NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III), Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

N G H I Ê N C Ứ U H Ấ P P H Ụ C Ủ A

V Ậ T L I Ệ U V Ỏ B Ư Ở I

Ths Nguyễn Thanh Tú

eBook Collection

vectorstock.com/24597468

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III),

Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU VỎ

BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG TRONG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

WORD VERSION | 2021 EDITION

ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL

TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo

Phát triển kênh bởi

Ths Nguyễn Thanh Tú

Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật :

Nguyen Thanh Tu Group

Hỗ trợ trực tuyến

Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon

Mobi/Zalo 0905779594

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HUỲNH THỤY DIỄM THÚY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III),

Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU

VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG

TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC

Mã chuyên ngành: 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Tán

Người ph n iện : PGS.TS. Đoàn Văn Hồng Thiện

Người ph n iện 2: TS. Trương Vũ Thanh

L n ăn thạc được o ệ tại H i đồng ch o ệ L n ăn thạc Trường

Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 23 tháng 03 nă 2019

Thành phần H i đồng đánh giá l n ăn thạc gồ :

1. PGS.TS. Ng yễn Văn Cường - Chủ tịch HĐ

2. PGS.TS. Đoàn Văn Hồng Thiện - Ph n iện

3. TS. Trương Vũ Thanh - Ph n iện 2

4. TS. Văn Thanh Kh ê - Ủy iên

5. TS. Đoàn Văn Đạt - Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học iên: HUỲNH THỤY DIỄM THÚY MSHV: 16002071

Ngày, tháng, nă inh: 09/05/1977 Nơi inh: Đồng Tháp

Chuyên ngành: Kỹ th t Hóa học Mã chuyên ngành: 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứ kh năng h p phụ Cr(III), Cr(VI), Methylene l e của t liệ ỏ ưởi

đã q a xử lý à ứng dụng trong xử lý nước th i.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Điề chế ra t liệ h p phụ từ phế phẩ nông nghiệp là ỏ ưởi

- Nghiên cứ các tính ch t lý hóa của t liệ h p phụ ằng các phương pháp phân

tích hiện đại : EDX, SEM, FT-IR.

- Kh o át các điề kiện tối ư của t liệ h p phụ như: pH, thời gian, nồng đ ,

nhiệt đ , khối lượng của t liệ .

- Kh o át trên ẫ nước th i công nghiệp.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo q yết định ố 59 /QĐ-ĐHCN ngày

01/02/2018

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/08/2018

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Văn Tán

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thiện được l n ăn này tôi xin ày tỏ lòng iết ơn chân thành đến:

Q ý thầy, cô trường Đại học Công nghiệp đã t n tình gi ng dạy cho chúng tôi trong

ốt thời gian học tại trường.

Ban giám hiệ trường, phòng q n lý sau Đại học đã tạo điề kiện cho chúng tôi

trong q á trình học t p.

Tôi xin gửi lời c ơn â ắc đến PGS.TS. Lê Văn Tán. Thầy đã dành nhiề thời

gian q ý á , t n tình hướng dẫn tôi trong ốt q á trình học t p à hoàn thành l n

ăn này.

Tôi xin trân trọng c ơn TS. Đinh Văn Phúc cùng các ạn inh iên K3, K4, K5

đã luôn nhiệt tình giúp đỡ, đ ng iên tôi trong ốt q á trình thực hiện đề tài tại

trường Đại học Đồng Nai.

C ối cùng, tôi xin chân thành c ơn gia đình, cơ q an, ạn è đã l ôn át cánh à

tạo ọi điề kiện th n lợi cho tôi trong ốt q á trình học t p à hoàn thành l n

ăn này.

Xin chân thành c ơn.

i

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Việc ử dụng t liệ h p phụ nhằ loại ỏ các ki loại nặng, à trong xử lý

nước th i công nghiệp được ứng dụng r t nhiề . Trong đề tài này, chúng tôi ử dụng

ỏ ưởi là t phế phẩ nông nghiệp để là t liệ h p phụ. Đầ tiên, chúng tôi

phân tích các đặc tính của t liệ h p phụ ằng phương pháp phân tích phổ tán xạ

năng lượng tia X (EDX), kính hiển i điện tử tr yền q a (SEM), phương pháp

q ang phổ hồng ngoại (FT-IR). Sa đó, chúng tôi tiến hành kh o át ự h p phụ tối

ư của t liệ ỏ ưởi đối ới Cr(III), Cr(VI) à Methylene l e ở các điề kiện

khác nhau.

Kết q nghiên cứ cho th y t liệ h p phụ ỏ ưởi h p phụ Cr(III) tốt nh t ở

điề kiện pH = 5, thời gian h p phụ là 20 phút, ở 30 0 C, hiệ t h p phụ đạt

57,44%.

Khi kh o át kh năng h p phụ của t liệ ỏ ưởi đối ới Cr(VI), kết q cho

th y t liệ h p phụ ỏ ưởi không h p phụ tốt Cr(VI). Do đó, để h p phụ được

Cr(VI) chúng tôi tiến hành khử Cr(VI) thành Cr(III) để tăng hiệ t h p th

Cr(VI).

Kết q nghiên cứ cũng cho th y, khi ử dụng ỏ ưởi là t liệ h p phụ

Methylene blue thì hiệ t của ph n ứng đạt cao nh t. Trong điề kiện pH= 0,

thời gian h p phụ là 50 phút, ở 30 0 C thì hiệ t h p phụ Methylene l e của t

liệ ỏ ưởi đạt 86,78%.

Nghiên cứ đã ước đầ khẳng định t liệ h p phụ từ ỏ ưởi, t loại phế phẩ

nông nghiệp phổ iến ở Việt Na có tiề năng r t lớn trong xử lý nước th i.

ii

ABSTRACT

The use of adsorbent materials to remove heavy metals, color in industrial

wastewater treatment is applied a lot. In this study, we used pomelo peel as an

agricultural waste for adsorption. First, we analyzed the properties of adsorption

materials by X-ray diffraction (EDX), electron transfer spectroscopy (SEM), (FT-

IR). We then investigated the optimal adsorption of grapefruit crust material for

Cr(III), Cr(VI), Methylene blue under different conditions.

The results showed that adsorption of Cr(III) grape peel adsorbent was the best at

pH=5, adsorption time was 120 minutes, at 30 0 C, adsorption efficiency was

57,44%.

When investigating the adsorption capacity of grapefruit crust material for Cr(VI),

the results showed that grapefruit peel adsorption did not adsorbed Cr(VI).

Therefore, to absorb Cr(VI) we conduct reduction of Cr(VI) to Cr(III) to increase

the absorption efficiency of Cr(VI).

Research results also show that when using pomelo peel as methylene blue

adsorbent, the efficiency of the reaction is highest. Under pH = 10, the adsorption

time was 150 minutes, at 30 0 C the methylene blue adsorption efficiency of the

pomelo peel was 86,78%.

The research has initially confirmed that the adsorption material from pomelo peel,

a popular agricultural waste in Vietnam, has great potential for wastewater

treatment.

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin ca đoan đây là công trình nghiên cứ của tôi à nhó nghiên cứ . Các kết

q nghiên cứ à các kết l n trong l n ăn là tr ng thực, không ao chép từ t

kỳ t ng ồn nào à dưới t kỳ hình thức nào. Việc tha kh o các ng ồn tài liệ

(nế có) đã được thực hiện trích dẫn à ghi ng ồn tài liệ tha kh o đúng q y định.

Tôi ẽ hoàn toàn chị trách nhiệ trước nhà trường ề ự ca đoan này.

Học viên

Huỳnh Thụy Diễm Thúy

iv

MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................v

DANH MỤC BẢNG BIỂU..…………………...…....……........................................ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………….…..…….…..….…....…......x

MỤC HÌNH VIẾT TẮT………………………………......….…..…..….………......xii

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

. Đặt n đề ................................................................................................................... 1

2. Mục tiê nghiên cứ .................................................................................................... 2

3. Đối tượng à phạ i nghiên cứ ............................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứ ............................................................................................. 2

5. Ý ngh a thực tiễn của đề tài ......................................................................................... 3

CHƯƠNG TỔNG QUAN ....................................................................................... 4

. Tổng q an ề t liệ h p phụ ỏ ưởi ..................................................................... 4

. . Giới thiệ ề cây ưởi ........................................................................................ 4

. .2 Đặc điể , thành phần hóa học của ưởi ............................................................ 4

. .3 Công dụng của ưởi ........................................................................................... 7

1.1.4 M t ố kết q nghiên cứ ề kh năng h p phụ của t liệ h p phụ ỏ

ưởi trên thế giới à Việt Na .......................................................................... 8

.2 Tổng q an ề MB.................................................................................................... 10

.2. C tạo à tính ch t, ứng dụng của MB ........................................................... 10

.2.2 Ảnh hưởng của MB đến ôi trường à ức khỏe con người ........................... 12

.2.3 Thực trạng ô nhiễ MB à t ố iện pháp xử lý hiện nay .......................... 12

.3 Tổng q an ề ki loại cro ................................................................................... 13

.3. Ng ồn gốc ki loại cro ................................................................................. 13

.3.2 Tính ch t của cro ........................................................................................... 14

.3.2. Tính ch t t lý .......................................................................................... 14

.3.2.2 Tính ch t hóa học ....................................................................................... 14

.3.2.3 Ứng dụng của cro .................................................................................... 15

v

.3.3 Ảnh hưởng của cro đến ức khỏe con người à ôi trường ......................... 15

.3.4 Thực trạng ô nhiễ cro à t ố iện pháp xử lý hiện nay........................ 16

.4 Nghiên cứ ự h p phụ ........................................................................................... 17

.4. Giới thiệ ề phương pháp h p phụ ................................................................. 17

.4. . Khái niệ ề ự h p phụ ........................................................................... 17

.4.2 Cân ằng đẳng nhiệt h p phụ ........................................................................... 20

.4.2. Phương trình đẳng nhiệt Lang ir ........................................................... 20

.4.2.2 Mô hình đẳng nhiệt Fre ndlich ................................................................. 22

.4.2.3 Mô hình đẳng nhiệt Sip ........................................................................... 23

1.4.2.4 Mô hình đẳng nhiệt Te kin ...................................................................... 24

.4.2.5 Mô hình đẳng nhiệt D inin – Radushkevich .......................................... 25

.4.3 Đ ng học h p phụ ............................................................................................ 27

.4.3. Phương trình đ ng học iể kiến c .................................................... 27

.4.3.2 Phương trình đ ng học iể kiến c 2 .................................................... 28

.4.3.3 Phương trình đ ng học Elo ich ................................................................ 29

.4.3.4. Phương trình kh ếch tán n i hạt .............................................................. 29

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 31

2. Hóa ch t, thiết ị, dụng cụ ...................................................................................... 31

2. . Hóa ch t ........................................................................................................... 31

2. .2 Thiết ị ............................................................................................................. 31

2. .3 Dụng cụ ............................................................................................................ 31

2.2 Điề chế t liệ h p phụ ỏ ưởi .......................................................................... 32

2.3 Kh o sát các yếu tố nh hưởng đến kh năng h p phụ Methylene blue và crom

của v t liệu vỏ ưởi ................................................................................................ 33

2.3. Kh o át nh hưởng của pH ............................................................................. 33

2.3.2 Kh o át nh hưởng của thời gian kh y ......................................................... 33

2.3.3 Kh o át nh hưởng của nồng đ đầ đến q á trình h p phụ .......................... 33

2.3.4 Kh o át nh hưởng của thể tích H 2 O 2 30% đến kh năng khử Cr(VI) thành

Cr(III) ............................................................................................................... 34

2.4 Các phương pháp nghiên cứ đặc trưng, tính ch t của t liệ .............................. 34

vi

2.4. Xác định liên kết trong c trúc t liệ ằng phổ hồng ngoại FT-IR ............ 34

2.4.2 Xác định hình thái ề ặt t liệ ằng phương pháp kính hiển i điện tử

quét (SEM)....................................................................................................... 34

2.4.3 Xác định pH tại điể đẳng điện tích (pH PZC ). ................................................. 34

2.5 Phương pháp phân tích ............................................................................................ 35

2.5. Các điề kiện đo phổ ........................................................................................ 35

2.5.2 Phương pháp đường ch ẩn ............................................................................... 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37

3.1 Kết q kh o át hình thái, kích thước, c trúc của t liệ h p phụ .................... 37

3. . Kết q chụp nh SEM .................................................................................... 37

3. .2 Kết q chụp nh phổ tán xạ năng lượng tia X( EDX) .................................... 37

3. .3 Kết q phân tích phổ FT-IR ........................................................................... 38

3. .4 Xác định điể đẳng điện ................................................................................ 39

3.2 Kết q kh o át các yế tố nh hưởng đến kh năng h p phụ MB, Cr(III),

Cr(VI) của t liệ ỏ ưởi .................................................................................... 41

3.2. Xây dựng đồ thị đường ch ẩn xác định nồng đ MB à Cro ....................... 41

3.2. . Xây dựng đường ch ẩn xác định MB ....................................................... 41

3.2. .2 Xây dựng đường ch ẩn xác định cro ..................................................... 42

3.2.2 Các yế tố nh hưởng đến q á trình h p phụ MB, Cr(III) à Cr(VI) của ỏ

ưởi .................................................................................................................. 43

3.2.2. Ảnh hưởng của pH .................................................................................... 43

3.2.2.2 Ảnh hưởng của thời gian kh y ................................................................ 45

3.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng đ đầ của ch t ị h p phụ ..................................... 47

3.2.2.4 Ảnh hưởng của thể tích H 2 O 2 30% đến kh năng ch yển hóa Cr(VI)

thành Cr(III)............................................................................................... 48

3.3 Nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ .............................................................................. 49

3.4 Nghiên cứ đ ng học h p phụ ................................................................................ 54

3.5 Ứng dụng t liệ ỏ ưởi ào xử lý nước th i chứa MB ...................................... 58

3.5. Đề x t q y trình xử lý MB ằng ỏ ưởi ....................................................... 58

3.5.2 Kết q đạt được .............................................................................................. 59

vii

3.6 Ứng dụng t liệ ỏ ưởi ào xử lý nước th i chứa cro .................................... 60

3.6. Đề x t q y trình xử lý cro ằng ỏ ưởi ..................................................... 60

3.6.2 Kết q đạt được .............................................................................................. 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 62

. Kết l n ..................................................................................................................... 62

2. Kiến nghị ................................................................................................................... 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 64

PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 69

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

B ng 2. Điề kiện đo phổ xác định hà lượng ng yên tố Cro theo phương pháp

F-AAS ............................................................................................................ 35

B ng 2. 2 Điề kiện đo phổ xác định hà lượng MB theo phương pháp UV-Vis ....... 35

B ng 3. Thành phần ng yên tố chính có trong ỏ ưởi .............................................. 38

B ng 3.2 Các ố liệ đầ ào nghiên cứ nh hưởng của pH ào HSHP .................... 44

B ng 3.3 Các ố liệ đầ ào nghiên cứ nh hưởng của thời gian ào HSHP ........... 46

B ng 3.4 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ MB ở các nhiệt đ

khác nhau ....................................................................................................... 50

B ng 3.5 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ

khác nhau ....................................................................................................... 52

B ng 3.6 Các giá trị hằng ố đ ng học của q á trình h p phụ MB à Cr(III) .............. 57

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình . Hình nh của ỏ ưởi ...................................................................................... 5

Hình .2 C trúc của Cell lo e ..................................................................................... 6

Hình .3 C tạo của Pectin ............................................................................................ 6

Hình .4 Công thức hóa học của MB ............................................................................ 10

Hình .5 Dạng oxy hóa à dạng khử của MB ............................................................... 11

Hình 2. Q y trình đề x t xử lý t liệ h p phụ ỏ ưởi ......................................... 32

Hình 3.1 Ảnh SEM của t liệ ỏ ưởi ở các đ phóng đại khác nha 000 lần (a)

à 0 000 lần ( ) ............................................................................................ 37

Hình 3.2 Phổ EDX của t liệ ỏ ưởi ....................................................................... 38

Hình 3.3 Phổ FT-IR của ỏ ưởi................................................................................... 39

Hình 3.4 Điể đẳng điện của t liệ ........................................................................... 40

Hình 3.5 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà lượng MB ằng phương pháp

UV-Vis ........................................................................................................... 41

Hình 3.6 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà lượng Cr ằng phương pháp

FAAS ........................................................................................................... 42

Hình 3.7 Phổ UV-Vi của MB a khi h p phụ tại các pH khác nha ......................... 43

Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB à Cr(III) của t liệ ỏ

ưởi ................................................................................................................ 44

Hình 3.9 Phổ UV-Vi của Methylene Bl e trước à a q á trình h p phụ tại các

thời điể khác nha ....................................................................................... 45

Hình 3. 0 Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Methylene lue và

Cr(III) của VLHP ỏ ưởi ........................................................................... 46

Hình 3. Ảnh hưởng của nồng đ MB an đầ đến kh năng h p phụ của t liệ

ỏ ưởi ......................................................................................................... 47

Hình 3. 2 Ảnh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ đến kh năng h p phụ của t

liệ ỏ ưởi .................................................................................................. 48

Hình 3. 3 Phổ UV-Vi của Cr(VI) trước à a khi xử lý ằng H 2 O 2 ......................... 49

x

Hình 3. 4 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nha ............................ 51

Hình 3. 5 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nha ....................... 53

Hình 3. 6 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ Cr(III) ằng t liệ ỏ

ưởi .............................................................................................................. 55

Hình 3. 7 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ MB ằng t liệ ỏ ưởi 55

Hình 3. 8 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ Cr(III) ằng t

liệ ỏ ưởi .................................................................................................. 56

Hình 3. 9 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ MB ằng t liệ

ỏ ưởi ......................................................................................................... 56

Hình 3.20 Q y trình đề x t xử lý MB có trong nước th i ........................................... 58

Hình 3.2 Q y trình đề x t xử lý cro có trong nước th i ......................................... 60

xi

DANH MỤC VIẾT TẮT

AAS

FT-IR

MB

RMSE

SEM

UV-VIS

VLHP

Atomic Absorption Spectroscopy

Fourrier Transformatio InfraRed

Methylene blue

Root mean squared error

Scanning Electron Microscopy

Ultraviolet Visible Spectroscopy

V t liệ h p phụ

xii

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Trong những nă gần đây, cùng ới ự phát triển ạnh ẽ của các ngành công

nghiệp thì n đề ô nhiễ ôi trường cũng ngày càng trở nên nghiê trọng. Ô

nhiễ ôi trường nước nói ch ng à nước th i công nghiệp nói riêng đang là t

n đề nóng ở nước ta hiện nay. M t lượng lớn nước th i công nghiệp được th i ra

từ các kh công nghiệp thường có chứa r t nhiề ki lọai nặng như C 2+ , Pb 2+ ,

Zn 2+ , Cr 3+ …Tuy nhiên, nước th i được th i ra ở hầ hết các cơ ở n x t hầ như

chỉ xử lý ơ , th chí không được xử lý trước khi đưa ào ôi trường càng làm

cho tình trạng ô nhiễ ôi trường nước ngày càng trở nên trầ trọng.

