg/g)

Áp dụng điều kiện biên cho bài toán tại t = 0 và qt = 0, phương trình (1.8) có thể viết dưới dạng:

2

e 2 t

Từ đồ thị sự phụ thuộc của t/qt vào t, ta xác định được qe và k2

Nếu coi quá trình hấp phụ tuân theo mô hình giả động học bậc 2 thì năng lượng hoạt hóa quá trình hấp phụ có thể được xác định theo công thức [24]:

k2 = k0 exp(- Ea/RT) (1.14) Trong đó: k2: hằng số tốc độ hấp phụ (g/mg.phút)

Do đó: Ea = RT (lnh - ln k2) (1.16)

Giá trị năng lượng hoạt hóa sẽ cho biết tính chất của hệ hấp phụ [24]:

- Nếu Ea = 5 ÷ 25 kJ/mol hấp phụ giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là hấp phụ vật lý; Ea< 21 kJ/mol là sự khuếch tán ngoài; Ea= 21 ÷ 40 kJ/mol là khuếch tán trong

- Nếu Ea = 40 ÷ 800 kJ/mol, hệ hấp phụ hóa học

1.1.7 Cơ chế hấp phụ

Đối với hệ hấp phụ trong môi trường nước, quá trình khuếch tán thường chậm nhất nên quyết định hay khống chế toàn bộ quá trình động học hấp phụ Chính vì vậy, cơ chế quá trình hấp phụ được xác định qua quá trình khuếch tán giữa các hạt theo phương trình [44],[ 46]:

qt = kt t0,5 + B (1.17) Trong đó: kt: hằng số tốc độ khuếch tán (mg g-1 phút0,5 )

B: hằng số

Tốc độ khuếch tán có thể được diễn tả bởi các giai đoạn: (1) khuếch tán từ ngoài dung dịch đến bề mặt phân tử, (2) khuếch tán từ bề mặt chất hấp phụ vào trong phân tử (khuếch tán bề mặt hay khuếch tán trong), (3) giai đoạn hấp phụ thực sự

1.1.8 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được thiết lập trên giả thiết:

- Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định

- Mỗi trung tâm chỉ có một tiểu phân

- Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các tiểu phân là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:

Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ:

- Trong vùng nồng độ nhỏ b.Ccb << 1 thì q = qmax.b.Ccb mô tả vùng hấp phụ tuyến tính

- Trong vùng nồng độ lớn b.Ccb >> 1 thì q = qmax.b.Ccb mô tả vùng hấp phụ bão hòa Trong đó:

- q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)

- qmax: dung lượng hấp phụ cực đại(mg/g)

0<RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi và

RL=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính

1.1.9 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry là phương trình đơn giản mô tả sự tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry có dạng:

- q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)

- Ccb: nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/L)

1.1.10 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich là phương trình thực nghiệm mô

tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp [2],[ 12]

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng:

Để xác định các hằng số, đưa phương trình (1.17) về dạng đường thẳng:

log q = log k + log Ccb (1.25) Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của log q vào log Ccb sẽ xác định được các giá trị k, n

tan = 1/n

OM = logk

1.1.11 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất rắn, đó là:

- Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí)

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm nhưng thường ở mức độ ít

- Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ

Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặt của chất hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch [12]

1.2 Ca ́ c nguồn gây ô nhiễm môi trường nước

Thực tế có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm môi trường nước Nước bi ̣ ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu là do việc khai thác mỏ Do nhu cần sử du ̣ng của con người ngày càng tăng làm cho việc khai thác kim loại cũng tăng lên Tuy nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa được quan tâm đúng mức càng làm cho kim loại nặng phát tán vào môi trường

Ngoài ra, việc gây ô nhiễm môi trường bởi các ion kim loa ̣i nă ̣ng còn ở việc

sản xuất quă ̣ng và sử dụng thành phẩm Quá trình sản xuất này cũng làm tăng cường

sự có mă ̣t của chúng trong môi trường

Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng chưa

được chú ý và quan tâm đúng mức

Công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành lớn và lâu đời ở Việt Nam

Do đặc thù sản xuất, ngành công nghiệp này tiêu thụ một lượng rất lớn nước và cũng tạo ra một lượng nước thải công nghiệp dệt nhuộm tương ứng từ các bước khác nhau trong quá trình nhuộm màu và hoàn thiện sản xuất Nước thải này có độ kiềm, độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn độc hại rất cao do sử dụng rấtnhiều loại hóa chất trong quy trình sản xuất Ngoài ra một số thuốc nhuộm còn có tính chất độc hại khi chúng thâm nhập vào thức ăn, nguồn nước sinh hoạt, là tác nhân gây ung thư khi con người tiếp nhận các nguồn trên Ở mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam, việc

xử lý các thành phần gây ô nhiễm này tới hàm lượng cho phép là điều bắt buộc trước

khi nguồn nước thải được đưa trở lại tự nhiên [6],[7],[22],[35]

