KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+ Cu2+ TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ CHUỐI (2015)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA SƢ PHẠM

------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni 2+

TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ

CHUỐI

Chuyên ngành: Sƣ phạm Hoá học

Giáo viên hƣớng dẫn:

TS PHAN THỊ NGỌC MAI

Sinh viên thực hiện:

HOÀNG THỊ MỸ HẠNH

MSSV: 2111812

CẦN THƠ - 2015

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS Phan Thị Ngọc Mai

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Hạnh

i



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………


ii




…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………


iii



LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn em đã học hỏi và tích lũy đƣợc nhiều

kinh nghiệm quý báu về mặt kiến thức cũng nhƣ kinh nghiệm sống. Để hoàn thành đề

tài nghiên cứu này, ngoài sự nổ lực của bản thân, em còn nhận đƣợc nhiều sự hỗ trợ và

giúp đỡ rất tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè. Nay em xin chân thành gửi lời cảm

ơn sâu sắc đến:

Cô Phan Thị Ngọc Mai, đã trực tiếp hƣớng dẫn và theo sát em trong quá trình

thực hiện đề tài, luôn tận tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến để luận văn của em đƣợc

hoàn chỉnh hơn.

Thầy Nguyễn Mộng Hoàng, Thầy Nguyễn Điền Trung đã tận tình hƣớng dẫn,

đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm thí

nghiệm.

Quý thầy, cô trong bộ môn Sƣ phạm Hoá học - Khoa sƣ phạm - Trƣờng Đại học

Cần Thơ.

Gia đình, bạn bè và tập thể lớp Sƣ phạm Hoá học K37 những ngƣời luôn quan

tâm giúp đỡ và đồng hành cùng em trong suốt thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn!


iv



TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nhằm góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trƣờng bằng những vật liệu

sẵn có, rẻ tiền mà đề tài “ Khảo sát khả năng hấp phụ ion Ni 2+ trên vật liệu hấp

phụ chế tạo từ vỏ chuối” đã đƣợc thực hiện.

Trong đề tài này, luận văn đã xử lí biến tính nguyên liệu vỏ chuối bằng axit

citric để thu đƣợc vật liệu hấp phụ, sau đó tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ ion

Ni 2+ của vật liệu hấp phụ vừa chế tạo, khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp

phụ nhƣ thời gian, pH, nồng độ đầu của ion Ni 2+ ở nhiệt độ phòng, xác định độ hấp

phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ của vật liệu hấp phụ theo mô hình hấp phụ

đẳng nhiệt của Langmuir. Nồng độ của ion Ni 2+ trƣớc và sau khi hấp phụ đƣợc xác

định bằng phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức với thuốc thử EDTA. Kết quả thực nghiệm

cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 30 phút, pH thích hợp cho sự hấp phụ đối

với ion Ni 2+ là 6,0. Vỏ chuối biến tính bằng axit citric có khả năng hấp phụ tốt hơn vỏ

chuối nguyên liệu. Độ hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ là 26,042 mg/g và hằng số

cân bằng hấp phụ k = 0,028.


v



MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ............................................................. i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................................. ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................. iii

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN .................................................................................................. v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ ix

DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ x

DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... xi

PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1

1. ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1

2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI ........................................................................................... 1

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 1

PHẦN NỘI DUNG .......................................................................................................... 2

Chƣơng 1: CƠ SƠ LÍ THYẾT....................................................................................... 2

1.1. Tổng quan về vỏ chuối .................................................................................... 2

1.1.1. Giới thiệu về cây chuối ................................................................................... 2

1.1.2. Thành phần vỏ chuối [26]............................................................................... 3

1.2. Biến tính vỏ chuối bằng acid citric [12] .......................................................... 3

1.3. Giới thiệu sơ lƣợc về Niken [9, 13, 24] ........................................................... 3

1.3.1. Đặt tính của Niken .......................................................................................... 3

1.3.2. Nguồn phát sinh Ni ......................................................................................... 4

1.3.3. Độc tính của Ni ............................................................................................... 4

1.4. Quy chuẩn Việt Nam về nƣớc thải [20] .......................................................... 5

1.5. Một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng ................. 5

1.5.1. Phƣơng pháp kết tủa ....................................................................................... 5

1.5.2. Phƣơng pháp trao đổi ion ................................................................................ 5

1.5.3. Phƣơng pháp hấp phụ ..................................................................................... 6

1.6. Các khái niệm cơ bản và các loại hấp phụ [5, 10, 16, 17] ............................... 6

1.6.1. Các khái niệm cơ bản ...................................................................................... 6

1.6.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học................................................................. 6

1.6.3. Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch ....................................................... 7

1.6.4. Sự hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc ............................................................... 11


vi



1.6.5. Cân bằng hấp phụ - phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ................. 12

1.7. Phƣơng pháp định lƣợng kim loại [22, 35] ................................................... 14

1.7.1. Phƣơng pháp phân tích trắc quang ............................................................... 14

1.7.2. Phƣơng pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS) ................................................ 15

1.7.3. Phƣơng pháp phân tích thể tích .................................................................... 16

Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM ....................................................................................... 17

2.1. Nguyên liệu, hoá chất, dụng cụ, thiết bị ........................................................ 17

2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................................... 17

2.1.2. Hoá chất ........................................................................................................ 17

2.1.3. Thiết bị .......................................................................................................... 17

2.2. Phƣơng pháp chuẩn độ complexon xác định Ni 2+ ......................................... 17

2.2.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp ....................................................................... 17

2.2.2. Cách tiến hành .............................................................................................. 18

2.3. Quy trình xử lý và chế tạo vật liệu hấp phụ .................................................. 19

2.3.1. Xử lí nguyên liệu .......................................................................................... 20

2.3.2. Chế tạo VLHP ............................................................................................... 20

2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP và vỏ chuối nguyên liệu .................. 21

2.4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu.................................. 21

2.4.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP ......................................................... 21

2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của VLHP ............... 21

2.5.1. Ảnh hƣởng của thời gian .............................................................................. 21

2.5.2. Ảnh hƣởng của pH ........................................................................................ 22

2.5.3. Ảnh hƣởng của nồng độ - cân bằng hấp phụ ................................................ 22

2.5.4. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp

phụ đẳng nhiệt của Langmuir ................................................................................. 23

Chƣơng 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ....................................................................... 24

3.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình biến tính vỏ chuối ..... 24

3.1.1. Kết quả ảnh hƣởng của thời gian .................................................................. 24

3.1.2. Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ axit citric ................................................... 25

3.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP và nguyên liệu vỏ chuối ..... 26

3.2.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu vỏ chuối ..................... 26

3.2.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP ............................................ 26

3.3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng ......................................................... 28


vii



3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian .................................................... 28

3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH ............................................................. 29

3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion Ni 2+ .......................... 31

3.4. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ .......................... 32

3.5. Một số nghiên cứu hấp phụ Ni2+ bằng vỏ chuối .......................................... 34

Chƣơng 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ....................................................................... 35

4.1. Kết luận.......................................................................................................... 35

4.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 36

PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 39


viii



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT : Bộ tài nguyên môi trƣờng

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

VLHP : Vật liệu hấp phụ


ix



DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cây chuối ......................................................................................................... 2

Hình 1.2: Vỏ chuối .......................................................................................................... 2

Hình 1.3: Ester hóa cellulose bằng acid citric ................................................................. 3

Hình 1.4: Sơ đồ định hƣớng các phân tử chất HĐBM trên bề mặt phân chia hai pha

bản chất khác nhau .......................................................................................................... 9

Hình 1.5: Đƣờng đẳng nhiệt .......................................................................................... 14

Hình 1.6: Đồ thị sự phụ thuộc ....................................................................................... 14

Hình 2.1: Dung dịch Ni 2+ khi có ..................................................................................... 18

Hình 2.2: Dung dịch Ni 2+ sau ........................................................................................ 18

Hình 2.3 : Quy trinh xử lý và chế tạo VLHP................................................................. 19

Hình 2.4: Vỏ chuối nguyên liệu .................................................................................... 20

Hình 2.5: VLHP ............................................................................................................. 20

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình biến tính vỏ chuối . 24

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của của nồng độ axit citric đến quá trình biến

tính vỏ chuối .................................................................................................................. 25

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Ni 2+ của

VLHP ............................................................................................................................. 28

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Ni 2+ của

VLHP ............................................................................................................................. 30

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion Cu 2+ đến khả năng hấp

phụ ion Cu 2+ của VLHP ................................................................................................. 31

Hình 3.6: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với ion Ni 2+ ................................. 33

Hình 3.7: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP đối với ion

Ni 2+ ................................................................................................................................ 33


x



DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp ...................... 5

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình biến tính .................. 24

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit citric đến quá trình biến tính 25

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu vỏ chuối .......................... 26

Bảng 3.4: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP ..................................................... 27

Bảng 3.5: So sánh độ hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của nguyên liệu vỏ chuối và VLHP 27

Bảng 3.6: Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Ni2+ của VLHP ........... 28

Bảng 3.7: Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Ni2+ của VLHP ...................... 29

Bảng 3.8: Ảnh hƣởng của nồng độ đầu đến hiệu suất hấp phụ Ni2+của VLHP ............. 31

Bảng 3.9: Số liệu nghiên cứu cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt

Langmuir ............................................................................................................................................. 32

Bảng 3.10 Tổng hơp một số nghiên cứu hấp phụ ion Ni2+ từ vỏ chuối ........................... 34


xi



PHẦN MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, vấn đề bảo vệ môi trƣờng đang trở nên bức thiết, thu

hút sự chú ý của nhiều quốc gia và tổ chức trên thế giới.

Nƣớc đóng vai trò quan trọng đối với môi trƣờng sống và sức khỏe con ngƣời.

Việc mội trƣờng nƣớc ô nhiễm gây nên nhiều thiệt hại nghiêm trọng: dịch bệnh, ung

thƣ, suy giảm nguồn lợi thủy hải sản… Nền công nghiệp phát triển kéo theo lƣợng

nƣớc thải trong quá trình sản xuất đƣa vào môi trƣờng ngày càng lớn. Trong các loại

nƣớc thải công nghiệp thì nƣớc thải chứa kim loại nặng đƣợc chú ý hơn cả do chúng

gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đối với sức khỏe con ngƣời và hủy hoại môi sinh mạnh

mẽ.

Đã có nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng ra khỏi

nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý, phƣơng pháp sinh hóa, phƣơng pháp hóa học…. Trong

đó phƣơng pháp hấp phụ đƣợc áp dụng rộng rãi nhất. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là

sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền và thân thiện với môi trƣờng.

Chuối đƣợc trồng phổ biến tại nhiều quốc gia đặc biệt là ở Việt Nam- một đất

nƣớc nhiệt đới. Vỏ chuối chủ yếu đƣợc sử dụng làm thức ăn cho gia súc hoặc xem nhƣ

một loại rác thải. Nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền này luận văn quyết định

chọn đề tài “Khảo sát khả năng hấp phụ ion Ni 2+ trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ

vỏ chuối”

2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

Chế tạo vật liệu hấp phụ, khảo sát khả năng hấp phụ ion Ni 2+ trên vật liệu hấp

phụ từ đó khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ trên vật liệu hấp phụ

nhằm đƣa ra những điều kiện thích hợp để quá trình hấp phụ ion kim loại của vật liệu

hấp phụ đạt hiệu suất cao nhất.

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối.

- Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và vật liệu hấp phụ.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Hạnh 1



PHẦN NỘI DUNG

Chƣơng 1: CƠ SƠ LÍ THYẾT

1.1. Tổng quan về vỏ chuối

1.1.1. Giới thiệu về cây chuối

Chuối có tên khoa học là Musa paradisiaca L, thuộc họ Musaceae, là loài cây

nhiệt đới đƣợc trồng ở Ấn Độ, Nam Trung Quốc, Maylaysia, Việt Nam, các nƣớc

Đông Phi, Tây Phi, Mỹ Latinh….Các loài chuối hoang dại đƣợc tìm thấy rất nhiều ở

Đông Nam Á, do đó có thể cho rằng Đông Nam Á là quê hƣơng của chuối [6].

Ở Việt Nam, chuối đƣợc trồng nhiều ở các tỉnh phía Nam. Sản lƣợng chuối

trong năm 2013 của cả nƣớc là 1,9 triệu tấn [4]. Cây chuối đƣợc trồng chủ yếu để lấy

trái. Trong năm 2011, toàn thế giới tiêu thụ hơn 145 triệu tấn chuối [35]. Vỏ chuối là

phần bao bọc bên ngoài phần thịt mềm, ngọt đƣợc gọi là thịt chuối. Ở các nƣớc

phƣơng Tây, vỏ chuối đƣợc xem là rác thải hữu cơ. Còn ở các nƣớc phƣơng Đông,

một phần vỏ chuối đƣợc sử dụng làm thức ăn cho gia súc một phần đƣợc xem nhƣ rác

thải.

Hình 1.1: Cây chuối

Hình 1.2: Vỏ chuối

Theo ƣớc tính cứ 6 tấn chuối đƣợc tiêu thụ sẽ tạo ra 1 tấn vỏ chuối [35]. Nếu

biết khai thác hợp lí thì đây sẽ là một nguồn nguyên liệu khổng lồ. Để tận dụng nguồn

nguyên liệu này nhiều nghiên cứu khoa học đã đƣợc tiến hành trong đó nổi bậc nhất là

việc ứng dụng vỏ chuối để sản xuất sinh khối, protein, ethanol, methane, pectin, chiết




xuất các enzym. Vỏ chuối cũng đƣợc sử dụng làm thức ăn cho gia súc và ứng dụng

nhƣ một chất hấp phụ để loại bỏ các kim loại nặng.

1.1.2. Thành phần vỏ chuối [26]

Thành phần của vỏ chuối gồm: cacbohiđrat 59 %, chất xơ 31,7 %, lipid thô 1,7

%, protein 0,9 % và khoáng chất.

Cacbohiđrat có chứa nhiều nhóm OH, thuận lợi cho khả năng hấp phụ thông

qua liên kết hiđro.

1.2. Biến tính vỏ chuối bằng acid citric [12]

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 sấy ở nhiệt độ cao. Axit citric đầu tiên sẽ chuyển thành dạng anhydric,

tiếp theo là phản ứng ester hóa xảy ra giữa anhydric axit và các nhóm hydroxy của

xenlulozo. Tại vị trí phản ứng nhƣ vậy đã xuất hiện hai nhóm chức axit (từ axit citric)

có khả năng trao đổi ion tốt hơn. Nếu tăng nhiệt độ hoặc kéo dài thời gian phản ứng,

quá trình ester hóa có thể tiếp tục xảy ra đối với các nhóm axit còn lại của axit citric

làm giảm khả năng trao đổi ion ( hình 1.3).

O

O

H 2 C COOH

H 2 C C

H 2 C C OCe

O Ce OH

HO C COOH

HO C C

HO C COOH

- H 2 O

O

H 2 C COOH

H 2 C COOH

H 2 C COOH

H 2 C

HO C

H 2 C

O

C OCe

COOH

COOH

- H 2 O

H 2 C

HO C

H 2 C

C

C

C

O

O

O

O

OCe

Ce

OH

H 2 C

O

C OCe

HO C COOH

H 2 C C OCe

O

Hình 1.3: Ester hóa Xenlulozơ bằng axit citric

1.3. Giới thiệu sơ lƣợc về Niken [9, 13, 24]

1.3.1. Đặt tính của Niken

Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, nguyên tố niken (Ni) nằm ở ô số 28

thuộc phân nhóm phụ, nhóm 8, chu kỳ 4. Cấu hình electron của Ni: [Ar]3d 8 4s 2 .




Niken là kim loại màu trắng bạc, có ánh kim, dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ đánh

bóng… Niken đơn chất có tính từ, bị nam châm hút nhƣ sắt. Niken có nhiệt độ nóng

chảy cao (t nc = 1453 o C) và nhiệt độ sôi cao (t s = 3185 o C), là kim loại có hoạt tính hoá

học trung bình.

1.3.2. Nguồn phát sinh Ni

Niken đƣợc phân bố chủ yếu trong các khoáng vật và có mặt trong các tế bào

động thực vật. Nguồn niken lớn nhất do con ngƣời tạo ra là việc đốt cháy nhiên liệu và

dầu ăn thừa, thải ra 26700 tấn Ni/năm trên toàn thế giới. Niken tập trung trong khói

thải của động cơ diesel là 500 1000 mg/lít.

Niken có trong nƣớc thải của một số nhà máy luyện kim và hoá chất có sử dụng

niken, đặc biệt là trong nƣớc thải của các cơ sở mạ điện và sản xuất thép. Các hợp chất

niken sử dụng trong công nghệ mạ điện là NiSO 4 và Ni(NO 3 ) 2 .

Trong tự nhiên cũng có các nguồn phát sinh niken nhƣ: hoạt động của núi lửa,

cháy rừng, bụi sao băng…

1.3.3. Độc tính của Ni

Niken là kim loại có tính linh động cao trong môi trƣờng nƣớc, tích tụ trong các

chất sa lắng, tích lũy trong cơ thể thực vật và một số loài thủy sinh. Niken có khả năng

hoạt hoá một số enzim trong cơ thể, độc tính của niken đƣợc thể hiện khi nó có thể

thay thế các kim loại thiết yếu trong các enzyme và gây ra sự đứt gãy các đƣờng trao

đổi chất trong cơ thể sinh vật và ngƣời. Tiếp xúc lâu với niken có thể xuất hiện hiện

tƣợng viêm da và dị ứng. Khi vào trong cơ thể, niken tan vào máu, kết hợp với

albumin tạo thành hợp chất protein kim loại. Niken tích lũy trong các mô và đƣợc đào

thải qua nƣớc tiểu. Nguy hiểm lớn nhất khi tiếp xúc với Niken là có thể mắc bệnh ung

thƣ đƣờng hô hấp. Nhiễm độc niken có thể chia thành hai trƣờng hợp:

- Nhiễm độc cấp tính: bệnh này thƣờng do Ni(CO) 4 gây nên. Sự phục hồi sau

khi nhiễm độc cấp tính rất chậm, hậu quả dẫn đến viêm phổi xơ hóa.

- Nhiễm độc mãn tính: nhiều nghiên cứu cho thấy những công nhân tinh chế

Niken có nguy cơ mắc bệnh ung thƣ xoang mũi, thanh quản và phổi. Ngộ độc niken

qua đƣờng hô hấp gây khó chịu, buồn nôn, đau đầu. Nếu kéo dài sẽ làm tăng nguy cơ

gây bệnh ác tính ở một số cơ quan khác nhƣ gây ung thƣ thanh quản, dạ dày, thận và

một số phụ tạng khác (mô mềm).




1.4. Quy chuẩn Việt Nam về nƣớc thải [20]

QCVN 40:2011/ BTNMT quy định giá trị tối đa cho phép các thông số ô nhiễm

trong nƣớc thải công nghiệp khi xả thải ra nguồn tiếp nhận nƣớc thải.

ản 1.1: Giá trị C của các thôn số ô nhiễm tron nước thải côn n hiệp

Giá trị C

STT Thông số Đơn vị

A

B

1 Niken mg/l 0,2 0,5

Trong đó:

C: giá trị của thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp.

Cột A: quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp

khi xả vào nguồn nƣớc đƣợc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt.

Cột B: quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp

khi xả vào nguồn nƣớc không dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt.

1.5. Một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng

1.5.1. Phƣơng pháp kết tủa

Nguyên tắc chung của phƣơng pháp kết tủa là thêm một tác nhân tạo kết tủa vào

dung dịch nƣớc, điều chỉnh pH của môi trƣờng để chuyển ion cần tách về dạng hợp

chất ít tan, tách ra khỏi dung dịch dƣới dạng kết tủa.

Xuất phát từ phƣơng trình sau:

n

M nOH M(OH) n

Ở đây n là hóa trị của các ion kim loại (n = 2, 3)

Với quá trình kết tủa hiđroxit kim loại nặng, pH của dung dịch nƣớc ảnh hƣởng

rất mạnh.

