Khoa Môi trường Ờ Trường đHBK Ờ đHQG TP.HCM KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CuII, CdII CỦA HUMIN CHIẾT TỪ THAN BÙN U MINH Trần Thị Vui1 và Hoàng đông Nam2 1 Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Trang 1Khoa Môi trường Ờ Trường đHBK Ờ đHQG TP.HCM
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cu(II), Cd(II) CỦA HUMIN
CHIẾT TỪ THAN BÙN U MINH
Trần Thị Vui(1) và Hoàng đông Nam(2)
(1)
Trường đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM
(2)
Trường đại học Bách Khoa TP.HCM
TÓM TẮT
Khả năng hấp phụ Cu(II), Cd(II) của humin chiết từ than bùn U Minh ựược khảo sát Khả năng hấp phụ Cu(II), Cd(II) phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc, pH dung dịch Khả năng hấp phụ Cu(II) ở pH 5.0 là 52,2mg/g humin Khả năng hấp phụ Cd(II) ở pH 7,5 là 57,8mg/g humin Humin chiết từ than bùn U Minh là vật liệu thắch hợp ựể xử lý nước thải có chứa Cu(II), Cd(II)
ABSTRACT
The Cu(II), Cd(II) binding properties of humin extracted from the Vietnamese peat moss in U Minh Ha were investigated The kinetics, the sorption capacities, contacted time-dependence,
pH dependence of sorption were determined The Cu(II) binding capacity at pH 5.0 was 52,2mg per gram of humin The Cd(II) binding capacity at pH 7.5 was 57.8mg per gram of humin The investigation proved that the humin extracted from the Vietnamese peat moss in U Minh Ha is suitable material for the studied heavy metal ion removal from solution and could
be considered as potential material for purification of effluent polluted with Cu(II) and Cd(II)
Keywords: peat moss, humin, cadmium(II) binding, copper(II) binding, removal solutions
1 GIỚI THIỆU
Humin là phần không tan còn lại sau khi cho than bùn (ựã cho vào acid HCl ựể hòa tan các muối vô cơ và các muối của acid humic rồi rửa bằng nước cất 2 lần) vào dung dịch kiềm mạnh (dư) Humin có khả năng hấp phụ ion Cu(II), Cd(II) rất tốt, có thể ựược nghiên cứu ứng dụng vào mục dắch xử lý môi trường
1.1 Phương pháp
- Tách humin từ than bùn
- Aũnh hưởng của thời gian tiếp xúc ựến khả năng hấp phụ
Lần lượt cho vào từng béchère 30mg mẫu humin, cho tiếp vào 50 ml dung dịch Cu(II) hoặc Cd(II) có nồng ựộ Co (mg/l) Dùng máy khuấy từ khuấy liên tục mỗi mẫu trong vòng t phút (5, 15, 30, 45, 60 phút), ựồng thời dùng dung dịch HCl0.1N và dung dịch NaOH 0,1N ựể giữ giá trị pH = 5 ổn ựịnh Sau thời gian t phút tiến hành lọc dung dịch
Rỏũa 2 laàn
Humin
NaOH pH= 13.5
keát tuũa HCl 5%
dung dòch Muoái cuũa acid
humic, acid fulvic
Trang 2Khoa Mơi trường – Trường ðHBK – ðHQG TP.HCM
qua giấy locï Dùng máy quang phổ hấp thu nguyên tử để xác định nồng độ C0 và Cs của Cu(II) hoặc Cd(II) cịn lại trong dung dịch
- Aûnh hưởng của pH đối với khả năng hấp phụ
Lần lượt cho vào từng béchère 30mg mẫu humin, cho tiếp vào 50 ml dung dịch Cu(II) hoặc Cd(II) cĩ nồng độ Co , sau đĩ dùng dung dịch HCl 0.1N và dung dịch NaOH 0,1N để lần lượt đưa về các giá trị pH khác nhau Dùng máy khuấy từ khuấy liên tục trong vịng 60 phút khi tiếp xúc với Cu(II), và làm tương tự 60 phút khi tiếp xúc với Cd(II), trong suốt thời gian khuấy phải giữ giá trị pH khơng đổi Tiến hành lọc dung dịch qua giấy lọc, dùng máy quang phổ hấp thu nguyên tử để xác định nồng độ Co và
Cs của Cu(II) hoặc Cd(II) cịn lại trong dung dịch
1.2 Kết quả và thảo luận
• Aûnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ Cu(II) (hình 1); Cd(II) (hình 2)
- Ban đầu khi tăng thời gian tiếp xúc thì khả năng hấp phụ tăng, sau đĩ tăng chậm dần rồi đạt đền cân bằng hấp phụ
- ðặc biệt sau thời gian cân bằng dung lượng hấp phụ lại tăng, đây cĩ hiện tượng tre,ã điều này làm tăng dung lượng hấp phụ của vật liệu một cách đáng kể so với dung lượng hấp phụ hoạt động ban đầu, vì thế cĩ thể kéo dài được tuổi thọ của vật liệu hấp phụ trong ứng dụng thực tế
Bảng 1
Thời gian Humin đạt cân bằng hấp phụ Cu(II) 15 phút
Thời gian Humin đạt cân bằng hấp phụ Cd(II) 30 phút
Thời gian Humin hấp phụ Cu(II) tốt nhất 60 phút Thời gian Humin hấp phụ Cd(II) tốt nhất 60 phút
• Aûnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu(II) (hình 3); Cd(II) (hình 4)
ðường hấp phụ đẳng nhiệt của humin.