Để đánh giá tổng hợp các chất trong nước, người ta dung các thông số sau:

1 Tổng cacbon hữu cơ ( TOC): là tỷ lệ giữa khối lượng cacbon so với khối

lượng hợp chất TOC được tính dựa trên công thức của hợp chất bằng gam hoặc miligam cacbon theo thể tích (mg/m3, mg/L)

2 Nhu cầu oxy lý thuyết ( ThOD): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một đơn

chất ThOD được tính bằng gam hoặc miligam oxy theo thể tích dựa theo các phương trình phản ứng giữa các hchc và oxy (mg/m3, mg/L)

3 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): là lượng oxy cần thiết để phân huỷ các hợp

chất hữu cơ bằng vi sinh vật Thông số này rất quan trọng, nó là thông số cơ bản đánh giá mức độ ô nhiễm, BOD càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao Đơn vị mg/l, g/m3

4 Nhu cầu oxy hoá học (COD): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hoá học

các hợp chất hữu cơ [1]

1.3 Sơ lược về thuốc nhuộm

1.3.1 Đi ̣nh nghĩa thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu) Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp Hiện nay con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học

Một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu Nhóm mang màu là những nhóm có chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π không cố định như: > C = C <; > C = N -; - N = N -; - NO2 Nhóm trợ màu

là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: - NH2, - COOH, - SO3H, - OH …đóng vai trò tăng cường màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử [4],[ 17],[ 20]

1.3.2 Phân loại thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm trực tiếp

Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các tơ

xenlulozơ, giấy… nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc môi trường kiềm Tuy nhiên, khi nhuộm màu đậm thì thuốc nhuộm trực tiếp không còn hiệu suất bắt màu cao, hơn nữa trong thành phần có chứa gốc azo (- N = N -), đây là loại hợp chất hữu cơ độc hại nên hiện nay loại thuốc này không còn được khuyến khích sử dụng nhiều Mặc dù vậy, do thuốc nhuộm trực tiếp dễ sử dụng và rẻ nên vẫn được đa

số các cơ sở nhỏ lẻ từ các làng nghề truyền thống sử dụng để nhuộm các loại vải, sợi

dễ bắt màu như tơ, lụa, cotton

Thuốc nhuộm axit

Theo cấu tạo hoá học, thuốc nhuộm axit đều thuộc nhóm azo, một số là dẫn xuất của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic, một số có thể tạo phức với ion kim loại Các thuốc nhuộm loại này thường được sử dụng để nhuộm trực tiếp các loại sợi động vật tức là các nhóm xơ sợi có tính bazơ như len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit trong môi trường axit

Thuốc nhuộm hoạt tính

Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện liên kết hoá trị với vật liệu nói chung và

xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm Dạng công thức hoá học tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính là: S — R — T — X

Trong đó:

S: là các nhóm -SO3Na, - COONa, - SO2CH3

R: phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, quyết định màu sắc, những gốc mang màu này thường là monoazo và diazo, gốc thuốc nhuộm axit antraquinon, hoàn nguyên đa vòng …

T: nhóm nguyên tử phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc nhuộm với xơ

và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của liên kết này, đóng vai trò quyết định tốc

môi trường Hơn nữa hợp chất này có khả năng tích luỹ sinh học, do đó gây nên tác động tiềm ẩn cho sức khoẻ con người và động vật

Thuốc nhuộm bazơ

Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ

Thuốc nhuộm lưu huỳnh

Thuốc nhuộm lưu huỳnh là những hợp chất màu chứa nguyên tử lưu huỳnh trong phân tử thuốc nhuộm ở các dạng - S - , - S - S - , - SO - , - Sn- Trong nhiều trường hợp, lưu huỳnh nằm trong các dị vòng như: tiazol, tiazin, tiantren và vòng azin

Thuốc nhuộm hoàn nguyên

Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi bông, lụa visco.Thuốc nhuộm hoàn nguyên phần lớn dựa trên hai họ màu indigoit và antraquinon Các thuốc nhuộm hoàn nguyên thường không tan trong nước, kiềm nên thường phải sử dụng các chất khử để chuyển về dạng tan được (thường là dung dịch NaOH + Na2S2O3 ở 50 - 600C) Ở dạng tan được này, thuốc nhuộm hoàn nguyên khuếch tán vào xơ

Thuốc nhuộm phân tán

Là những chất màu không tan trong nước, phân bố đều trong nước dạng dung dịch huyền phù, thường được dùng nhuộm xơ kị nước như xơ axetat, polyamit, polyeste, polyacrilonitrin Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N = N -) và antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thay thế (- NH2, - NHR, - NR2, -

NH - CH2- OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước Mức độ gắn màu của thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 - 95%) nên nước thải không chứa nhiều thuốc nhuộm và mang tính axit