1.5.2. Phƣơng pháp trao đổi ion

Đây là phƣơng pháp khá phổ biến sử dụng các chất có khả năng trao đổi ion

(ionit hay còn gọi là nhựa trao đổi ion) với các cation kim loại nặng để giữ, tách các

ion kim loại ra khỏi nƣớc.

n

nRH M R M nH

n

RCl A RA Cl




1.5.3. Phƣơng pháp hấp phụ

Phƣơng pháp này sử dụng các vật liệu hấp phụ có diện tích bề mặt riêng lớn,

trên đó có các trung tâm hoạt động, có khả năng lƣu giữ các ion kim loại nặng trên bề

mặt VLHP. Việc lƣu giữ các ion kim loại nặng có thể do lực tƣơng tác giữa các phân

tử (lực Vander Waals – hấp phụ vật lý), cũng có thể do sự tạo thành các liên kết hóa

học, tạo phức chất giữa các ion kim loại với các nhóm chức (trung tâm hoạt động) có

trên bề mặt VLHP (hấp phụ hóa học), cũng có thể theo cơ chế trao đổi ion,…

1.6. Các khái niệm cơ bản và các loại hấp phụ [5, 10, 16, 17]

1.6.1. Các khái niệm cơ bản

Hấp phụ (adsorption): là sự tích lũy các chất khí hay chất tan trên bề mặt phân

chia pha thƣờng là chất rắn hay chất lỏng.

Chất hấp phụ (adsorbent) là chất mà trên bề mặt của nó xảy ra sự hấp phụ.

Chất bị hấp phụ (adsorbate) là chất có khả năng tích lũy trên bề mặt chất hấp

phụ.

Sự giải hấp (desorption): là quá trình ngƣợc lại với sự hấp phụ tức là chất bị hấp

phụ đi ra khỏi bề mặt chất hấp phụ.

Độ hấp phụ (lƣợng chất bị hấp phụ): là lƣợng chất bị hấp phụ (thƣờng tính bằng

mol) hấp phụ lên 1 cm 2 lớp bề mặt và kí hiệu là a. Thứ nguyên của độ hấp phụ là:

mol/cm 2 . Trong trƣờng hợp không biết bề mặt riêng thì độ hấp phụ tính cho một gam

chất hấp phụ. Trong trƣờng hợp này thứ nguyên của độ hấp phụ là: mol/g.

Hiện tƣợng hấp phụ xảy ra là do sự tƣơng tác của chất hấp phụ và chất bị hấp

phụ. Tùy theo bản chất của lực lƣợng tƣơng tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ,

ngƣời ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.

1.6.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học

Hấp phụ vật lí (Physisorption) Hấp phụ hóa học (Chemisorption)

Lực hấp phụ mang bản chất lực Lực hấp thụ mang bản chất liên kết hóa

Vanderwaals. Không có trao đổi điện tử. học. Có sự trao đổi điện tử.

Nhiệt hấp phụ vài kcal/mol.

Nhiệt hấp phụ vài chục kcal/mol.

Năng lƣợng hoạt hóa có thể quan trọng

Năng lƣợng hoạt hóa không quan trọng.

hay không quan trọng.



Nhiệt độ thấp hấp phụ chiếm ƣu thể.

Hấp phụ thƣờng là đa lớp.

Sự hấp phụ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt

độ, áp suất.

Hấp phụ mang bản chất thuận nghịch.


Nhiệt độ cao hấp phụ chiếm ƣu thế.

Hấp phụ đơn lớp.

Có tính chọn lọc. Chỉ hấp phụ những chất

có khả năng tạo liên kết.

Hấp phụ mang bản chất bất thuận nghịch.

1.6.3. Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch

Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch giống nhƣ sự giới hạn trên bề mặt rắnkhí,

nhƣng hiện tƣợng phức tạp hơn nhiều vì sự có mặt của cấu tử thứ ba chính là môi

trƣờng (dung môi). Các phân tử dung môi cũng có thể hấp phụ trên bề mặt chất hấp

phụ nên sẽ có sự cạnh tranh giữa dung môi và chất tan. Ngoài ra, sự phức tạp thêm bởi

tƣơng tác giữa dung môi và chất tan.

Khi khảo sát sự hấp phụ chất tan trên bề mặt rắn cần phân biệt hai trƣờng hợp:

sự hấp phụ chất không điện ly khi trên bề mặt chỉ hấp phụ các phân tử của các chất bị

hấp phụ và sự hấp phụ các chất điện ly khi trên bề mặt thƣờng có sự hấp phụ chọn lọc

một số ion của chất điện ly có mặt trong dung dịch.

1.6.3.1. Sự hấp phụ phân tử trong dung dịch và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá

trình hấp phụ

Đối với sự hấp phụ phân tử trong dung dịch thì độ hấp phụ đƣợc tính theo biểu

thức 1.1:

(C C ).V.M

0 cb KL

a

(1.1)

m.

Trong đó:

C , C cb là nồng độ lúc ban đầu và nồng độ cân bằng của chất hấp phụ (N).

V là thể tích dung dịch xảy ra sự hấp phụ (l).

m: khối lƣợng chất hấp phụ (g).

a là độ hấp phụ của chất hấp phụ (mg/g).

: hệ số đƣơng lƣợng.

M KL : khối lƣợng phân tử kim loại.

Để khảo sát sự biến thiên của độ hấp phụ theo nồng độ cân bằng của chất bị hấp

phụ thì ta có thể sử dụng phƣơng trình hấp phụ Freundlich hay phƣơng trình hấp phụ




của Langmuir (cả hai phƣơng trình này dùng tốt trong trƣờng hợp nồng độ dung dịch

khá loãng). Tuy nhiên, ta cũng có thể sử dụng phƣơng trình lý thuyết Gibbs nhƣng

việc xác định sức căng bề mặt trên giới hạn dung dịch - rắn không thực hiện đƣợc nên

không thể sử dụng trực tiếp phƣơng trình này.

Hiệu suất hấp phụ đƣợc tính theo công thức 1.2:

(C C )

0 cb

H .100 (1.2)

C

0

Trong đó:

C , C cb là nồng độ ban đầu và nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ (M).

*Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp phụ phân tử:

Ảnh hưởng của dun môi:

Dung môi càng bị hấp phụ kém trên chất hấp phụ thì sự hấp phụ chất tan lên bề

mặt càng tốt. Hay nói cách khác đi là dung môi nguyên chất có sức căng bề mặt càng

lớn thì khả năng bị hấp phụ lên bề mặt rắn càng kém và khả năng bị hấp phụ của chất

tan trên bề mặt rắn càng cao. Vì vậy, sự hấp phụ chất tan trong dung dịch nƣớc thƣờng

tốt hơn sự hấp phụ chất tan trong dung môi hữu cơ.

Một tiêu chuẩn khác cho dung môi trong sự hấp phụ là nhiệt thấm ƣớt của nó

lên chất hấp phụ. Khi cho chất hấp phụ vào một chất lỏng thì lƣợng nhiệt thấm ƣớt q

thoát ra bằng hiệu số của năng lƣợng bề mặt toàn phần của chất hấp phụ.

q = S.(E 1 -E 2 ) (1.3)

Trong đó:

S là bề mặt riêng.

E 1 là năng lƣợng bề mặt toàn phần trên ranh giới chất hấp phụ - không khí.

E 2 là năng lƣợng bề mặt toàn phần trên ranh giới chất hấp phụ - chất lỏng.

Sự khác biệt về tính phân cực trên ranh giới chất hấp phụ - chất lỏng bé hơn so

với trên ranh giới chất hấp phụ - không khí nên E 1 > E 2 và q > 0. Nhiệt thấm ƣớt phụ

thuộc vào các giá trị E 1 , E 2 , vào độ xốp và độ phân tán của chất hấp phụ.

Ảnh hưởng của tính chất chất hấp phụ

Bản chất và độ xốp của chất hấp phụ cũng ảnh hƣởng rất lớn đến sự hấp phụ

trong dung dịch. Các chất hấp phụ phân cực hấp phụ tốt chất phân cực và ngƣợc lại

các chất hấp phụ không phân cực hấp phụ tốt các chất không phân cực.




Kích thƣớc lỗ xốp cũng ảnh hƣởng đáng kể đến sự hấp phụ. Khi kích thƣớc chất

tan nhỏ có thể đi sâu vào mao quản của chất hấp phụ vì vậy khi độ xốp tăng thì độ hấp

phụ tăng và khi độ xốp giảm mà kích thƣớc chất tan tăng thì độ hấp phụ giảm.

Ảnh hưởng của tính chất chất bị hấp phụ

Quy tắc Rahbinder đƣa ra sự phụ thuộc của độ hấp phụ vào độ phân cực của các

chất trong hệ. Theo quy tắc này, chất C có thể bị hấp thụ trên bề mặt phân chia hai pha

A và B khi hằng số điện môi của nó có giá trị trung gian giữa hằng số điện môi của A

và B, tức là: ɛ A > ɛ C > ɛ B hay ɛ A < ɛ C < ɛ B .

Quy tắc Rahbinder cho thấy rằng các phân tử chất hoạt động bề mặt phải định

hƣớng trên bề mặt phân cách thế nào cho phần phân cực hƣớng về pha phân cực, còn

phần không phân cực hƣớng về pha không phân cực (không khí đƣợc xem nhƣ là pha

không phân cực). Điều này đƣợc mô tả ở hình 1.1.

o

Phaàn phaân cöïc

Phaàn khoâng phaân cöïc

Hình 1.4: Sơ đồ định hướn các phân tử chất HĐ M trên bề mặt phân chia hai pha

bản chất khác nhau

Từ quy tắc Rahbinder cho thấy mọi chất ƣa nƣớc phân cực sẽ hấp phụ tốt các

chất hoạt động bề mặt từ các chất lỏng không phân cực hay phân cực yếu và ngƣợc lại

mọi chất ghét nƣớc không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất hoạt động bề mặt từ các

chất lỏng phân cực. Trên cơ sở này, trong thực tế ngƣời ta dùng các chất hấp phụ phân

cực (silica gel, đất sét) để hấp phụ các chất hoạt động bề mặt từ môi trƣờng không

phân cực và dùng chất hấp phụ không phân cực (than) để hấp phụ trong các môi

trƣờng phân cực.

Bên cạnh đó còn có một số quy tắc khác nhƣ: theo sự tăng của phân tử lƣợng thì

khả năng bị hấp phụ tăng lên. Chính vì thế, các alkaloid và phẩm màu thƣờng có phân

tử khối lớn bị hấp phụ rất tốt. Ngoài ra, các chất thơm cũng bị hấp phụ tốt hơn các hợp

chất mạch thẳng.

Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ




Sự hấp phụ trong dung dịch diễn ra chậm hơn sự hấp phụ khí vì trong dung dịch

thì sự giảm nồng trên bề mặt phân chia pha chỉ có thể đƣợc phục hồi bằng sự khuếch

tán, mà sự khuếch tán trong dung dịch thƣờng xảy ra chậm. Vì vậy, để xúc tiến sự thiết

lập cân bằng hấp phụ trong các trƣờng hợp này dung dịch thƣờng đƣợc khuấy hay lắc.

Sự hấp phụ các phân tử lớn lên chất hấp phụ xốp có kích thƣớc lỗ xốp nhỏ diễn

ra rất chậm. Trong trƣờng hợp này cân bằng cân bằng hấp phụ đƣợc thiết lập rất lâu

hoặc hoàn toàn không đạt tới đƣợc.

Khi tăng nhiệt độ thì sự hấp phụ trong dung dịch giảm xuống. Tuy nhiên thì ở

mức độ thấp hơn so với sự hấp phụ khí.

1.6.3.2. Sự hấp phụ các chất điện ly

Bản chất của chất hấp phụ có ý nghĩa quyết định trong sự hấp phụ các ion. Các

ion của chất điện ly chỉ bị hấp phụ trên các bề mặt cấu tạo từ những phân tử phân cực

hay ion. Vì vậy, sự hấp phụ ion còn gọi là sự hấp phụ phân cực.

Trên bề mặt của chất hấp phụ có một điện tích xác định và nó chỉ có thể hấp

phụ các ion tích điện trái dấu với nó. Các ion có điện tích cùng dấu với bề mặt chất

hấp phụ sẽ không bị hấp phụ nhƣng do tƣơng tác tĩnh điện chúng sẽ nằm cạnh các ion

bị hấp phụ và tạo nên lớp điện tích kép.

Đối với các ion cùng hóa trị thì ion nào có bán kính càng lớn thì khả năng bị

hấp phụ càng cao. Vì các ion có bán kính lớn thì có tính phân cực lớn nên dễ bị hút

gần bề mặt bởi các ion hay phân tử phân cực khác. Ngoài ra, bán kính ion càng lớn thì

khả năng bị hydrate hóa càng kém nên tƣơng tác tĩnh điện giữa ion với bề mặt hấp phụ

mạnh (lớp vỏ hydrate ngăn cản tƣơng tác tĩnh điện).

Cụ thể nhƣ khả năng bị hấp phụ tăng lên theo thứ tự sau:

Li + < Na + < K + < Rb + < Cs +

Mg 2+ < Ca 2+ < Sr 2+ < Ba 2+

Cl Br NO I SCN

3

Đối với các dung dịch có chứa các ion có hóa trị khác nhau thì điện tích của ion

đóng vai trò quan trọng nhất. Ion có hóa trị càng cao thì nó bị hấp phụ càng mạnh.

1.6.3.3. Sự hấp phụ trao đổi

Khi cho vào dung dịch chất điện ly một chất hấp phụ mà trên bề mặt của nó đã

hấp phụ sẵn một chất điện ly nào đó thì có sự hấp phụ trao đổi xảy ra, tức là có sự trao




đổi ion giữa lớp điện kép của chất hấp phụ với môi trƣờng. Trong sự hấp phụ trao đổi,

nếu chất hấp phụ lấy từ môi trƣờng một lƣợng ion nào đó thì đồng thời nó cũng phóng

thích vào môi trƣờng một lƣợng tƣơng đƣơng các ion khác mang điện cùng dấu.

Sự hấp phụ trao đổi không chỉ diễn ra trên bề mặt chất hấp phụ mà còn có thể

xảy ra bên trong thể tích chất hấp phụ nơi mà dung dịch tiếp xúc đƣợc.

* Đặc điểm của hấp phụ trao đổi

+ Có tính đặc thù tức là sự trao đổi chỉ xảy ra đối với một số ion xác định.

+ Sự hấp phụ trao đổi luôn là bất thuận nghịch.

+ Sự hấp phụ trao đổi xảy ra chậm hơn sự hấp phụ các chất không điện li và rất

chậm hơn khi ion trao đổi nằm sâu trong chất hấp phụ.

+ Sự hấp phụ trao đổi có thể gây nên sự trao đổi pH của môi trƣờng. Nếu chất

hấp phụ có khả năng trao đổi ion H + của nó với một cation nào khác trong môi trƣờng

thì quá trình hấp phụ trao đổi làm giảm pH của môi trƣờng. Nếu chất hấp phụ trao đổi

anion OH - của nó với một anion nào khác của môi trƣờng thì khi hấp phụ trao đổi xảy

ra thì nó làm tăng pH của môi trƣờng.

Sự trao đổi ion trong hai trƣờng hợp này có thể đƣợc biểu diễn nhƣ sau:

Anionit OH Na Cl Anionit Cl Na OH

Cationit H Na Cl Cationit Na H Cl

1.6.4. Sự hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc

Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc còn bị ảnh hƣởng nhiều bởi pH của môi

trƣờng. Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ. Các chất có

tính axit yếu, bazơ yếu hoặc lƣỡng tính sẽ bị phân ly, tích điện âm, dƣơng hoặc trung

hoà. Ngoài ra sự biến đổi pH cũng ảnh hƣởng đến các nhóm chức bề mặt của chất hấp

phụ do sự phân ly các nhóm chức [9, 10].

Đặc tính của ion kim loại tron môi trườn nước

Để tồn tại đƣợc ở trạng thái bền, các ion kim loại trong môi trƣờng nƣớc bị

hiđrat hoá tạo ra lớp vỏ là các phân tử nƣớc, tạo ra các phức chất hiđroxo, tạo ra các

cặp ion hay phức chất khác. Dạng phức hiđrxo đƣợc tạo ra nhờ phản ứng thủy phân.

Sự thuỷ phân của ion kim loại trong dung dịch có thể chịu ảnh hƣởng rất lớn bởi pH

của dung dịch. Khi pH của dung dịch thay đổi dẫn đến thay đổi phân bố các dạng thuỷ

phân, làm cho thay đổi bản chất, điện tích, kích thƣớc ion kim loại có thể tạo phức, sự




hấp phụ và tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ, điều này ảnh hƣởng đến cả dung lƣợng và

cơ chế hấp phụ [9, 10].

1.6.5. Cân bằng hấp phụ - phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

1.6.5.1. Cân bằng 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 hấp 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 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:

a = f (T, P hoặc C)

Ở nhiệt độ không đổi (T = const), đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của a vào P

hoặc C [a = 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 kính nghiệm

tùy thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lí số liệu thực nghiệm [9,

14, 22].

1.6.5.2. Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Một số luận điểm của thuyết hấp phụ Langmuir:

a. Lực hấp phụ mang bản chất lực hóa học.

b. Sự hấp phụ xảy ra trên các trung tâm hoạt động của chất hấp phụ.

c. Do lực hấp phụ mang bản chất là lực hóa học nên có khả năng tiến đến bão

hòa . Vì vậy, mỗi trung tâm hoạt động chỉ có thể hấp phụ một phân tử chất bị hấp phụ

mà thôi. Do đó sự hấp phụ là đơn lớp.

d. Các phân tử chất bị hấp phụ chỉ đƣợc giữ bởi các trung tâm hoạt động trong

một khoảng thời gian xác định. Tuy nhiên, trung tâm hoạt động lại chỉ có thể hấp phụ

phân tử mới thay chỗ cho phân tử vừa mới đi ra…. Thời gian lƣu lại các phân tử ở

trạng thái bị hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ thấp, thời gian này rất lâu, ở

nhiệt độ cao khoảng 1000 2000 C thì thời gian đó khoảng 10 -6 giây.

e. Langmuir bỏ qua sự tƣơng tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ. Nói khác đi

tức là thời gian lƣu lại các phân tử chất bị hấp phụ trên các trung tâm hoạt động không




phụ thuộc vào các trung tâm hoạt động bên cạnh bị chiếm bởi các phân tử chất bị hấp

phụ khác.

Xuất phát từ các quan điểm nêu trên Langmuir đã xây dựng phƣơng trình hấp

phụ đẳng nhiệt cho hệ hấp phụ rắn – dung dịch nhƣ sau:

kCcb

a a (1.8)

max

1

kC

cb

Trong đó:

C cb là nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/l).

a là độ hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).

a max là độ hấp phụ cực đại (mg/g).

k là hằng số Langmuir.

Khi nồng độ chất bị hấp phụ là rất nhỏ (C cb << 1 hay kC cb << 1) 1+ kC cb ≈ 1.

Khi đó, phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir giống phƣơng trình hấp phụ đẳng

nhiệt Henry mô tả sự phân bố vật chất giữa hai pha: a = a max kC cb . Nhƣ vậy, ở nồng độ

rất nhỏ thì độ hấp phụ tỉ lệ thuận với nồng độ chất bị hấp phụ.

Khi nồng độ chất bị hấp phụ càng lớn (C cb >> 1 hay kC cb >> 1) 1+ kC cb ≈

kC cb . Khi đó, phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng a = a max , nghĩa là

lƣợng chất bị hấp phụ không phụ thuộc vào nồng độ chất bị hấp phụ. Khi đó, bề mặt

chất hấp phụ đã bão hòa bởi một đơn lớp các phân chất bị hấp phụ.

Phƣơng trình 1.8 chứa hai thông số a max và hằng số k. Độ hấp phụ cực đại a max

có một giá trị xác định tƣơng ứng với số tâm hấp phụ, còn hằng số k phụ thuộc tƣơng

tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và nhiệt độ. Từ các số liệu thực nghiệm có thể

xác định a max và hằng số k bằng phƣơng pháp tối ƣu (hình 1.3) hay đơn giản là bằng

phƣơng pháp đồ thị (hình 1.4).

Để có đồ thị ở dạng tuyến tính, phƣơng trình 1.8 đƣợc viết thành:

Ccb

1 1

C

cb (1.9)

a a k a

max

Từ số liệu thực nghiệm vẽ đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a theo C cb . Đƣờng đẳng

nhiệt hấp phụ Langmuir và đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a vào C cb có dạng nhƣ hình 1.3

và hình 1.4.

max




a

C cb

a

α

M

O C cb O

C cb

Hình 1.5: Đườn đẳng nhiệt

Hình 1.6: Đồ thị sự phụ thuộc

hấp phụ Langmuir

của C cb /a và C cb

Từ đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a vào C cb dễ dàng tính đƣợc a max và hằng số k.