Methylen blue và cro là những hóa ch t hiện đang được ử dụng khá phổ iến

trong công nghiệp, thường được ử dụng trực tiếp để nh à i, da, ợi ông

hay dùng để nh gi y, trong ngành y tế, xi ạ …Các hóa ch t này có thể gây ra

các ệnh ề đường hô h p, da, tiê hóa, th chí có thể gây ng thư…Nồng đ của

Methylen blue và crom có trong nước cao ẽ là c n trở ự hòa tan của oxy không

khí ào trong nước, do đó là c n trở ự inh trưởng của đ ng, thực t trong nước,

từ đó gây ra ự xáo tr n hoạt đ ng của i inh t à là nh hưởng đến q á trình

tự là ạch của nước.

Có r t nhiề phương pháp đã à đang được nghiên cứ để xử lý ki lọai nặng à

các ch t màu hữ cơ trong nước th i công nghiệp như: phương pháp kết tủa,

phương pháp trao đổi ion, phương pháp oxy hóa nâng cao…Trong ố các phương

pháp dùng để xử lý nước th i, h p phụ là t phương pháp đơn gi n, nhanh chóng,

đặc iệt là có thể ử dụng các phế phẩ nông nghiệp để là t liệ h p phụ.

M t ố phế phẩ nông nghiệp được lựa chọn để là t liệ h p phụ có thể là t

hướng ới trong tương lai à ang lại hiệ q kinh tế ì ừa tiết kiệ được chi

phí xử lý rác th i ra ôi trường từ đó dẫn đến tiết kiệ được chi phí trong q á trình

n x t. Có nhiề ch t h p phụ rẻ tiền, dễ tì đã được ử dụng để loại ỏ các ch t

đ c hại trong ôi trường nước như: ỏ dừa, rơ , èo, ã ía, lõi ngô, ỏ lạc...

1

Vỏ ưởi là t phế phẩ nông nghiệp hiện nay được nghiên cứ r t nhiề trong

các l nh ực như trong l nh ực chă óc ức khỏe, là đẹp, thực phẩ ...chính nhờ

những ư điể của nó như thành phần của ỏ ưởi chứa r t nhiề tinh dầ , trọng

lượng riêng th p, có đ xốp cao, diện tích ề ặt riêng lớn...có kh năng ứng dụng

là t liệ h p phụ trong ôi trường nước.

Chính ì những lý do trên chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp

phụ Cr(III), Cr(VI), Methylene blue của vật liệu vỏ bưởi đã qua xử lý và ứng

dụng trong xử lý nước thải”

2. Mục tiêu nghiên cứu

‣ Tiến hành xử lý t liệ ỏ của q ưởi được trồng ở Tân Triề – Đồng Nai để

là t liệ h p phụ methylene blue và cro trong nước th i.

‣ Kh o át các điề kiện tối ư h p phụ methylene blue và crom trên t liệ ỏ

ưởi.

‣ Nghiên cứ đ ng học à đẳng nhiệt của q á trình h p phụ. Xác định d ng

lượng h p phụ cực đại của t liệ để từ đó có những đánh giá ề kh năng h p

phụ của t liệ đối ới methylene blue và crom trong d ng dịch nước.

‣ Tiến hành thử nghiệ kh năng xử lý nước th i ô nhiễ chứa methylene blue,

và cro của t liệ ỏ ưởi.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

V t liệ ỏ ưởi đã q a xử lý ằng etanol có kh năng h p phụ ethylene l e và

cro , từ đó tiến hành thử nghiệ kh năng xử lý nước th i ô nhiễ .

4. Phương pháp nghiên cứu

‣ Xử lý ỏ ưởi ằng etanol theo phương pháp ngâ ở 80 0 C, a đó lọc, y...

‣ Nghiên cứ các tính ch t lý hóa của t liệ ỏ ưởi ằng các phương pháp

phân tích hiện đại: SEM, EDX, FT-IR.

‣ Đánh giá kh năng xử lý ethylene l e à cro của t liệ theo phương

pháp h p phụ.

2

‣ Định lượng hà lượng ethylene l e ằng phương pháp UV-Vis và hàm

lượng cro ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử AAS.

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Việc xử lý các ch t th i công nghiệp ằng t liệ các n phế phẩ nông nghiệp

đang được các nhà khoa học q an tâ ì đây là những t liệ rẻ tiền, thân thiện

ới ôi trường. Chính ì y, iệc nghiên cứ ử dụng ỏ ưởi là ch t h p phụ để

loại ỏ ethylene l e à cro từ d ng dịch nước là cần thiết. Các kết q nghiên

cứ của đề tài ẽ ở ra định hướng ứng dụng trong iệc ử dụng phế phẩ nông

nghiệp ở Việt Na nói ch ng à ỏ ưởi ở kh ực Tân Triề , Biên Hòa, Đồng Nai

nói riêng trong iệc xử lý ô nhiễ ôi trường.

3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về vật liệu hấp phụ vỏ bưởi

1.1.1 Giới thiệu về cây bưởi

Bưởi là t loại cây ăn q có úi th c họ ca - R taceae, có tên khoa học là

Citrus Maxima, Citrus Decumana hay Citrus Grandi . Bưởi được trồng nhiề ở các

nước Châ Á như Ấn Đ , Malayxia, Thái Lan, Tr ng Q ốc… thích hợp trồng ở

nhiề nơi có khí h áp.

Ở nước ta, bưởi được trồng ở r t nhiề nơi nhưng có t ố ùng ch yên ề ưởi

như Đồng ằng ông Cử Long, Đồng Nai, ... Có nhiề giống bưởi khác nha ,

những địa phương trồng nhiề bưởi được nhắc đến như Bưởi Đoan Hùng (V nh

Phú) cho q tròn, ngọt, nhiề nước; Bưởi Vinh, q to, ngọt, ít nước trồng nhiề ở

Hương khê (Hà T nh); Bưởi da xanh, q to, ngọt, nhiề nước trồng nhiề ở Bến

Tre; Bưởi Nă roi q to, ngọt trồng nhiề ở V nh Long; Bưởi Biên Hòa (Tân

Triề - Đồng Nai) q cũng r t to, ngọt à nhiề nước…Trữ lượng ưởi của nước ta

trong những nă gần đây ngày càng nhiề do những hiệ q ề kinh tế từ q

ưởi ang lại.

1.1.2 Đặc điểm, thành phần hóa học của bưởi [1-4]

* Đặc điểm

Bưởi là loại cây gỗ to cao kho ng 5- 10 , chồi non có lông ề , cành có gai nhọn

dài đến 7 cm. Lá hình trứng, dài -12 c , r ng 4,5- 5,5 c , c ống lá có cánh r ng,

hai đầ tù. Hoa ọc thành chù ở nách lá, gồ 7- 0 hoa to, à trắng, r t thơ .

Q hình cầ to, ỏ dày, có à thay đổi tùy theo loại ưởi nhưng thường là có

à xanh, hồng, àng. Hạt có hai lá ầ à trắng, hạt đơn phôi, kích thước khác

nha t ỳ loại ưởi. Cây ra hoa, kết q hầ như q anh nă , chủ yế ùa hoa từ

tháng 3 đến tháng 5 à ùa q từ tháng 8 đến tháng .

4

*Thành phần hóa học

Trong hoa, lá, ỏ của q ưởi đề có chứa nhiề tinh dầ . Vỏ ưởi chứa r t nhiề

tinh dầ có tính kháng ôxy hóa cao. Vỏ q ngoài r t già ch t narin-go id, do đó

có ị đắng, trong ỏ có tinh dầ , tỷ lệ 0,80-0,84%; q chứa 0,5% tinh dầ . Tinh

dầ ỏ ưởi chứa d-limonen, a- pinen, linalol, geraniol, citral; còn có các alcol,

pectin, acid citric…

Hạt ưởi có nhiề dầ éo, pectic .

Nước ép q ưởi có kho ng 4% đường, chứa nhiề ita in (A, B , C) à nhiề

khoáng ch t ( ắt, calci, agie, kali)…

Trong ỏ q ưởi còn có narigin ( t loại gl cozid), en tiê hóa peroxydaza,

a ylaza, đường ra oza, Vita in A, C…Đặc iệt trong ỏ ưởi chứa hà lượng

lớn cell lo e à pectin.

Hình 1.1 Hình nh của ỏ ưởi

Các đặc điểm của Cellulose và pectin:

+ Cellulose:

Cell lo e Là ch t à trắng, không ùi, không ị. Cell lo e không tan trong nước

ngay c khi đ n nóng à các d ng ôi hữ cơ thông thường. Tan trong t ố d ng

dịch acid ô cơ ạnh như: HCl, HNO 3 ,... t ố d ng dịch ối: ZnCl 2 , PbCl 2 ,...

5

Cell lo e có công thức ch ng giống tinh t (C 6 H 10 O 5 ) n . Cellulose là polymer sinh

học có nhiề trong tự nhiên; Nó có tính ền cơ học, tính đàn hồi à tạo thành

kh ng cho t t c các loại cây.

Cell lo e là poly er có c trúc ạch thẳng, là hợp ch t cao phân tử được c tạo

từ các liên kết các ắt xích β-D-Gl co e, có công thức c tạo là (C 6 H 10 O 5 ) n hay

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n trong đó n có thể nằ trong kho ng 5000- 4000, là thành phần chủ

yế c tạo nên ách tế ào thực t.

Hình 1.2 C

trúc của Cell lo e

+ Pectin:

Pectin là t poly accarit ạch thẳng, có c tạo ằng ự liên kết giữa các phân tử

D- galacturonic (C 6 H 10 O 7 ).

Hình 1.3 C

tạo của Pectin

Trong inh học thực t, pectin ao gồ t t p hợp các poly accharide có ặt

trong hầ hết các thành tế ào ơ c p à đặc iệt phong phú trong các ph n

không ph i gỗ của thực t trên cạn. Pectin là t thành phần chính của phiến kính

6

giữa, tại đó nó giúp các tế ào kết nối ới nha , nhưng cũng được tì

thành tế ào ơ c p.

th y trong

Thành phần ố lượng, cơ c à công thức hóa học của pectin khác nha tùy từng

thực t, thay đổi theo thời gian ống ngay trong t thực t, à ở các ph n

khác nha của cây. Pectin là t poly accharide thành tế ào q an trọng cho phép

ở r ng thành tế ào ơ c p giúp thực t inh trưởng.

B n ch t của Pectin là

t ch t xơ, tan trong nước à có kh năng tạo đông.

1.1.3 Công dụng của bưởi

Vỏ của q ưởi có r t nhiề ứng dụng trong thực tế. Trong l nh ực ăn ống :Vỏ

ưởi có thể dùng để n chè, ứt ỏ ưởi. Trong Đông Y ỏ ưởi được ử dụng r t

nhiề trong các ài th ốc để trị ệnh do trong ỏ ưởi có r t nhiề tinh dầ có tính

kháng oxy hóa cao. Tr i q a q á trình nghiên cứ lâ dài, các nhà khoa học đã

khá phá ra trong thành phần của tinh dầ ỏ ưởi có chứa nhiề ch t dinh dưỡng

có lợi cho ức khỏe như: ita in A, C, các en peroxydaza, a ylaza, đường

ra naza, pectin,… à t ố dưỡng ch t có lợi khác. Tinh dầ trong ỏ ưởi có tác

dụng là gi ỡ trong á , là gi gan nhiễ ỡ, những hợp ch t trong ỏ

ưởi cũng giúp lợi tiể . Ngoài ra, người ta còn ử dụng tinh dầ ưởi để a age.

Vỏ q dùng trị đờ kết đọng ở cổ họng à c ống phổi, trị đa dạ dày, đầy ụng,

ăn không tiê , ho, hen, đa thoát ị…[1]

Vỏ q à lá dùng để ống dưới dạng th ốc ắc. Lá non dùng chữa ệnh ưng khớp,

ong gân, gãy xương do ngã, ch n thương [1].

Dịch q có nhiề ch t dinh dưỡng, dùng để ống hằng ngày, có tác dụng gi

r t tốt, giúp là

đẹp da, chống oxy hóa…

cân

7

1.1.4 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ vỏ

bưởi trên thế giới và Việt Nam

Nă 2009, tác gi Wanna Saikaew à các c ng ự [5] đã điề chế t liệ ỏ ưởi

ằng cách rửa ạch ỏ ưởi nhiề lần ằng nước khử ion, a đó cắt nhỏ kích thước

1-2 c , y ở 60 0 C trong 48 giờ, c ối cùng đe nghiền, àng để được t liệ có

kích thước từ 50-2 2 µ . Các tác gi đã nghiên cứ ự h p phụ Cad i

nước th i công nghiệp ằng

phụ Cad i đạt cực đại là 2 ,83 g/g.

Nă

8

trong

t liệ này. Kết q cho th y ở pH 5, d ng lượng h p

20 , tác gi Yuanyuan Pei à các c ng ự [6] đã dùng ỏ ưởi a khi được

hoạt hóa ằng ZnCl 2 là VLHP để loại ỏ ion ki loại P (II) ra khỏi d ng dịch

nước. Kết q nghiên cứ cho th y, kh năng h p phụ P (II) tốt nh t của ỏ ưởi ở

kho ng pH từ 5,3 đến 6,5 ới thời gian tiếp xúc là ,5 giờ ới tỉ lệ loại ỏ P (II ) là

hơn 90% . Q á trình h p phụ được ô t tốt ởi các ô hình Lang ir, Freundlich

và Temkin. D ng lượng h p phụ cực đại đạt được là 2,73

g/g ở 30 0 C. Nghiên

cứ đ ng học h p phụ cho th y, q á trình h p phụ P (II) ởi t liệ ỏ ưởi tuân

theo ô hình đ ng học iể kiến c 2.

Nă 20 , tác gi Wei H a Zo à c ng ự [7] đã nghiên cứ dùng ỏ ưởi đã q a

xử lý ằng nước c t để là

nghiên cứ cho th y,

t liệ h p phụ U(VI) từ d ng dịch nước. Kết q

t liệ có kh năng h p phụ tốt U (VI) tại pH = 5 a thời

gian là 90 phút. Nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ cho th y,

ô hình Redlich-Peterson

và Koble-Corrigan là hai ô hình ô t tốt nh t q á trình h p phụ U(VI) trên ỏ

ưởi. D ng lượng h p phụ cực đại tính được từ ô hình đẳng nhiệt Lang ir ở

35 0 C là 150,36 mg/g.