Thuốc nhuộm azo không tan

Thuốc nhuộm azo không tan còn có tên gọi khác như thuốc nhuộm lạnh, thuốc nhuộm đá, thuốc nhuộm naptol, chúng là những hợp chất có chứa nhóm azo trong phân tử nhưng không có mặt các nhóm có tính tan như - SO3Na, -COONa nên không hoà tan trong nước

Thuốc nhuộm pigment

Pigment là những hợp chất có màu, có đặc điểm chung là không tan trong nước do phân tử không chứa các nhóm có tính tan (- SO3H, - COOH) hoặc các nhóm

này bị chuyển về dạng muối bari, canxi không tan trong nước Thuốc nhuộm này phải được gia công đặc biệt, để khi hoà tan trong nước nóng nó phân bố trong dung dịch như một thuốc nhuộm thực sự và bắt màu lên xơ sợi theo lực hấp phụ vật lý

1.3.3 Giới thiệu chung về metylen xanhvà phẩm đỏ ĐH 120

1.3.3.1 Metylen xanh

Metylen xanh là một loại thuốc nhuộm bazơ cation, nó được sử dụng phổ biến trong công nghiệp dệt nhuộm, làm chất chỉ thị và thuốc trong y học Đây là một chất khó phân hủy khi thải ra môi trường nước, gây mất vẻ đẹp mĩ quan, ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất và sinh hoạt

Metylen xanh là một hợp chất hóa học thơm dị vòng có công thức phân tử là:C16H18N3SCl Công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của metylen xanh

Metylen xanh có phân tử gam là 319,85g/mol Nhiệt độ nóng chảy là: 110°C.Khi tồn tại dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.3H2O) trong điều kiện tự nhiên, khối lượng phân tử của metylen xanh là 373,9g/mol [20]

100-Metylen xanh là một chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dưới dạng cation

MB+là C16H18N3S+:

Hình 1.5: Công thức cấu tạo cation MB +

Metylen xanh là một chất tinh thể màu xanh lục, có ánh kim, tan nhiều trong nước, etanol Trong hóa học phân tích, metylen xanh được sử dụng như một chất chỉ thị với thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là 0,01V Dung dịch của chất này có màu xanh khi trong một môi trường oxi hóa, nhưng sẽ mất màu chuyển sang không màu nếu tiếp xúc với một chất khử Metylen xanh đã được sử dụng làm chất chỉ thị để phân tích một số nguyên tố theo phương pháp động học [20]

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của phẩm đỏ ĐH120 [7]

Với nhóm hoạt tính này, phẩm đỏ hoạt tính có thể nhuộm các loại xơ sợi như: xenlulozơ, len …

Ngoài ra phẩm đỏ ĐH120 còn có các vòng benzen, naphthalen và các nhóm chức dễ tan trong nước (- SO3Na) Phẩm nhuộm đỏ ĐH120 có màu sắc tươi, độ bền màu cao, dễ tan trong nước

Khi nhuộm, nhóm hoạt tính này sẽ tác dụng với vật liệu [7]:

Ngoài ra trong điều kiện nhuộm, khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm (xơ, sợi…) thuốc nhuộm ĐH 120 nói riêng và thuốc nhuộm hoạt tính nói chung không chỉ tham

gia vào phản ứng với vật liệu nhuộm mà còn bị thủy phân [7]

Do tham gia vào phản ứng thủy phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm ĐH

120 và vật liệu nhuộm không đạt hiệu suất 100% Để đạt độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộm được giặt hoàn toàn để loại bỏ thuốc nhuộm dư và thuốc nhuộm thủy phân.Vì thế, mức độ tổn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ khoảng

10 -50%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm [7]

1.3.4 Một số kết quả nghiên cứu hấp phụ metylen xanh và phẩm đỏ ĐH 120

1.3.4.1 Một số kết quả nghiên cứu hấp phụ metylen xanh

Mặc dù metylen xanh không phải là hóa chất gây độc cao, nhưng metylen xanh có thể gây tổn thương tạm thời da, mắt trên con người và động vật khi tiếp xúc trực tiếp Nó có thể gây khó thở trong thời gian ngắn khi hít phải và đối với hệ tiêu hóa khi nuốt phải xanh metylen gây ra các triệu chứng nóng ruột, buồn nôn, chóng mặt Vì vậy việc xử lí metylen xanh trong nước thải cũng rất được quan tâm và phương pháp nghiên cứu chủ yếu là hấp phụ

Kamel Rida và cộng sự [36] đã nghiên cứu sự hấp phụ metylen xanh trong môi trường nước bằng cao lanh và zeolite Nghiên cứu này đã cho các kết quả thấy rằng cao lanh và zeolite có thể là những vật liệu hấp phụ tiềm năng thay thế cho các vật liệu tốn kém trước đây để loại bỏ phẩm nhuộm