1

OM a k

max

tg

1 1

amax

a

tg

max

Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đơn giản, cho phép giải

thích khá thỏa đáng các số liệu thực nghiệm [9, 14, 22].

1.7. Phƣơng pháp định lƣợng kim loại [22, 35]

Để định lƣợng kim loại ta có ba phƣơng pháp chủ yếu là: phƣơng pháp phân

tích thể tích, phƣơng pháp phân tích trắc quang và phƣơng pháp phân tích quang phổ

nguyên tử.

1.7.1. Phƣơng pháp phân tích trắc quang

Phƣơng pháp phân tích đo quang là phƣơng pháp phân tích công cụ dựa trên

việc đo những tín hiệu bức xạ điện từ và tƣơng tác của bức xạ điện từ với chất nghiên

cứu.

Phƣơng pháp này có ƣu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi. Có độ nhạy cao, độ

chính xác đƣợc tới 10 -6 mol/l. Tùy thuộc vào hàm lƣợng chất cần xác định mà có độ

chính xác từ 0,2 tới 20%.

Cơ sở của phƣơng pháp phân tích trắc quang là định luật Lambe-Beer: Khi

chiếu một chùm bức xạ đơn sắc (cƣờng độ bức xạ ban đầu là I ) đi qua một lớp dung

dịch có bề dày l và có nồng độ là C, thì sau khi đi qua dung dịch cƣờng độ bức xạ bị




giảm đi (cƣờng độ của bức xạ đi ra khỏi dung dịch là I) do quá trình hấp thụ, phản xạ,

tán xạ...

Trong đó:

Độ hấp thu quang của dung dịch tỷ lệ thuận với C và I:

A : độ hấp thụ

λ

A

λ

ε : hệ số hấp thu phân tử (l/mol.cm)

l: bề dày khối dung dịch (cm)

C: nồng độ dung dịch (mol/l)

lg I o εlC (1.12)

I

1.7.2. Phƣơng pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS)

Sự xuất hiện phổ hấp thu nguyên tử:

Khi chiếu một chùm tia bức xạ có những bƣớc sóng xác định vào nguyên tử ở

trạng thái hơi tự do thì các nguyên tử đó sẽ hấp thu các bức xạ có bƣớc sóng nhất định

ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ của nó và

nguyên tử chuyển lên trạng thái kích thích. Quá trình hấp thu năng lƣợng của nguyên

tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố đó (phổ hấp thu nguyên

tử).

Nguyên tắc của phép đo AAS:

Chọn các điều kiện và trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái

đầu sang trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.

Chiếu chùm tia bức xạ đặc trƣng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi

nguyên tử ở trên.

Dùng hệ thống máy quang phổ hấp thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn ra

một vạch phổ hấp thu của nguyên tố phân tích để đo cƣờng độ của nó.

Trong đó:

Cƣờng độ vạch phổ hấp thu nguyên tử:

A a.C

b

(1.13)

λ

A : cƣờng độ vạch phổ hấp thu nguyên tử

λ

C: nồng độ nguyên tố phân tích có trong dung dịch mẫu




a: hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm để hóa

hơi và nguyên tử hóa mẫu.

b: hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố.

Phƣơng pháp nàu có ƣu điểm :

- Độ chính xác của máy AAS cao: RSD < 2%

- Độ lặp lại rất tốt: RSD < 1%

- Độ nhạy: rất nhạy, đo dƣợc hàm lƣợng tới ppb (microgam/ kg)

- Phân tích đƣợc rất nhiều nguyên tố và thời gian phân tích nhanh

1.7.3. Phƣơng pháp phân tích thể tích

Phân tích thể tích là phƣơng pháp phân tích định lƣợng dựa trên sự đo thể tích

của dung dịch thuốc thử đã biết chính xác nồng độ (dung dịch chuẩn) cần dùng để

phản ứng hết với chất cần xác định có trong dung dịch cần phân tích. Dựa vào thể tích

và nồng độ dung dịch chuẩn đã dùng để tính ra hàm lƣợng chất cần xác định có trong

dung dịch phân tích.

Dựa theo bản chất của phản ứng chuẩn độ, phƣơng pháp phân tích thể tích có

thể phân ra làm các loại nhƣ sau:

- Phƣơng pháp chuẩn độ axit-bazơ (phƣơng pháp trung hòa).

- Phƣơng pháp chuẩn độ kết tủa.

- Phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức.

- Phƣơng pháp chuẩn độ oxi hóa khử.

Phƣơng pháp này có ƣu điểm là đơn giản, tiến hành dễ dàng tuy nhiên độ chính

xác không cao. Do đây là bƣớc đầu khảo sát sự hấp phụ của vỏ chuối biến tính nên

luận văn chọn phƣơng pháp phân tích thể tích để định lƣợng nồng độ Ni




Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu, hoá chất, dụng cụ, thiết bị

2.1.1. Nguyên liệu

Vỏ chuối đƣợc thu mua ở chợ An Thới - TPCT.

2.1.2. Hoá chất

Các hoá chất đƣợc dùng là các hoá chất có độ ttinh khiết phân tích hoặc tinh

khiết hoá học.

STT Hoá chất STT Hoá chất

1 Axit Citrit 6 Murexit

2 Natri hiđroxit 7 Dung dịch Amoniac

3 Niken nitrat 8 Amoni clorua

4 EDTA 9 Natri clorua

5 Natri hiđrocacbonat 10 Axit nitric

2.1.3. Thiết bị

STT Dụng cụ và thiết bị STT Dụng cụ và thiết bị

1 Tủ sấy Memmert UM - 400 7 Bình định mức

2

Máy khuấy từ Heidolph

lustruments MR 1000

8 Cốc thuỷ tinh

3 Máy đo pH Laqua Horiba 9 Phiễu lọc

4 Cân phân tích AND GR - 200 10 Erlen 100ml

5 Giấy đo pH 11 Pipet bầu 10ml

6 Đũa thuỷ tinh 12 Buret 25ml

2.2. Phƣơng pháp chuẩn độ complexon xác định Ni 2+

2.2.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp

Nguyên tắc của phép chuẩn độ định lƣợng Ni bằng EDTA dựa trên phản ứng

tạo phức bền của Ni 2+ với EDTA:

Ni 2+ + H 2 Y 2- NiY 2- + 2H +

Chỉ thị là murexit 1% trong NaCl, pH =10

Murexit tạo phức màu vàng với Ni 2+ trong môi trƣờng kiềm mạnh (pH = 10).

Tại điểm tƣơng đƣơng Murexit ở dạng H 4 Ind - màu tím, phản ứng xảy ra rất chậm,




phải thêm EDTA từ từ.

NiH 4 Ind + (vàng) + H 2 Y 2- NiY 2- + H 4 Ind - (tím)

2.2.2. Cách tiến hành

2.2.2.1. Chuẩn bị mẫu trắng

Dùng pipet lấy chính xác 10 ml nƣớc cất cho vào erlen 100 ml. Thêm lƣợng chỉ

thị murexit (bằng hạt đậu) + 5 ml dung dịch đệm có pH = 10 vào trong erlen.

Đƣa lên buret 25 ml dung dịch EDTA 0,02N và chỉnh về vạch 0. Tiến hành

chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển sang màu tím thì ngƣng chuẩn độ. Ghi lại thể tích

(ml) EDTA đã chuẩn độ (V ).

2.2.2.2. Chuẩn độ xác định nồng độ Ni 2+

Dùng pipet lấy chính xác 10 ml dung dịch Ni 2+ cần xác định nồng độ cho vào

erlen 100ml. Thêm lƣợng chỉ thị murexit (bằng hạt đậu) vào trong erlen.

Đƣa lên buret 25ml dung dịch EDTA 0,02N, chỉnh về vạch 0. Tiến hành chuẩn

độ đến khi dung dịch có ánh đỏ xuất hiện thì thêm 5ml dung dịch đệm có pH = 10

vào. Tiếp tục chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển sang màu tím thì ngƣng chuẩn

độ. Khi gần điểm tƣơng đƣơng thì phải thêm EDTA thật chậm. Ghi thể tích (ml)

EDTA đã chuẩn độ. Nồng độ Ni 2+ (N) đƣợc tính theo công thức:

CEDTA

.( VEDTA

Vo

)

C 2

(1.12)

Ni

10

Hình 2.1: Dung dịch Ni 2+ khi có

mặt chỉ thị murexit

Hình 2.2: Dung dịch Ni 2+ sau

chuẩn độ




2.2.2.3. Chuẩn bị hoá chất

- Dung dịch gốc Ni(NO 3 ) 2 : hòa tan 2,91g [Ni(NO 3 ) 2 .6H 2 O] trong nƣớc cất và định

mức thành 1000 ml ta đƣợc dung dịch Ni 2+ 0,02N.

- Chỉ thị Murexide (C 8 H 4 N 5 O 8 NH 4 .H 2 O): cân 1g murexide + 100g NaCl tinh khiết đã

sấy khô, đựng trong lọ thủy tinh màu, đậy kín.

- Dung dịch đệm NH 4 OH + NH 4 Cl: cân 5,35 g NH 4 Cl hòa tan trong 100ml nƣớc cất,

thêm dung dịch NH 4 OH đậm đặc vào, đo bằng máy đo pH cho dến khi ta đƣợc dung

dịch đệm có pH = 10.

- EDTA (0.02N)

2.3. Quy trình xử lý và chế tạo vật liệu hấp phụ

Vỏ chuối tƣơi

Làm sạch

Phơi nắng

Sấy 80C

Nghiền nhỏ

Vỏ chuối nguyên

liệu

Ngâm axit citric

Hoạt hoá

Ngâm rửa

Sấy khô

VLHP

Hình 2.3 : Quy trinh xử lý và chế tạo VLHP




2.3.1.Xử lí nguyên liệu

Vỏ chuối thu về đƣợc rửa sạch bằng nƣớc máy, đem phơi nắng năm ngày, sau

đó sấy đến khô ở 80 0 C. Vỏ chuối khô đƣợc nghiền thành bột, tiếp tục rửa bột vỏ chuối

bằng nƣớc cất đến khi nƣớc lọc trong. Sấy khô ở 80 C. Bột vỏ chuối khô đƣợc rây lấy

kích thƣớc hạt 0,5 mm (vỏ chuối nguyên liệu).

2.3.2. Chế tạo VLHP

2.3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình biến tính

Chuẩn bị 5 mẫu vỏ chuối mỗi mẫu cân 10g vỏ chuối nguyên liệu cho vào cốc +

100 ml axit citric 1M, ngâm qua đêm, lọc bớt axit dƣ, sau đó đem sấy ở 120 C lần

lƣợt trong 4 giờ, 8 giờ, 12 giờ, 13 giờ, 14 giờ. Rửa sạch bằng nƣớc cất đến khi nƣớc

rửa đạt pH = 7. Sau đó sấy khô và bảo quản trong các bao plastic.

Đem 1 gam mỗi mẫu đi hấp phụ dung dịch Ni 2+ 0,02N. Xác định nồng độ Ni 2+

còn lại sau hấp phụ bằng dung dich EDTA 0,02N. Kết quả đƣợc liệt kê ở bảng phụ lục

1.

2.3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đến quá trình biến tính

Cân 10 gam vỏ chuối nguyên liệu cho vào cốc, ngâm qua đêm với 100 ml axit

citric có nồng độ thay đổi lần lƣợt là 0,2M, 0,6M, 0,8M, 1M, 1,2M. Lọt bớt axit, sau

đó đem sấy ở 120 C trong khoảng thời gian tốt nhất là 12 giờ. Rửa sạch bằng nƣớc cất

đến khi nƣớc rửa đạt pH = 7. Sau đó sấy khô và bảo quản trong các bao plastic.

Đem mẫu đi hấp phụ dung dịch Ni 2+ 0,02N. Xác định nồng độ Ni 2+ còn lại sau

hấp phụ bằng dung dich EDTA 0,02N. Kết quả đƣợc liệt kê ở bảng phụ lục 2.

Hình 2.4: Vỏ chuối n uyên liệu

Hình 2.5: VLHP




2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP và vỏ chuối nguyên liệu

2.4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu

- Cân 0,5 gam vỏ chuối nguyên liệu cho vào cốc 100ml, thêm 50ml dung dịch

Ni 2+ 0,02N.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/ phút trong 30 phút ở

nhiệt độ phòng. Lọc lấy dung dịch sau hấp phụ.

- Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch sau hấp phụ đem chuẩn độ bằng

phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức với thuốc thử EDTA 0,02N, ghi nhận thể tích (ml)

EDTA đã chuẩn độ, tiến hành chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình.

- Tính nồng độ ion Ni 2+ trong dung dịch sau hấp phụ theo công thức (1.12), từ đó

tính độ hấp phụ a (mg/g) của vỏ chuối nguyên liệu theo công thức (1.1) và hiệu suất

hấp phụ theo công thức (1.2). Mỗi thí nghiệm lặp lại 5 lần lấy kết quả trung bình.

2.4.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP

- Cân 0,5 gam VLHP cho vào cốc 100ml, thêm 50ml dung dịch Ni 2+ 0,02N.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/ phút trong 30 phút ở

nhiệt độ phòng. Lọc lấy dung dịch sau hấp phụ.





tính độ hấp phụ a (mg/g) của VLHP theo công thức (1.1) và hiệu suất hấp phụ theo

công thức (1.2). Mỗi thí nghiệm lặp lại 5 lần lấy kết quả trung bình.

2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của VLHP

2.5.1. Ảnh hƣởng của thời gian


Ni 2+ 0,02N.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/ phút trong khoảng

thời gian lần lƣợt từ 10 60 phút ở nhiệt độ phòng. Lọc lấy dung dịch sau hấp phụ.








tính độ hấp phụ a (mg/g) của vỏ chuối nguyên liệu theo công thức (1.1) và hiệu suất


- Xác định thời gian tốt nhất để hấp phụ là 30 phút để nghiên cứu các thí nghiệm

tiếp theo.

2.5.2. Ảnh hƣởng của pH


Ni 2+ 0,02N có pH lần lƣợt từ 1 7.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/ phút với thời gian tốt

nhất là 30 phút, ở nhiệt độ phòng. Lọc lấy dung dịch sau hấp phụ. Dùng pipet lấy

chính xác 10ml dung dịch sau hấp phụ đem chuẩn độ bằng phƣơng pháp chuẩn độ tạo

phức với thuốc thử EDTA 0,02N, ghi nhận thể tích (ml) EDTA đã chuẩn độ, tiến hành

chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình.

- Tính nồng độ ion Ni 2+ trong dung dịch sau hấp phụ theo công thức (1.12), từ

đó tính độ hấp phụ a (mg/g) của vỏ chuối nguyên liệu theo công thức (1.1) và hiệu suất


- Xác định pH tốt nhất để hấp phụ là 6.

2.5.3. Ảnh hƣởng của nồng độ - cân bằng hấp phụ

- Cân chính xác 0,5 gam VLHP cho vào cốc 100 ml, thêm vào 50 ml dung dịch

Ni2+ với nồng độ đầu lần lƣợt 5.10-3 N, 1.10-2 N, 1,5.10-2 N, 2.10-2, 2,5.10-2 có pH

= 6.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/phút trong khoảng thời

gian 30 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó, dùng phễu lọc, xếp giấy lọc để lọc lấy dung

dịch sau hấp phụ.

- Dùng pipet lấy chính xác 10 ml dung dịch sau hấp phụ đem chuẩn độ bằng

phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức với thuốc thử EDTA ở các nồng độ xác định tƣơng

ứng (N), ghi nhận thể tích (ml) EDTA đã chuẩn độ, tiến hành chuẩn độ 3 lần, lấy kết

quả trung bình.

- Tính nồng độ Ni2+ trong dung dịch sau hấp phụ theo công thức 1.12 , từ đó tính

độ hấp phụ a (mg/g) của VLHP theo công thức 1.1 và hiệu suất hấp phụ theo công

thức 1.2 . Mỗi thí nghiệm đƣợc lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình.




2.5.4. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ theo mô hình

hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir

Từ các yếu tố đã khảo sát ở trên ta rút ra đƣợc điều kiện hấp phụ tốt nhất của

VLHP và tiến hành xác định độ hấp phụ cực đại, hằng số cân bằng hấp phụ của VLHP

theo phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir. Sử dụng các kết quả thu đƣợc khi khảo sát

ảnh hƣởng của nồng độ để tính toán độ hấp phụ cực đại và hằng số hấp phụ của VLHP

vì các thí nghiệm này đƣợc thực hiện ở điều kiện tốt nhất đã đƣợc khảo sát (thời gian,

pH).


a (mg/g)



Chƣơng 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình biến tính vỏ chuối

3.1.1. Kết quả ảnh hƣởng của thời gian

ản 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời ian đến quá trình biến tính

Thời gian

Nồn đầu C o (N)

Nồn độ cân bằng C cb

(N)

Độ hấp phụ a

(mg/g)

4 0,02 8,06.10 -3 17,612

8 0,02 7,00.10 -3 19,175

12 0,02 5,34.10 -3 21,624

13 0,02 5,80.10 -3 20,945

14 0,02 6,00.10 -3 20,650

Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng biến tính vỏ chuối đƣợc

thể hiện trong hình 3.1.

25

20

15

10

5

0

0 5 10 15

Thời gian (giờ)

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời ian đến quá trình biến tính vỏ

chuối

Từ bảng 3.1 và hình 3.1 cho thấy từ 4 12 giờ độ hấp phụ tăng. Trong khoảng

thời gian này xảy ra phản ứng este hoá giữa anhydric axit và xenlulozơ trong vỏ chuối.

Tại vị trí phản ứng bắt đầu xuất hiện hai nhóm chức axit có khả năng trao đổi ion tốt

hơn nhóm OH của xenlulozơ. Từ 12 giờ trở đi độ hấp phụ giảm điều này có thể giải


a (mg/g)



thích là do phản ứng este hoá tiếp tục diễn ra trên hai nhóm axit còn lại kết quả chỉ còn

một nhóm chức axit nên độ hấp phụ giảm.

giờ.

Kết quả trên cho thấy thời gian tốt nhất cho quá trình biến tính vỏ chuối là 12

3.1.2.Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ axit citric

ản 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồn độ axit citric đến quá trình biến

tính

Nồn độ citric

(M)

Nồn đầu C o (N)

Nồn độ cân bằng C cb

(N)

Độ hấp phụ a

(mg/g)

0,2 0,02 14,00.10 -3 8,850

0,6 0,02 7,20.10 -3 18,880

0,8 0,02 5,80.10 -3 20,945

1,0 0,02 5,20.10 -3 21,830

1,2 0,02 5,34.10 -3 21,624

1,5 0,02 5,40.10 -3 21,535

Từ số liệu ở bảng 3.2 ta vẽ đƣợc đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ axit citric đến

quá trình bến tính.

25

20

15

10

5

0

0 0,5 1 1,5 2

Nồng độ citric (M)

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của của nồn độ axit citric đến quá trình

biến tính vỏ chuối




Từ đồ thị hình 3.2 ta thấy độ hấp phụ của vật liệu tăng nhanh khi tăng nồng độ

axit citric từ 0,2M 1M. Nồng độ từ 1M 1,5M độ hấp phụ tăng không đáng kể gần

nhƣ đạt cân bằng. Do đó luận văn chọn axit citric có nồng độ 1M làm nồng độ tốt nhất

để biến tính vỏ chuối.

Tóm lại trong quá trình biến tính vỏ chuối bằng axit citric luận văn chọn:

- Nồng độ axit citric là 1M.

- Thời gian hoạt hoá là 12 giở ở 120 C.

3.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP và nguyên liệu vỏ chuối

3.2.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu vỏ chuối

Sau khi khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu vỏ chuối thu đƣợc kết quả

trình bày ở bảng 3.3.

ản 3.3: Kết quả khảo sát khả năn hấp phụ của n uyên liệu vỏ chuối

Thể tích EDTA chuẩn độ

(ml)

V 1 V 2 V 3

V tb

C cb (N) Độ hấp phụ Hiệu suất

(ml)

a (mg/g) hấp phụ

H%

Mẫu 1 9,5 9,5 9,6 9,53 1,906.10 -2 2,773 4,7

Mẫu 2 9,6 9,6 9,6 9,60 1,920.10 -2 2,360 4,0

Mẫu 3 9,6 9,6 9,6 9,60 1,920.10 -2 2,360 4,0

Mẫu 4 9,6 9,5 9,6 9,57 1,914.10 -2 2,537 4,3

Mẫu 5 9,6 9,6 9,6 9,60 1,920.10 -2 2,360 4,0

Các iá trị trun bình 1,916.10 -2 2,478 4,2

3.2.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP

Sau khi khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP thu đƣợc kết quả trình bày ở

bảng 3.4.