Nă 20 2 Mei a Tora -Mo taedi à các c ng ự [8] đã nghiên cứ các đặc tính

h p phụ inh học của các ion lanthan à ceri từ d ng dịch nước ằng ỏ ưởi.

Kết q

cho th y ở pH 5.0 là đ pH tối ư để h p phụ inh học th n lợi các ion

lanthan à ceri . Dữ liệ đẳng nhiệt thực nghiệ được phân tích ằng phương

trình Langmuir và Freundlich. Mô hình Langmuir phù hợp ới dữ liệ cân ằng tốt

hơn ô hình Fre ndlich. Theo phương trình Lang ir, ự h p th tối đa của các ion

La (III) à Ce (III) lần lượt là 7 ,20 à 59,30 g/g. Nghiên cứ ô hình đ ng

học gi c à c 2 của q á trình. Kết q cho th y ô hình đ ng học gi c hai

gi là ô hình ô t đúng nh t đ ng học của ự h p thụ inh học của c hai ion ki

loại.

Nă 20 3, Mehdi A adollahzadeh à các c ng ự [9] đã chế tạo t liệ ỏ ưởi

ằng cách tách ỏ phần ỏ trắng ra khỏi ỏ àng ên ngoài, a đó cắt thành những

iếng nhỏ à rửa ằng nước c t 2 lần để loại ỏ tạp ch t. S y ỏ ưởi ở 70- 75 0 C

trong 24h, ỏ ưởi a khi y cắt nhỏ thành từng iếng nhỏ có kích thước 355 µ

à nghiên cứ kh năng h p phụ của t liệ này ới Cd(II) à Ni(II). Kết q cho

th y trong điề kiên tối ư thì d ng lượng h p phụ cực đại của t liệ này ới

Cd(II) là 42,09 mg/g và Ni(II) là 46,13 mg/g.

Nă 20 3, Meh et E in Arg n à các c ng ự [10] đã điề chế t liệ h p phụ

ỏ ưởi ằng cách rửa ạch, cắt nhỏ 0,5- c , phơi nắng 4-5 ngày, a đó đe n ng

ở 60 0 C trong 48 giờ, c ối cùng đe nghiền, àng để được t liệ có kích thước hạt

dưới 500 µ . Các tác gi đã nghiên cứ ự h p phụ của t liệ này ới th ốc

nh hoạt tính xanh 4. Kết q cho th y ở pH = 2, nhiệt đ 303K d ng lượng

h p phụ th ốc nh xanh hoạt tính 4 đạt cực đại là 6 g/g.

Nă 20 4 Mazhar I. Khaskheli à các c ng ự [11] đã ử dụng ỏ ưởi là t

liệ h p phụ A (V). Nghiên cứ đ ng học h p phụ theo ô hình Langmuir và

Fre ndlich đề ô t tốt ự h p phụ của t liệ ỏ ưởi ở pH 4, ới d ng lượng

h p

Nă 20 6, nhó tác gi nghiên cứ t liệ của trường Đại Học Granada- Mexico

gồ L i A. Ro ero – Canoa à c ng ự [12] đã nghiên cứ ử dụng ỏ ưởi a

khi được hoạt hóa ằng axit citric để ứng dụng h p th C 2+ từ d ng dịch nước. Kết

q nghiên cứ cho th y, t liệ ỏ ưởi đã q a hoạt hóa có kh năng h p phụ

9

Cu 2+ tốt ở pH = 5. D ng lượng h p phụ cực đại tính được từ ô hình Lang ir đối

ới ỏ ưởi chưa q a xử lý à đã q a xử lý lần lượt là 64,4 g/g à 95,62 g/g.

Nh n xét:

Từ các kết q nghiên cứ trên thế giới à Việt Na cho th y, ỏ ưởi đã được ử

dụng là t liệ h p phụ để loại ỏ t ố ion ki loại như P (II), Cu(II),

Ni(II)… ra khỏi d ng dịch nước. Tuy nhiên, chưa có công ố nào ề nghiên cứ ử

dụng t liệ ỏ ưởi để h p phụ ki loại cro à ethylene l e trong d ng dịch

nước ở Việt Na .

1.2 Tổng quan về MB [13]

1.2.1 Cấu tạo và tính chất, ứng dụng của MB

* Cấu tạo

MB còn được gọi là gl tylene, ethylthionini chloride, tetra ethylthionine là

t loại th ốc à là th ốc nh . MB lần đầ tiên được Heinrich Caro điề chế

ào nă 876

Công thức hóa học là C 16 H 18 N 3 SCl.

Khối lượng phân tử: 3 9,85 g/mol, CAS[ 61- 73- 4]

Hình 1.4 Công thức hóa học của MB

* Tính chất của MB

MB ng yên ch t có dạng tinh thể hoặc dạng t. MB có thể ị oxy hóa hoặc ị

khử, ỗi phân tử MB ị oxy hóa à ị khử kho ng 00 lần/giây.

10

Hình 1.5 Dạng oxy hóa à dạng khử của MB [14]

MB là ch t có à xanh đ , có ùi nhẹ, ổn định ở nhiệt đ phòng, phân hủy ở

100-110 0 C. MB khi phân hủy inh ra các khí đ c như: CO, NO, SO 2 , CO 2 , Cl 2 , H 2 S.

MB dễ tan trong nước (4g/100 L), tan trong rượ ethanol ( ,5g/ 00 L) và tan

trong chloroform nhưng không tan trong ete. MB có thể tha gia ph n ứng oxy hóa

khử để ch yển từ dạng à xanh ang không à , lúc đó t nhó q inon, ph n

ứng này x y ra trong kho ng pH = 1 3. Thế oxi hóa của MB là 0,532V. Ngoài ra

nó còn có t ố dẫn x t khác nha có tính ch t tương tự.

* Ứng dụng của MB

MB là t loại hóa ch t được ử dụng khá phổ iến trong công nghiệp. Nó được ử

dụng nhiề trong các ngành như: nh i, ợi ông, nilon, da, n x t ực in,

nh à các n phẩ được là từ tre nứa. Ngoài ra MB còn được ứng dụng

trong nhiề l nh ực khác như: l nh ực hóa học, l nh ực y học, l nh ực inh học,

n ôi trồng thủy n…

Trong l nh ực hóa học MB được ử dụng như t ch t chỉ thị.

Trong y học được ử dụng r t nhiề để: là th ốc át kh ẩn; điề trị các ệnh ngoài

da như: iê da, chốc lở à là th ốc nh các ô trong t ố thao tác để chẩn

đoán ệnh…

Trong l nh ực inh học: MB được ử dụng là th ốc nh cho t ố q y trình

nh để xác định các tế ào của i kh ẩn, MB cũng có thể được dùng như t

ch t chỉ thị để xác định các tế ào nhân ch ẩn như en còn ống hay đã chết. Ngoài

11

ra, MB có thể được ử dụng để kiể tra DNA, RNA dưới kính hiển i hoăc trong

gel…

Trong n ôi trồng thủy n: MB được ử dụng để điề trị nhiễ n , ký inh, i

kh ẩn…

1.2.2 Ảnh hưởng của MB đến môi trường và sức khỏe con người

MB được ử dụng r ng rãi trong công nghiệp do nhiề ư điể như: dễ ử dụng,

giá thành rẻ, ổn định à đa dạng o ới à ắc tự nhiên. T y nhiên iệc ử dụng

MB cũng như các n phẩ của nó gây ô nhiễ ng ồn nước là nh hưởng đến

ức khỏe của con người à ôi trường.

Đối ới ôi trường: Khi nồng đ của MB cao ẽ c n trở ự h p thụ oxy ào nước,

c n trở ự h p thụ ánh áng do đó ẽ là c n trở ự inh trưởng của của các loài

đ ng thực t thủy inh. Do đó ẽ gây ra ự xáo tr n họat đ ng của các i inh t,

nh hưởng x đến q á trình tự là ạch của nước nhờ các i inh t này.

Ảnh hưởng đến ức khỏe con người: MB có thể gây ra các ệnh ề da, ắt, đường

hô h p, đường tiê hóa, t ố th ốc nh hoặc những ch t ch yển hóa của

chúng có thể gây ng thư như th ốc nh S dan, Benzidin. Ở các nước Châ Â

đã không còn n x t những loại th ốc nh này do ự đ c hại của nó nhưng

thực tế hiện nay chúng ta ẫn tì th y những loại th ốc nh này trên thị trường

do giá thành rẻ, hiệ q nh cao.

1.2.3 Thực trạng ô nhiễm MB và một số biện pháp xử lý hiện nay

Trong công nghiệp dệt nh , MB là t loại th ốc nh được ử dụng khá phổ

iến. Methylene l e thường được ử dụng trực tiếp để nh à i, gi y, ợi

ông, các n phẩ th c da, tre, nứa, là ực iết … Nồng đ MB trong nước

q á cao ẽ c n trở ự h p thụ oxy ào nước gây xáo tr n đến hoạt đ ng của i inh

t, từ đó nh hưởng đến q á trình tự là ạch của nước.

12

Nă 2005, Varadarajan à các c ng ự [15] đã nghiên cứ trạng thái cân ằng,

đ ng học h p phụ, cơ chế h p phụ của xanh ethylen lên ỏ tr . Kết q cho th y

đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ này t ân theo phương trình đ ng học c 2.

Nă 2005, Bhattacharyya à c ng ự [16] đã tiến hành nghiên cứ à đề x t q y

trình xử lý ã chè từ lượng lớn ã chè của các h gia đình ở Banglade h thành t

liệ h p phụ. D ng lượng h p phụ của VLHP đạt cực đại là 85, 6 g/g, a thời

gian 5h cân ằng h p phụ MB là từ 20-50 mg/l.

Nă 20 3, tác gi Dương Thị Bích Ngọc à c ng ự [17] đã tiến hành nghiên cứ

kh năng h p phụ MB của VLHP được điề chế từ lõi ngô à ỏ ngô. Kết q cho

th y khi kh o át kho ng pH từ 3- , a thời gian 20 phút, hiệ t h p phụ đạt

được đề r t cao (từ 96%- 99%).

Nă 20 6, tác gi Đỗ Trà Hương à c ng ự [18] đã tiến hành nghiên cứ h p phụ

xanh methylen ằng t liệ ã chè. Kết q cho th y, t liệ ã chè h p phụ xanh

methylen tốt nh t ở pH = 8 ới hiệ t trên 95%. D ng lượng h p phụ của t liệ

là 179 mg/g.

1.3 Tổng quan về kim loại crom

1.3.1 Nguồn gốc kim loại crom

Cro là t ng yên tố có ký hiệ là Cr, ố thứ tự trong ng t ần hoàn là 24, ở chu

kỳ 4, nhó VIB, nó có hóa trị từ đến 6.

C hình electron ng yên tử : [Ar] 3d 5 4s 1

Khối lượng ng yên tử ch ẩn: 5 ,9961 g/mol

Vào ngày 26 tháng 7 nă 76 , Johann Gottlo Leh ann đã tì th y t khoáng

ch t à đỏ da ca tại kh ực th c dãy núi Ural à ông đặt tên cho nó là chì đỏ

Siberi. Mặc dù ị xác định nhầ là hợp ch t của chì ới các thành phần elen à ắt,

nhưng trên thực tế nó là cromat chì ới công thức P CrO 4 , ngày nay được iết dưới

tên gọi khoáng ch t crocoit. [19]

13

Nă 770, Peter Si on Palla đến cùng t kh ực như Leh ann à tì th y

khoáng ch t "chì" đỏ có các tính ch t r t hữ ích để là ch t nh à trong các

loại ơn. Việc ử dụng chì đỏ Si eri là ch t nh ơn đã phát triển r t nhanh.

Ch t nh à àng áng n x t từ crocoit trở thành à trong thời trang.

Nă 797, Lo i Nicola Va q elin nh n được các ẫ t chứa q ặng crocoit.

Ông đã n x t được ôxít cro ới công thức hóa học CrO 3 , ằng cách tr n crocoit

ới axít clohiđric. Nă 798, Va q elin phát hiện ra rằng ông có thể cô l p cro

ki loại ằng cách n ng ôxít trong lò than củi. Ông cũng phát hiện được các d

ết của cro trong các loại đá q ý, chẳng hạn như trong hồng ngọc hay ngọc lục

o... [19]

Trong thế kỷ 9, cro được ử dụng chủ yế như là thành phần trong các loại ơn

à trong các ối để th c da, nhưng hiện nay ứng dụng chủ yế của nó là trong

các hợp ki à iệc này chiế tới 85% n lượng cro . Phần còn lại được ử dụng

trong công nghiệp hóa ch t à các ngành n x t t liệ chị lửa à đúc ki loại.

1.3.2 Tính chất của crom

1.3.2.1 Tính chất vật lý

Cro là ki loại r t cứng, cắt được kính, giòn. Crom có mạng tinh thể l p phương

tâ khối. Cro có nhiệt đ nóng ch y ở 907 0 C, nhiệt đ ôi ở 267 0 C. Bề ặt

cro được ao phủ ởi lớp àng ỏng Cr 2 O 3 nên có ánh ạc à kh năng chống

trầy xước cao.

1.3.2.2 Tính chất hóa học

Cro có tính khử ạnh, nó ền trong không khí, nước, CO 2 , cro không ph n ứng

trực tiếp ới H 2 . Cro có trạng thái oxi hóa phổ iến là +2, +3, +6, trong đó ới +3

là ổn định nh t. Các hợp ch t Cr(VI) là những ch t oxi hóa ạnh. Cr(VI) là những

tinh thể à đỏ thẩ , hút ẩ ạnh à r t đ c ới con người. Cro có thể tác dụng

ới phi ki và axit.

14

1.3.2.3 Ứng dụng của crom

Trong ngành l yện ki , cro được coi là t ki loại có giá trị cao ởi tính chống

ăn òn tốt à đ cứng r t cao, nó được thê ào thép nhằ c i tạo kh năng chống

ăn òn à tăng đ cứng của thép, thép có thê cro được gọi là Thép không gỉ hay

Inox. Dùng là th ốc nh à ơn: Cr 2 O 3 là ch t đánh óng ki loại, các ối

cro nh à xanh lục cho thủy tinh, cro là thành phần để tạo ra à đỏ của

hồng ngọc. Cro là t ch t xúc tác. Cro ic được ử dụng là kh ôn để n ng

gạch ngói. Ngoài ra còn nhiề ứng dụng khác trong các l nh ực: y học, xăng

dầ ,…

1.3.3 Ảnh hưởng của crom đến sức khỏe con người và môi trường [19, 20]

Sự h p thụ cro tùy th c ào trạng thái oxy hóa của ch t đó. Cr(VI) h p th q a

dạ dày, r t nhiề hơn Cr(III) à còn có thể th q a àng tế ào. Các hóa ch t

hóa trị 6 của cro dễ gây iê loét da, iê gan, iê th n, ng thư phổi…

IARC đã xếp Cr(VI) ào nhó hóa ch t có ng y cơ gây ng thư ở người là nhó 1,

Cr(III) vào nhóm 3.

Ki loại cro à các hợp ch t Cr(III) thông thường không được coi là ng y hiể

cho ức khỏe nhưng các hợp ch t Cr(VI) lại là đ c hại nế n ốt hay hít ph i, Cr(VI)

là tác nhân gây đ t iến gen à ẽ gây tử ong nế n ốt ph i kho ng nửa thìa

Cr(VI) [19, 20].

Đối ới những người thường x yên tiếp xúc à h p th cro ào người, đặc iệt là

q a đường tiê hóa ẽ gây ng đ c nặng có thể dẫn đến tử ong, còn q a đường tiếp

xúc lâ dài ẽ ị loét da, iê kết ạc, iê ũi à nh hưởng đến hô h p. Hoặc

đối ới những người phơi nhiễ lâ ngày hợp ch t Cr(VI) có thể gây ra ù nh

iễn.

Trong thành phần của nước th i từ ngành l yện gang thép r t khó xử lý, ì ao gồ

nhiề hoá ch t đ c hại như: Xyan a, Kẽ , Chì, Cro .., à t ố ch t hữ cơ

khác. Chúng ta có thể th y rằng những ki loại này đề nh hưởng không tốt đến

ức khỏe của con người. Cho nên, iệc xác định hà lượng của các ki loại này

15

trước khi th i ra ôi trường là t điề r t cần thiết để đánh giá ức đ ô nhiễ và

có hướng xử lý thích hợp.

1.3.4 Thực trạng ô nhiễm crom và một số biện pháp xử lý hiện nay [19]

Thành phần nước th i n x t của các xí nghiệp nhà áy r t đa dạng, phức tạp,

phụ th c ào loại hình n x t, dây ch yền n x t, thành phần ng yên t liệ ,

ch t lượng n phẩ …Trong thành phần nước th i n x t, ngoài các ch t cặn lơ

lửng còn có các tạp ch t hóa học khác nha . Các tạp ch t rắn này lắng đọng lại các

ùng cống x nước th i ào ông hồ, gây nên lên en yế khí à gây ra tình trạng

thiế hụt oxy nghiê trọng trong ng ồn nước.