Tác giả Kumar và các cộng sự [35] đã nghiên cứu các cơ chế hấp phụ metylen xanh của tro bay và chứng minh rằng tro bay có thể được sử dụng như một vật liệu hấp phụ khá tốt để loại bỏ metylen xanh từ dung dịch nước của nó

Tác giả Deepak Pathania và cộng sự [27] tiến hành loại bỏ metylen xanh trên than hoạt tính từ sợi libe của quả sung ngọt Nhóm đã nghiên cứu động học hấp phụ và kết quả cho thấy quá trình hấp phụ metylen xanh tuân theo phương trình động học bậc 2

Tác giả Jun-jie Gao và các cộng sự [34] cũng tiến hành nghiên cứu sự hấp phụ metylen xanh trên than hoạt tính được làm từ hạt chè Các nghiên cứu đã chứng minh rằng hạt chè là có thể được sử dụng như một nguồn tài nguyên tái tạo nên than hoạt tính-vật liệu hấp phụ tiềm năng cho metylen xanh

Đặng Thị Thanh Lê và các cộng sự [8] đã nghiên cứu điều chế vật liệu nano SiO2 cấu trúc xốp từ tro trấu để hấp phụ metylen xanh trong nước Kết quả cho thấy, quá trình hấp phụ phù hợp theo cả hai mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich với các hằng số hấp phụ cân bằng tương ứng là 0,604 và 8,515 Vật liệu SiO2 có ái lực hấp phụ vật lý mạnh đối với xanh metylen (qmax = 20,41 mg/g và hiệu suất hấp phụ lớn hơn 90 % ở nồng độ đầu của metylen xanh là 40 mg/L)

Một số tác giả cũng tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh trên các loại vật liệu hấp phụ khác nhau như: vật liệu đá ong biến tính, rơm, bã thải.… Kết quả thu được cho thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu hấp phụ đối với metylen xanh cho hiệu suất cao [5],[10],[14]

1.3.4.2 Một số kết quả nghiên cứu hấp phụ phẩm đỏ ĐH120

Tác giả Định Triệu Toàn [18] đã tiến hành nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 bằng vật liệu bã chè và thăm dò xử lý môi trường Nghiên cứu đã cho thấy vật liệu bã chè để hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 cho kết quả tốt Các kết quả thu được cho thấy quá trình hấp thụ phẩm đỏ ĐH 120 tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, quá trình hấp phụ phẩm đỏ ĐH 120 được thực hiện bởi

cơ chế thủy phân (qmax=47,85 mg/g với pH tối ưu là 9)

Tác giả Carla Albertina Demarchi và các cộng sự [25] đã nghiên cứu sự hấp phụ phẩm đỏ ĐH120 trên vật liệu hấp phụ nano O-cacboxymethyl chitosan/γ-Fe2O3 Trong nghiên cứu này đã chỉ ra rằng quá trình hấp phụ của VLHP tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir-Freundlich và tuân theo phương trình động học bậc 2 Các kết quả cho thấy khả năng hấp phụ rất tốt của nó thể hiện tiềm năng lớn trong việc áp dụng xử lí nước thải

Tác giả Padmanaban và các cộng sự [48] đã nghiên cứu khả năng làm nhạt màu của phẩm đỏ ĐH 120 bởi vi khuẩn Bacillus cohnii RAPT Các nghiên cứu cho thấy kết quả rất khả quan Nếu trong điều kiện tối ưu có thể loại bỏ đến 100% thuốc nhuộm được dùng trong vòng 4h Cho thấy một hướng đi mới đầy tiềm năng trong tương lai

Tác giả Nur Shazwani Abdul Mubarak, Ali H Jawad và WI Nawawi [43] nghiên cứu khả năng hấp phụ phẩm đỏ ĐH 120 trên Chitosan, ở pH tối ưu bằng 4 có dung lượng hấp phụ cực đại là 114,9, 123,5 và 129,9 mg/g ở 303, 313 và 323 K

Ngoài ra một số tác giả cũng tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ phẩm đỏ

ĐH 120 trên các loại vật liệu hấp phụ khác nhau như: cacbon ống nano đơn vách, than sinh học, tảo,… Kết quả thu được cho thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu hấp phụ đối với phẩm đỏ ĐH 120 cho hiệu suất khá cáo và đầy hứa hẹn trong việc xử

lí nước thải dệt nhuộm [21],[ 22],[ 45],[ 47]

1.4 Giới thiệu về vật liệu graphene và bùn đỏ

1.4.1 Giới thiệu về vật liệu graphene

Graphene là một mặt phẳng đơn lớp của những nguyên tử cacbon được sắp xếp chặt chẽ trong mạng tinh thể hình tổ ong 2 chiều (2D) Graphene được cuộn lại sẽ tạo nên dạng thù hình fullerene 0D, được quấn lại sẽ tạo nên dạng thù hình cacbon nanotube 1D, hoặc được xếp chồng lên nhau sẽ tạo nên dạng thù hình graphite 3D