ản 3.4: Kết quả khảo sát khả năn hấp phụ của VLHP


(ml)

V 1 V 2 V 3

V tb

(ml)

C cb (N)

Độ hấp phụ

a (mg/g)

Hiệu suất

hấp phụ

Mẫu 1 5,7 5,7 5,7 5,7 1,140.10 -2 25,370 43,0

Mẫu 2 5,7 5,7 5,7 5,7 1,140.10 -2 25,370 43,0

Mẫu 3 5,7 5,8 5,7 5,73 1,146.10 -2 25,193 42.7

Mẫu 4 5,7 5,7 5,7 5,7 1,140.10 -2 25,370 43,0

Mẫu 5 5,8 5,8 5,8 5,8 1,160.10 -2 24,780 42,0

H%

Các iá trị trun bình 1,145.10 -2 25,217 42,74

Từ các kết quả thu đƣợc ở bảng 3.3 và bảng 3.4 ta tiến hành so sánh độ hấp

phụ, hiệu suất hấp phụ của nguyên liệu vỏ chuối và VLHP thu đƣợc bảng số liệu 3.5.

ản 3.5: So sánh độ hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của n uyên liệu vỏ chuối và

VLHP

N uyên liệu vỏ chuối

VLHP

C 0 (N) C cb (N) a (mg/g) H % C 0 (N) C cb (N) a (mg/g) H %

0,02 1,916.10 -2 2,478 4,2 0,02 1,145.10 -2 25,217 42,74

Kết quả ở bảng 3.5 cho thấy cả nguyên liệu vỏ chuối và VLHP đều có khả năng

hấp phụ ion Ni 2+ . Do VLHP và nguyên liệu vỏ chuối đều có cấu trúc lỗ xốp nên đều có

khả năng hấp phụ ion kim loại. Thành phần vỏ chuối có chứa xenlulozơ chứa nhiều

nhóm hyđroxy đóng vai trò quan trọng trong khả năng trao đổi ion. Tuy nhiên, khi so

sánh độ hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của VLHP và nguyên liệu vỏ chuối đối với ion

Ni 2+ kết quả cho thấy khả năng hấp phụ của VLHP tốt hơn nguyên liệu vỏ chuối rất

nhiều. Sở dĩ nhƣ vậy là do khi hoạt hoá bằng acid citric các nhóm hyđroxy của nguyên

liệu vỏ chuối đã đƣợc thay thế bằng nhóm chức acid (từ acid citric) nên VLHP có khả

năng trao đổi ion tốt hơn.


a (mg/g)



3.3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng

3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian

Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của

VLHP thu đƣợc kết quả trình bày ở phụ lục 3. Sau đó tính kết quả trung bình của các

thí nghiệm thu đƣợc bảng số liệu 3.6.

ản 3.6: Ảnh hưởng của thời ian đến khả năn hấp phụ ion Ni 2+ của VLHP

Các thôn số hấp phụ

Thời gian

Nồn đầu C o

Nồn độ cân bằng

Độ hấp phụ a

Hiệu suất hấp

(N)

C cb (N)

(mg/g)

phụ H%

5 0,02 1,22.10 -2 23,01 39

10 0,02 1,20.10 -2 23,60 40

20 0,02 1,16.10 -2 24,78 42

30 0,02 1,14.10 -2 25,37 43

40 0,02 1,14.10 -2 25,37 43

50 0,02 1,14.10 -2 25,37 43

60 0,02 1,14.10 -2 25,37 43

Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Ni 2+ của

VLHP đƣợc thể hiện trong hình 3.3

25,5

25

24,5

24

23,5

23

22,5

0 10 20 30 40 50 60 70

thời gian (phút)

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời ian đến khả năn hấp phụ ion Ni 2+

của VLHP




Từ hình 3.3 cho thấy trong khoảng thời gian khảo sát (5 60 phút), 20 phút đầu

quá trình hấp phụ xảy ra nhanh, độ hấp phụ cũng tăng nhanh nên đồ thị có đƣờng dốc

thẳng đứng, sau 30 phút quá trình hấp phụ đạt cân bằng nên đồ thị là đƣờng thẳng nằm

ngang. Ban đầu quá trình hấp phụ xảy ra nhanh là do lúc này bề mặt trống của VLHP

rất lớn nên quá trình hấp phụ xảy ra dễ dàng. Sau một thời gian, bề mặt trống còn lại

rất ít, mặt khác khi có chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ lúc này xuất hiện thêm

lực đẩy tƣơng tác giữa các phân tử chất tan đã hấp phụ nên quá trình hấp phụ xảy ra

chậm và dần đạt đến cân bằng [29].

Từ kết quả trên, luận văn chọn 30 phút là khoảng thời gian phù hợp nhất để

thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.

3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH

Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc bị ảnh hƣởng rất nhiều bởi pH của môi trƣờng.

Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ. Ngoài ra sự biến đổi

pH cũng ảnh hƣởng đến các nhóm chức bề mặt của chất hấp phụ.

Bảng 3.7 và hình 3.4 cho thấy ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả loại bỏ Ni 2+ của

VLHP.

ản 3.7: Ảnh hưởng của pH đến khả năn hấp phụ ion Ni 2+ của VLHP


pH Nồn đầu C o

(N)

Nồn độ cân

bằng C cb (N)

Độ hấp phụ a

(mg/g)

Hiệu suất hấp

phụ H%

1,00 0,02 1,982.10 -2 0,531 0,9

2,06 0,02 1,680.10 -2 9,440 16,0

3,01 0,02 1,316.10 -2 20,178 34,2

4,00 0,02 1,280.10 -2 21,240 36,0

5,01 0,02 1,200.10 -2 23,600 40,0

6,00 0,02 1,142.10 -2 25,311 42,9

7,20 0,02 1,080. 10 -2 27,140 46,0


a (mg/g)



30

25

20

15

10

5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

pH

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năn hấp phụ ion Ni 2+ của

VLHP

Dãy pH khảo sát dao động từ 1 đến 7. Khi pH tăng từ 1 6 hiệu suất hấp phụ

của VLHP đối với ion Ni 2+ tăng nhanh. Sở dĩ nhƣ vậy là do trong môi trƣờng pH thấp,

nồng độ H + cao trong hỗn hợp sẽ xảy ra sự hấp phụ cạnh tranh giữa các cation kim loại

với ion H + . Ion H + có kích thƣớc nhỏ hơn nên dễ đi sâu vào các mao quản chất hấp phụ

kết quả là các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ bị proton hoá sẽ mang điện tích

dƣơng, đồng thời Ni cũng tồn tại ở dạng cation, lúc này xuất hiện lực đẩy tĩnh điện

giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ làm giảm sự hấp phụ đối với ion kim loại. Tƣơng

tự khi pH tăng ( pH < 7), sự hấp phụ cạnh tranh giữa các cation kim loại với ion H +

giảm, mặt khác nhóm cacboxyl của VLHP làm tăng điện tích âm trên bề mặt chất hấp

phụ, kết quả là tăng lực hút tĩnh điện giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ nên sự hấp

phụ đối với ion kim loại tăng [28]. Khi pH = 7.13 bắt đầu xuất hiện kết tủa Ni(OH) 2

trong dung dịch, pH càng cao phức hyđroxo của cation kim loại càng nhiều sẽ cản trở

sự hấp phụ của VLHP. Tuy nhiên khi xác định nồng độ Ni 2+ sau hấp phụ thì lƣợng kết

tủa Ni(OH) 2 cũng đƣợc giữ lại trên giấy lọc do đó nồng độ Ni 2+ giảm, độ hấp phụ tính

đƣợc ở pH = 7,2 tăng nhƣng thực tế lƣợng Ni 2+ hấp phụ lên bề mặt của VLHP giảm.

Từ kết quả trên, luận văn chọn pH = 6 là khoảng pH phù hợp nhất để thực hiện

các nghiên cứu tiếp theo.


a (mg/g)



3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion Ni 2+

Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion Ni 2+ đến khả

năng hấp phụ của VLHP thu đƣợc kết quả trình bày ở phụ lục 6. Sau đó tính kết quả

trung bình của các thí nghiệm thu đƣợc bảng số liệu 3.8.

ản 3.8: Ảnh hưởng của nồn độ đầu đến hiệu suất hấp phụ Ni 2+ của VLHP


Nồn đầu


Độ hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ

C o (N)

C cb (N)

a (mg/g)

H%

5,0.10 -3 1,30.10 -3 10,915 74,0

1,0.10 -2 3,00.10 -3 20,650 70,0

1,5.10 -2 7,53.10 -3 22,036 49,8

2,0.10 -2 11,44.10 -3 25,252 42,8

2,5.10 -2 17,00.10 -3 23,600 32,0

Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion Ni 2+ đến khả năng hấp phụ

ion Ni 2+ của VLHP đƣợc thể hiện trong hình 3.5.

30,000

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Nồng độ ban đầu Co (N)

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồn độ đầu của ion Ni 2+ đến khả năn

hấp phụ ion Ni 2+ của VLHP

Từ số liệu thực nghiệm cho thấy, khi tăng nồng độ đầu Ni 2+ thì độ hấp phụ của

VLHP tăng dần. Khi nồng độ ion Ni 2+ ban đầu còn thấp, các trung tâm hoạt động trên




bề mặt của VLHP vẫn chƣa đƣợc lắp đầy bởi các ion Ni 2+ . Do đó, khi nồng độ ion Ni 2+

tăng thì độ hấp phụ tăng. Khi nồng độ đầu tăng đến một giá trị nào đó khi các trung

tâm hoạt động đã đƣợc lắp đầy bởi ion Ni 2+ thì khả năng hấp phụ của VLHP với ion

Ni 2+ sẽ đƣợc bão hoà. Ở nồng độ cao, các phân tử va chạm, cản trở chuyển động của

nhau nên hạn chế khả năng hấp phụ.

3.4. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ

Từ các kết quả thực nghiệm thu đƣợc sau khi khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu ion

Ni 2+ đến khả năng hấp phụ của VLHP, luận văn đã tiến hành khảo sát cân bằng hấp

phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Sau đó tính kết quả trung bình của

các thí nghiệm thu đƣợc bảng số liệu 3.9.

ản 3.9: Số liệu n hiên cứu cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt

Langmuir

Nồn độ đầu

C o (mg/l)


C cb (mg/l)

Độ hấp phụ

a (mg/g)

C cb /a (g/l)

147,5 38,350 10,915 3,514

295,0 88,500 20,650 4,295

442,5 222,135 22,036 10,081

590,0 337,480 25,252 13,364

737,5 501,500 23,600 21,250

Đồ thị biểu diễn đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với ion

Ni 2+ đƣợc thể hiện trong hình 3.6.


C cb /a (g/l)

a (mg/g)



30

25

20

15

10

5

0

0,000 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000

Nồng độ cân bằng Ccb (mg/l)

Hình 3.6: Đườn đẳng nhiệt hấp phụ Lan muir đối với ion Ni 2+

Khi tăng nồng độ đầu thì độ hấp phụ tăng dần và khi nồng độ đầu tăng đến một

giá trị nào đó, khi mà bề mặt trống của VLHP bị bão hòa bởi các phân tử chất tan thì

phản ứng đạt cân bằng, độ hấp phụ tại thời điểm này lớn nhất. Dựa vào số liệu thực

nghiệm thu đƣợc, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc C cb /a vào C cb theo lý thuyết hấp phụ

đẳng nhiệt langmuir cho VLHP đƣợc mô tả nhƣ hình 3.7.

25

20

y = 0,0384x + 1,3741

R² = 0,9904

15

10

5

0

0,000 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000

Nồng độ cân bằng C cb (mg/l)

Hình 3.7: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP đối

với ion Ni 2+




Từ đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính trên hình 3.6, ta xác

định đƣợc nồng độ hấp phụ cực đại đối với ion Ni 2+ là 26,042 mg/g và hằng số cân

bằng hấp phụ k = 0,028.

Từ kết quả trên, có thể đánh giá khả năng hấp phụ ion Ni 2+ của VLHP là khá tốt,

đây là một loại vật liệu tốt để xử lí môi trƣờng.

3.5.

Một số nghiên cứu hấp phụ Ni2+ bằng vỏ chuối

ản 3.10 Tổn hơp một số n hiên cứu hấp phụ ion Ni2+ từ vỏ chuối

Nguồn tài liệu

G. Annadurai et

al. (2002)

Zahra Abbasi et

al. (2013)

Ashraf et al.

(2011)

a (mg/g)

6,88

8,91

22,00




Chƣơng 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

4.1. Kết luận

Qua quá trình nghiên cứu và kết quả thực nghiệm thu đƣợc, có thể rút ra các kết

luận sau:

1. Đã chế tạo thành công VLHP từ nguồn phế thải nông nghiệp là vỏ chuối thông

qua quá trình este hóa bằng acid citric.

2. Đã khảo sát đƣợc một số yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp phụ của VLHP đối với

ion Ni 2+ theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh. Các kết quả thu đƣợc:

- Nguyên liệu vỏ chuối sau khi xử lý có khả năng hấp phụ kim loại nặng tốt hơn.

- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP là 30 phút.

- Khoảng pH để sự hấp phụ ion Ni 2+ của VLHP xảy ra tốt nhất là pH = 6.

- Khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác

định đƣợc độ hấp phụ cực đại đối với ion Ni 2+ là 26,042 mg/g và hằng số cân bằng

hấp phụ k = 0,028.

4.2. Kiến nghị

- Nghiên cứu sâu hơn các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của VLHP trong quá

trình điều chế.

- Khảo sát các đặc điểm bề mặt: cấu trúc phân tử, cấu trúc xốp của nguyên liệu

vỏ chuối và VLHP bằng phƣơng pháp phổ hấp phụ hồng ngoại IR và kính hiển vi điện

tử quét (SEM).

- Mở rộng nghiên cứu khả năng hấp phụ của VLHP đối với các ion kim loại nặng

khác và ứng dụng vào xử lí nƣớc thải ở quy mô phòng thí nghiệm.

- Nghiên cứu khả năng giải hấp của VLHP và khả năng tái sử dụng của VLHP

sau khi xử lý nƣớc thải.




TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Huy Bá (chủ biên) (2000), Độc học môi trường, Nhà xuất bản ĐH Quốc gia Tp Hồ Chí

Minh

2. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải, Thanh niên, Hà Nội.Nhà xuất

bản

3. Đặng Kim Chi (2005), Hóa học môi trường, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.

4. Nguyễn Viết Chiến, Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch 12 tháng năm 2013 ngành nông

nghiệp và phát triển nông thôn.

5. Nguyễn Tinh Dung (2002), Hóa học phân tích, phần III: Các phương pháp định lượng

hoá học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

6. Huỳnh Nguyễn Thái Duy, Nghiên cứu sản xuất nectar trong chuối.

7. Nguyễn Thùy Dƣơng (2008), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trên

vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lí môi trường”, Luận văn thạc sĩ Hóa học,

Đại học Thái Nguyên.

8. Dƣơng Thị Hạnh (2005), “Nghiên cứu khả năng sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ tro

bay để xử lý các nguồn nước bị ô nhiễm các kim loại nặng kẽm và niken”, Khóa luận tốt

nghiệp Đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội.

9. Đoàn Thị Hiếu, “Khảo xác khả năng hấp phụ Niken trong nước bằng vật liệu xương san hô”,

Đại học dân lập Hải Phòng.

10. Trần Tứ Hiếu (2004), Hóa học phân tích, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

11. Lò Văn Huynh (2002), Nghiên cứu sử dung than hoạt tính để loại bỏ một số chất hữu cơ trong

môi trường nước, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội.

12. Lê Thành Hƣng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm và Nguyễn Xuân Thơm (2008), Nghiên

cứu khả năng hấp phụ và trao đổi ion của xơ dừa và vỏ trấu biến tính. Tạp chí Phát triển KH

& CN, tập 11, số 8, 5- 12.

13. Th.S Huỳnh Kim Liên (2006), Hướng dẫn thực hành phương pháp phân tích công cụ, Đại học

Cần Thơ.

14. Luận văn “Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại năng trên vật liệu hấp phụ chế

tạo từ bã mía và thăm dò xử lí môi trường”, Đại học Thái Nguyên.

15. Đoàn Thị Thanh Nhàn (1996), Giáo trình cây công nghiệp, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà

Nội.

16. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, Nhà xuất bản Giáo

dục, Hải Phòng.

17. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình Hóa lí tập II, Nhà

xuất bản Giáo dục.




18. Đặng Văn Phi (2012), Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ một số ion kim loại nặng

trong nước, Đại học Đà Nẵng.

19. Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học, môi trường và sức khoẻ con người, Nhà xuất bản Đại

học Quốc gia Hà Nội.

20. Tiêu chuẩn Việt Nam 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng.

21. Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ và xenluloza, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.

22. Lâm Minh Triết, Diệp Ngọc Sƣơng (2000), Các phương pháp phân tích kim loại trong nước

và nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật, Tp Hồ Chí Minh.

23. Phạm Nguyệt Tú (2006), Nghiên cứu sử dụng vật liệu chế tạo từ lõi ngô để xử lý nguồn nước bị ô

nhiễm dầu và một số kim loại nặng, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại

học Quốc gia Hà Nội.

24. Nguyễn Đức Vận (2004), Hóa vô cơ tập 2: Các kim loại điển hình , Nhà xuất bản Khoa học và

kĩ thuật, Hà Nội

25. B.A. Anhwange ( 2008), “Chemical Composition of Musa sapientum (Banana) Peels”, Joumal

of Food Technology, 6, pp. 263 – 266.

26. Malkoc E., Nuhoglu Y., 2005 Investigations of Nickel (II) Removal from Aqueous Solutions

Using Tea Factory Waste, J. Hazardous Materials, B127,pp

27. David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, McGraw -Hill, The United States of

America.

28. G. Kalyani, GB Rao, V. Saradhi, và P. Kumar, -Equilibrium (2009), “Kinetic studies on

biosorption of zinc onto Gallus domesticus Shell Powder”, ARPN Journal of Engineering and

Applied Sciences vol. 4, pp. 39-49.

29. K.A.G Gusmao, L.V.A Gurgel, T.M.S Melo, L.F Gil (2012), “Application of succinylated

sugarcane bagasse as adsorbent to remove methylene blue and gentian violet from aqueous

solution – Kinetic and Equilibrium studies”,Dyes and Pigments, 92, pp. 967 – 974.

30. W.E. Marshall., L.H. Wartelle., D.E. Boler, M.M. Johns., C.A. Toles. (1999), “Enhanced

metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp.

263-268.

31. M. Nameni, M.R. Alavi Moghdam, M. Arami (2008), “Adsorption of hexavalent chromium

from aqueous solution by wheat bran”, International Journal of Environment Science

Technology, 5, 2, pp. 161-168.

32. Karuppanna Periasamy and Chinnaiya Namasivayam (1994), “Process Development for

Removal and Recovery of Cadmium of from Wasterwater by a Low-cost Absorbent:

adsorption Rates and Equilibrium Studies”, Industrial and engineering Chemistry Research,

33, pp. 317-320.

33. Periasamy K., Namasivayam C., (1995), “Removal of Ni (II) from aqueous solution and nickel

industry wastewater using an agricultural waste: peanut hull”, Waste Manage. 15, pp 63.




34. S.S.VOIUTSKI (1973), “Hóa học chất keo”, tập I, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên

nghiệp.

35. “Banana peel”, online tại: http://en.wikipedia.org/wiki/Banana_peel, tài liệu đƣợc lấy vào

ngày 1/5/2015.

36. Nguyễn Đăng Đức, (2008) “Giáo trình hoá học phân tích”, khoa Khoa Học Tự Nhiên và Xã

Hội Đại học Thái Nguyên.




PHỤ LỤC

Phụ lục 1: kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời ian đến quá trình biến tính

Thời Thể tích EDTA chuẩn độ (ml)

gian

(giờ)

Lần 1 Lần 2 Lần 3

V tb

Độ hấp phụ a

C cb (N)

(mg/g)

4 4,0 4,1 4,0 4,03 8,06.10 -3 17,612

8 3,5 3,5 3,5 3,50 7,00.10 -3 19,175

12 2,7 2,7 2,6 2,67 5,34.10 -3 21,624

13 2,9 2,9 2,9 2,9 5,80.10 -3 20,945

14 3,0 3,0 3,0 3,0 6,00.10 -3 20,650

Phụ lục 2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồn độ axit citric đến quá trình biến

tính.