Trong công nghiệp cro thường được dùng để n x t các hợp ki ới Niken,

Molipden à n x t thép chống ăn òn. Nó được ử dụng trong iệc ạ cro ,

trong công nghệ th c da cro dùng là ch t tẩy; ngoài ra Cro còn được ử dụng

là ắc tố để pha ực, ơn, là cao , gố [19]. Trong công nghệ ạ Cro nế

như hệ thống x khói ở trên ể ạ hoạt đ ng không hiệ q thì lớp ụi axit cro

th i ra ẽ r t ng y hiể .

Đa ố những nhà áy xi ạ, th c da,… ch t th i chứa cro được th i thẳng ra

ôi trường à không q a xử lý do e ngại chi phí xử lý r t tốn ké , q y trình xử lý

phức tạp nên cũng r t khó kiể oát lượng ch t th i ra ôi trường.

Các iện pháp xử lý nước th i ơ tại các nhà áy, xí nghiệp như:

- Phương pháp hóa lý: t yển nổi, h p phụ, keo tụ…để tách các ch t lơ lửng à khử

màu .

- Phương pháp hóa học: Oxy hóa, tr ng hòa…để tr ng hòa à khử đ c nước th i.

16

1.4 Nghiên cứu sự hấp phụ

1.4.1 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ [21, 22]

1.4.1.1 Khái niệm về sự hấp phụ

Sự h p phụ là t hiện tượng ề ặt nhằ th hút ch t ị h p phụ lên ề ặt ch t

h p phụ à là gi ức căng ề ặt của ch t h p phụ.

H p phụ, trong hóa học là q á trình x y ra khi t ch t khí hay ch t lỏng ị hút trên

ề ặt t ch t rắn xốp hoặc là ự gia tăng nồng đ của ch t này trên ề ặt ch t

khác. Hay nói cách khác, h p phụ là ự tích lũy ch t trên ề ặt phân cách pha

(gồ các pha: khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Trong đó:

- Ch t ị h p phụ là ch t ị hút khỏi pha thể tích à ị giữ trên ề ặt ch t h p phụ.

- Ch t h p phụ là ch t à các phần tử trên ề ặt của nó có kh năng hút các phần

tử của pha khác nằ tiếp xúc ới nó. Ch t h p phụ có ề ặt riêng càng lớn thì kh

năng h p phụ càng ạnh.

- Ch t ang là hỗn hợp tiếp xúc ới ch t h p phụ.

Dựa ào n ch t của ự h p phụ, người ta phân iệt h p phụ t lý à h p phụ hóa

học.

* Hấp phụ vật lý

H p phụ t lý là q á trình h p phụ gây ra ởi lực Vander Wall giữa phân tử ch t

ị h p phụ à ề ặt ch t h p phụ, lực liên kết này yế nên dễ ị phá ỡ. Chính ì

y h p phụ t lý có tính th n nghịch cao. Có thể gi i h p dễ dàng ở điề kiện

thích hợp à không có ự iến đổi ề c trúc của ch t ị h p phụ à ch t h p phụ.

Trong quá trình h p phụ t lý phân tử ị h p phụ không chỉ tương tác ới t

ng yên tử à ới nhiề ng yên tử trên ề ặt. Do đó, lượng ch t ị h p phụ có thể

hình thành t hoặc nhiề lớp trên ề ặt ch t h p phụ.

17

H p phụ t lý không có tính chọn lọc cao, t t c các t ch t điề có kh năng ị

h p phụ.

* Hấp phụ hóa học

H p phụ hóa học gây ra ởi lực kiên kết hóa học (liên kết c ng hóa trị, liên kết ion,

liên kết phối trí…). Trong q á trình h p phụ hóa học có ự trao đổi electron giữa

ch t h p phụ à ch t ị h p phụ.

Trong h p phụ hóa học: lượng ch t ị h p phụ ít, chỉ có t lớp trên ề ặt nên gọi

là h p phụ đơn lớp; là q á trình t th n nghịch, q á trình gi i h p khó khăn do

ch t ị h p phụ à ch t h p phụ đã hình thành t n phẩ à thay đổi tính ch t

an đầ .

Quá trình ch t khí hoặc ch t lỏng h p phụ trên bề mặt ch t h p phụ là m t quá trình

thu n nghịch. Các phần tử ch t bị h p phụ đã h p phụ trên bề mặt ch t h p phụ

cũng có kh năng di ch yển ngược lại. Theo thời gian, lượng ch t bị h p phụ tích tụ

trên bề mặt ch t rắn càng nhiều thì tốc đ di chuyển ngược trở lại pha mang càng

lớn. Đến m t thời điể nào đó, tốc đ h p phụ bằng tốc đ di chuyển ngược lại pha

mang (gi i h p) thì quá trình h p phụ đạt cân bằng.

D ng lượng h p phụ là t hà của nhiệt đ à áp t hoặc nhiệt đ à nồng đ

ch t ị h p phụ trong pha thể tích.

q = f(T, P)

hoặc

q = f(T,C)

Ở t nhiệt đ xác định, d ng lượng h p phụ phụ th c ào áp t hoặc nồng đ :

q = f(P)

hoặc

q = f(C)

18

Trong đó:

q : là d ng lượng h p phụ cân ằng ( g/g)

T: nhiệt đ ph n ứng

P: áp

t ph n ứng

C: nồng đ của ch t ị ph n ứng trong pha thề tích ( g/l)

D ng lượng h p phụ cân ằng là khối lượng ch t ị h p phụ ở trạng thái cân ằng

dưới các điề kiện nồng đ à nhiệt đ xác định. D ng lượng h p phụ được tính

theo công thức a :

q

(C

0C e

) V

(1.1)

m

Trong đó:

q: d ng lượng h p phụ ( g/g)

V: thể tích d ng dịch (L)

: Khối lượng ch t h p phụ (g)

C 0 : Nồng đ d ng dịch an đầ ( g/L)

C e : Nồng đ d ng dịch khi đạt cân ằng h p phụ ( g/L)

Hiệ t h p phụ là tỉ ố giữa nồng đ d ng dịch ị h p phụ à nồng đ d ng dịch

an đầ .

(C

0

C e

) .100

H (1.2)

C

0

19

1.4.2 Cân bằng đẳng nhiệt hấp phụ [23, 24]

Khi nhiệt đ không đổi, đường iể diễn q = f( T, P hoặc C) được gọi là đường

đẳng nhiệt h p phụ. Đường h p phụ đẳng nhiệt là đường ô t ự phụ th c của

d ng lượng h p phụ tại t thời điể ào nồng đ hoặc áp t của ch t ị h p phụ

tại thời điể đó ở t nhiệt đ không đổi.

Đối ới ch t h p phụ là ch t rắn, ch t ị h p phụ là ch t lỏng hoặc ch t khí thì

đường h p phụ đẳng nhiệt được ô t q a các phương trình nhiệt đẳng nhiệt h p

phụ như Lang ir, Fre ndlich, Sips, Temkin và Dubinin-Radushkevich.

1.4.2.1 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir

Phương trình Lang ir (Lang ir, 9 8) được áp dụng cho ự h p phụ đồng nh t

ở đó q á trình h p phụ có năng lượng kích hoạt ằng nha , dựa trên các gi định cơ

n a :

Các tiể phân ị h p phụ ở t ố ị trí tâ h p phụ được xác định rõ ràng trên

ề ặt ch t h p phụ.

M t tâ h p phụ có thể liên kết ới t à chỉ t tiể phân ị h p phụ.

Bề ặt h p phụ là đồng nh t, ngh a là năng lượng h p phụ trên t t c các tâ

h p phụ là như nha .

Không có ự tương tác giữa các tiể phân ị h p phụ.

Quá trình h p phụ là đ ng, tức là q á trình h p phụ à gi i h p phụ có tốc đ

ằng nha khi trạng thái cân ằng đạt được.

Phương trình h p phụ đẳng nhiệt Lang

ir:

q .K .C

m L e

q

e

= (1.3)

1+K

L .C

e

20

Trong đó:

C e (mg/L): nồng đ d ng dịch h p phụ.

q e

(mg/g): d ng lượng h p phụ (lượng ch t ị h p phụ/ đơn ị ch t h p phụ).

q m

(mg/g): d ng lượng h p phụ tối đa của ch t h p phụ (lượng ch t ị h p phụ/

đơn ị ch t h p phụ).

K L

: hằng ố cân ằng h p phụ Lang

ir.

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa q e và Ce (mô hình phi tuyến), từ đó xác định được các tham số q m và K L

trong biểu thức (1.3).

Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Langmuir:

Dựa ào ô hình đẳng nhiệt Lang ir có thể xác định được kh năng h p phụ

tối đa (q m ) trên ề ặt đơn lớp của t liệ .

Từ giá trị của K L có thể xác định hằng ố tách S L thông q a iể thức:

1

S = (1.4)

1 + K .C

L

L o

Giá trị S L ẽ cho iết ự th n lợi của q á trình h p phụ.

S L = 0: q á trình h p phụ là t chiề

S L > : q á trình h p phụ là không th n lợi

0 < S L < 1: quá trình h p phụ là th n lợi

S L = : q á trình h p phụ là t yến tính

21

1.4.2.2 Mô hình đẳng nhiệt Freundlich

Mô hình đẳng nhiệt Fre ndlich (Fre ndlich, 906) là t phương trình thực nghiệ

dựa trên ự h p phụ trên ề ặt không đồng nh t của t liệ ới các gi định sau:

Sự phân ố nhiệt h p phụ à ái lực của ch t ị h p phụ trên ề

nh t là không đồng đề .

ặt không đồng

Mô hình này được dùng để ô t ự h p phụ không lý tưởng à th n nghịch,

không ị hạn chế ởi ự hình thành đơn lớp.

Tỷ lệ ch t ị h p phụ trên t khối lượng ch t h p phụ không ph i là hằng ố ở

các d ng dịch có nồng đ khác nha .

Các tâ h p phụ có năng lượng không giống nha . Lượng h p phụ là tổng ố

của ự h p phụ trên t t c các ị trí tâ h p phụ ( ỗi tâ h p phụ có năng

lượng liên kết), trong đó, các tâ h p phụ liên kết ạnh hơn được chiế đầ

tiên, cho đến khi năng lượng h p phụ được gi theo c p ố nhân khi hoàn

thành q á trình h p phụ.

Phương trình h p phụ đẳng nhiệt Fre ndlich có dạng;

e

F

1

n

q = K .C e

(1.5)

Trong đó:

C e

( g/L): nồng đ tại thời điể

cân ằng.

q e

(mg/g): lượng ch t ị h p phụ trên t đơn ị khối lượng t liệ h p phụ

K F

: hằng ố Fre ndlich để chỉ kh năng h p phụ tương đối của các

phụ.

t liệ h p

n: là ố ũ trong phương trình Fre ndlich, đặc trưng cho tính không đồng nh t

ề năng lượng của ề ặt h p phụ.

22

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa q e và C e (mô hình phi tuyến), từ đó xác định được các tham số K F và n

trong biểu thức (1.5).

Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Freundlich:

Khi giá trị n < thì có thể dự đoán ô hình không thích hợp để ô t q á trình

h p phụ. Nế giá trị n > có thể dự đoán rằng ô hình thích hợp để ô t q á

trình h p phụ ở kho ng nồng đ nghiên cứ . Khi n = , q á trình h p phụ là

không th n nghịch.

Dựa ào ô hình Fre ndlich có thể đánh giá cường đ h p phụ của ch t ị h p

phụ trên ề ặt ch t h p thụ. Nế giá trị n càng lớn thì ch t ị h p phụ càng

tương tác ạnh ới ch t h p phụ, kh năng h p phụ tăng.

Mô hình Freundlich chỉ phù hợp cho mô t quá trình h p phụ ở kho ng nồng đ

hẹp.

1.4.2.3 Mô hình đẳng nhiệt Sips

Phương pháp đẳng nhiệt Sip là t dạng kết hợp của các iể thức Lang ir à

Fre ndlich, được ử dụng để dự đoán các hệ h p phụ không đồng nh t.

Dạng phi t yến tính của phương trình Sip được trình ày theo công thức ( .6)

βS

Q

S.C

e

q= 1+α .C

e

s

β

e

S

(1.6)

Trong đó:

C e


cân ằng.

q e

(mg/g): lượng ch t ị h p phụ trên t đơn ị khối lượng t liệ h p phụ.

Q (L/g): Hằng ố ô hình đẳng nhiệt Sip , cho phép dự đoán tổng ố tâ h p

phụ trên ề ặt ch t h p phụ.

23

S (L/g): Hằng ố

ô hình đẳng nhiệt Sip , cho iết giá trị liên kết tr ng ình.

S : yế tố không đồng nh t.


quan giữa q e và Ce, từ đó xác định được các tham số K RP , RP và RP trong biểu

thức (1.6).

Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Sips:

Mô hình đẳng nhiệt Sips phá vỡ những giới hạn về nồng đ theo mô hình

Freundlich.

Tại nồng đ ch t bị h p phụ th p, mô hình Sips gần với ô hình đẳng nhiệt

Freundlich; Trong khi ở nồng đ cao, nó dự đoán kh năng h p thụ đơn lớp đặc

trưng cho ô hình Lang ir.

Nế giá trị β S < thì ch t h p phụ là không đồng nh t, β S gần hoặc ằng

ch t h p phụ tương đối đồng nh t.

thì

1.4.2.4 Mô hình đẳng nhiệt Temkin

Mô hình đẳng nhiệt Temkin (Temkin, 1940) [24-26] liên q an đến ự tương tác

giữa các ch t h p phụ à ch t ị h p phụ, được đặc trưng ởi giá trị nhiệt h p phụ.

Mô hình Temkin ch p nh n các điề kiện a :

Nhiệt h p phụ của t t c các phân tử trên ề ặt t liệ gi t yến tính ới

t đ ao phủ do tương tác giữa ch t h p phụ à ch t ị h p phụ.

Sự h p phụ được đặc trưng ởi ự phân ố đồng đề của các ng ồn năng lượng

liên kết, cho đến t ố năng lượng liên kết tối đa.

Phương trình phi t yến tính của ô hình đẳng nhiệt Temkin được iể diễn ởi

phương trình (1.7)

RT

q LnK C

(1.7)

b

e T e

T

24

Trong đó:

C e


cân ằng.

q e


K T : hằng ố Te kin.

T : là nhiệt đ t yệt đối (K)

R : là hằng ố khí (có giá trị ằng 8,3 4. 0 -3 kJ/mol.K)

b T : là hằng ố Te kin, có liên q an đến nhiệt h p phụ (kJ/ ol).

Trên cơ ở các kết qu thực nghiệ

th được, xây dựng đồ thị mô t mối tương

quan giữa q e và Ce, từ đó xác định được các tham số K T và b T trong biểu thức (1.7).

Ý ngh a của

ô hình đẳng nhiệt Temkin: Khi giá trị T < 8 kJ/ ol thì tương tác

giữa ch t ị h p phụ à ch t h p phụ là tương tác yế , q á trình h p phụ là h p phụ

t lý , khi T > 8 kJ/ ol thì q á trình h p phụ là h p phụ hóa học [26, 27].

Như y, ô hình h p phụ đẳng nhiệt Te kin được lựa chọn để đánh giá kh năng

h p phụ của ch t h p phụ đối ới các ch t ị h p phụ cũng như dự đoán

của q á trình h p phụ.

1.4.2.5 Mô hình đẳng nhiệt Dubinin – Radushkevich

Mô hình đẳng nhiệt Dubinin–Radushkevich (D – R) [24, 25, 27-29] là

n ch t

ô hình thực

nghiệ được dùng để xác định n ch t của q á trình h p phụ ( t lý hoặc hóa

học).

Phương trình phi t yến tính của

trình (1.8)

Trong đó:

C e

(mg/L): nồng đ tại thời điể

ô hình đẳng nhiệt D-R được trình ày ở phương

2

D R.

q Q . e

(1.8)

e

DR

cân ằng.

q e


Q D-R ( g/g): là kh năng h p phụ tối đa.

25

D-R : là hằng ố của năng lượng h p phụ ( ol 2 /J 2 ), có liên q an đến năng

lượng tr ng ình của ỗi ol ch t h p phụ trên t ol ch t ị h p phụ. à ε

là thế Polanyi, được ô t như a :

1

RT ln 1

Ce

(1.9)

Trong đó:

T: là nhiệt đ d ng dịch (K).

R: là hằng ố khí à ằng 8,3 4. 0 -3 kJ/mol.K.