Thông thường graphene được chia làm 2 loại: graphene đơn lớp và đa lớp

Hình 1.7: Cấu trúc hóa học của một vài loại graphene

Trong đó: (a) graphene đơn lớp, (b) graphene đa lớp, (c) graphene oxide - nguyên tử oxy kí hiệu bởi màu đỏ, (d) graphene oxide bị khử [41]

Graphene đơn lớp là một dạng tinh thể hai chiều của cacbon, độ linh động electron

lớn và các tính chất vật lý tốt, khiến cho nó là vật liệu được quan tâm đối với lĩnh vực điện

tử và quang điện tử cỡ nano Nhưng nó không có khe vùng (độ rộng vùng cấm bằng 0), do

đó dẫn đến hạn chế việc sử dụng graphene trong lĩnh vực điện tử

Graphen đa lớp gồm các lớp graphene xếp chồng lên nhau (lớn hơn 2 lớp,

thông thường 2-10 lớp graphene) Trong thực tế, đa số các ứng dụng đều sử dụng graphene đa lớp do việc chế tạo đơn giản hơn và giá thành thấp hơn của nó so với việc chế tạo graphene đơn lớp

Ngoài 2 loại trên, các loại khác như graphene oxide - GO (thường có cấu trúc đơn lớp chứa các nhóm chức oxy trên bề mặt và có độ dẫn điện kém), graphene oxide

bị khử (reduced graphene oxide- rGO, GO được loại bỏ các nhóm chức oxy), graphene dạng dải băng - graphene ribbons, graphene dạng chấm lượng tử - graphene dots, được gọi chung là họ vật liệu graphene

1.4.2 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng graphene làm vật liệu hấp phụ

Vật liệu graphene cũng được sử dụng làm chất hấp phụ hiệu quả trong quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ như: thuốc nhuộm, thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu, nước nhiễm dầu, và các chất hữu cơ tự nhiên [29],[ 33] Cơ chế hấp phụ của vật liệu hấp phụ và các chất hữu cơ phụ thuộc vào tính chất và cấu trúc của chúng (cấu tạo phân tử, momen lưỡng cực, sự hiện diện của các nhóm chức trên bề mặt) Do vậy khả năng và hiệu suất hấp phụ của các vật liệu sẽ khác nhau cho dù chúng đều được cấu tạo từ graphene Tương tự như vậy, sự có mặt hay không có mặt của các nhóm chức như: NH2, OH, COOH trong chất hấp phụ cũng sẽ xác định cơ chế và hiệu quả của quá trình hấp phụ [29] Các cơ chế hấp phụ trên vật liệu cơ sở graphene chủ yếu

đó là: lực hút tĩnh điện, hiệu ứng kỵ nước, tương tác π-π, liên kết hydro, liên kết cộng hóa trị [33],[ 49]

Tác giả Liu [38] đã nghiên cứu hấp phụ metylen xanh thep phương pháp hấp phụ động trong môi trường nước của graphene Các thí nghiệm hấp phụ cho thấy sự hấp phụ metylen xanh trên graphene phụ thuộc vào nồng độ ban đầu, nhiệt độ, thời gian Dung lượng hấp phụ cực đại của MB tăng từ 153,85-204,08 mg/g tương ứng với sự tăng nhiệt độ từ 293K đến 333K trong đó hiệu suất hấp phụ cao nhất (99,68%)

đạt được tại pH=10 Các kết quả ở trạng thái cân bằng được mô tả theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir tốt hơn so với Freundlich Phương trình động học biểu kiến bậc hai là mô hình tốt nhất mô tả sự hấp phụ này Các kết quả tinh toán các thông số nhiệt động lực học cho thấy sự hấp phụ metylen xanh trên graphene là quá trình tự xảy ra và là quá trình thu nhiệt

Một nghiên cứu khác đã được tiến hành bởi Zhao [30] trên vật liệu graphene mới được gọi là “graphene sponges”(graphene dạng bọt biển) (GSS) để hấp phụ phẩm nhuộm cation (metylen xanh, Rhodamine B) và phẩm nhuộm anion Metyl da cam(MO) trong môi trường nước Sự hấp phụ được tiến hành ở nhiệt độ không đổi 298K và nồng độ ban đầu 2.10-4 mol/L Sự tiếp xúc giữa hai thuốc nhuộm cation và anion trong thời gian từ 4-24 giờ Kết quả đã xác định được dung lượng hấp phụ tối

đa của MB, MO và Rhodamine B lần lượt là 184,0mg/g, 11,5mg/g, 72,5mg/g Từ thí nghiệm cho thấy metylen xanh bị hấp phụ tốt nhất là thuốc nhuộm có tính axit (MO)

có thể là do đặc điểm bề mặt của GSS và sự có mặt của các điện tích ion trên thuốc nhuộm Ngoài ra, nghiên cứu còn cho thấy rằng Rhodamine B dễ dàng bị giải hấp phụ trong methanol hoặc ethanol, từ đó cho thấy triển vọng trong việc sử dụng GSS