Nồng độ Thể tích EDTA chuẩn độ (ml)

citric

(M)


V tb

Độ hấp phụ a

C cb (N)

(mg/g)

0,2 7,0 7,0 7,0 7,00 14,00.10 -3 8,850

0,6 4,6 4,6 4,6 4,60 9,20.10 -3 15,930

0,8 3,2 3,2 3,1 3,17 6,34.10 -3 20,149

1,0 2,7 2,7 2,6 2,67 5,34.10 -3 21,624

1,2 2,7 2,6 2,7 2,67 5,34.10 -3 21,624

1,5 2,6 2,6 2,6 2,60 5,20.10 -3 21,830




Phụ lục 3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời ian đến khả năn hấp phụ của

VLHP

Thời gian

Thể tích EDTA chuẩn độ (ml)

(phút) V 1 V 2 V 3

V tb

Độ hấp phụ Hiệu suất

C cb (N)

a (mg/g) hấp phụ H%

M 1 6,1 6,1 6,1 6,1 1,22.10 -2 23,01 39

5

M 2 6,1 6,1 6,1 6,1 1,22.10 -2 23,01 39

M 3 6,1 6,1 6,1 6,1 1,22.10 -2 23,01 39

M 1 6,0 6,0 6,0 6,0 1,20.10 -2 23,60 40

10

M 2 6,0 6,0 6,0 6,0 1,20.10 -2 23,60 40

M 3 6,0 6,0 6,0 6,0 1,20.10 -2 23,60 40

M 1 5,8 5,8 5,8 5,8 1,16.10 -2 24,78 42

20

M 2 5,8 5,8 5,8 5,8 1,16.10 -2 24,78 42

M 3 5,8 5,8 5,8 5,8 1,16.10 -2 24,78 42

M 1 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

30

M 2 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 3 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 1 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

40

M 2 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 3 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 1 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

50

M 2 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 3 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 1 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

60

M 2 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43

M 3 5,7 5,7 5,7 5,7 1,14.10 -2 25,37 43




Phụ lục 4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năn hấp phụ của VLHP

pH


(ml) V tb C cb (N)

Độ hấp

phụ a

Hiệu suất

hấp phụ

V 1 V 2 V 3

(mg/g) H%

1,00

2,06

3,01

4,00

5,01

6,00

7,20

M 1 9,9 9,9 9,9 9,90 1,980.10 -2 0,590 1,0

M 2 10,0 9,9 9,9 9,93 1,986.10 -2 0,413 0,7

M 3 9,9 9,9 9,9 9,90 1,980.10 -2 0,590 1,0

M 1 8,4 8,4 8,4 8,4 1,680.10 -2 9,440 16,0

M 2 8,4 8,4 8,4 8,4 1,680.10 -2 9,440 16,0

M 3 8,4 8,4 8,4 8,4 1,680.10 -2 9,440 16,0

M 1 6,6 6,5 6,6 6,57 1,314.10 -2 20,237 34,3

M 2 6,6 6,6 6,6 6,6 1,320.10 -2 20,060 34,0

M 3 6,5 6,6 6,6 6,57 1,314.10 -2 20,237 34,3

M 1 6,4 6,4 6,4 6,4 1,280.10 -2 21,240 36,0

M 2 6,4 6,4 6,4 6,4 1,280.10 -2 21,240 36,0

M 3 6,4 6,4 6,4 6,4 1,280.10 -2 21,240 36,0

M 1 6,0 6,0 6,0 6,0 1,200.10 -2 23,600 40,0

M 2 6,0 6,0 6,0 6,0 1,200.10 -2 23,600 40,0

M 3 6,0 6,0 6,0 6,0 1,200.10 -2 23,600 40,0

M 1 5,7 5,7 5,7 5,7 1,140.10 -2 25,370 43,0

M 2 5,7 5,7 5,8 5,73 1,146.10 -2 25,193 42,7

M 3 5,7 5,7 5,7 5,7 1,140.10 -2 25,370 43,0

M 1 5,4 5,4 5,4 5,4 1,080. 10 -2 27,140 46,0

M 2 5,4 5,4 5,4 5,4 1,080. 10 -2 27,140 46,0

M 3 5,4 5,4 5,4 5,4 1,080. 10 -2 27,140 46,0




Phụ lục 5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượn VLHP đến khả năn hấp phụ

của VLHP sau mỗi thí n hiệm

Khối

lƣợng


(ml)

VLHP

(gam)

V 1 V 2 V 3

V tb

Độ hấp Hiệu suất

C cb (N) phụ a hấp phụ

(mg/g) H%

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

M 1 5,7 5,7 5,7 5,70 1,140.10 -2 25,370 43,0

M 2 5,7 5,7 5,7 5,70 1,140.10 -2 25,370 43,0

M 3 5,7 5,7 5,7 5,70 1,140.10 -2 25,370 43,0

M 1 4,0 4,0 4,0 4,00 8,00.10 -3 23,600 60,0

M 2 4,0 4,0 4,0 4,00 8,00.10 -3 23,600 60,0

M 3 4,0 4,0 4,0 4,00 8,00.10 -3 23,600 60,0

M 1 2,9 2,9 2,9 2,9 5,80.10 -3 20,945 71,0

M 2 2,9 2,9 2,9 2,9 5,80.10 -3 20,945 71,0

M 3 2,9 2,9 2,9 2,9 5,80.10 -3 20,945 71,0

M 1 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 2 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 3 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 1 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 2 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 3 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 1 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 2 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0

M 3 2,8 2,8 2,8 2,8 5,60.10 -3 16,992 72,0




Phụ lục 6: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồn độ đầu ion Ni 2+

hấp phụ của VLHP sau mỗi thí n hiệm

đến khả năn

C 0 (N)


V 1 V 2 V 3

V tb C cb (N) a (mg/g) H%

5,0.10 -3 M 1 2,6 2,6 2,6 2,6 1,300.10 -3 10,915 74,0

M 2 2,6 2,6 2,6 2,60 1,300.10 -3 10,915 74,0

M 3 2,6 2,6 2,6 2,60 1,300.10 -3 10,915 74,0

1,0.10 -2 M 2 3,0 3,0 3,0 3,00 3,000.10 -3 20,650 70,0

M 1 3,0 3,0 3,0 3,00 3,000.10 -3 20,650 70,0

M 3 3,0 3,0 3,0 3,00 3,000.10 -3 20,650 70,0

1,5.10 -2 M 2 5,0 5,0 5,1 5,03 7,545.10 -3 21,992 49,7

M 1 5,0 5,0 5,1 5,03 7,545.10 -3 21,992 49,7

M 3 5,0 5,0 5,0 5,00 7,500.10 -3 22,125 50,0

2,0.10 -2 M 2 5,7 5,7 5,7 5,70 11,40.10 -3 25,370 43,0

M 1 5,7 5,7 5,8 5,73 11,46.10 -3 25,193 42,7

M 3 5,8 5,7 5,7 5,73 11,46.10 -3 25,193 42,7

2,5.10 -2 M 2 8,5 8,5 8,5 8,5 17,00.10 -3 23,600 32,0

M 1 8,5 8,5 8,5 8,5 17,00.10 -3 23,600 32,0

M 3 8,5 8,5 8,5 8,5 17,00.10 -3 23,600 32,0


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA SƯ PHẠM

------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Cu 2+

TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ CHUỐI

Chuyên ngành: Sư Phạm Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

TS PHAN THỊ NGỌC MAI

Sinh viên thực hiện:

TRẦN QUẾ KHANH

MSSV: 2111822

Lớp: Sư phạm Hóa học K37

CẦN THƠ – 2015



LỜI CẢM ƠN

------

Để hoàn thành luận văn này em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô

về kiến thức cũng như sự ủng hộ tinh thần của gia đình và bạn bè. Nay em xin gửi lời

cảm ơn chân thành đến:

Cô Phan Thị Ngọc Mai, Thầy Nguyễn Mộng Hoàng, Thầy Nguyễn Điền Trung

đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho em

trong suốt quá trình em thực hiện luận văn.

Quý Thầy, Cô trong bộ môn Sư phạm Hóa học – Khoa Sư phạm – Trường Đại

học Cần Thơ.

Gia đình, bạn bè và tập thể lớp Sư phạm Hóa học K37 những người đã quan tâm,

giúp đỡ, động viên em trong suốt thời gian vừa qua.

Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Trần Quế Khanh

i



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

------

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2015

Giáo viên hướng

Phan Thị Ngọc Mai


ii




------

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………


Giáo viên phản biện


iii




------

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………


Giáo viên phản biện


iv



TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nội dung của Đề tài “Khảo sát khả năng hấp phụ ion Cu 2+ trên vật liệu hấp

phụ được chế tạo từ vỏ chuối” là nghiên cứu tạo ra một loại vật liệu hấp phụ từ vỏ

chuối được hoạt hóa bằng axit xitric 0,8M sau đó tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ

của vật liệu hấp phụ vừa chế tạo được và so sánh với khả năng hấp phụ của nguyên

liệu ban đầu. Ngoài ra chúng tôi còn khảo sát những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng

hấp phụ của vật liệu hấp phụ như thời gian, pH, lượng chất hấp phụ, nồng độ ion Cu 2+

ban đầu. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ của vật liệu hấp

phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir. Nồng độ ion Cu 2+ trước và sau

khi hấp phụ được xác định bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức với thuốc thử EDTA.

Kết quả thực nghiệm cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 30 phút, pH thích hợp

cho sự hấp phụ đối với ion Cu 2+ là 5,0. Khi tăng nồng độ của dung dịch thì hiệu suất

hấp phụ giảm. Vỏ chuối biến tính bằng axit xitric 0,8M có khả năng hấp phụ tốt hơn

vỏ chuối nguyên liệu. Độ hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ là 45,25 mg/g và hằng

số cân bằng hấp phụ là 0,039.


v



MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................... ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................. iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ..............................................................iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN .................................................................................................. v

MỤC LỤC ......................................................................................................................vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ix

DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ x

DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................xi

PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1

1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1

2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI ................................................................................................. 1

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 1

PHẦN NỘI DUNG .......................................................................................................... 2

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................... 2

1.1. Giới thiệu về vật liệu hấp phụ ................................................................................... 2

1.1.1. Tình hình, sản lượng chuối của nước ta ............................................................... 2

1.1.2. Thành phần chính của vỏ chuối ............................................................................ 2

1.2. Tìm hiểu về quá trình hấp phụ .................................................................................. 3

1.2.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ...................................................................... 3

1.2.2. Hiện tượng hấp phụ .............................................................................................. 3

1.2.3. Hấp phụ trong môi trường nước ........................................................................... 4

1.2.3.1. Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch ........................................................ 4

1.2.3.2. Sự hấp phụ phân tử trong dung dịch và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

hấp phụ… ........................................................................................................................ 4

1.2.3.3. Đặc tính của ion kim loại nặng trong môi trường nước ................................... 6

1.2.4. Động học hấp phụ ................................................................................................. 7

1.2.5. Cân bằng hấp phụ ................................................................................................. 7

1.2.6. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .................................................. 8

1.3. Phương pháp phân tích định lượng ......................................................................... 10


vi



1.3.1. Phương pháp phân tích trắc quang…………………………………………….10

1.3.2. Phương pháp phân tích quang phổ nguyên tử .................................................... 11

1.3.3. Phương pháp phân tích thể tích .......................................................................... 12

1.4. Tìm hiểu một số đặc điểm của đồng ...................................................................... 13

Chương 2: THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 14

2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ .................................. 14

2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................................... 14

2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................. 14

2.1.3. Dụng cụ và thiết bị .............................................................................................. 14

2.2. CÁCH ĐỊNH LƯỢNG KIM LOẠI ĐỒNG VÀ CÁCH PHA HÓA CHẤT ......... 14

2.2.1. Cách định lượng kim loại đồng ......................................................................... 14

2.2.2. Cách pha hóa chất ............................................................................................... 16

2.2.2.1. Cách pha dung dịch CuSO 4 .............................................................................. 16

2.2.2.2. Cách pha dung dịch EDTA ............................................................................... 16

2.2.2.3. Cách pha dung dịch đệm ................................................................................... 16

2.3. CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ ......................................................................... 17

2.3.1. Kết quả khảo sát nồng độ axit xitric tốt nhất để chế tạo VLHP ......................... 17

2.3.2. Quy trình chế tạo VLHP .................................................................................... 18

2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP vỏ chuối ........................... 19

2.4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu và VLHP ....................... 19

2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP..................... 19

2.4.2.1. Ảnh hưởng của thời gian .................................................................................. 19

2.4.2.2. Ảnh hưởng của pH............................................................................................ 20

2.4.2.4. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp

phụ đẳng nhiệt của Langmuir ........................................................................................ 21

Chương 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ......................................................................... 22

3.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu và VLHP………22

3.1.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu ........................... 22

3.1.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP………………………………22

3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP ......................... 23

3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian…………………………………….23


vii



3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH……………………………………………25

3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu 2+ ban đầu………………………26

3.3. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số hấp phụ của VLHP theo mô hình hấp phụ

đẳng nhiệt của Langmuir ............................................................................................... 27

Chương 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ......................................................................... 30

4.1. Kết luận................................................................................................................... 30

4.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 31


viii



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt Nguyên nghĩa

1 JECFA

The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives

(Ủy ban Chuyên gia FAO/WHO về Phụ gia Thực phẩm)

2 FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ

chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)

3 WHO World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới)

4 VLHP Vật liệu hấp phụ (Vỏ chuối sau khi xử lý)

5 EDTA Axit etilenđiamin tetraaxetic


ix



DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir……………………………………...10

Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a vào C cb ……………………………………..10

Hình 2.1: Dung dịch ion Cu 2+ khi có mặt chỉ thị murexit…………………………….17

Hình 2.2: Dung dịch ion Cu 2+ sau chuẩn độ…………………………………………..17

Hình 2.3: Phản ứng este hóa của axit xitric và xenlulozơ…………………………....19

Hình 2.4: Vỏ chuối nguyên liệu………………………………………………………20

Hình 2.5: Vật liệu hấp phụ…………………………………………………………....20

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của

VLHP………………………………………………………………………………….25

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của

VLHP………………………………………………………………………………….26

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ Cu 2+ ban đầu đến khả năng hấp phụ

ion Cu 2+ của VLHP……………………………………………………………………28

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt Langmuir đối với ion Cu 2+ ……………29

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính của VLHP đối

với ion Cu 2+ ……………………………………………………………………….......30


x



DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thường gặp…………………………8

Bảng 2.1: Kết quả khảo sát nồng độ axit xitric tốt nhất để chế tạo VLHP…………....18

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu…………….23

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ củaVLHP…………………………….23

Bảng 3.3: So sánh độ hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu và VLHP…………………..23

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của VLHP……..24

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu 2+ của VLHP……………….26

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến hiệu suất hấp phụ Cu 2+ của VLHP……..27

Bảng 3.7: Số liệu nghiên cứu cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt của

Langmuir……………………………………………………………………………...29


xi



PHẦN MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay môi trường nước đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Nguyên nhân là do

nguồn nước thải ở các nơi này chưa được xử lý đã đưa ra môi trường ngoài. Điều này

gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến hệ sinh thái cũng như sức khỏe của những người

sống gần khu vực đó. Bởi vì trong nước thải thường chứa các ion kim loại nặng như

Cu 2+ , Mn 2+ , Pb 2+ , Ni 2+ … với nồng độ vượt quá mức cho phép. Vì vậy việc nghiên cứu

tìm ra biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước đang là nhiệm vụ cần thiết và cấp

bách hiện nay.

Đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu để tìm ra hướng khắc phục tình trạng ô nhiễm.

Một số phương pháp thường được áp dụng đó là phương pháp vật lý, phương pháp hóa

học… Trong đó phương pháp hấp phụ - sử dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ

các nguồn nguyên liệu tự nhiên, phụ phẩm trong nông nghiệp, công nghiệp như: bã

đậu nành, vỏ chuối, xơ dừa, vỏ đậu phộng… đã được nhiều tác giả trên thế giới và

trong nước nghiên cứu. Ưu điểm của phương pháp này là nguồn nguyên liệu dễ kiếm,

có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền và không gây ô nhiễm môi trường.

Một trong những nguồn phụ phẩm nông nghiệp dễ tìm đó là vỏ chuối vì cây

chuối là loại cây trồng rất phổ biến ở nước ta. Vỏ chuối với thành phần giàu xenlulozơ

rất thích hợp để nghiên cứu biến đổi tạo ra vật liệu hấp phụ để hấp phụ những kim loại

nặng có trong nước.

Từ những lý do trên, tôi chọn đề tài "Khảo sát khả năng hấp phụ ion trên vật liệu

hấp phụ chế tạo từ vỏ chuối".

2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

Chế tạo vật liệu hấp phụ, khảo sát khả năng hấp phụ ion của VLHP và khảo sát

các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP nhằm đưa ra những điều kiện

tốt nhất để quá trình hấp phụ kim loại nặng của VLHP đạt hiệu quả cao nhất.

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

• Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối.

• Khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng của nguyên liệu và VLHP.

• Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP.

SVTH: Trần Quế Khanh 1



PHẦN NỘI DUNG

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. Giới thiệu về vật liệu hấp phụ

1.1.1. Tình hình, sản lượng chuối của nước ta

Việt Nam là nước nhiệt đới và cũng là một trong những xứ sở của cây chuối với

nhiều giống chuối rất quý như: chuối xiêm, chuối ngự, chuối laba… Các giống chuối

của nước ta không chỉ phong phú về kích thước, hương vị mà còn có nhiều giá trị sử

dụng khác nhau

Ở nước ta, chuối cũng là loại trái cây có diện tích và sản lượng cao. Với diện tích

chiếm 19% tổng diện tích cây ăn trái của Việt Nam hằng năm, cho sản lượng khoảng

1,4 triệu tấn. Tuy nhiên diện tích trồng chuối lại không tập trung với quy mô công

nghiệp. Do đặc điểm là cây ngắn ngày, nhiều công dụng và ít tốn diện tích nên chuối

được trồng ở rất nhiều nơi trong các vườn cây ăn trái và hộ gia đình.

Cây chuối có rất nhiều giá trị sử dụng như: trái chuối có giá trị dinh dưỡng cao

rất tốt cho sức khỏe con người, thân cây chuối được dùng làm thức ăn cho động vật, lá

chuối dùng để gói đồ vật… Đặc biệt, ngày nay người ta còn nghiên cứu sử dụng vỏ

chuối để chế tạo vật liệu vật liệu hấp phụ những kim loại nặng để loại bỏ ion kim loại

nặng ra khỏi nước, giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường nước hiện nay [18].

Trên thế giới cũng như trong nước đã có một số nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để

hấp phụ các kim loại nặng như: Cu, Pb, Cr và đã đạt được những kết quả khả quan.

Tuy nhiên đây là một loại vật liệu tương đối mới nên chưa có nhiều đề tài nghiên cứu

về nó. Ở Việt Nam, tại trường Đại học Đà Nẵng đã có Thạc sĩ Đặng Văn Phi nghiên

cứu biến tính vỏ chuối bằng axit xitric 55% và đã tạo được vật liệu hấp phụ có khả

năng hấp phụ kim loại đồng đến 97,42%, chì 99,12%. Ở Đài Loan thì có các nhà khoa

học nghiên cứu biến tính vỏ chuối bằng axit nitric tạo thành VLHP có độ hấp phụ đối

với Cu 2+ là 4,75 mg và Ni 2+ là 6,01 mg trên 1 gam VLHP [1, 22].

1.1.2. Thành phần chính của vỏ chuối

Vỏ chuối chiếm từ 1833% khối lượng của cả quả chuối.

Vật liệu lingoxelulozơ như vỏ chuối, xơ dừa, bã mía,… đã được nghiên cứu cho

thấy có khả năng hấp phụ ion kim loại nặng (đặc biệt hóa trị II trong nước) nhờ cấu




trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polime như axit cacboxylic, phenolic,

xenlulozơ, hemixenlulozơ, lignin…

Xenlulozơ là hợp chất polisaccarit do các mắt xích α–glucozơ [CH 7 O 2 (OH) 3 ] n

nối với nhau bằng liên kết 1,4–glicozit. Phân tử khối của xenlulozơ rất lớn khoảng từ

250000÷100000 đvC. Trong mỗi phân tử xenlulozơ có khoảng 1000÷15000 mắt xích

glucozơ.