Giá trị của năng lượng h p phụ tr ng ình, E (kJ/ ol), có thể được tính toán từ D-R

theo tha ố như a :

E

1

2

(1.10)


quan giữa q e và C e , từ đó xác định được các tham số Q D-R , và D-R trong biểu thức

(1.8).

Ý ngh a của ô hình đẳng nhiệt Dubinin – Radushkevich: Giá trị của năng lượng

h p phụ tr ng ình E cho iết n ch t của q á trình h p phụ. Khi giá trị E nhỏ hơn

8 kJ/ ol thì q á trình h p phụ là h p phụ t lý; khi 8 kJ/mol < E <16 kJ/mol là quá

trình h p phụ hóa học; khi E > 6 kJ/ ol là q á trình trao đổi ion [25, 27, 28].

Các ô hình đằng nhiệt phi t yến có thể được gi i theo phương pháp ình phương

cực tiể ằng chương trình Sol er Add-in của phần ề Micro oft Excel. Việc

đánh giá ự phù hợp của các ô hình đẳng nhiệt ới các ố liệ thực nghiệ được

thực hiện dựa ào các hà hồi q i phi t yến: the re id al root ean q ared error

(RMSE) (1.11) và the chi-square test ( 2 ) (1.12) được xác định như a :

1

n

2

e, meas

e,

calc

1.11

1

RMSE q q

n

2

n

n1

q

2

e, meas

qe,

calc

1.12

q

n1 e,

calc

26

Trong đó q e,meas và q e,cal lần lượt là d ng lượng h p phụ tại trạng thái cân ằng

( g/g) xác định ằng thực nghiệ à ằng cách tính toán theo ô hình, n là ố

điể thực nghiệ nghiên cứ . Khi giá trị RMSE à 2 càng nhỏ, ô hình nghiên

cứ càng ph n ánh đúng thực nghiệ [24].

1.4.3 Động học hấp phụ [23, 30]

Các ô hình đ ng học h p phụ được dùng để ô t tốc đ h p phụ t ch t (ch t

ị h p phụ) lên trên ề ặt ch t h p phụ ở điề kiện nồng đ à nhiệt đ an đầ cụ

thể. Thời gian cần thiết cho q á trình h p thụ từ thời điể an đầ đến khi đạt trạng

thái cân ằng có thể được xác định đến từ các ô hình đ ng học. Các tha ố đ ng

học h p phụ r t q an trọng trong nghiên cứ ứng dụng ch t h p phụ. T y nhiên, các

tha ố đ ng học thực r t khó xác định ì q á trình h p phụ khá phức tạp, ị nh

hưởng nhiề yế tố như kh ếch tán, n ch t c trúc xốp, thành phần hóa học của

ch t h p phụ… Do đó, hiện nay người ta thường ứng dụng phương trình đ ng học

hình thức để xác định các hằng ố tốc đ iể kiến.

1.4.3.1 Phương trình động học biểu kiến bậc 1

Phương trình đ ng học iể kiến c có thể đánh giá nhiề trạng thái h p phụ

khác nha , ao gồ :

Hệ đạt đến trạng thái cân ằng.

Hệ có hà

tính.

lượng ch t tan đ c l p theo thời gian hoặc h p phụ đẳng nhiệt t yến

Các trường hợp đặc iệt của hệ phức.

Phương trình đ ng học h p phụ iể kiến

ô t như a :

c nh t Lagergren dạng tổng q át được

dq

k1 qe

q

dt (1.13)

27

Dạng phi t yến của phương trình trên là:

t

1 kt 1

e

q q e

(1.14)

Trong đó:

q e : d ng lượng h p phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g)

q t : d ng lượng h p phụ tại thời điểm t (mg/g)

k 1 : hằng số tốc đ h p phụ b c nh t biểu kiến (phút -1 )

1.4.3.2 Phương trình động học biểu kiến bậc 2

Phương trình đ ng học iể kiến c 2 có thể dự đoán tốc đ ph n ứng tương ứng tỉ

lệ ới tâ h p phụ có trên ề ặt ch t h p phụ.

Phương trình đ ng học h p phụ iể kiến

c hai có dạng:

dq

2

Dạng phi t yến của phương trình này là:

k2 qe

q

dt (1.15)

q

t

q . k . t

1 k . q . t

2

e 2

(1.16)

2

e

Trong đó:

q e : d ng lượng h p phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).

q t : d ng lượng h p phụ tại thời điểm t (mg/g).

k 2 : hằng số tốc đ h p phụ b c hai biểu kiến (g.mg -1 .phút -1 ).

Từ các phương trình trên, có thể xác định được giá trị thực nghiệ của q theo t à

tính được hằng ố tốc đ h p phụ iể kiến k 1 , k 2 . Giá trị của hằng ố tốc đ iể

28

kiến là t trong các thông ố để o ánh giữa các ch t h p phụ đối ới cùng t

ch t ị h p phụ.

1.4.3.3 Phương trình động học Elovich

Phương trình đ ng học Elo ich được xây dựng dựa trên gi thiết rằng các ị trí h p

phụ tăng theo c p ố nhân ới ự h p phụ, liên q an đến ự h p phụ đa lớp trên ề

ặt không đồng nh t. Phương trình đ ng học Elo ich chủ yế áp dụng cho h p phụ

hóa học [31]. Mô hình phi t yến Elo ich được thể hiện như sau:

Trong đó:

qt

1 ln 1 . .

t

1.17

q t : là lượng ch t được h p phụ ởi t liệ tại thời điể t.

α: là tốc đ h p phụ an đầ [

ol/(g. in)]

β: là hằng ố gi i h p (g/ ol) trong t thí nghiệ t kỳ.

1.4.3.4. Phương trình khuếch tán nội hạt

Q á trình h p phụ ởi các t liệ xốp có thể ao gồ 4 giai đoạn chính:

( ): Ch t tan di ch yển từ d ng dịch đến ranh giới ề ặt phân cách pha của ch t

h p phụ (q á trình kh ếch tán đồng loạt).

(2): Ch t tan di ch yển từ ề ặt phân cách pha đến ề ặt ch t h p phụ (q á trình

kh ếch tán ề ặt).

(3): Ch t tan di ch yển từ ề ặt ch t h p phụ tới các ị trí tâ h p phụ (q á trình

kh ếch tán n i hạt).

(4): Tương tác giữa các phân tử ch t ị h p phụ ới các tâ h p phụ.

29

Khi q á trình h p phụ x y ra,

định đến tốc đ h p phụ.

t trong ốn giai đoạn này ẽ là giai đoạn q yết

Theo We er à Morri , hầ hết các q á trình h p th thay đổi theo thời gian t 1/2 chứ

không ph i theo thời gian t. Do đó, phương trình kh ếch tán n i hạt được phát triển

để ô t ối liên hệ giữa lượng ch t ị h p phụ q t và thời gian t 1/2 , có dạng như

sau:

q t = k id .t 1/2 + C (1.18)

Nế C = 0: đồ thị q t theo t 1/2 đi q a gốc tọa đ , q á trình kh ếch tán n i hạt là q á

trình q yết định đến tốc đ của q á trình h p phụ.

Nế C 0: đồ thị q t theo t 1/2 không đi q a gốc tọa đ , q á trình h p phụ được điề

khiển ởi hai hay nhiề cơ chế khác nha .

30

CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Hóa chất, thiết bị, dụng cụ

2.1.1 Hóa chất

Các hóa ch t ử dụng là hóa ch t tinh khiết của Merck.

D ng dịch Cro ch ẩn: Cr(NO 3 ) 3 1000 ppm, axit HNO 3 63%, NaOH rắn tinh khiết,

Methylen Blue, K 2 Cr 2 O 7 , HCl đ đặc 37%, C 2 H 5 OH 96%, H 2 O 2 30%, nước c t 2

lần.

2.1.2 Thiết bị

Máy q ang phổ h p th ng yên tử AAS (Shimadzu - Nh t B n), áy đo q ang phổ

UV- Vis V630 (Jasco – Mỹ), áy đo pH để àn - Winlab Data Line pH meter, tủ

y (Memmer - Đức), máy kh y từ gia nhiệt 0 điể – Phoenix, máy li tâm

(Hematocrit – Mỹ) , cân phân tích - Denver TP 214…

2.1.3 Dụng cụ

Cốc, phể , ống đong, ình định ức các loại, đũa thủy tinh, pipet thủy tinh,

micropipette, các ống nghiệ polyetylen đựng ẫ , gi y lọc à t ố dụng cụ phụ

trợ khác.

31

2.2 Điều chế vật liệu hấp phụ vỏ bưởi

Hình 2. 1 Q y trình đề x t xử lý

t liệ h p phụ ỏ ưởi

Giải thích quy trình:

- Ng yên liệ ỏ ưởi: được th th p từ làng ưởi Tân Triề

- Xử lý: Vỏ ưởi được đe rửa ạch, đe y hoặc phơi ngoài nắng khô còn

kho ng 70%. Cắt thành từng iếng nhỏ rồi đổ ng p ancol ào lượng ỏ ưởi đã cắt

nhằ loại ỏ tinh dầ à hòa tan các ch t hữ cơ trong ỏ ưởi, cho ào tủ y

80 0 C để là ay hơi hết ancol. Khi ỏ ưởi đã khô hẳn, đe đi nghiền thành t

kích thước kho ng 0,5-1 mm. Tiếp tục cho nước c t 2 lần ào lượng ỏ ưởi đã

nghiền cho ng p à đ n ôi, a khi hỗn hợp ôi, cho q a ray để lọc ỏ nước c t đi.

Lặp lại q á trình đ n nước c t rồi lọc từ 2 đến 3 lần. Sa cùng, cho ỏ ưởi ào tủ

32

y ở 80 0 C trong 24 h, lúc này ỏ ưởi đã khô hoàn toàn ta th được

phụ ỏ ưởi.

t liệ h p

2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Methylene blue và

crom của vật liệu vỏ bưởi

2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH

Cho 0,2 g t liệ h p phụ ào 50 L d ng dịch MB, Cr(III) và Cr(VI) có nồng đ

an đầ lần lượt là 96 mg/L, 47 mg/L và 2mg/L ở pH = 2 ÷11 đối ới MB, Cr(VI)

và pH = 2 ÷ 6 đối ới Cr(III); n tốc kh y = 150 vòng/phút; thời gian kh y t =

150 phút được thực hiện ở nhiệt đ phòng.

Nồng đ trong d ng dịch trước à d ng dịch lọc a h p phụ được đe đi pha loãng

ới hệ ố phù hợp để đo UV- Vis đối ới c MB à Cr(VI), đo AAS đối ới c

Cr(III) và Cr(VI).

2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy

Cho 0,2 g t liệ h p phụ ào 50 L d ng dịch MB có nồng đ an đầ là 96

mg/L ở pH = 0 và 0,2 g t liệ h p phụ ào 50 L d ng dịch Cr(III) có nồng đ

an đầ là 47 mg/L ở pH = 5; n tốc kh y = 50 òng/phút; thời gian kh y

được kh o át từ 5 ÷ 240 phút; thực hiện ở nhiệt đ phòng.

Nồng đ trong d ng dịch trước à d ng dịch lọc a h p phụ được đe

ới hệ ố phù hợp để đo UV- Vis đối ới MB, đo AAS đối ới Cr(III).

đi pha loãng

2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến quá trình hấp phụ

Dùng 0,2 g t liệ h p phụ để h p phụ 50 L d ng dịch MB có nồng đ an đầ

từ 5÷1000 mg/L ở pH = 0; n tốc kh y = 50 òng/phút; thời gian kh y là t =

150 phút à d ng dịch Cr(III) có nồng đ an đầ từ 5÷50 mg/L; n tốc kh y =

50 òng/phút; thời gian kh y là t = 20 phút. Tiến hành thực hiện ở 30 0 C, 40 0 C,

50 0 C.

33

Nồng đ trong d ng dịch trước à d ng dịch lọc a h p phụ được đe

ới hệ ố phù hợp để đo UV- Vi đối ới MB, đo AAS đối ới Cr(III).

đi pha loãng

2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích H 2 O 2 30% đến khả năng khử Cr(VI)

thành Cr(III)

Cho 50 mL d ng dịch Crom(VI) có nồng đ

an đầ 5 mg/L lần lượt được khử ởi

V mL H 2 O 2 30% trong thời gian 150 phút. Tiến hành đo phổ UV-Vi của các

để đánh giá kh năng khử Cr(VI) thành Cr(III) của H 2 O 2 30%.

2.4 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng, tính chất của vật liệu

2.4.1 Xác định liên kết trong cấu trúc vật liệu bằng phổ hồng ngoại FT-IR

Liên kết trong c trúc của t liệ được xác định ằng phương pháp hồng ngoại

FT-IR được thực hiện trên

áy TENSOR 27 (Br cker, Đức) tại iện Công nghệ

Hóa học, Thành phố Hồ Chí Minh ới tần ố dao đ ng từ 4000 – 400 cm -1 .

2.4.2 Xác định hình thái bề mặt vật liệu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử

quét (SEM)

Hình thái ề ặt t liệ được xác định ằng phương pháp kính hiển i điện tử q ét

ề ặt (SEM) được thực hiện trên áy phân gi i cao S–4800 (Hitachi, Nh t B n)

tại Viện Khoa học V t liệ , Viện Hàn Lâ Việt Na ới các đ phóng đại khác

nha từ 50 000 (50 k) lần đến 200 000 (200 k) lần

2.4.3 Xác định pH tại điểm đẳng điện tích (pH PZC ).

ẫ

pH PZC

của các v t liệ h p phụ được xác định theo phương pháp

ối. Cân chính

xác 0,2 gam ch t h p phụ cho vào mỗi bình tam giác có nút nhám chứa 50 ml

dung dịch KCl 0,1 M. Điề chỉnh pH của dung dịch trong kho ng từ 2÷1 . Tr n

dung dịch ằng máy kh y với tốc đ 240 vòng/phút trong thời gian 48 giờ. Sau

khi dừng kh y, l p tức đo lại pH của dung dịch. Xây dựng đồ thị iể diễn mối

liên hệ giữa pH ban đầ và pH ta xác định được điể đẳng điện.

34

2.5 Phương pháp phân tích

Trong đề tài nghiên cứ này, chúng tôi ử dụng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử

ử dụng kỹ th t ng yên tử hóa ằng ngọn lửa trên áy h p thụ ng yên tử AAS

6800 (Shi adz , Nh t B n) để xác định kh năng h p phụ crom ởi t liệ h p

phụ ỏ ưởi à phương pháp đo q ang ằng q ang phổ UV-Vis V630 (Jasco, USA)

để xác định kh năng h p phụ MB của t liệ .

2.5.1 Các điều kiện đo phổ

Phương pháp phổ h p thu ng yên tử xác định nồng đ Crom và MB được tiến hành

như điề kiện trong B ng 2. à B ng 2.2.

B ng 2.1 Điề kiện đo phổ xác định hà lượng ng yên tố Crom theo phương pháp

F-AAS

Ng yên tố

Cr

Vạch đo (n ) 357,9

Khe đo (n ) 0,5

Cường đ đèn catot rỗng 10

Thành phần khí

C 2 H 2 + không khí

Tốc đ dòng khí (L/min) 2,0

Chiề cao đầ đốt ( ) 7

B ng 2. 2 Điề kiện đo phổ xác định hà

lượng MB theo phương pháp UV-Vis

Ch t

MB

Đ dài óng (nm) 200 - 800

Bước óng (nm) 634

35

2.5.2 Phương pháp đường chuẩn

Để xác định nồng đ của ng yên tố trong ẫ phân tích theo phép đo phổ h p thụ

ng yên tử, ta có thể tiến hành theo phương pháp đường ch ẩn (ch ẩn ngoại) hoặc

phương pháp thê ch ẩn. Thực hiện đề tài này, chúng tôi tiến hành theo phương

pháp đường ch ẩn.

Cơ ở phương pháp: Dựa trên ự phụ th c của cường đ ạch h p thụ (hay đ h p

thụ ng yên tử) ào nồng đ nhỏ của c tử cần xác định trong ẫ theo phương

trình A λ = a.C b để có ự phụ th c t yến tính giữa A λ và C.

Kỹ th t thực nghiệ :

Pha chế t dãy d ng dịch ch ẩn có hà lượng ch t phân tích tăng dần trong

cùng điề kiện ề lượng th ốc thử, đ axit…

Đo đ h p thụ ng yên tử của các ng yên tố cần nghiên cứ trong dãy d ng dịch

ch ẩn.

Xây dựng đồ thị iể diễn ự phụ th c của đ h p thụ ng yên tử ào nồng đ

các ng yên tố cần nghiên cứ . Đồ thị này được gọi là đường ch ẩn.

Pha chế các d ng dịch phân tích ới điề kiện như d ng dịch ch ẩn à đe đo đ

h p thụ ng yên tử. Dựa ào giá trị đ h p thụ ng yên tử này à đường ch ẩn tì

được nồng đ ng yên tố cần phân tích trong ẫ phân tích.