để loại bỏ Rhodamine B khỏi nước

Nước thải từ ngành công nghiệp dệt may được coi là một trong những loại nước thải khó xử lí nhất Trong thời gian qua thì việc sử dụng các vật liệu nano để xử

lí nước thải đã được chú ý nhiều trong đó graphene là một trong những vật liệu đầy hứa hẹn

Tác giả Kashif Gul và các cộng sự [37] đã tổng hợp và nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu nano composite graphene/Fe3O4 đối với phẩm nhộm nhuộm đỏ axit -17(AR-17) và phẩm nhuộm remazol brilliant blue R (RBBR) trong môi trường nước Trong nghiên cứu này nano composite graphene/Fe3O4 được tổng hợp bằng phương pháp hóa học và nghiên cứu đặc điểm bề mặt, cấu trúc vật liệu nano composite bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phương pháp quang phổ hồng ngoại (FTIR) và phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ AR-17, RBBR của vật liệu theo

phương pháp hấp phụ tĩnh như: các nồng độ đầu, pH, khối lượng vật liệu hấp phụ, thời gian Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu có khả năng loại bỏ cả hai thuốc nhuộm với nồng độ cao trong một khoảng thời gian ngắn Trong đó sự hấp phụ được mô tả tốt nhất theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và phương trình động học bậc 2 biểu kiến Như vậy có thể thấy vật liệu nano composite graphene/Fe3O4 có tiềm năng là một vật liệu hấp phụ tốt với nước thải ô nhiễm

Tác giả Akbar Elsagh và các cộng sự [23] đã sử dụng vật liệu ống cacbon nano đơn vách (SWCNTs), ống nano cacbon đơn vách hoạt hóa axit (SWCNT-COOH), graphene (G), graphene oxit (GO) hấp phụ thuốc nhuộm cation Basic Red 46 (BR 46) trong môi trường nước Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ tĩnh đã được nghiên cứu như thời gian tiếp xúc, pH, nồng độ đầu Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khả năng hấp phụ BR 46 tăng khi tăng nồng độ đầu của thuốc nhuộm, thời gian

và độ pH Ba mô hình động học, động học hấp phụ bậc 1, động học hấp phụ bậc 2 và khuếch tán trong hạt đã được sử dụng để mô tả các cơ chế hấp phụ Kết quả thực nghiệm cho thấy phương trình động học bậc 2 là mô hình phù hợp với G, GO và phương trình động học bậc 1 là mô hình phù hợp với SWCNTs, SWCNT-COOH Các kết quả thực nghiệm cho thấy SWCNTs, SWCNT-COOH, G, GO là những vật liệu đầy hứa hẹn cho việc loại bỏ BR 46

1.4.3 Giới thiệu về bùn đỏ

Bùn đỏ là chất thải sinh ra trong quá trình sản xuất oxit nhôm từ quặng Boxit theo công nghệ Bayer Công nghệ Bayer là phương thức sản xuất chính trong quá trình tinh luyện quặng thô bauxit để sản xuất nhôm Trong quặng có khoảng 30-45%

là Al, , phần còn lại là oxit silic, nhiều dạng oxit sắt và đioxit titan [28]

Trong tiến trình Bayer, bauxit được nghiền nát và đưa vào lò phản ứng với một lượng dư dung dịch NaOH nóng lên đến 175 để (ở dạng bền) chuyển thành , sau đó được chuyển hóa về

Các thành phần khác trong bauxit không bị hòa tan theo các phản ứng trên được lọc và loại bỏ ra khỏi dung dịch tạo thành bùn đỏ Chính thành phần bùn đỏ này gây nên vấn nạn môi trường về vấn đề đổ thải giống như các loại quặng đuôi của các khoáng sản kim loại màu nói chung Vấn đề thải và quản lí bùn đỏ đang là một khó

khăn lớn cho việc phát triển ngành khai thác và chế biến bauxite và công nghiệp sản xuất alumin Bởi nếu không được quản lý hiệu quả, bùn đỏ có thể mang lại nhiều nguy cơ như ảnh hưởng xấu đến môi trường do tính chất kiềm cao (pH 10-13) [50] vì dung dịch NaOH được sử dụng trong quá trình tinh chế và các thành phần hóa học và khoáng vật có trong bùn đỏ

Hình 1.8: Vật liệu bùn đỏ

Một số nghiên cứu thành phần hóa học bùn đỏ ở Việt Nam:

Bảng 1.1: Thành phần bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình

P2O5

Cr2O3CuO ZnO ZrO2

SO3MKN

0,163 0,120 0,015 0,01 0,064 0,221 20,33 Thành phần khoáng có thể tìm được trong bùn đỏ bao gồm: gibssite, Boemite, diasporite, hematite, goethite, manhetite, cao lanh, SiO2, Na-Al-SiO2.H2O (sodalit,

carinit…), anata, rutin, CaCO3, Ca(Mg, Al, Fe), Ca-Al-SiO2,…Hai khoáng cuối có được khi quá trình thủy phân tiến hành ở nhiệt độ cao Bùn đỏ có thể bao gồm cả thành phần vô định hình