Hemixenlulozơ là polisaccarit giống như xenlulozơ, nhưng có số lượng mắt xích

nhỏ hơn. Hemixenlulozơ thường bao gồm nhiều loại mắt xích và có chứa các nhóm thế

axetyl và metyl.

1.2. Tìm hiểu về quá trình hấp phụ

1.2.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ

Trong phương pháp hấp phụ người ta sử dụng các vật liệu hấp phụ có diện tích

bề mặt riêng lớn, trên đó có các trung tâm hoạt động, có khả năng lưu giữ các ion kim

loại nặng trên bề mặt VLHP. Việc lưu giữ các ion kim loại nặng có thể do lực tương

tác giữa các phân tử (lực Vander Waals – hấp phụ vật lý), cũng có thể do sự tạo thành

các liên kết hóa học, tạo phức chất giữa các ion kim loại với các nhóm chức (trung tâm

hoạt động) có trên bề mặt VLHP (hấp phụ hóa học), cũng có thể theo cơ chế trao đổi

ion,…

1.2.2. Hiện tượng hấp phụ

Hấp phụ là một hiện tượng bề mặt, đó là sự tích lũy các chất khí hay chất tan trên

bề mặt phân chia pha thường là chất rắn hay chất lỏng.

Chất hấp phụ là chất mà trên bề mặt của nó xảy ra sự hấp phụ.

Chất bị hấp phụ là chất có khả năng tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ.

Sự giải hấp là quá trình ngược lại với sự hấp phụ tức là chất bị hấp phụ đi ra khỏi

bề mặt chất hấp phụ.

Độ hấp phụ (dung lượng hấp phụ) là lượng chất bị hấp phụ (thường tính bằng

mol) hấp phụ lên 1 cm 2 lớp bề mặt kí hiệu là a. Thứ nguyên của độ hấp phụ là

mol/cm 2 . Trong trường hợp không biết bề mặt riêng thì độ hấp phụ tính cho 1 gam

chất hấp phụ. Trong trường hợp này, thứ nguyên của độ hấp phụ là mol/g.

Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

Tùy theo bản chất lực tương tác mà người ta phân chia thành hai loại hấp phụ: hấp phụ

vật lý và hấp phụ hóa học.




Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học có một số điểm khác nhau như sau [9]

Hấp phụ vật lí (Physisorption) Hấp phụ hóa học (Chemisorption)

Lực hấp phụ mang bản chất lực. Lực hấp thụ mang bản chất liên kết hóa

Vanderwaals. Không có trao đổi điện tử. học. có sự trao đổi điện tử.

Nhiệt hấp phụ vài kcal/mol.

Nhiệt hấp phụ vài chục kcal/mol.

Năng lượng hoạt hóa có thể quan trọng

Năng lượng hoạt hóa không quan trọng.

hay không quan trọng.

Nhiệt độ thấp hấp phụ chiếm ưu thể. Nhiệt độ cao hấp phụ chiếm ưu thế.

Hấp phụ thường là đa lớp.

Hấp phụ đơn lớp.

Sự hấp phụ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt Có tính chọn lọc. Chỉ hấp phụ những chất

độ, áp suất.

có khả năng tạo liên kết.

Hấp phụ mang bản chất thuận nghịch. Hấp phụ mang bản chất bất thuận nghịch.

1.2.3. Hấp phụ trong môi trường nước

1.2.3.1. Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch

Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch giống với sự hấp phụ trên bề mặt rắn –

khí, nhưng hiện tượng phức tạp hơn rất nhiều vì sự có mặt của cấu tử thứ ba là môi

trường (dung môi). Các phân tử dung môi cũng có thể hấp phụ trên bề mặt chất hấp

phụ nên sẽ có sự cạnh tranh giữa dung môi và chất tan. Ngoài ra, nguyên nhân gây ra

sự phức tạp thêm này là do tương tác giữa chất tan với dung môi.

Khi khảo sát sự hấp phụ chất tan trên bề mặt rắn cần phân biệt hai trường hợp: sự

hấp phụ chất không điện ly khi trên bề mặt chỉ hấp phụ các phân tử chất bị hấp phụ và

sự hấp phụ chất điện ly khi trên bề mặt thường có sự hấp phụ chọn lọc một số ion của

chất điện ly có mặt trong dung dịch.

1.2.3.2. Sự hấp phụ phân tử trong dung dịch và các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình hấp phụ

Đối với sự hấp phụ phân tử trong dung dịch thì độ hấp phụ được tính theo biểu

thức:

a

o cb

(1.1)

Trong đó: C o , C cb là nồng độ ban đầu và nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ (M).

V là thể tích dung dịch xảy ra sự hấp phụ (l).

m là khối lượng chất hấp phụ (g).


C C V

m



a là độ hấp phụ của chất hấp phụ (mol/g).

Để khảo sát sự biến thiên của độ hấp phụ theo nồng độ cân bằng của chất bị hấp

phụ có thể sử dụng phương trình hấp phụ Freundlich hay phương trình hấp phụ của

Langmuir (cả hai phương trình này dùng tốt trong trường hợp nồng độ dung dịch khá

loãng). Tuy nhiên, ta cũng có thể sử dụng phương trình lý thuyết Gibbs nhưng việc xác

định sức căng bề mặt trên giới hạn dung dịch – rắn không thực hiện được nên không

thể sử dụng trực tiếp phương trình này.

Hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức 1.2:

o cb

H 100

o

C C

(1.2)

C

Trong đó: C o , C cb là nồng độ ban đầu và nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ (M).

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ phân tử trong dung dịch.

‣ Ảnh hưởng của dung môi

Các phân tử dung môi là đối thủ cạnh tranh với các phân tử chất tan trong quá

trình hấp phụ. Nếu dung môi càng bị hấp phụ kém trên chất hấp phụ thì sự hấp phụ

chất tan lên bề mặt rắn càng tốt. Hay nói khác đi là dung môi nguyên chất có sức căng

bề mặt càng lớn thì khả năng bị hấp phụ lên bề mặt càng kém và khả năng bị hấp phụ

của chất tan trên bề mặt rắn càng cao. Vì vậy, sự hấp phụ chất tan trong dung dịch

nước thường tốt hơn sự hấp phụ chất tan trong dung môi hữu cơ.

Chất có phân tử không phân cực cho hiệu ứng nhiệt lớn trong sự thấm ướt bởi

các chất lỏng không phân cực

‣ Ảnh hưởng của tính chất chất hấp phụ

Bản chất và độ xốp của chất hấp phụ cũng ảnh hưởng rất lớn đến sự hấp phụ

trong dung dịch. Các chất hấp phụ phân cực hấp phụ tốt các chất phân cực và ngược

lại các chất hấp phụ không phân cực hấp phụ tốt các chất không phân cực.

Kích thước lỗ xốp cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự hấp phụ. Khi kích thước chất

tan nhỏ có thể đi sâu vào trong mao quản của chất hấp phụ khi độ xốp của chất hấp

phụ tăng làm cho độ hấp phụ tăng và khi độ xốp giảm mà kích thước chất tan tăng thì

độ hấp phụ giảm.

‣ Ảnh hưởng của chất bị hấp phụ

Quy tắc Rehbinder đã đưa ra quy tắc về sự phụ thuộc của độ hấp phụ vào độ

phân cực của các chất trong hệ. Theo quy tắc này, chất C có thể bị hấp phụ trên bề mặt




chia hai pha A và B khi hằng số điện môi của nó có giá trị trung gian giữa hằng số

điện môi của A và của B, nghĩa là:

A

C

B hay là

A

C

B

Đối với những chất hoạt động bề mặt mà phân tử có hai phần phần phân cực và

phần không phân cực thì khi bị hấp phụ trên bề mặt phân chia pha sẽ có sự định hướng

phân tử như sau: phần phân cực hướng về pha phân cực, phần không phân cực hướng

về pha không phân cực.

Từ quy tắc Rehbinder có thể nói mọi chất ưa nước phân cực sẽ hấp phụ tốt các

chất hoạt động bề mặt từ các chất lỏng không phân cực hay phân cực yếu và ngược lại

mọi chất ghét nước không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất hoạt động bề mặt từ các

chất lỏng phân cực. Trên cơ sở này, trong thực tế người ta dùng các chất hấp phụ phân

cực (silicagel, đất sét) để hấp phụ các chất hoạt động bề mặt từ môi trường không phân

cực và dùng chất hấp phụ không phân cực (than) để hấp phụ trong các môi trường

phân cực.

‣ Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ

Sự hấp phụ trong dung dịch diễn ra chậm hơn sự hấp phụ khí vì trong dung dịch

thì sự giảm nồng độ trên bề mặt phân chia pha chỉ có thể được phục hồi bằng sự

khuếch tán, mà sự khuếch tán trong dung dịch thường xảy ra chậm. Vì vậy, để xúc tiến

sự thiết lập cân bằng hấp phụ trong các trường hợp này người ta thường khuấy hay lắc

dung dịch.

Sự hấp phụ các phân tử lớn lên chất hấp phụ xốp có kích thước mao quản nhỏ

diễn ra chậm. Trong trường hợp này cân bằng hấp phụ được thiết lập rất lâu hoặc hoàn

toàn không đạt tới được.

Khi tăng nhiệt độ thì sự hấp phụ trong dung dịch giảm xuống. Tuy nhiên, thường

thì ở mức độ thấp hơn so với sự hấp phụ khí.

1.2.3.3. Đặc tính của ion kim loại nặng trong môi trường nước

Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều của pH môi trường.

Để tồn tại được ở trạng thái bền, các ion kim loại trong môi trường nước bị hiđrat

hóa tạo ra lớp vỏ là các phân tử nước, các phức chất hiđroxo, các cặp ion hay phức

chất khác. Tùy thuộc vào bản chất hóa học của các ion, pH của môi trường, các thành

phần khác cùng có mặt mà hình thành các dạng tồn tại khác nhau.




1.2.4. Động học hấp phụ

Sự hấp phụ vật lý trên các chất hấp phụ không xốp thường diễn ra rất nhanh vì

vậy việc xác định tốc độ gặp rất nhiều khó khăn. Trong nhiều trường hợp cân bằng hấp

phụ đạt được trong khoảng 1020 giây và 9095% chất bị hấp phụ đã liên kết với chất

hấp phụ chỉ sau 12 giây. Trong thực tế, người ta chấp nhận rằng tốc độ hấp phụ được

xác định bằng tốc độ mà chất bị hấp phụ tiến đến bề mặt chất hấp phụ tức là bằng tốc

độ khuếch tán.

Sự hấp phụ vật lý diễn ra chậm có thể là do các nguyên nhân sau:

Cấu tạo của chất hấp phụ. Đối với chất hấp phụ xốp thì sự xâm nhập của phân tử

chất bị hấp phụ vào các lỗ xốp cần phải có thời gian tương đối dài.

Có thể sự hấp phụ vật lý kèm theo sự hấp phụ hóa học đòi hỏi thời gian dài hơn.

Có thể do bề mặt chất hấp phụ đã hấp phụ sẵn trong không khí hay hơi nước.

1.2.5. Cân bằng 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 hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang (hỗn

hợp tiếp xúc với chất hấp phụ). Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề

mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược 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, lượng chất bị hấp phụ là một

hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ:

a = f(T, P hoặc C)

Khi nhiệt độ không đổi (T = const), đường biểu diễn sự phụ thuộc của lượng chất

bị hấp phụ vào P hoặc C (a = f(P hoặc C)) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ có thể được xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm

hoặc bán kinh nghiệm tùy thuộc vào tiền đề, giả thuyết, bản chất và kinh nghiệm xử lí

số liệu thực nghiệm.

Trong các phương trình trên, a là độ hấp phụ, a m là độ hấp phụ cực đại, p là áp

suất chất bị hấp phụ ở pha khí, p o 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, k, n là các hằng số.

Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng được trình bày ở bảng 1.1.




Bảng 1.1: Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thường gặp

Đường đẳng nhiệt hấp phụ Phương trình Bản chất sự hấp phụ

Langmuir

a k C

Vật lí và hóa học

a 1 k C

o

Henry a k p


Freundlich

1

n

a C cb


Shlygin-Frumkin-Temkin

a 1 p ln C

a

Brunauer-Emmett-Teller (BET)

o

Hóa học

m

n

o m m o

p 1 C1

p

a p p a C a C p Vật lí, nhiều lớp

1.2.6. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được xây dựng dựa trên các giả

thuyết:

- Lực hấp phụ mang bản chất lực hóa học

- Sự hấp phụ xảy ra trên các trung tâm hoạt động của chất hấp phụ.

- Do lực hấp phụ mang bản chất là hóa học nên có khả năng tiến đến bão hòa.

Vì vậy, mỗi trung tâm hoạt động chỉ có thể hấp phụ một phân tử chất bị hấp phụ nên

còn gọi là sự hấp phụ đơn lớp.

Các phân tử chất bị hấp phụ chỉ được giữ bởi các trung tâm hoạt động trong một

khoảng thời gian xác định. Tuy nhiên, trung tâm hoạt động lại có thể hấp phụ phân tử

mới thay chỗ cho phân tử vừa mới đi ra… thời gian lưu lại các phân tử ở trạng thái bị

hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ thấp thời gian này rất lâu, ở nhiệt độ cao

khoảng 1000÷2000ºC thì thời gian đó khoảng 6÷10 giây.

Langmuir bỏ qua sự tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ. Điều đó có nghĩa

là thời gian lưu lại các phân tử chất bị hấp phụ trên các trung tâm hoạt động không phụ

thuộc vào các trung tâm hoạt động bên cạnh bị chiếm bởi các phân tử chất bị hấp phụ

khác.

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho hệ hấp phụ rắn – dung dịch được

trình bày ở công thức 1.3:

a

kC

cb

amax

(1.3)

1 k Ccb




Trong đó: C cb là nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/l).

a là độ hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).

a max là độ hấp phụ cực đại (mg/g).

k là hằng số Langmuir.

Khi nồng độ chất bị hấp phụ rất nhỏ (C cb <<1) 1 + kC cb 1. Khi đó, phương

trình hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir có dạng: a = a max ×k×C cb . Như vậy, ở nồng độ

rất nhỏ thì độ hấp phụ tỉ lệ thuận với nồng độ chất bị hấp phụ.

Khi nồng độ chất bị hấp phụ càng lớn (C cb >> 1) 1 + kC cb kC cb . Khi đó,

phương trình hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir có dạng: a = a max , nghĩa là độ 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 được bão hòa bởi một đơn lớp các phân tử chất bị hấp phụ.

Phương trình (1.3) chứa hai thông số là a và hằng số k. Độ hấp phụ cực đại a max

có một giá trị xác định tương ứng với số tâm hấp phụ còn hằng số k phụ thuộc cặp

tương tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và nhiệt độ. Từ các số liệu thực nghiệm

có thể xác định a max và hằng số k bằng phương pháp tối ưu (hình 1.3) hay đơn giản là

bằng phương pháp đồ thị (hình 1.4).

Từ số liệu thực nghiệm vẽ đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a theo C cb . Đường đẳng

nhiệt hấp phụ Langmuir và đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a vào C cb có dạng như hình 1.1

và hình 1.2

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc của

phụ Langmuir

C cb /a vào C cb

Từ đồ thị sự phụ thuộc của C cb /a vào C cb dễ dàng tính được a max và hằng số k




OM 1

a k

max

tg

1 1

amax

a

max

tg

Để có đồ thị ở dạng tuyến tính, phương trình (1.3) được viết thành:

Ccb

1 1

C

a k a a

max

1.3. Phương pháp phân tích định lượng

1.3.1. Phương pháp phân tích trắc quang


max

cb

(1.4)

Phương pháp phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân

tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng

bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại. Nguyên tắc của phương pháp

phân tích trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi các chất hấp thu để

tính hàm lượng của chất hấp thu.

‣ Đặc trưng năng lượng của miền phổ

Ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 200 nm bị hấp thu bởi oxi không khí, hơi nước

và nhiều chất khác. Vì vậy chỉ có thể đo quang của bước sóng nhỏ hơn 200 nm bằng

máy chân không.

Ánh sáng có bước sóng từ 200400 nm được gọi là ánh sáng tử ngoại (UV),

trong đó vùng có bước sóng từ 200300 nm được gọi là vùng tử ngoại xa, vùng từ

300400 nm gần vùng khả kiến nên được gọi là vùng tử ngoại gần.

Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 8002000 nm được gọi là ánh sáng hồng

ngoại (IR). Sự hấp thu ánh sáng ở miền phổ này ít được sử dụng để giải quyết trực tiếp

các nhiệm vụ phân tích nhưng được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu tạo của phân

tử.

Ánh sáng vùng UV có bước sóng trong khoảng: 200400 nm.

Ánh sáng vùng IR có bước sóng trong khoảng: 8002000 nm.

Ánh sáng vùng VIS có bước sóng trong khoảng: 396760 nm.

Trong phương pháp trắc quang – Phương pháp hấp thu quang học, chúng ta

thường sử dụng vùng phổ UV – VIS có bước sóng từ 200800 nm.

Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dựa vào định luật Lamber - Beer

Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng λ

I

có cường độ I o qua dung dịch chứa cấu tử

khảo sát có nồng độ C. Bề dày dung dịch là l. Tại bề mặt dung dịch đo, một phần bức



xạ bị phản xạ có cường độ I R , một phần bức xạ bị hấp thu có cường độ I A . Bức xạ ra

khỏi dung dịch có cường độ I.

Độ hấp thu quang của dung dịch tỷ lệ thuận với C và I:

Trong đó:

A là độ hấp thụ

λ

ε là hệ số hấp thu phân tử (l/mol.cm)

l là bề dày khối dung dịch (cm)

C là nồng độ dung dịch (mol/l)

I o

A lg εlC

(1.12)

I

Phương pháp này có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi, có độ nhạy cao. Độ

chính xác cao tới khoảng 10 -6 mol/l. Tùy vào hàm lượng chất cần xác định mà có độ

chính xác 0,220%.

1.3.2. Phương pháp phân tích quang phổ nguyên tử

Vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là thành phần cơ bản nhỏ

nhất còn giữ được tính chất hóa học. Nguyên tử bao gồm hạt nhân nguyên tử ở giữa và

chiếm một thể tích rất nhỏ (khoảng 1/10000 thể tích của nguyên tử) và các điện tử

(electron) chuyển động xung quanh hạt nhân trong phần không gian lớn của nguyên tử.

Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu cũng không phát năng lượng dưới

dạng các bức xạ. Lúc này nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản. Nhưng khi nguyên tử ở

trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu nhưng chùm tia sáng có những bước sóng, tần số xác

định vào đám hơi nguyên tử đó thì đám hơi nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ các bức xạ

có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá

trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu

vào nó và nó chuyển sang trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ

bản. Đó là tính chất của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó là quá trình hấp thu

năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố

đó. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thu nguyên tử.

‣ Nguyên tắc và trang bị của phép đo phổ hấp thu nguyên tử

Chọn các điều kiện và một trang bị phù hợp để chuyển mẫu ban đầu (rắn hay

dung dịch) thành trạng thái hơi của nguyên tử tự do. Đó là quá trình hóa hơi nguyên

tử. Những trang bị để thực hiện quá trình này gọi là hệ thống nguyên tử hóa mẫu.




Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi

nguyên tử vừa được chế tạo. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi

sẽ hấp thu những tia bức xạ xác định và tạo ra phổ hấp thu nguyên tử của nó.

Tiếp đó, nhờ hệ thống máy quang phổ người ta thu được tất cả các chùm sáng đó,

phân li và chọn một vạch hấp thu của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ hấp

thu của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thu của vạch phổ hấp thu nguyên tử.

Cường độ vạch phổ hấp thu nguyên tử:

b

A a C

λ (1.13)

A là cường độ vạch phổ hấp thu nguyên tử

λ

C là nồng độ nguyên tố phân tích có trong dung dịch mẫu

a là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm để hóa hơi

và nguyên tử hóa mẫu.

b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố.

Ưu điểm: phương pháp này là có độ nhạy cao, độ chọn lọc cao 10 -7 10 -8 g/ml,

quá trình hấp thụ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Được sử dụng rộng rãi để xác định vết

kim loại do có độ nhạy cao. Ngoài ra không cần mất nhiều thời gian để làm giàu

nguyên tố trước khi xác định cũng như cách tiến hành rất đơn giản.