25
35
45
55
Thời gian tiếp xúc (phút).
10 20 30 40 50 60 70
Thời gian t (phút).
0
10
20
30
40
50
60
pH
40 45 50 55 60 65
pH
Trang 3Khoa Môi trường – Trường ðHBK – ðHQG TP.HCM
- Dung lượng hấp phụ tăng dần theo sự tăng của pH vì trong thành phần của vật liệu hấp phụ có chứa những nhóm chức có hidro linh ñộng có thể bị phân ly thành ion H+, nên khi tăng pH thúc ñẩy sự phân ly H+, tạo ñiều kiện cho các ion tiếp xúc, xâm nhập
và phản ứng Nhưng nếu giá trị pH ≥ 6 thì sẽ xuất hiện sự thủy phân tạo kết tủa Cu(OH)2 màu xanh, và nếu giá trị pH ≥ 8 thì sẽ xuất hiện sự thủy phân tạo kết tủa Cd(OH)2
- Giá trị pH tốt nhất ñể Humin chiết từ than bùn hấp phụ Cu(II), Cd(II) lần lượt là 5 ; 7,5
- So sánh kết quả của chúng tôi với kết quả của công trình nghiên cứu khác trên thế giới ñược báo cáo ở Hội Nghị Hằng Năm Lần Thứ Mười Về Nghiên Cứu Các Chất Thải ðộc Hại [6] Khả năng hấp phụ Cu(II) của Humin chiết từ than bùn ở Canada là 17,9mg/g, còn kết quả của chúng tôi là 52,17mg/g Humin chiết từ than bùn ở U Minh
Hạ
Như thế kết quả nghiên cứu của chúng tôi cao hơn rất nhiều so với kết quả của một số nhà nghiên cứu khác trên thế giới ñã ñược báo cáo , có thể do chất lượng than bùn U Minh Hạ ở nước ta rất tốt cho việc hấp phụ các ion kim loại
Hiện nay ở Việt Nam, Humin là phần bị bỏ ñi sau khi ñiều chế, sản xuất acid humic từ than bùn, nhưng qua kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy Humin có khả năng hấp phụ Cu(II), Cd(II) trong nước rất cao, ñây là một lợi ích kinh tế ñáng kể khi sử dụng humin làm vật liệu hấp phụ ñể xử lý nước thải, góp phần hạn chế ñược sự ô nhiễm môi trường
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Võ Văn Tân (2001), Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim lọai nặng trên than bùn ñể ứng
dụng vào xử lý môi trường, Báo cáo tổng kết ñề tài khoa học cấp Bộ , mã số
B2000-09-55
[2] Võ Văn Tân (2000), Nghiên cứu xử lý chì trong dung dịch bằng than bùn, Thông Báo
Khoa Học Và Giáo Dục Trường ðại Học Sư Phạm Huế , tr 59-65 (3/2000)
[3] Brahim Koukal, Celine Gueguen, Michel Pardos, Janusz Dominik (2003), Influence of
humic substances on the toxic effects of Cadmium and Zinc to the green alga pseudokirchneriella subcapitata, www.elsevier.com/locate/chemosphere , Chemosphere
53 (2003) 953-961
[4] Craig Bingman, Humus, humic acid and natural chelating agents, <cbingman-at-
netcom.com> (Sat, 1 Jun 1996)
[5] Jerzy Weber ,Properties of humic substances, The Agricultural University Of Wroclay
Poland http://www.ar.wroc.pl/~weber/kwasy2.htm
[6] J.L Gardea- Torresdey , L Tang and J.M Salvador, Department of Chemistry, The
University of Texas at El Paso, El Paso , Copper adsorption by sphagnum peat moss and
its different humic fractions, http://www.engg.ksu.edu/ HSRC/95Proceed/tang.pdf
Proceedings of the 10th Annual Conference on Hazardous Waste Research
Trang 4Khoa Môi trường – Trường ðHBK – ðHQG TP.HCM
[7] Loit REINTAM, Juri KANN, Tiiu KAILAS, and Raja KAHRIK (2000), Elemental
composition of humic and fulvic acids in the epipedon of some estonian soils, Proc
Estonian Acad Sci Chem., 2000, 49, 3,131-144
[8] M.J Head, W.J Zhou (2000), Evaluation of NaOH leaching techniques to extract humic
acids from palaeosols, www.elsevier.nl/locate/nimb, , Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research B 172 (2000) 434-439