36

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả khảo sát hình thái, kích thước, cấu trúc của vật liệu hấp phụ

3.1.1 Kết quả chụp ảnh SEM

Hình thái học ề ặt của VLHP ỏ ưởi được kh o át q a kính hiển i điện tử

(SEM) ở các đ phóng đại khác nha .

Hình 3.1 Ảnh SEM của t liệ ỏ ưởi ở các đ phóng đại khác nha 000 lần (a)

à 0 000 lần ( )

Hình 3.1 cho th y VLHP ỏ ưởi có nhiề lỗ xốp, hình dạng không đồng nh t, gồ

ghề, có nhiề lớp xếp kế cạnh nha . Với c trúc của VLHP như y r t th n tiện

cho iệc h p phụ à giữ lại MB và các ion ki loại trên ề ặt.

3.1.2 Kết quả chụp ảnh phổ tán xạ năng lượng tia X( EDX)

Việc chụp nh phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) giúp ta xác định được thành phần

ng yên tố của VLHP. Thành phần hóa học của t liệ ỏ ưởi được xác định ằng

phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) à kết q

ày ở hình 3.2 à ng 3.1

phân tích được trình

37

Hình 3.2 Phổ EDX của t liệ ỏ ưởi

B ng 3.1 Thành phần ng yên tố chính có trong ỏ ưởi

Tên nguyên tố Khối lượng (%) Nguyên tử (%)

C 43,73 50,86

O 56,27 49,14

Tổng ố 100,00 100,00

Kết q phân tích cho th y, thành phần hóa học chính của t liệ gồ có 2 nguyên

tố chính là Cacbon và Oxi. Trong đó, thành phần của Cac on chiế 43,73% ề khối

lượng còn lại là Oxi.

3.1.3 Kết quả phân tích phổ FT-IR

Để xác định các nhó chức đặc trưng, phổ FT-IR của VLHP ỏ ưởi đã được ghi

nh n à trình bày trong hình 3.3.

Kết q phân tích cho th y, tại ố óng 3403 cm -1 x t hiện ũi dao đ ng ới

cường đ ạnh đặc trưng cho nhóm –OH trong phân tử xenl lozơ à nhóm

cacboxylic trong phân tử pectin của VLHP. Các dao đ ng đặc trưng tại tần ố 2933

cm -1 và 2150 cm -1 đặc trưng cho dao đ ng của liên kết C-H. Tại tần ố 1740 cm 1 và

1632 cm -1 đặc trưng cho dao đ ng của liên kết C=O. Các dao đ ng tại 440 cm 1 ,

1375 cm 1 và tại tần ố 1241 cm -1 và 1022 cm -1 đặc trưng cho dao đ ng của liên kết

38

C–O của anol, axit hoặc e te à tại tần ố 625 c

kết C≡C-H [32-35]

–1 đặc trưng cho dao đ ng của liên

Hình 3.3 Phổ FT-IR của ỏ ưởi

3.1.4 Xác định điểm đẳng điện

pH Pzc là giá trị pH à tại đó điện tích trên ề ặt ch t h p phụ có giá trị ằng 0. Tại

các giá trị pH của d ng dịch nhỏ hơn giá trị pH Pzc (pH < pH Pzc ), các tâ h p phụ

trên ề ặt ị proton hóa à ề ặt ang điện tích dương ( phương trình 3. ). Lúc

này các tâ h p phụ đóng ai trò là các acid Bron ted à là các tâ trao đổi anion,

th n lợi cho q á trình h p phụ anion. Ngược lại, khi giá trị pH của d ng dịch cao

hơn giá trị pH Pzc (pH < pH Pzc ), ề ặt h p phụ ang điện tích â (phương trình 3.2

và 3.3), các tâ h p phụ đóng ai trò là các azơ Bron ted à là các tâ trao đổi

cation, th n lợi cho q á h p phụ cation [36-39]. Kết q nghiên cứ cho th y, t

liệ ỏ ưởi có điể đẳng điện là 4,5.

39

MOH (Surf) + H + +

(aq) = MOH 2 (surf) (3.1)

MOH (Surf) + OH - (aq) = MOOH - (surf) (3.2)

MOH (Surf) + OH + (aq) = MO - (Surf) + H 2 O (3.3)

Như y, đối ới VLHP ỏ ưởi, khi pH của d ng dịch < 4,5 thì ề ặt của ch t

h p phụ ẽ ang điện tích dương, khi pH của d ng dịch > 4,5 thì ề ặt của ch t

h p phụ ẽ ang điện tích â . pH Pzc là t yế tố xác nh n kh năng h p phụ ion

ki loại trong điề kiện các tâ h p phụ trên ề ặt ch t h p phụ ang điện tích

trái d ới điện tích của ion ki loại. Như y, ới iệc xác định pH Pzc có thể dự

đoán kh năng h p phụ của t liệ đối ới các dạng tồn tại của ion ki loại ở giá

trị pH t kỳ theo cơ chế tương tác t nh điện.

Hình 3.4 Điể đẳng điện của t liệ

40

3.2 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ MB, Cr(III),

Cr(VI) của vật liệu vỏ bưởi

3.2.1 Xây dựng đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB và Crom

3.2.1.1 Xây dựng đường chuẩn xác định MB

MB được xác định ằng phương pháp UV-vis. Ch ẩn ị t dãy các d ng dịch

ch ẩn MB có nồng đ 0,5 mg/L; 1 mg/L; 2 mg/L; 4 mg/L; 6 mg/L; 8 mg/L; 10

mg/L từ d ng dịch MB 1000 mg/L an đầ . Tiến hành đo trên áy q ang phổ UV-

Vi . Sự phụ th c giữa đ h p th à nồng đ MB được iể diễn trên hình 3.5.

Hình 3.5 cho th y đường ch ẩn xác định hà lượng MB có kho ng t yến tính của

đường từ 0,5÷10,0 mg/L ới hệ ố tương q an R 2 = 0,9994 gần ằng , cho th y có

thể dùng phương trình đường ch ẩn này để xác định hà lượng MB có trong dung

dịch.

Hình 3.5 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà

UV-Vis

lượng MB ằng phương pháp

41

3.2.1.2 Xây dựng đường chuẩn xác định crom

Cro được xác định ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử ử dụng kỹ th t

ngọn lửa (FAAS). Ch ẩn ị t dãy các d ng dịch ch ẩn cro có nồng đ an đầ

từ 0,5 ÷ 5 mg/L từ d ng dịch cro ch ẩn 000 mg/L an đầ . Tiến hành đo ằng

phương pháp F-AAS. Sự phụ th c giữa đ h p th ới nồng đ cro được iể

diễn trên hình 3.6.

Hình 3.6 cho th y đường ch ẩn xác định hà lượng cro có kho ng t yến tính của

đường từ 0,5÷5,0 mg/L ới hệ ố tương q an R 2 = 0,9948 gần ằng , cho th y có

thể dùng phương trình đường ch ẩn này để xác định hà lượng cro có trong d ng

dịch ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử ử dụng kỹ th t ngọn lửa (F-AAS).

Hình 3.6 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà

FAAS

lượng Cr ằng phương pháp

42

3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ MB, Cr(III) và Cr(VI) của vỏ

bưởi

3.2.2.1 Ảnh hưởng của pH

pH là m t trong những yếu tố r t quan trọng nh hưởng đến quá trình h p phụ màu

lên bề mặt của v t liệu. Khi pH của

ôi trường thay đổi thì b n ch t cu VLHP

cũng ị thay đổi theo. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành kh o sát kh năng

h p phụ của vỏ ưởi đối với MB và Cr(VI) ở pH từ 2 đến 11; đối với Cr(III) ở pH

từ 2 đến 6 với các số liệ đầ ào được cho trong b ng 3.2.

Hình 3.7 Phổ UV-Vi của MB a khi h p phụ tại các pH khác nha

43

Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB và Cr(III) của t liệ ỏ

ưởi

B ng 3.2 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ nh hưởng của pH vào HSHP

Chất bị hấp phụ MB Cr(III) Cr(VI)

Thời gian 150 150 150

Co (mg/L) 96 47 2

KLVL (gam) 0,2 0,2 0,2

Nh n xét:

Từ kết qu thực nghiệm cho th y, khi pH của dung dịch tăng thì kh năng h p phụ

của v t liệ tăng phù hợp với sự chuyển điện tích bề mặt từ â ang dương, th n

lợi cho sự h p phụ cation MB và Cr(III). Quá trình h p phụ MB đạt cực đại khi pH

= 10, trong khi đó q á trình h p phụ Cr(III) đạt cực đại tại pH = 5. Đối với Cr(VI),

v t liệu vỏ ưởi không có kh năng h p phụ trong kho ng pH từ 211. Chính vì

v y, trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi chọn pH = 10 là giá trị pH tối ư đối

với quá trình h p phụ MB à pH = 5 đối với Cr(III). Đối với Cr(VI), trước khi h p

phụ cần chuyển về Cr(III) bằng H 2 O 2 tương tự như nghiên cứu của các tác gi

Sujata S. Modhave và Dnyaneshwar R. Shinde.

44

3.2.2.2 Ảnh hưởng của thời gian khuấy

Nghiên cứ nh hưởng của thời gian đến ự h p phụ được tiến hành từ 5 phút đến

240 phút ới các ố liệ đầ ào được cho ở B ng 3.3. Kết q nghiên cứ được

trình ày ở B ng PL 3 và 4 à được inh họa ở Hình 3.9 và Hình 3.10.

Hình 3.9 Phổ UV-Vi của Methylene Bl e trước à a q á trình h p phụ tại các

thời điể khác nha

45

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Methylene l e à

Cr(III) của VLHP ỏ ưởi

B ng 3.3 Các ố liệ đầ ào nghiên cứ nh hưởng của thời gian ào HSHP

Chất bị hấp phụ MB Cr(III)

pH 10 5

Co (mg/L) 96 47

KLVL (gam) 0,2 0,2

Kết q thực nghiệ cho th y, khi thời gian tăng, kh năng h p phụ của t liệ

tăng lên à đạt đến trạng thái cân ằng. Đối ới MB, thời gian cần thiết để đạt cân

ằng là 50 phút ới nồng đ an đầ là 96 mg/L, hiệ t h p phụ đạt 86,78%.

Đối ới Cr(III), thời gian cần thiết để đạt cân ằng h p phụ là 20 phút ới nồng đ

an đầ cũng là 47 mg/L, hiệ t h p phụ đạt kho ng 57,44%.

46

3.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ đầu của chất bị hấp phụ

Nghiên cứ nh hưởng của nồng đ MB an đầ (từ 5 g/L đến 1000 g/L) đến

kh năng h p phụ của t liệ ỏ ưởi được tiến hành trong thời gian 20 phút ở

pH= 0. Kết q nghiên cứ được trình ày ở Hình 3.11.

Nghiên cứ nh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ (từ 5 g/L đến 50 g/L) đến

kh năng h p phụ của t liệ ỏ ưởi được tiến hành trong thời gian 20 phút ở pH

= 5. Kết q nghiên cứ được trình ày ở Hình 3. 2.

Các kết q nghiên cứ cho th y, khi tăng nồng đ của d ng dịch ch t ị h p phụ,

d ng lượng h p phụ tăng. Điề này được gi i thích là do ở nồng đ th p, ố lượng

tâ h p phụ nhiề hơn o ới ố phân tử ị h p phụ, do đó d ng lượng h p phụ

nhỏ. Khi nồng đ tăng lên, lượng ch t ị h p phụ tăng, tức là d ng lượng h p phụ

tăng.

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nồng đ MB an đầ đến kh năng h p phụ của

ỏ ưởi

t liệ

47

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ đến kh năng h p phụ của

liệ ỏ ưởi

t

3.2.2.4 Ảnh hưởng của thể tích H 2 O 2 30% đến khả năng chuyển hóa Cr(VI) thành

Cr(III)

Để kh o át nh hưởng của thể tích d ng dịch H 2 O 2 đến q á trình ch yển hóa

Cr(VI) thành Cr(III) th n lợi hơn cho q á trình h p phụ, chúng tôi dùng V ml dung

dịch H 2 O 2 30% cho ào 50 l d ng dịch Cr(VI) 5 g/L. Kh năng ch yển hóa

Cr(VI) thành Cr(III) được đánh giá ằng phương pháp q ang phổ UV-Vis.

48

Hình 3.13 Phổ UV-Vi của Cr(VI) trước à a khi xử lý ằng H 2 O 2

Kết q nghiên cứ cho th y, Cr(VI) có hai peak đặc trưng tại ước óng 257 n và

352 n ứng ới ự ch yển electron O-Cr của Cr 2 O 2- 7 [6]. Khi cho thêm H 2 O 2 vào,

cường đ peak tại ước óng 257 n iến t hoàn toàn, còn cường đ peak tại

352 n gi dần, điề này cho th y rằng nồng đ Cr 2 O 2- 7 đã ị gi . Khi thể tích

H 2 O 2 lớn hơn hoặc ằng 2,5 L, cường đ peak tại 352 n gi ạnh, coi như

không đổi à có dạng phổ giống ới Cr(III). Chính ì y, chúng tôi chọn thể tich

H 2 O 2 cần dùng để khử Cr 2 O 2- 7 thành Cr 3+ là 2,5 mL.

3.3 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ

Kết q nghiên cứ cân ằng h p phụ của ỏ ưởi đối ới MB à giá trị các tha ố

của các ô hình cân ằng h p phụ được trình ày ở B ng 3.4; Hình 3.14 trình bày

các đường đẳng nhiệt phi t yến ối q an hệ q e theo C e từ các ố liệ tính toán theo

các phương trình tương ứng cùng ới đường iể diễn ố liệ thực nghiệ .

49

B ng 3.4 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ MB ở các nhiệt đ

khác nhau

Mô hình đẳng nhiệt

Langmuir

Freundlich

Sips

Temkin

Dubinin - Radushkevich

Hằng số

Nhiệt độ 303K 313K 323K

K L 0,01168 0,00833 0,00693

q m (mg/g) 218,5 213,9 207,4

RMSE 7,464 7,336 6,950

R 2 0,9838 0,9821 0,9822

2 39,71 47,78 45,72

n 1,78 1,71 1,68

K F 7,51 5,65 4,69

RMSE 14,76 14,41 13,33

R 2 0,9366 0,9309 0,9345

2 203,9 209,8 187,3

Q s 2,55 1,78 1,44

s 0,01168 0,00833 0,00693

s 1,0000 1,0000 1,0000

RMSE 7,464 7,336 6,950

R 2 0,9838 0,9821 0,9822

2 39,70 47,78 45,71

K T (L/mg) 0,2901 0,2077 0,1820

b T (kJ/mol) 0,07675 0,08225 0,08981

RMSE 20,00 19,20 18,74

R 2 0,8835 0,8774 0,8704

2 1206 1271 1283

Q D-R (mol/g) 146,9 137,5 130,6

104,9 172,2 226,9

E (kJ/mol) 0,06905 0,05389 0,04694

RMSE 11,28 9,899 9,927

R 2 0,9630 0,9674 0,9636

2 44,28 37,28 39,39

Từ các đường iể diễn à các giá trị tính toán được cho th y ô hình đẳng nhiệt

Sips, Langmuir ô t tốt nh t q á trình h p phụ ion MB ởi t liệ ỏ ưởi. Điề

này có thể gi i thích rằng, ô hình Sip là t ô hình ới 3 tha ố đẳng nhiệt

được thiết l p dựa ào ự kết hợp của c hai ô hình Lang ir à Freundlich nên

không ị giới hạn ởi nồng đ an đầ của ch t ị h p phụ [24]. D ng lượng h p

phụ cực đại ứng ới ự h p phụ đơn lớp tính được từ ô hình đẳng nhiệt Lang ir

ở 303 K là 218,5 mg/g. Các giá trị năng lượng T à E tính từ ô hình đẳng nhiệt

50

Temkin và Dubinin – Rad hke ich đề nhỏ hơn 8 kJ/ ol cho phép dự đoán ự h p

phụ MB bởi t liệ ỏ ưởi là t q á trình h p phụ t lý [26, 28, 29, 40-43].

303K

313K

323K

Hình 3.14 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nha

51

Kết q nghiên cân ằng h p phụ của ỏ ưởi đối ới Cr(III) à giá trị các tha

của các

ô hình cân ằng h p phụ được trình ày ở B ng 3.5 và B ng 3.6. Hình

3.15 trình ày các đường đẳng nhiệt phi t yến của các ô hình đẳng nhiệt từ các ố

liệ tính toán theo các phương trình tương ứng cùng ới đường iể diễn ố liệ

thực nghiệ .