Nhược điểm: chỉ xác định nồng độ trong phạm vi xác định vì phổ hấp thụ ít

vạch, không phân tích được các nguyên tố khó bay hơi vì plasma nhiệt độ thấp. Hệ

thống máy tương đối đắt tiền, tinh vi và phức tạp. Mặt khác, do có độ nhạy cao nên sự

nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì vậy môi trường

phòng thí nghiệm phải không có bụi, dụng cụ, hóa chất sử dụng phải tinh khiết.

Phương pháp này chỉ xác định được thành phần nguyên tố của các chất có trong mẫu

chứ không xác định được liên kết của nguyên tố.

1.3.3. Phương pháp phân tích thể tích

Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên sự đo thể tích

của dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ (dung dịch chuẩn) cần dùng để phản ứng hết

với chất cần xác định nồng độ có trong dung dịch cần phân tích. Dựa vào thể tích và

nồng độ của dung dịch chuẩn đã dùng để tính ra hàm lượng chất cần xác định có trong

dung dịch cần phân tích.




Dựa theo bản chất của phản ứng chuẩn độ, phương pháp phân tích thể tích được

phân thành các loại sau:

- Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ (phương pháp trung hòa).

- Phương pháp chuẩn độ kết tủa.

- Phương pháp chuẩn độ tạo phức.

- Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử.

Giới hạn phát hiện nhỏ nhất của phương pháp này là khoảng 10 -3 mol/l.

Ưu điểm: phương pháp này dễ thực hiện, đơn giản.

Nhược điểm: độ chính xác không cao do sai số dụng cụ lớn, phải biết lựa chon

thuốc thử thích hợp với từng loại dung dịch cần chuẩn độ.

1.4. Tìm hiểu một số đặc điểm của đồng

Đồng là một kim loại trong bảng tuần hoàn hóa học có kí hiệu là Cu, số hiệu

nguyên tử là 29. Đồng là kim loại dẻo, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên

chất mềm và dễ uốn, bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm chất dẫn

điện và dẫn nhiệt, vật liệu xây dựng, chế tạo các loại hợp kim, nguyên liệu cho các

ngành luyện kim…

Trong tự nhiên Cu thường tồn tại dưới dạng muối Cu 2+ , chúng thường có màu

xanh lam hoặc xanh lục.

Ion Cu 2+ tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt khuẩn, diệt

nấm, bảo quản gỗ. Với nồng độ đủ lớn ion này là chất độc đối với các sinh vật bậc cao

hơn. Ngoài ra với nồng độ tương đối nhỏ thì Cu còn là nguyên tố vi lượng cần thiết đối

với động vật và thực vật. Nếu cơ thể người và động vật thiếu đồng sẽ bị suy nhược,

thiếu máu, quá trình trao đổi protein diễn ra chậm. Khi hàm lượng đồng trong cơ thể

người đạt từ 60÷100 mg/kg thể trọng thì gây ngộ độc, buồn nôn; 30 gam sunfat đồng

có tiềm năng gây tử vong ở người. Ở liều cao đồng tích lũy vào các bộ phận trong cơ

thể như gan, thận,… và gây tổn thương đối với các cơ quan này dẫn đến thiếu máu,

ảnh hưởng đến dạ dày và các bệnh đường ruột. Hít phải đồng có các triệu chứng như

viêm da dị ứng tiếp xúc, gây ảnh hưởng đến gan và tụy và làm tổn thương tế bào phổi.

Những người thường xuyên tiếp xúc với đồng và hợp chất của đồng có hiện tượng mất

màu của da. Năm 1982, JECFA (Ủy ban chuyên viên FAO/WHO về phụ gia thực

phẩm) đã đề nghị giá trị tạm thời cho lượng đồng đưa vào cơ thể người có thể chịu

đựng được là 10 mg/ngày.




Chương 2: THỰC NGHIỆM

2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ

2.1.1. Nguyên liệu

Vỏ chuối già được lấy từ vườn chuối ở xã Thanh Đức, huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh

Long.

2.1.2. Hóa chất

Các hóa chất được dùng là các hóa chất có độ tinh khiết phân tích hoặc tinh khiết

hóa học.

STT Hóa chất Xuất xứ

1 Amoni clorua Trung Quốc

2 Axit sunfuric Trung Quốc

3 Đồng (II) sunfat Trung Quốc

4 Dung dịch Amoniac Trung Quốc

5 EDTA Trung Quốc

6 Murexit Trung Quốc

7 Natri hiđrocacbonat Trung Quốc

8 Natri hiđroxit Trung Quốc

2.1.3. Dụng cụ và thiết bị

STT Dụng cụ và thiết bị STT Dụng cụ và thiết bị

1 Buret 25 ml 8 Máy đo pH

2 Cân phân tích 9 Máy khuấy từ

3 Chén sứ 10 Phễu lọc

4 Cốc thủy tinh 11 Pipet bầu 10 ml

5 Đũa thủy tinh 12 Rây 0,5 mm

6 Erlen 100 ml 13 Tủ sấy

7 Giấy đo pH

2.2. CÁCH ĐỊNH LƯỢNG KIM LOẠI ĐỒNG VÀ CÁCH PHA HÓA CHẤT

2.2.1. Cách định lượng kim loại đồng

Để định lượng ion Cu 2+ chúng tôi sử dụng phương pháp chuẩn độ tạo phức với

thuốc thử là EDTA.

EDTA (axit etylenđiamin tetraaxetic, H 4 Y) là thuốc thử được ứng dụng rộng rãi

trong phương pháp chuẩn độ tạo phức. Phương pháp chuẩn độ sử dụng EDTA làm




thuốc thử được gọi là phương pháp chuẩn độ complexon. Người ta thường dung

EDTA dưới dạng muối đinatri Na 2 H 2 Y, thường gọi là complexon III (nhưng vẫn quen

quy ước là EDTA). EDTA tạo phức bền với các cation kim loại và trong hầu hết các

trường hợp phản ứng tạo phức xảy ra theo tỉ lệ 1:1.

n 4

n 4

M Y MY

Nguyên tắc của phép chuẩn độ định lượng đồng bằng EDTA:

Dựa trên phản ứng tạo phức bền của Cu 2+ với EDTA:

Cu H Y CuY 2H

2 2 2

2

Phản ứng được tiến hành ở pH = 8, chất chỉ thị là murexit 1% trong NaCl.

CuHInd H Y CuY H Ind

2 2

2 4

(vàng)

(tím)

Công thức xác định hàm lượng Cu 2+ trong mẫu

Dùng pipet lấy chính xác 10 ml dung dịch Cu 2+ cần xác định nồng độ vào erlen

100 ml. Thêm một ít chất chỉ thị murexit 1% (khoảng bằng hạt đậu), 5 ml dung dịch

NH 4 Cl 5% và dùng dung dịch NH 3 1N chỉnh pH dung dịch đến 8. Chuẩn độ ion Cu 2+

bằng dung dịch EDTA (N) có nồng độ xác định cho đến khi dung dịch chuyển từ màu

vàng nhạt sang màu tím thì ngừng chuẩn độ. Ghi thể tích (ml) EDTA đã chuẩn độ.

Nồng độ Cu 2+ (N) được tính theo công thức:

C

2

Cu

C

EDTA

V

10

EDTA

Hình 2.1: Dung dịch ion Cu 2+ khi

có mặt chỉ thị murexit

Hình 2.2: Dung dịch ion Cu 2+ sau

chuẩn độ




2.2.2. Cách pha hóa chất

2.2.2.1. Cách pha dung dịch CuSO 4

Trong phòng thí nghiệm sử dụng CuSO 4 .5H 2 O nên để pha hóa chất đúng nồng

độ cần dùng thì trước tiên cần phải sấy CuSO 4 .5H 2 O cho mất hết nước chuyển từ màu

xanh lam sang màu trắng. Trong qua trình sấy khi CuSO 4 đã chuyển sang màu trắng

thì cần cân đi cân lại nhiều lần đến khi nào thấy khối lượng không đổi nữa thì ngừng

sấy.

Khi pha 1 lít CuSO 4 0,02N cân 1,6 gam CuSO 4 đã sấy cho mất hết nước cho

vào cốc 100 ml. Cho thêm một ít nước cất khuấy cho tan sau đó cho vào bình định

mức 1000 ml. Tiếp theo tráng nước cất vài lần để lấy hết CuSO 4 còn dính lại trong cốc

tránh sai số khi pha. Sau đó thêm nước cất vào bình định mức đến vạch rồi đậy nút lắc

đều dung dịch. Cuối cùng đổ dung dịch vừa lắc xong ra bình chưa ta có dung dịch

CuSO 4 0,02N.

2.2.2.2. Cách pha dung dịch EDTA

Để pha EDTA đúng nồng độ cần dùng thì trước tiên cần phải sấy EDTA cho

đến khi cân đi cân lại nhiều lần thấy khối lượng không đổi nữa thì ngừng sấy.

Khi pha 1 lít EDTA 0,02N cân 3,72 gam EDTA đã sấy cho mất hết nước cho

vào cốc 100 ml. Cho thêm một ít nước cất khuấy cho tan sau đó cho vào bình định

mức 1000 ml. Tiếp theo tráng nước cất vài lần để lấy hết EDTA còn dính lại trong cốc

tránh sai số khi pha. Sau đó thêm nước cất vào bình định mức đến vạch rồi đậy nút lắc

đều dung dịch. Cuối cùng đổ dung dịch vừa lắc xong ra bình chưa ta có dung dịch

EDTA 0,02N.

2.2.2.3. Cách pha dung dịch đệm

Dung dịch đệm cần dùng là NH 4 Cl 5%, pH = 8.

Cân 5 gam NH 4 Cl sau đó thêm nước cất vào cho đủ 100 gam ta được 100 gam

dung dịch NH 4 Cl 5%. Tiếp theo chỉnh pH = 8 bằng cách để dung dịch muối vừa pha

được lên máy khuấy từ sau đó dùng máy đo pH để đo pH của dung dịch. Tiếp theo

dùng NH 3 đặc để chỉnh pH cho đến khi có được dung dịch NH 4 Cl 5%, pH = 8.

Lưu ý: vì NH 3 đặc có mùi rất xốc nên khi lấy phải để dung dịch trong tủ hút, có

thể thêm một ít nước cho NH 3 loãng hơn và dùng khăn ướt đậy lại như vậy sẽ giảm bớt

mùi khi đem ra khỏi tủ hút.




2.3. CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ

2.3.1. Kết quả khảo sát nồng độ axit xitric tốt nhất để chế tạo VLHP

Kết quả khảo sát nồng độ axit xitric tốt nhất để chế tạo VLHP được trình bày ở

bảng 2.1

Bảng 2.1: Kết quả khảo sát nồng độ axit xitric tốt nhất để chế tạo VLHP

Các thông số hấp phụ

Nồng độ axit xitric (M)

Nồng độ đầu Nồng độ cân bằng Độ hấp phụ

C (N)

C cb (N)

a (mg/g)

0,6 0,02 6,61.10 -3 21,55

0,8 0,02 6,44.10 -3 43,52

1,0 0,02 3,48.10 -3 41,73

1,5 0,02 3,82.10 -3 39,55

2,0 0,02 4,58.10 -3 34,69

Trước khi chế tạo VLHP tôi đã khảo sát nồng độ axit xitric để tìm ra nồng độ

thích hợp nhất cho quá trình biến tính vỏ chuối. Sau quá trình khảo sát nồng độ axit

xitric thì khi sử dụng axit xitric có nồng độ 0,8M để biến tính vỏ chuối đã tạo ra được

VLHP có khả năng hấp phụ tốt nhất.




2.3.2. Quy trình chế tạo VLHP

Vỏ chuối

tươi

Làm sạch

Phơi nắng

Sấy 80C

Nghiền nhỏ

Vỏ chuối

nguyên liệu

Ngâm axit

xitric 0,8 M

Hoạt hoá

Ngâm rửa

Sấy khô

VLHP

Phản ứng este hóa của axit xitric và xenlulozơ được trình bày ở hình 2.3.

H 2 C

HO C

H 2 C

COOH

COOH

COOH

- H 2 O

H 2 C

HO C

H 2 C

O

C

O

C

O

COOH

Ce

OH

H 2 C

HO C

H 2 C

O

C OCe

COOH

COOH

H 2 C

HO C

H 2 C

O

C OCe

COOH

COOH

- H 2 O

H 2 C

HO C

H 2 C

C

C

C

O

O

O

O

OCe

Ce

OH

H 2 C

O

C OCe

HO C COOH

H 2 C C OCe

O

Hình 2.3: Phản ứng este hóa của axit xitric và xenlulozơ




Hình 2.4: Vỏ chuối nguyên liệu

Hình 2.5: Vật liệu hấp phụ

2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP vỏ chuối

2.4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu và VLHP

- Cân 0,5 gam vỏ chuối nguyên liệu (vật liệu) cho vào cốc 100 ml, thêm vào 50

ml dung dịch Cu 2+ 0,02N có pH bằng 5.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/phút trong 30 phút ở

nhiệt độ phòng.

- Sau đó dùng phễu, xếp giấy lọc để lọc lấy dung dịch sau hấp phụ.


phương pháp chuẩn độ tạo phức với thuốc thử EDTA 0,02N, ghi nhận thể tích (ml)


- Tính nồng độ ion Cu 2+ trong dung dịch sau hấp phụ theo công thức (1.7), từ đó

tính độ hấp phụ a (mg/g) của vỏ chuối nguyên liệu (vật liệu) theo công thức (1.1) và

hiệu suất hấp phụ theo công thức (1.2). Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần lấy kết quả

trung bình.

2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP

2.4.2.1. Ảnh hưởng của thời gian

- Cân chính xác 0,5 gam VLHP cho vào cốc 100 ml, thêm vào 50 ml dung dịch

Cu 2+ 0,02N có pH bằng 5.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/phút trong khoảng thời

gian lần lượt từ 10÷60 phút ở nhiệt độ phòng.

- Sau đó dùng phễu, xếp giấy lọc để lọc lấy dung dịch sau hấp phụ.


phương pháp chuẩn độ tạo phức với thuốc thử EDTA 0,02N, ghi nhận thể tích (ml)







công thức (1.2). Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình.

Lấy thời gian tốt nhất vừa xác định được để khảo sát ảnh hưởng của pH.

2.4.2.2. Ảnh hưởng của pH

- Cân 0,5 gam VLHP cho vào cốc 100 ml, thêm vào 50 ml dung dịch Cu 2+ 0,02N

có pH lần lượt từ 1÷5.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/phút trong 30 phút ở


- Sau đó dùng phễu, xếp giấy lọc để lọc lấy dung dịch sau hấp phụ. Dùng pipet

lấy chính xác 10 ml dung dịch sau hấp phụ đem chuẩn độ bằng phương pháp chuẩn độ

tạo phức với thuốc thử EDTA 0,02N, ghi nhận thể tích (ml) EDTA đã chuẩn độ, tiến

hành chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình.




Lấy pH tốt nhất vừa xác định được để khảo sát ảnh hưởng của lượng VLHP.

2.4.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ - Cân bằng hấp phụ

- Cân 0,5 gam VLHP cho vào cốc 100 ml, thêm vào 50 ml dung dịch Cu 2+ với

các nồng độ đầu lần lượt 5.10 -3 N; 0,01N; 0,015N; 0,02N; 0,025N ở pH = 5.

- Tiến hành khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ 250 vòng/phút trong 30 phút, ở


- Sau đó dùng phễu, xếp giấy lọc để lọc lấy dung dịch sau hấp phụ. Dùng pipet

lấy chính xác 10 ml dung dịch sau hấp phụ đem chuẩn độ bằng phương pháp chuẩn độ

tạo phức với thuốc thử EDTA ở các nồng độ xác định tương ứng (N), ghi nhận thể tích

(ml) EDTA đã chuẩn độ, tiến hành chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình.







2.4.2.4. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ theo mô

hình hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir

Từ các yếu tố đã khảo sát ở trên chúng tôi rút ra được điều kiện tốt nhất cho quá

trình hấp phụ của VLHP và tiến hành xác định độ hấp phụ cực đại, hằng số cân bằng

hấp phụ của VLHP theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir. Chúng tôi sử dụng

các kết quả thu được khi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ để tính toán độ hấp phụ cực

đại và hằng số hấp phụ của VLHP vì các thí nghiệm này đã được thực hiện ở những

điều kiện tốt nhất đã được khảo sát (thời gian, pH).




Chương 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu và VLHP

3.1.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu

Sau khi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu đã thu

được kết quả trình bày ở bảng 4.1.

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu


Lần 1 Lần 2 Lần 3 V tb C tb (N) Độ hấp phụ a (mg/g)

Mẫu 1 7,9 7,9 7,8 7,87 15,74.10 -3 13,63

Mẫu 2 7,9 7,9 7,9 7,90 15,80.10 -3 13,44

Mẫu 3 7,8 7,9 7,9 7,87 15,74.10 -3 13,63

Các giá trị trung bình 15,76.10 -3 13,57

3.1.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP

Sau khi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP đã thu được kết quả trình

bày ở bảng 4.2.

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP


Lần 1 Lần 2 Lần 3 V tb C tb (N) Độ hấp phụ a (mg/g)

Mẫu 1 3,3 3,3 3,3 3,30 13,40.10 -3 21,12

Mẫu 2 3,3 3,3 3,2 3,27 13,46.10 -3 20,93

Mẫu 3 3,3 3,2 3,3 3,27 13,46.10 -3 20,93

Các giá trị trung bình 13,44.10 -3 20,99

Bảng 3.3: So sánh độ hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của vỏ chuối nguyên liệu và

VLHP

Vỏ chuối nguyên liệu

VLHP

C o (N) C cb (N) a (mg/g) C o (N) C cb (N) a (mg/g)

0,02 15,76.10 -3 13,57 0,02 13,44.10 -3 20,99

Mục đích của quá trình biến tính vỏ chuối là để tạo được VLHP có khả năng hấp

phụ tốt hơn so với vỏ chuối nguyên liệu ban đầu. Vì thế cần phải so sánh khả năng hấp

phụ của VLHP chế tạo được với nguyên liệu ban đầu. Dựa vào bảng 4.3 có thể thấy

được cả vỏ chuối nguyên liệu và VLHP đều có khả năng hấp phụ ion Cu 2+ do vỏ chuối




nguyên liệu và VLHP đều có cấu trúc lỗ xốp. Tuy nhiên, VLHP có khả năng hấp phụ

Cu 2+ tốt hơn do trong thành phần của vỏ chuối có thành phần xenlulozơ. Các nhóm

hiđroxyl trên xenlulozơ đóng vai trò quan trọng trong khả năng trao đổi ion. Tuy nhiên

các nhóm OH của vỏ chuối nguyên liệu đã được hoạt hóa bằng axit xitric thành các

nhóm este có khả năng trao đổi lớn hơn làm cho bề mặt VLHP có nhiều lỗ xốp hơn

nên có khả năng hấp phụ tốt hơn [7].

3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP

3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ trong đó có yếu tố thời gian. Vì

vậy khi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VLHP thì

kết quả sự ảnh hưởng của thời gian được kết quả trình bày ở phụ lục 1. Sau đó tính kết

quả trung bình của các thí nghiệm thu được bảng số liệu bảng 4.4.

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của VLHP


Thời gian Nồng độ đầu

C (N)

Nồng độ cân bằng

C cb (N)

Độ hấp phụ

a (mg/g)

10 0,02 7,96.10 -3 38,53

20 0,02 6,82.10 -3 41,66

30 0,02 6,44.10 -3 43,39

40 0,02 6,44.10 -3 43,46

50 0,02 6,46.10 -3 43,33

60 0,02 6,44.10 -3 43,33


a (mg/g)



Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của

VLHP được thể hiện trong hình 3.1.

44

43

42

41

40

39

38

0 10 20 30 40 50 60 70

thời gian (phút)

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+

của VLHP

Sau khi khảo sát ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến khả năng hấp phụ của

VLHP, dựa vào đồ thị có thể thấy được trong khoảng thời gian khảo sát (1060 phút),

bắt đầu 10 phút đầu tiên quá trình hấp phụ xảy ra nhanh, độ hấp phụ tăng nhanh nên đồ

thị có đường dốc thẳng đứng vì lúc này bề mặt trống của VLHP còn rất lớn nên các ion

Cu 2+ dễ dàng hấp phụ lên bề mặt của VLHP. Từ 3040 phút quá trình hấp phụ tăng

chậm nên đồ thị là đường thẳng nghiêng do một số ion Cu 2+ đã hấp phụ lên bề mặt

VLHP nên số lỗ trống còn ít và do tương tác đẩy của các ion đã bị hấp phụ mà các ion

Cu 2+ còn lại sẽ rất khó để hấp phụ lên bề mặt VLHP. Từ 40 phút trở đi hiệu suất hấp

phụ của VLHP đối với ion Cu 2+ tương đối ổn định nên đồ thị có đường thẳng gần như

nằm ngang. Sở vĩ lúc này đồ thị có dạng nằm ngang là do các ion Cu 2+ gần như đã lấp

kín các lỗ trống trên bề mặt VLHP nên quá trình hấp phụ gần như là đạt cân bằng

[20, 23].