Các kết quả đo bằng nhiễu xạ tia X chỉ ra rằng goethite (7-9%), hematite 17%), Gibbsite chiếm thành phần lớn trong bùn đỏ và đóng vai trò quan trọng trong việc hấp phụ các anion

(15-Năm 2008 có khoảng 60,5 triệu tấn đã được sản xuất trên toàn thế giới Theo mức trung bình toàn cầu việc sản xuất 1 tấn sinh ra 1,5 triệu tấn bùn đỏ [42] Tại Việt Nam, vùng có trữ lượng quặng bauxit lớn nhất là Tây Nguyên có trữ lượng quặng bauxit vào khoảng 8 tỷ tấn Như vậy nếu khai thác hết lượng Boxit ở Tây Nguyên để sản xuất nhôm theo công nghệ Bayer, sẽ thải ra khoảng 12 tỷ tấn bùn đỏ, đây cũng chính là một sức ép đáng kể đối với các vấn đề môi trường ở Việt Nam [9]

Hiện nay trên thế giới và tại Việt Nam thì phương pháp xử lí bùn đỏ chủ yếu vẫn là chôn lấp Bên cạnh những công trình nghiên cứu về xử lý và quản lý nhằm giảm các tác động xấu của bùn đỏ đến môi trường và con người thì hướng chế tạo vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ để xử lý nước và nước thải cũng được quan tâm bởi bùn đỏ có chứa hỗn hợp các oxit và hydroxit ở dạng hạt mịn có khả năng làm các trung tâm hấp phụ để xử lý các chất gây ô nhiễm

1.4.4 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng bùn đỏ là vật liệu hấp phụ

Chất thải thuốc nhuộm màu nói chung được coi là có tính độc cao đối với sinh vật thủy sinh Nhiều vấn đề liên quan đến sức khoẻ như dị ứng, viêm da, kích ứng da, ung thư và đột biến ở người có liên quan đến ô nhiễm thuốc nhuộm trong nước Bùn

đỏ cũng được sử dụng để loại bỏ các thuốc nhuộm khác nhau từ nước và nước thải

Tác giả Nguyễn Ngọc Tuyền và Bùi Trung [19] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ chất màu congo red (CR) trong môi trường nước của bùn đỏ hoạt hóa Sau khi hoạt hóa bằng cách nung bùn đỏ thô với cacbon ở 800 trong 4 giờ, bùn đỏ hoạt hóa (BĐHH) được khảo sát khả năng hấp phụ chất màu CR trong môi trường nước Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ của BĐHH cao hơn nhiều so với bùn đỏ thô Sự hấp phụ tốt ở pH nhỏ hơn 5, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 30 phút Phân tích theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich cho thấy sự hấp phụ CR trên BĐHH tuân theo mô hình Langmuir, dung lượng hấp phụ cực đại là 112,4mg/g Kết quả

nghiên cứu này có thể ứng dụng BĐHH để hấp phụ CR cũng như các chất nhuộm azo khác từ nước thải công nghiệp

Nhóm nghiên cứu Vũ Xuân Minh và cộng sự [11] đã nghiên cứu về khả năng

xử lý thuốc nhuộm của bùn đỏ trung hòa bằng thạch cao phế thải Trong nghiên cứu này, bùn đỏ nhà máy Alumin Tân Rai được trung hòa bằng thạch cao phế thải (gypsum) của Nhà máy phân bón DAP Đình Vũ và khảo sát khả năng hấp phụ một số thuốc nhuộm thông dụng: đỏ Red 3BF, vàng Yellow 3GF và xanh Blue MERF Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình hấp phụ tĩnh như độ pH, thời gian tiếp xúc, nồng

độ thuốc nhuộm ban đầu tới hiệu suất xử lý màu Kết quả chỉ ra rằng đối với cả 3 chất màu nghiên cứu, pH thích hợp nhất là 4, thời gian đạt cân bằng hấp phụ 120 phút Các nghiên cứu cho thấy quá trình hấp phụ 3 loại thuốc nhuộm đều tuân theomô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.Đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại tương ứng với Red 3BF, Yellow 3GF, Blue MERF là 57,8; 96,6 và 98,23 mg/g Kết quả phân tích phổ hồng ngoại FT-IR chứng tỏ sự có mặt của các chất màu trên bề mặt bùn đỏ-gypsum