B ng 3.5 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ

Mô hình đẳng nhiệt

Langmuir

Freundlich

Sips

Temkin

Dubinin - Radushkevich

khác nhau

Hằng số

Nhiệt độ 303K 313K 323K

K L 0,0700 0,0725 0,0792

q m (mg/g) 11,29 11,41 12,39

RMSE 0,3238 0,4088 0,2851

R 2 0,9749 0,9616 0,9837

2 0,3754 0,3493 0,2759

n 1,58 1,58 1,59

K F 1,03 1,06 1,23

RMSE 0,3655 0,3789 0,3482

R 2 0,9680 0,9670 0,9757

2 0,7751 0,5716 0,6704

Q s 0,83 1,04 1,03

s 0,06704 0,02045 0,07574

s 0,9455 0,6874 0,9475

RMSE 0,3226 0,3778 0,2834

R 2 0,9751 0,9672 0,9839

2 0,4154 0,5210 0,3077

K T (L/mg) 1,149 1,23 1,15

b T (kJ/mol) 0,8818 1,019 1,0603

RMSE 0,3342 0,4619 0,3608

R 2 0,9732 0,9509 0,9739

2 0,2185 0,3298 0,2530

Q D-R (mol/g) 5,757 5,78 6,37

2,201 1,856 1,704

E (kJ/mol) 0,4766 0,5190 0,5418

RMSE 0,7383 0,8732 0,8362

R 2 0,8694 0,8246 0,8600

2 1,347 1,856 1,950

ố

52

303K

313K

323K

Hình 3.15 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nha

53

Sự trùng khớp giữa ố liệ tính từ thực nghiệ iể diễn ối q an hệ Ce à qe ới

các ố liệ tính toán từ các ô hình đẳng nhiệt (Hình 3.13, 3.14, 3.15) cho th y các

ô hình đẳng nhiệt Sip , Lang ir, Freundlich à Te kin đề ô t tốt q á trình

h p phụ của ỏ ưởi đối ới Cr(III) ới giá trị R 2 > 0,9; Trong khi đó ô hình

Dubinin – Rad hke ich không ô t tốt ự h p phụ của ỏ ưởi đối ới Cr(III) ì

giá trị R 2 < 0,9. Các giá trị RMSE, χ2 tương ứng cho ở B ng 3.5 cho th y ức đ

phù hợp ới thực nghiệ của các ô hình theo thứ tự: Sip > Lang ir > Te kin >

Freundlich > Dubinin - Rad hke ich. Giá trị < n < 0 tính từ phương trình

Fre ndlich cho th y không có ự h p phụ hợp tác giữa các phân tử ch t ị h p phụ

à q á trình h p phụ x y ra trên ề ặt t liệ ỏ ưởi là th n lợi trong kho ng

nồng đ nghiên cứ [29, 41, 43, 44]. Giá trị 0 < /n < cũng khẳng định t phần

tính không đồng nh t của ề ặt t liệ ỏ ưởi [42]. Q á trình h p phụ t ân theo

ô hình đẳng nhiệt Te kin ới giá trị nhiệt h p phụ T = 0,88 kJ/mol < 8,0 kJ/mol

cho phép dự đoán cơ chế của q á trình h p phụ là t lý [26, 28, 29, 40-43]. Từ

phương trình Lang ir, tính được d ng lượng h p phụ cực đại tại 303K là Q max =

11,29 mg/g.

3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ

Cách tiến hành nghiên cứ đ ng học h p phụ của ỏ ưởi đối ới MB và Cr(III)

được thực hiện như các thí nghiệ nghiên cứ nh hưởng của thời gian tiếp xúc

trình ày ở ục 3.2.2.2.

Hình 3. 6 à 3. 7 trình ày các đường đ ng học phi t yến q á trình h p phụ Cr(III)

à MB trên t liệ ỏ ưởi.

B ng 3.6 trình ày kết q đ ng học h p phụ à giá trị các tha ố đ ng học h p

phụ của ỏ ưởi đối ới MB và Cr(III).

Trên cơ ở các giá trị của hệ ố tương q an R 2 à ự trùng khớp tốt nh t giá trị q e

( g/g) là ố liệ được tính từ thực nghiệ à các ô hình đ ng học ẽ c ng c p

những thông tin ề ô hình đ ng học của q á trình h p phụ này.

54

Hình 3.16 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ Cr(III) ằng t liệ ỏ

ưởi

Hình 3.17 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ MB ằng t liệ ỏ ưởi

55

Hình 3.18 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ Cr(III) ằng

liệ ỏ ưởi

t

Hình 3.19 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ MB ằng

ỏ ưởi

t liệ

Có thể nh n th y rằng, ô hình đ ng học Elovich ô t tốt nh t đ ng học q á trình

h p phụ đối ới c MB và Cr(III) trên ề ặt ỏ ưởi ì ô hình này cho hệ ố

56

tương q an cao nh t o ới các

ô hình còn lại (R 2 > 0,94). Điề này cũng có thể

dự đoán rằng, ề ặt của t liệ h p phụ là t hệ không đồng nh t [45].

B ng 3.6 Các giá trị hằng ố đ ng học của q á trình h p phụ MB à Cr(III)

Mô hình động học

Đ ng học b c 1

Đ ng học b c 2

Đ ng học Elovich

Đ ng học khuếch tán n i hạt

Thông số động học

MB Cr(III)

Co (mg/L) 95 50

q e (exp) (mg/g) 20,82 6,76

q e (cal) (mg/g) 19,90 6,44

k 1 (min -1 ) 0,2323 0,1465

RMSE 1,137 0,4185

R 2 0,6183 0,7605

2 0,8768 0,4160

q e (cal) (mg/g) 20,68 6,75

k 2 (g.mg -1 .min -1 ) 0,02210 0,0391

RMSE 0,4931 0,2140

R 2 0,9282 0,9374

2 0,1669 0,1100

16409 111,1

0,6944 1,517

RMSE 0,3340 0,2112

R 2 0,9671 0,9390

2 0,07164 0,0974

K P 0,3765 0,1716

C 15,95 4,531

RMSE 0,7313 0,3722

R 2 0,8422 0,8105

2 0,3589 0,3139

T y nhiên, ô hình đ ng học gi c 1, c 2 và Elovich không ô t được quá

trình tr yền khối MB à Cr(III) lên t liệ ỏ ưởi. Do đó, ô hình kh ếch tán n i

hạt đã được áp dụng để

ô t các giai đoạn x y ra trong q á trình h p phụ MB và

Cr(III) ởi t liệ ỏ ưởi. Từ đồ thị Hình 3.18 và 3.19 cho th y, q á trình h p phụ

MB và Cr(III) gồ

a giai đoạn, trong đó giai đoạn đầ tiên ứng ới q á trình

kh ếch tán các phân tử MB à ion Cr 3+ lên trên ề ặt t liệ ỏ ưởi – đây còn

được gọi là giai đoạn h p phụ ề

ặt. Giai đoạn thứ 2 là giai đoạn kh ếch tán n i

hạt, q yết định đến tốc đ của q á trình h p phụ – đây là giai đoạn các ch t à ion

tương tác ới t liệ ỏ ưởi tại các tâ h p phụ. Giai đoạn 3 là giai đoạn cân

57

ằng – đây là giai đoạn tốc đ h p phụ à tốc đ gi i h p phụ ằng nha [28, 40,

43, 46]. Như y, từ các kết q nghiên cứ đ ng học cho th y, q á trình h p phụ

MB và Cr(III) ởi t liệ ỏ ưởi không t ân theo t cơ chế nh t định à t ân

theo nhiề cơ chế khác nhau.

3.5 Ứng dụng vật liệu vỏ bưởi vào xử lý nước thải chứa MB

3.5.1 Đề xuất quy trình xử lý MB bằng vỏ bưởi

Hình 3.20 Q y trình đề x t xử lý MB có trong nước th i

Gi i thích q y trình:

Nước th i công nghiệp cũng như nước th i inh hoạt thường chứa các ch t tan à

không tan ở dạng hạt lơ lửng. Các tạp ch t lơ lửng có thể ở dạng rắn hoặc lỏng,

chúng tạo ới nước thành hệ h yền phù. Để tách rác à các hạt lơ lửng ra khỏi nước

th i, thông thường người ta ử dụng các q á trình cơ học (gián đoạn hoặc liên tục):

lọc q a ong chắn rác hoặc lưới, lắng dưới tác dụng của trường trọng lực hoặc li

tâ à lọc.

58

Nước th i chứa MB đầ tiên được lọc ơ nhằ ục đích để loại ra khỏi nước

th i các ch t phân tán thô, có kích thước lớn (chủ yế là rác), các ch t ô cơ (cát,

ỏi, ạn,…) các ch t lơ lửng có thể lắng được (chủ yế là các thành phần hữ cơ).

D ng dịch nước th i a khi lọc được chỉnh ao cho đạt được đ pH = 0, a đó

ơ lượng nước th i ào hệ thống xử lý có chứa t liệ h p phụ. Lượng nước th i

à VLHP được tính toán ao cho ừa đủ để đạt đươc d ng lượng h p th là cao

nh t. Hỗn hợp được kh y trong thời gian là 50 phút, a đó q a hệ thống lọc để

giữ lại VLHP. Để đánh giá được hiệ q của hệ thống xử lý nước th i chứa MB

này ta l y ẫ nước a khi lọc tiến hành đo UV- Vis.

3.5.2 Kết quả đạt được

Mẫ nước th i công nghiệp chứa MB dùng để thử nghiệ là ẫ nước th i được

l y ề từ t nhà áy dệt nh trong kh Công Nghiệp Tân Tạo TP.HCM.

B ng 3.7 Các ố liệ khi nghiên cứ đối ới ẫ nước th i chứa MB

Mẫ nước th i chứa

MB

Thời gian (phút) 150

Co (mg/L) 17,85

pH 10

KLVL (gam) 0,2 0,5 1,0 1,5

H (%) 31,81 50,29 68,50 75,40

Q a B ng 3.7 ta nh n th y hiệ t h p phụ MB trong ẫ nước th i của VLHP

th p hơn r t nhiề o ới khi nghiên cứ ới d ng dịch MB là ở phòng thí

nghiệ . Hiệ t ph n ứng trong ẫ nước th i th p hơn có thể là do trong thành

phần của ẫ nước th i ngoài MB ra còn có các thành phần khác như các ki loại,

các ch t hữ cơ…Các ch t này có thể cũng ị h p phụ ởi VLHP, do đó kh năng

h p phụ MB ị gi đi. Với cùng thời gian ph n ứng nhưng khi tăng khối lượng

VLHP thì hiệ t của ph n ứng cũng tăng theo.

59

3.6 Ứng dụng vật liệu vỏ bưởi vào xử lý nước thải chứa crom

3.6.1 Đề xuất quy trình xử lý crom bằng vỏ bưởi

Hình 3.21 Q y trình đề x t xử lý cro

có trong nước th i

Gi i thích q y trình:

Nước th i chứa Cro đầ tiên được lọc ơ nhằ ục đích để lọai ra khỏi nước

th i các ch t phân tán thô, có kích thước lớn (chủ yế là rác), các ch t ô cơ (cát,

ỏi, ạn,…) các ch t lơ lửng có thể lắng được (chủ yế là các thành phần hữ cơ),

a đó chỉnh d ng dịch lọc ề pH = 2. Cho ào d ng dịch nước th i t lượng

H 2 O 2 30% ới tỷ lệ thể tích là 5%, kh y trong 20 phút. D ng dịch nước th i a

đó được chỉnh ao cho đạt được đ pH = 5, a đó ơ lượng nước th i ào hệ

thống xử lý có chứa t liệ h p phụ. Lượng nước th i à VLHP được tính toán ao

cho ừa đủ để đạt đươc d ng lượng h p th là cao nh t. Hỗn hợp được kh y trong

thời gian là 20 phút, a đó q a hệ thống lọc để giữ lại VLHP. Để đánh giá được

60

hiệ q của hệ thống xử lý nước th i chứa Cro này ta l y ẫ nước a khi lọc

tiến hành đo AAS.

3.6.2 Kết quả đạt được

Mẫ nước th i công nghiệp chứa Cr(VI) dùng để thử nghiệ là ẫ nước th i được

l y ề từ t công ty xi ạ trong kh Công Nghiệp Biên Hòa – Đồng Nai.

B ng 3.8 Các ố liệ khi nghiên cứ đối ới ẫ nước th i chứa Cr(VI)

Mẫ nước th i chứa

Cr

Thời gian (phút) 120

Co (mg/L) 76

pH 5

q e (mg/g) 5,066

KLVL (gam) 0,2

H (%) 27,26

Mẫ nước th i chứa Cr a khi được oxi hóa ằng H 2 O 2 30% ới tỷ lệ thể tích là

5% để khử Cr(VI) thành Cr(III) à q a ng ố liệ 3.8 ta nh n th y rằng dung

lượng h p th cũng khá cao (5,066 g/g). T y nhiên do nồng đ của Cr(VI) trong

ẫ nước th i khá cao nên hiệ t của ph n ứng không cao (27,26%). Do đó để

xử lý ẫ nước th i tốt hơn ta nên tăng thê khối lượng của VLHP thì hiệ t

của ph n ứng ẽ tốt hơn.

61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Nghiên cứ kh năng h p phụ MB, Cr(III) và Cr(VI) của t liệ ỏ ưởi đã đạt

được t ố kết q như a :

1. Đã điề chế được t liệ h p phụ từ ng ồn phế phẩ nông nghiệp là ỏ ưởi th

hoạch tại ùng ưởi Tân Triề -Đồng Nai. Các đặc trưng của t liệ được xác định

ằng các phương pháp phân tích hiện đại như SEM, EDX à FT-IR cho th y: t

liệ có nhiề lỗ xốp, hình dạng không đồng nh t, gồ ghề ới thành phần ng yên tố

chủ yế là C(43,73%), O( 56,27%).

2. Đã nghiên cứ các yế tố nh hưởng đến q á trình h p phụ MB, Cr(III) và

Cr(VI) của t liệ như pH, thời gian à nồng đ đầ của t liệ h p phụ. Từ đó,

xác định được điề kiện tốt nh t đối ới q á trình h p phụ MB, Cr(III) và Cr(VI).

MB ị h p phụ tốt nh t ở pH = 0 a thời gian 50 phút ới nồng đ an đầ là 96

mg/L. Cr(III) ị h p phụ tốt nh t ở pH = 5 a thời gian 20 phút ới nồng đ an

đầ là 47 g/L. Cr(VI) không ị h p phụ trong kho ng pH từ 2 đến .

3. Kết q nghiên cứ kh năng khử Cr(VI) ề Cr(III) ằng H 2 O 2 30% cho th y: khi

tỉ lệ thể tích H 2 O 2 30% là 5% o ới thể tích d ng dịch Cr(VI) thì lượng Cr(VI) có

thể ch yển hóa thành Cr(III).

4. Kết q nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ cho th y mô hình Sips, Langmuir ô t

tốt nh t q á trình h p phụ MB và Cr(III) ởi t liệ ỏ ưởi. Điề này khẳng định

q á trình h p phụ MB và Cr(III) là ự h p phụ lai tạp giữa h p phụ đơn lớp à h p

phụ đa lớp. Kết q nghiên cứ đ ng học h p phụ dựa ào phương trình đ ng học

iể kiến c , c 2, Elo ich à kh ếch tán n i hạt cho th y, q á trình h p phụ

MB và Cr(III) đề t ân theo ô hình đ ng học Elovich.

62

5. Kết q tính toán d ng lượng h p phụ cực đại từ ô hình đẳng nhiệt Langmuir

cho th y t liệ ỏ ưởi có kh năng h p phụ tốt MB ới d ng lượng là 2 8,5

g/g, trong khi đó kh năng h p phụ Cr(III) không cao, đạt kho ng ,29 g/g ở

303K.

6. Đã ứng dụng t liệ ỏ ưởi để xử lý nước th i chứa MB à Cr, kết q cho

th y ặc dù t liệ có kh năng h p phụ MB à Cr(III) nhưng hiệ t xử lý chưa

được cao do có ự h p phụ cạnh tranh giữa các thành phần khác ới MB à Cr có

trong nước th i. T y nhiên, đây là t liệ có ng ồn gốc tự nhiên, thân thiện ới

ôi trường, dễ tì , rẻ tiền, q y trình xử lý đơn gi n, do đó đã ở ra hướng ới

trong nghiên cứ VLHP để ứng dụng trong xử lý nước th i.

2. Kiến nghị

Trên cơ ở đã kh o át, các hướng nghiên cứ ở r ng có thể thực hiện tiếp theo

như:

. Nế có điề kiện chúng tôi ẽ tiến hành nghiên cứ trên nhiề ẫ nước th i

hơn.

2. Tiến hành nghiên cứ ự h p phụ của t liệ đối ới các ch t hữ cơ à t ố

ki loại nặng khác.