Từ kết quả trên, chúng tôi cho rằng thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với ion

Cu 2+ là 30 phút và chọn khoảng thời gian này là khoảng thời gian tốt nhất để thực hiện

các nghiên cứu tiếp theo đối với ion Cu 2+ .


a (mg/g)



3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH

Ngoài thời gian thì pH cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ.

Khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của VLHP thu được

kết quả sau mỗi thí nghiệm trình bày trong phụ lục 2 và bảng 4.5.

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu 2+ của VLHP


pH

Nồng độ đầu

C (N)

Nồng độ cân bằng

C cb (N)

Độ hấp phụ

a (mg/g)

1,01 0,02 0,02 0,11

2,05 0,02 1,80.10 -2 6,29

3,00 0,02 7,84.10 -3 38,91

4,01 0,02 7,22.10 -3 40,90

5,03 0,02 6,76.10 -3 42,37

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của VLHP

được thể hiện trong hình 3.2.

50

40

30

20

10

0

0 1 2 3 4 5 6

pH

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của

VLHP

Khi khảo sát sự ảnh hưởng của pH thu được kết quả thực nghiệm khả năng hấp

phụ của VLHP đối với ion Cu 2+ trong dung dịch tốt nhất là ở pH = 5, vì khi tăng pH

lên lớn hơn 5 đã có dấu hiệu kết tủa hiđroxit Cu (II), chúng tôi chọn pH = 5 là pH tốt

nhất để thực hiện các nghiên cứu các quá trình hấp phụ Cu 2+ tiếp theo.




Điều đó được giải thích: trong môi trường axit mạnh, các phần tử của cả chất

hấp phụ và chất bị hấp phụ được tích điện dương và bởi vậy lực tương tác là lực đẩy

tĩnh điện. Hơn nữa, nồng độ H + hiện tại cao nên trong hỗn hợp có sự cạnh tranh giữa

cation kim loại với H + trong sự hấp phụ mà H + có kích thước nhỏ và có số lượng lớn

hon nhiều so với Cu 2+ nên dễ dàng hấp phụ lên bề mặt VLHP so với Cu 2+ , kết quả là

làm giảm sự hấp phụ ion Cu 2+ . Tương tự, pH tăng, nồng độ ion H + giảm, trong khi

nồng độ Cu 2+ gần như không đổi và bởi vậy sự hấp phụ cation kim loại có thể giải

thích giống sự trao đổi phản ứng H + - M n+ (M là kim loại) [14]. Tuy nhiên, nếu pH

tăng cao hơn nữa có thể hình thành phức hiđroxo của kim loại nên sẽ làm hạn chế sự

hấp phụ của VLHP. Ngoài ra, khi pH tăng cao sẽ làm xuất hiện kết tủa Cu(OH) 2 sẽ

làm sai lệch kết quả khi xác định khả năng hấp phụ của VLHP [28].

3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu 2+ ban đầu

Nồng độ ban đầu của dung dịch cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp

phụ của VLHP. Khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion Cu 2+ đến khả

năng hấp phụ của VLHP thu được kết quả sau mỗi thí nghiệm trình bày trong phụ lục

4 và bảng 4.7.

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến hiệu suất hấp phụ Cu 2+ của VLHP


Nồng độ đầu C (N) Nồng độ cân bằng C cb (N) Độ hấp phụ a (mg/g)

0,005 3,90.10 -4 14,75

0,010 1,51.10 -3 27,17

0,015 3,62.10 -3 36,43

0,020 6,44.10 -3 43,39

0,025 1,20 .10 -2 41,60




Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của VLHP


Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ Cu 2+ ban đầu đến khả năng hấp

phụ ion Cu 2+ của VLHP

Từ đồ thị hình 4.4 cho thấy, khi tăng nồng độ đầu ion Cu 2+ tử 0,0050,020 N thì

độ hấp phụ của VLHP tăng dần. Khi nồng độ ion Cu 2+ ban đầu còn thấp, các trung tâm

hoạt động trên bề mặt của VLHP vẫn chưa được lấp đầy bởi các ion Cu 2+ nên các ion

Cu 2+ trong dung dịch dễ dàng hấp phụ lên bề mặt VLHP làm cho độ hấp phụ tăng rất

nhanh và đồ thị có độ dốc lớn. Do đó khi nồng độ ion Cu 2+ tăng thì hiệu quả xử lý tăng

lên. Tuy nhiên, khi tăng nồng độ đầu của Cu 2+ từ 0,0200,025N, thì lúc này các trung

tâm trên đã được lấp kín bởi ion Cu 2+ nên các ion Cu 2+ khó tiếp xúc với VLHP khả

năng hấp phụ của vật liệu với ion Cu 2+ giảm rất nhanh. Bề mặt vật liệu hấp phụ trở nên

bão hòa dần bởi ion Cu 2+ [27].

3.3. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số hấp phụ của VLHP theo mô hình

hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir

Từ các kết quả thu được sau khi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion Cu 2+

đến khả năng hấp phụ của VLHP, chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ theo mô

hình hấp phụ đẳng nhiệt của Langmuir với bảng số liệu được trình bày ở bảng 4.8.


a (mg/g)



Bảng 3.8: Số liệu nghiên cứu cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng

nhiệt của Langmuir

Nồng độ đầu C (mg/L)

Nồng độ cân bằng C cb Độ hấp phụ a

(mg/L)

(mg/g)

C cb /a (g/L)

160,00 12,48 14,75 0,85

320,00 48,32 27,17 1,78

480,00 115,84 36,43 3,18

640,00 206,08 43,39 4,76

800,00 384 41,60 9,23

Đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với ion Cu 2+


50

40

30

20

10

0

0 100 200 300 400 500

nồng độ cân bằng C cb (mg/L)

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt Langmuir đối với ion Cu 2+

Khi tăng nồng độ đầu thì độ hấp phụ tăng dần và khi nồng độ đầu tăng đến một

giá trị nào đó, khi mà bề mặt trống của VLHP bị bão hòa bởi các phân tử chất tan thì

phản ứng đạt cân bằng, độ hấp phụ tại thời điểm này là lớn nhất. Từ hình 4.5 ta nhận

thấy độ hấp phụ a phụ thuộc vào nồng độ cân bằng C cb theo đường cong và đường

cong này đang có dấu hiệu chuyển sang đường thẳng, nghĩa là phản ứng gần đạt cân

bằng.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được đưa về dạng tuyến tính như hình 4.6.


C cb /a (g/L)



10

8

y = 0,0221x + 0,5651

R² = 0,9957

6

4

2

0

0 100 200 300 400 500

nồng độ cân bằng C cb (mg/L)

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính của VLHP

đối với ion Cu 2+

Từ đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính trên hình 4.6, chúng

tôi xác định được độ hấp phụ cực đại đối với ion Cu 2+ là 45,25 mg/g và hằng số cân

bằng hấp phụ k = 0,039.

Từ kết quả này chúng ta có thể đánh giá khả năng hấp phụ ion Cu 2+ của VLHP

là khá tốt. VLHP chế tạo từ vỏ chuối này có thể là một loại vật liệu tốt để xử lí môi

trường.




Chương 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

4.1. Kết luận

Các kết quả thu được đã đáp ứng được mục đích nghiên cứu ban đầu của đề tài:

- Đã chế tạo thành công VLHP từ nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp là

vỏ chuối bằng axit xitric.

- Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ của VLHP đối với ion

Cu 2+ theo phương pháp hấp phụ tĩnh. Các kết quả thu được:

+ Khả năng hấp phụ của VLHP cao hơn rất nhiều so với vỏ chuối nguyên liệu.

+ Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP là 30 phút.

+ Khoảng pH để sự hấp phụ ion Cu 2+ của VLHP xảy ra tốt nhất là pH = 5.

+ Khi lượng VLHP tăng, độ hấp phụ của VLHP đối với ion Cu 2+ cũng tăng.

+ Trong khoảng nồng độ đầu đã khảo sát với ion Cu 2+ , thì khi nồng độ đầu tăng

thì độ hấp phụ của VLHP đối với ion Cu 2+ tăng.

+ Khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.

4.2. Kiến nghị

- Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo

VLHP cũng như quá trình hấp phụ của VLHP. Từ đó có thể tạo ra VLHP có khả năng

hấp phụ cao hơn.

- Sử dụng các phương pháp phân tích thể tích khác có độ chính xác cao hơn

như: phân tích trắc quang, phương pháp phân tích quang phổ nguyên tử để định lượng

kim loại nặng.

- Mở rộng nghiên cứu khả năng hấp phụ của VLHP đối với các ion kim loại

nặng khác và ứng dụng vào xử lý nước thải ở quy mô phòng thí nghiệm.

- Nghiên cứu khả năng giải hấp của VLHP và khả năng tái sử dụng của VLHP

sau khi xử lý nước thải.




TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT

1. Đặng Văn Phi (2012), “Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ một số ion kim

loại nặng trong nước”, Đại học Đà Nẵng.

2. Hồ Sĩ Tráng (2005), Cơ sở hoá học gỗ và xenluloza, tập 1, Nxb Khoa học và kĩ

thuật.

3. Lâm Minh Triết, Diệp Ngọc Sương (2000), Các phương pháp phân tích kim loại

trong nước và nước thải, Nxb Khoa học và kĩ thuật.

4. Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Như Quỳnh (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ

Cu 2+ , Ni 2+ của than vỏ lạc, Tạp chí Phân tích Hóa lý và Sinh học, 15, 160-164.

5. Lê Hữu Thiềng, Hứu Thị Thùy (2011), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu 2+ , Ni 2+ của

than bã mía, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 86 (10), 107-113.

6. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý nước thải, Nxb

Thống kê Hà Nội.

7. Lê Thành Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm (2008),

Nghiên cứu khả năng hấp phụ và trao đổi ion của xơ dừa và vỏ trấu biến tính, Tạp chí

Phát triển KH&CN, 11 (8), 5-12.

8. Nguyễn Đình Huề (1982), Giáo trình hóa lí, Nxb Giáo dục.

9. Nguyễn Mộng Hoàng (2012), Giáo trình hóa keo, Đại học Cần Thơ.

10. Nguyễn Tinh Dung (2002), Hóa học phân tích, Nxb Giáo dục.

11. Nhan Hồng Quang (2009), Xử lí nước thải mạ điện Chrome bằng vật liệu

Biomass, Tạp chí Khoa học và công nghệ, 3 (32), 1-9.

12. Trần Tứ Hiếu, Phạm Hùng Việt, Nguyễn Văn Nội (1999), Giáo trình Hóa học

môi trường cơ sở, Khoa Hóa học, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

13. Trần Tứ Hiếu (2004), Hóa học phân tích, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

14. Luận văn “Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trên vật liệu

hấp phụ chế tạo từ bã mía và thăm dò xử lí môi trường”, Đại học Thái Nguyên.

15. Phùng Thị Kim Thanh (2012), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại

nặng (Cr 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ ) bằng bã mía sau khi đã biến tính và thử nghiệm xử lý

môi trường”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Thái Nguyên.




16. S.S.VOIUTSKI (1973), Hóa học chất keo, tập 1, Nxb Đại học và trung học

chuyên nghiệp.

17. Tiêu chuẩn Việt Nam 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường.

18. XI. Venexki (1970), Những câu chuyện về kim loại, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

19. Thực trạng và phương hướng phát triển các loại cây ăn trái đến hết năm 2015

(2006), Trung tâm thông tin thương mại.

TÀI LIỆU TIẾNG ANH

20. A.G.Liew Abdullah, M.A, Mohd Salled, M.K. Siti Mazlina, M.J. Megat Mohd

Noor, M.R. Osman, R.Wagiran and S.Sobri (2005), “Azo dye removal by adsorption

using waste biomass: sugarcane bagasse”, International Journal of Engineering and

Technology, 2 (1), 8-13.

21. David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill, The United

States of America.

22. G. Annadurai*, R.S. Juang** and D.J. Lee* (2002), Adsorption of heavy metals

from water using banana and orange peels, Taiwan.

23. K.A.G Gusmao, L.V.A Gurgel, T.M.S Melo, L.F Gil (2012), “Application of

succinylated sugarcane bagasse as adsorbent to remove methylene blue and gentian

violet from aqueous solution – Kinetic and Equilibrium studies, Dyes and Pigments,

92, 967-974.

24. L.V. A. Gurgel, R.P.de Freitas, and L.F. Gil (2008), “Adsorption of Cu(II),

Cd(II) and Pb(II) from aqueous single metal solution by sugarcane and mercerized

sugarcane bagasse chemically modified with succinic anhydride”, Carbohydrate

Polymers, 74, 922-929.

25. Osvaldo Karnitz Jr, L.V. A. Gurgel, J.C.P. de Melo, V.R. Botaro, T.M.S.Melo,

R.P.de Freitas Gil and L.F. Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous

single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource

Technology, 98, 1291-1297.

26. Mykola, T. K., L. A. Kupchik, and B. K. Veisoc (1999), “Evaluation of pectin

binding of heavy metal ions in aqueous solutions”, Chemosphere, 38 (11),

2591-2596.




27. M. Nameni, M.R. Alavi Moghdam, M. Arami (2008), “Adsorption of hexavalent

chromium from aqueous solution by wheat bran”, International Journal of

Environment Science Technology, 5 (2), 161-168.

28. Karuppanna Periasamy and Chinnaiya Namasivayam (1994), “Process

Development for Removal and Recovery of Cadmium of from Wasterwater by a

Low-cost Absorbent: adsorption Rates and Equilibrium Studies”, Industrial and

Engineering Chemistry Research, 33, 317-320.

29. Z. Reddad, C. Gerente, Y. Andres, M. C. Ralet. J. F. Thibault, and P. L. Cloirec

(2002), “Ni(II) and Cu(II) binding properties of native and modified sugar beet pulp”,

Carbohydrate Polymers, 49, 23-31.

30. Kareem, S.O. and Rahman R.A. (2013), “Utilization of banana peels for xitric

acid production by Aspergillus niger”.

TRANG WED

31. http://www.thuvientailieu.vn/tai-lieu/de-tai-thuc-trang-o-nhiem-moi-truong-oviet-nam-hien-nay-27721/

32. http://123doc.org/document/923624-nghien-cuu-su-dung-vo-chuoi-de-hap-phumot-so-ion-kim-loai-nang-trong-nuoc.htm?page=5

33. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852410003743




PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP

sau mỗi thí nghiệm

Thời gian

(phút)



V tb

C cb (N)

Độ hấp phụ a

(mg/g)

M 1 3,9 4,0 4,0 3,97 7,94.10 -3 38,59

10

20

30

40

50

60

M 2 4,0 4,0 3,9 3,97 7,94.10 -3 38,59

M 3 4,0 4,0 4,0 4,0 8,00.10 -3 38,40

M 1 3,4 3,5 3,5 3,47 6,94.10 -3 41,79

M 2 3,5 3,5 3,5 3,5 7,00.10 -3 41,60

M 3 3,5 3,5 3,5 3,5 7,00.10 -3 41,60

M 1 3,2 3,3 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 2 3,2 3,2 3,3 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 3 3,2 3,2 3,2 3,20 6,40.10 -3 43,52

M 1 3,2 3,2 3,3 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 2 3,2 3,2 3,2 3,20 6,40.10 -3 43,52

M 3 3,2 3,2 3,2 3,20 6,40.10 -3 43,52

M 1 3,3 3,2 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 2 3,3 3,2 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 3 3,2 3,3 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 1 3,3 3,2 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 2 3,2 3,2 3,3 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 3 3,2 3,2 3,2 3,2 6,40.10 -3 43,33




Phụ lục 2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của VLHP sau

mỗi thí nghiệm

pH



V tb

C cb (N)

Độ hấp phụ a

(mg/g)

1,01

2,05

3,00

4,01

5,03

M 1 10,0 10,0 10,0 10,0 2,00.10 -2 0,00

M 2 9,9 10,0 10,0 9,97 1,99.10 -2 0,32

M 3 10,0 10,0 10,0 10,0 2,00.10 -2 0,00

M 1 9,0 9,0 9,1 9,03 1,81.10 -2 6,08

M 2 9,0 9,0 9,0 9,0 1,80.10 -2 6,40

M 3 9,0 9,0 9,0 9,0 1,80.10 -2 6,40

M 1 4,0 3,9 3,9 3,93 7,86.10 -3 38,85

M 2 3,9 3,9 4,0 3,93 7,86.10 -3 38,85

M 3 3,9 3,9 3,9 3,90 7,80. 10 -3 39,04

M 1 3,6 3,6 3,6 3,60 7,20.10 -3 40,96

M 2 3,7 3,6 3,6 3,63 7,26.10 -3 40,77

M 3 3,6 3,6 3,6 3,6 7,20.10 -3 40,96

M 1 3,4 3,4 3,3 3,37 6,74.10 -3 42,43

M 2 3,3 3,4 3,4 3,37 6,74.10 -3 42,43

M 3 3,4 3,4 3,4 3,4 6,80.10 -3 42,24




Phụ lục 3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu 2+ ban đầu đến khả năng hấp

phụ của VLHP sau mỗi thí nghiệm

C (N)



V tb C cb (N) a (mg/g)

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

M 1 0,7 0,8 0,8 0,77 3,85.10 -4 14,77

M 2 0,8 0,8 0,8 0,80 4,00.10 -4 14,72

M 3 0,7 0,8 0,8 0,77 3,85.10 -4 14,77

M 1 1,3 1,2 1,3 1,27 1,27.10 -3 27,94

M 2 1,3 1,3 1,3 1,30 1,30.10 -3 27,84

M 3 1,3 1,3 1,3 1,30 1,27.10 -3 27,94

M 1 2,2 2,2 2,2 2,20 3,30.10 -3 37,44

M 2 2,1 2,2 2,2 2,17 3,26.10 -3 37,57

M 3 2,2 2,2 2,2 2,20 3,30.10 -3 37,44

M 1 3,3 3,4 3,3 3,33 6,66.10 -3 42,69

M 2 3,3 3,4 3,3 3,33 6,66.10 -3 42,69

M 3 3,3 3,3 3,3 3,30 6,60.10 -3 42,88

M 1 4,8 4,7 4,7 4,73 1,20.10 -2 41,60

M 2 4,7 4,8 4,7 4,73 1,20.10 -2 41,60

M 3 4,7 4,7 4,8 4,73 1,20.10 -2 41,60




Phụ lục 4: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP khi sử dụng những điều kiện

tốt nhất đã khảo sát

C (N)




M 1 3,3 3,2 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

0,020 M 2 3,2 3,2 3,2 3,20 6,40.10 -3 43,52

M 3 3,2 3,2 3,2 3,20 6,40.10 -3 43,52

Phụ lục 5: Kết quả khảo sát nồng độ axit xitric tốt nhất để chế tạo VLHP

C (N)




0,6

0,8

1,0

1,5

2,0

M 1 6,6 6,7 6,6 6,63 1,33.10 -2 21,44

M 2 6,6 6,6 6,6 6,60 1,32.10 -2 21,76

M 3 6,6 6,6 6,6 6,60 1,33.10 -2 21,44

M 1 3,2 3,3 3,2 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 2 3,2 3,2 3,3 3,23 6,46.10 -3 43,33

M 3 3,2 3,2 3,2 3,20 6,40.10 -3 43,52

M 1 3,5 3,5 3,5 3,50 7,00.10 -3 41,60

M 2 3,5 3,5 3,4 3,47 6,94.10 -3 41,79

M 3 3,4 3,5 3,5 3,47 6,94.10 -3 41,79

M 1 3,9 3,8 3,8 3,83 7,66.10 -3 39,49

M 2 3,9 3,8 3,8 3,83 7,66.10 -3 39,49

M 3 3,8 3,8 3,8 3,80 7,60.10 -3 39,68

M 1 4,5 4,6 4,6 4,57 9,14.10 -3 34,75

M 2 4,6 4,6 4,5 4,57 9,14.10 -3 34,75

M 3 4,6 4,6 4,6 4,60 9,20.10 -3 34,56


KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+ Cu2+ TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ VỎ CHUỐI (2015)

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?