Tác giả Mehdi Shirzad-Siboni và các cộng sự[40] đã tiến hành nghiên cứu về khả năng hấp phụ thuốc nhuộm xanh 113 (AB113) và thuốc nhuộm hoạt tính màu đen 5(RB5) trong dung dịch nước bởi bùn đỏ hoạt hóa trong các điều kiện khác nhau Bùn đỏ hoạt hóa có hiệu quả đối với AB113 hơn so với RB5 Điều này có thể giải thích vì kích thước phân tử của RB5 lớn hơn so với AB113 và các ảnh hưởng khác do

bề mặt của bùn đỏ hoạt hóa Quá trình hấp phụ của hai phẩm nhuộm tuân theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và phương trình động học biểu kiến bậc 2 Tại

pH tối ưu =3, dung lượng hấp phụ cực đại của AB113 và RB5 tương ứng là 83,33mg/g và 35,58mg/g

Tác giả Carolina Petrisin Costa de Jesus và các cộng sự [26] đã nghiên cứu loại bỏ phẩm nhuộm trong môi trường nước bằng bùn đỏ hoạt hóa nhiệt Bùn đỏ (RM) là chất thải công nghiệp đặc biệt được nghiên cứu như một chất hấp phụ.Trong nghiên cứu này phẩm nhuộm reactive blue 19 (RB 19) được lựa chọn để nghiên cứu khả năng hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa nhiệt ở 500 (RM 500 ) Sự hấp phụ RB 19 đạt kết quả tốt nhất ở pH nhỏ hơn 7,0 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir phù

hợp với sự hấp phụ RB 19 và dung lượng hấp phụ tối đa là 178,4mg/g Phương trình động học bậc 2 là thích hợp nhất mô tả cơ chế hấp phụ của RB 19 và chỉ ra rằng hấp phụ xảy ra thông qua các tương tác tĩnh điện Như vậy các kết quả cho thấy rằng RM

500 có tiềm năng trong việc xử lí nước thải công nghiệp

Tác giả Manoj Kumar Sahu và Raj Kishore Patel [39] đã tiến hành nghiên cứu loại bỏ chất màu safranin-O trong môi trường nước bằng bùn đỏ hoạt hóa Trong nghiên cứu này bề mặt bùn đỏ đã hoạt hóa bằng natri lauryl sulfat… Các kết quả cho thấy sự hấp phụ safranin-O trên vật liệu tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại là 89,4 mg/g ở 308K

Do vậy, việc sử dụng bùn đỏ nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý môi trường là việc làm cần thiết và cấp bách đang thu hút được sự quan tâm, chú ý của các nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới

Chương 2

THỰC NGHIỆM, CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Dụng cụ và hóa chất

2.1.1 Thiết bị

- Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A - Switland (Thụy Sỹ)

- Tủ sấy DZ -2A II (Trung Quốc)

- Máy đo pH Lutron pH 201 (Đài Loan)

- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV 1700, cuvét thạch anh

- Máy lắc, máy khuấy từ gia nhiệt PC-420D, Mexico

- Máy lọc hút chân không

2 - Bùn đỏ khô 6 - Dung dịch NaOH 1N

3-Metylen xanh 7 - Dung dịch NaCl 1N

4- Phẩm đỏ DH 120 8- NaCl rắn

Tất cả hóa chất đều có độ tinh khiết PA

2.2 Lập đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH120

Tiến hành lập đường chuẩn xác định metylen xanh theo các bước sau:

- Cân chính xác 0,025g metylen xanh trên cân điện tử 4 số Precisa XT 120A - Switland (Thụy Sỹ)

- Pha lượng chất metylen xanh trên vào bình định mức 500mL ta được dung dịch gốc có nồng độ 50 mg/L

- Từ dung dịch gốc trên pha thành các dung dịch có nồng độ 10,0mg/L; 8,0mg/L; 5,0mg/L; 4,0mg/L; 1,5mg/L; 1,0mg/L; 0,5mg/L

Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng 665nm theo thứ tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp đến cao Kết quả được ghi ở bảng 2.1 và hình 2.1

Bảng 2.1 Kết quả đo độ hấp thụ quang dung dịch metylen xanh

với các nồng độ khác nhau C(mg/L) 0 0,5 1 1,5 4 5 8 10

Abs 0,00 0,0620 0,1440 0,2389 0,7267 0,8984 1,4069 1,6854

Hình 2.1 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh

Tiến hành lập đường chuẩn xác định phẩm đỏ ĐH 120 theo các bước sau:

- Cân chính xác 0,025g phẩm đỏ ĐH 120 trên cân điện tử 4 số Precisa XT 120A - Switland (Thụy Sỹ)

- Pha lượng chất phẩm đỏ ĐH 120 trên vào bình định mức 500mL ta được dung dịch gốc có nồng độ 50 mg/L

- Từ dung dịch gốc trên pha thành các dung dịch có nồng độ 20,0mg/L; 16,0mg/L; 10,0mg/L;8,0mg/L; 5,0mg/L; 4,0mg/L; 2,0mg/L

- Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng 510nm theo thứ tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp đến cao Kết quả được ghi ở bảng 2.2 và hình 2.2