63

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Đỗ T t Lợi. Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam. Nhà xu t b n Y học,

2004.

[2] Nguyễn Hữu Thọ. "Nghiên cứ đặc điểm nông sinh học và m t số biện pháp

k th t đối với giống ưởi diễn (Citrus grandis) tại Thái Nguyên," Lu n án

Tiến Nông nghiệp, Đại học Thái Nguyên, 2015.

[3] Đặng Thị Thu n. "Nghiên cứu s n xu t các s n phẩm từ vỏ ưởi," Đồ án tốt

nghiệp, Trường Đại học K th t Công nghiệp TP.HCM, 2008.

[4] Brown R. Malcolm. "Cellolose structure and biosynthesis: what is in store

for the 21st century?," Journal of Polymer Science Part A: Polymer

Chemistry. Vol. 42, pp. 487-495, 2004.

[5] W. Saikaew et al. "Pomelo peel: agricultural waste for biosorption of

cadmium ions from aqueous solutions," World Academy of Science,

Engineering and Technology. Vol. 56 pp. 287-291, 2009.

[6] Y. Pei and J. Liu. "Adsorption of Pb 2+ in Wastewater Using Adsorbent

Derived from Grapefruit Peel," Advanced Materials Research. Vol. 391-392,

pp. 968-972, 2011.

[7] W. H. Zou et al. "Efficient uranium(VI) biosorption on grapefruit

peel:kinetic study and thermodynamic parameters," Journal of

Radioanalytical and Nuclear Chemistry. Vol. 292, pp. 1303–1315, 2011.

[8] M. Torab-Mostaedi et al. "Biosorption of lanthanum and cerium from

aqueous solutions by grapefruit peel: equilibrium, kinetic and

thermodynamic studies," Research on Chemical Intermediates. Vol. 41, pp.

559-573, February 01 2015.

[9] MeisamTorab-Mostaedi et al. "Equilibrium, kinetic, and thermodynamic

studies for biosorption or cadmium and nickel on grapefruit peel," Jounal of

the Taiwan Instiute of Chemical Engineers. Vol. 44, pp. 295-302, 2013.

64

[10] M. E. Argun et al. "Adsorption of Reactive Blue 114 dye by using a new

adsorbent: Pomelo peel," Journal of Industrial and Engineering Chemistry.

Vol. 20, pp. 1079-1084, 2014/05/25.

[11] M. I. Khaskheli et al. "An Effective bio-adsorbent for Arsenic (V)

Remediation," Pak. J. Anal. Environ. Chem. Vol. 15, pp. 35-41, 2014.

[12] L. A. Romero-Cano et al. "Grapefruit peels as biosorbent: characterization

and use in batch and fixed bed column for Cu(II) uptake from wastewater,"

Journal of Chemical Technology & Biotechnology. Vol. 92, pp. 1650-1658,

2017.

[13] Lê Văn Tán and Lâm Ngọc Thụ. Thuốc thử hữu cơ trong hóa học phân tích.

Nhà xu t b n Đại học Công nghiệp, TPHCM, 2016.

[14] R. R. Ramsay et al. "Methylene blue and serotonin toxicity: inhibition of

monoamine oxidase A (MAO A) confirms a theoretical prediction," British

Journal of Pharmacology. Vol. 152, pp. 946-951, 2007.

[15] S. Senthilkumar et al. "Adsorption of methylene blue onto jute fiber carbon:

kinetics and equilibrium studies," Journal of Colloid and Interface Science.

Vol. 284, pp. 78-82, 2005.

[16] K. G. Bhattacharyya et al. "Kinetics and thermodynamics of methylene blue

adsorption on Neem ( Azadirachta indica) leaf powder," Dyes and Pigments.

Vol. 65, pp. 51-59, 2005.

[17] Dương Thị Bích Ngọc và c ng sự. "Nghiên cứu kh năng h p phụ thuốc

nhu m methylene xanh của v t liệu h p phụ chế tạo từ lõi ngô và vỏ ngô,"

Tạp chí khoa học và công nghệ Lâm Nghiệp. T p 2, 2013.

[18] Đỗ Trà Hương và Trần Thúy Nga. "Nghiên cứu h p phụ màu Metylen xanh

bằng v t liệu bã chè," Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học. T p 19, pp. 27-

32, 2014.

[19] D. Barceloux. "Chromium," Clinical Toxicology. Vol. 37, pp. 173–194,

1999.

65

[20] Trịnh Thị Thanh. Độc học, môi trường và sức khỏe con người. Nhà xu t b n

Đại học Quốc Gia Hà N i, 2008.

[21] Lê Văn Cát. Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải.

NXB Thống kê Hà N i, 2002.

[22] Mai Hữu Khiêm. Giáo trình hóa keo. Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM,

2000.

[23] Đinh Văn Phúc. "Điều chế angan đioxit có c u trúc nano; Ứng dụng để

tách, là già à xác định ion kim loại Co 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Fe 3+ , Pb 2+ trong

mẫu sinh học à ôi trường," Lu n án Tiến Hóa học, Viện Năng lượng

Nguyên tử Việt Nam, Hà N i, 2018.

[24] K. Y. Foo and B. H. Hameed. "Insights into the modeling of adsorption

isotherm systems," Chemical Engineering Journal. Vol. 156, pp. 2-10, 2010.

[25] H. Javadian et al. "Study of the adsorption of Cd (II) from aqueous solution

using zeolite-based geopolymer, synthesized from coal fly ash; kinetic,

isotherm and thermodynamic studies," Arabian Journal of Chemistry. Vol. 8,

pp. 837-849, 2015.

[26] J. Anwar et al. "Removal of Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on

peels of banana," Bioresource Technology. Vol. 101, pp. 1752-1755, 2010.

[27] S. T. El-Wakeel et al. "Synthesis and structural properties of MnO 2 as

adsorbent for the removal of lead (Pb 2+ ) from aqueous solution," Journal of

the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Vol. 72, pp. 95-103, 2017.

[28] M. E. Argun et al. "Heavy metal adsorption by modified oak sawdust:

Thermodynamics and kinetics," Journal of Hazardous Materials. Vol. 141,

pp. 77-85, 2007.

[29] W.-C. Tsai et al. "Removal of copper, nickel, lead, and zinc using chitosancoated

montmorillonite beads in single- and multi-metal system,"

Desalination and Water Treatment. Vol. 57, pp. 9799-9812, 2016.

66

[30] Dinh Van Phuc et al. "Insight into adsorption mechanism of lead(II) from

aqueous solution by chitosan loaded MnO 2 nanoparticles," Materials

Chemistry and Physics. Vol. 207, pp. 294-302, 2018.

[31] A. M. Aljeboree et al. "Kinetics and equilibrium study for the adsorption of

textile dyes on coconut shell activated carbon," Arabian Journal of

Chemistry. Vol. 10, pp. S3381-S3393, 2017.

[32] N. V. Farinella et al. "Grape bagasse as a potential biosorbent of metals in

effluent treatments," Bioresource Technology. Vol. 98, pp. 1940-1946, 2007.

[33] M. Torab-Mostaedi et al. "Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies

for biosorption of cadmium and nickel on grapefruit peel," Journal of the

Taiwan Institute of Chemical Engineers. Vol. 44, pp. 295-302, 2013.

[34] G. Zhang et al. "The application of pomelo peel as a carrier for adsorption of

epigallocatechin‐3‐gallate," Journal of the Science of Food and Agriculture.

Vol. 98, pp. 4135-4141, 2018.

[35] J. J. Salazar-Rabago et al. "Biosorption mechanism of Methylene Blue from

aqueous solution onto White Pine (Pinus durangensis) sawdust: Effect of

operating conditions," Sustainable Environment Research.Vol. 27, pp. 32-40,

2017.

[36] A. M. Cardenas-Peña et al. "Determination of the Point of Zero Charge for

Electrocoagulation Precipitates from an Iron Anode," International Journal

of Electrochemical Science. Vol. 7, pp. 6142 - 6153, 2012.

[37] T. Mahmood et al. "Comparison of Different Methods for the Point of Zero

Charge Determination of NiO," Industrial & Engineering Chemistry

Research. Vol. 50, pp. 10017–10023, 2011.

[38] M. Gheju et al. "Removal of Cr(VI) from aqueous solutions by adsorption on

MnO 2 ," Journal of Hazardous Materials. Vol. 310, pp. 270-277, 2016.

[39] M. Singh et al. "Synthesis, characterization and study of arsenate adsorption

fro aq eo ol tion y α- and δ-phase manganese dioxide

67

nanoadsorbents," Journal of Solid State Chemistry. Vol. 183, pp. 2979-2986,

2010.

[40] R. R. Bhatt and B. A. Shah. "Sorption studies of heavy metal ions by

salicylic acid–formaldehyde–catechol terpolymeric resin: Isotherm, kinetic

and thermodynamics," Arabian Journal of Chemistry. Vol. 8, pp. 414-426,

2015.

[41] H. Zheng et al. "Sorption isotherm and kinetic modeling of aniline on Crbentonite,"

Journal of Hazardous Materials. Vol. 167, pp. 141-147, 2009.

[42] M. Rafatullah et al. "Adsorption of copper (II), chromium (III), nickel (II)

and lead (II) ions from aqueous solutions by meranti sawdust," Journal of

Hazardous Materials. Vol. 170, pp. 969-977, 2009.

[43] S. Vasiliu et al. "Adsorption of cefotaxime sodium salt on polymer coated

ion exchange resin microparticles: Kinetics, equilibrium and thermodynamic

studies," Carbohyd. Polym. Vol. 85, pp. 376-387, 2011.

[44] A. O. Dada et al. "Langmuir, Freundlich, Temkin and

DubininRadushkevich Isotherms Studies of Equilibrium Sorption of Zn 2+

Unto Phosphoric Acid Modified Rice Husk," IOSR Journal of Applied

Chemistry (IOSR-JAC). Vol. 3, pp. 38-45, 2012.

[45] H. Tran et al. "Insight into Adsorption Mechanism of Cationic Dye onto

Biosorbents Derived From Agricultural Wastes," Chemical Engineering

Communications. Vol. 204, pp. 1020-1036, 2017.

[46] Y. Ren et al. "Adsorption of Pb(II) and Cu(II) from aqueous solution on

magnetic porous ferrospinel MnFe 2 O 4 ," Journal of Colloid and Interface

Science. Vol. 367, pp. 415-421, 2012.

68

PHỤ LỤC

B ng PL 1. Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB của ỏ ưởi

STT pH Co Ce m V H Q

1 2 95,98 90,91 0,2 0,05 5,28 1,27

2 3 95,98 50,59 0,2 0,05 47,29 11,35

3 4 95,98 39,79 0,2 0,05 58,54 14,05

4 5 95,98 25,76 0,2 0,05 73,16 17,55

5 6 95,98 23,55 0,2 0,05 75,46 18,11

6 7 95,98 19,23 0,2 0,05 79,97 19,19

7 8 95,98 16,36 0,2 0,05 82,95 19,90

8 9 95,98 15,44 0,2 0,05 83,92 20,14

9 10 95,98 12,76 0,2 0,05 86,70 20,80

10 11 95,98 13,19 0,2 0,05 86,26 20,70

B ng PL 2. Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ Cr(III) của ỏ ưởi

STT pH Co Ce m V Q H

1 2 46,89 37,70 0,2 0,05 2,30 19,60

2 3 46,89 31,00 0,2 0,05 3,97 33,90

3 4 46,89 25,25 0,2 0,05 5,41 46,14

4 5 46,89 19,96 0,2 0,05 6,73 57,44

5 6 46,89 22,41 0,2 0,05 6,12 52,20

69

B ng PL 3. Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ MB của ỏ ưởi

Thời gian Co Ce m V Q H

5 95,98 4,22 0,2 0,05 15,31 63,80

10 95,98 3,98 0,2 0,05 16,64 69,34

15 95,98 3,47 0,2 0,05 17,13 71,40

20 95,98 3,17 0,2 0,05 18,26 76,11

40 95,98 2,73 0,2 0,05 19,28 80,36

60 95,98 2,40 0,2 0,05 19,66 81,91

80 95,98 2,04 0,2 0,05 19,75 82,29

100 95,98 1,95 0,2 0,05 20,21 84,23

120 95,98 0,96 0,2 0,05 20,51 85,49

150 95,98 0,94 0,2 0,05 20,82 86,78

180 95,98 0,94 0,2 0,05 20,82 86,78

210 95,98 0,95 0,2 0,05 20,83 86,80

240 95,98 0,96 0,2 0,05 20,83 86,80

B ng PL 4. Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Cr(III) của ỏ ưởi

Thời gian Co Ce m V Q H

5 46,89 29,78 0,2 0,05 4,28 36,49

10 46,89 28,82 0,2 0,05 4,52 38,54

15 46,89 25,84 0,2 0,05 5,26 44,89

20 46,89 24,07 0,2 0,05 5,70 48,66

40 46,89 22,48 0,2 0,05 6,10 52,06

60 46,89 22,22 0,2 0,05 6,17 52,62

80 46,89 21,78 0,2 0,05 6,28 53,54

100 46,89 21,56 0,2 0,05 6,33 54,02

120 46,89 19,96 0,2 0,05 6,73 57,44

150 46,89 19,89 0,2 0,05 6,75 57,59

180 46,89 19,88 0,2 0,05 6,75 57,60

210 46,89 19,98 0,2 0,05 6,73 57,38

240 46,89 19,87 0,2 0,05 6,76 57,63

70

B ng PL 5. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ MB của VLHP ở 303K

Co Ce m V Q

5,56 1,35 0,2 0,05 1,05

9,51 2,19 0,2 0,05 1,83

17,50 3,83 0,2 0,05 3,42

41,67 7,49 0,2 0,05 8,55

95,98 12,76 0,2 0,05 20,80

127,01 16,02 0,2 0,05 27,75

185,78 21,43 0,2 0,05 41,09

235,22 27,57 0,2 0,05 51,91

495,84 61,71 0,2 0,05 108,53

718,26 153,85 0,2 0,05 141,10

925,98 276,88 0,2 0,05 162,28

B ng PL 6. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ MB của VLHP ở 3 3K

Co Ce m V Q

5,56 1,90 0,2 0,05 0,92

9,51 3,00 0,2 0,05 1,63

17,50 5,80 0,2 0,05 2,93

41,67 10,22 0,2 0,05 7,86

95,98 16,68 0,2 0,05 19,83

127,01 22,79 0,2 0,05 26,06

185,78 29,23 0,2 0,05 39,14

235,22 36,04 0,2 0,05 49,80

495,84 88,41 0,2 0,05 101,86

718,26 175,04 0,2 0,05 135,81

925,98 332,32 0,2 0,05 148,42

71

B ng PL 7. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ MB của VLHP ở 323K

Co Ce m V Q

5,56 2,06 0,2 0,05 0,88

9,51 3,58 0,2 0,05 1,48

17,50 6,42 0,2 0,05 2,77

41,67 13,05 0,2 0,05 7,15

95,98 18,23 0,2 0,05 19,44

127,01 26,64 0,2 0,05 25,09

185,78 34,53 0,2 0,05 37,81

235,22 43,50 0,2 0,05 47,93

495,84 106,63 0,2 0,05 97,30

718,26 198,67 0,2 0,05 129,90

925,98 366,12 0,2 0,05 139,97

B ng PL 8. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ Cr(III) của VLHP ở

303K

Co Ce m V Q

4,11 1,43 0,2 0,05 0,67

8,40 2,32 0,2 0,05 1,52

16,19 3,95 0,2 0,05 3,06

19,76 6,49 0,2 0,05 3,32

23,29 8,27 0,2 0,05 3,76

30,44 11,23 0,2 0,05 4,80

38,36 15,18 0,2 0,05 5,80

46,89 19,96 0,2 0,05 6,73

72

B ng PL 9. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ Cr(III) của VLHP ở 3 3K

Co Ce m V Q

4,11 1,26 0,2 0,05 0,71

8,40 1,99 0,2 0,05 1,60

16,19 3,86 0,2 0,05 3,08

19,76 6,11 0,2 0,05 3,41

23,29 7,35 0,2 0,05 3,99

30,44 11,85 0,2 0,05 4,65

38,36 15,29 0,2 0,05 5,77

46,89 18,56 0,2 0,05 7,08

B ng PL 10. Ảnh hưởng của nồng đ đến kh năng h p phụ Cr(III) của VLHP ở

323K

Co Ce m V Q

4,11 1,18 0,2 0,05 0,73

8,40 1,82 0,2 0,05 1,65

16,19 3,53 0,2 0,05 3,16

19,76 5,06 0,2 0,05 3,67

23,29 7,18 0,2 0,05 4,03

30,44 9,48 0,2 0,05 5,24

38,36 12,94 0,2 0,05 6,36

46,89 17,72 0,2 0,05 7,29

73

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III), Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?