bỘ giÁo d Ục vÀ ðÀo t Ạo ðẠi h Ọc ðÀ n...
TRANSCRIPT
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO ðẠI HỌC ðÀ NẴNG
TRẦN THỊ NGỌC NGÀ
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Pb2+, Cu2+ TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ
BÃ ðẬU NÀNH
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số : 60 44 27
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ðà Nẵng, năm 2013
Công trình ñược hoàn thành tại
ðẠI HỌC ðÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI
Phản biện 1: PGS.TS. Lê Thị Liên Thanh
Phản biện 2: TS. Bùi Xuân Vững
Luận văn sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ khoa học họp tại ðại học ðà Nẵng vào ngày 31 tháng
05 năm 2013.
* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin- Học liệu, ðại học ðà Nẵng.
- Thư viện trường ðại học Sư phạm, ðại học ðà Nẵng.
MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp là
sự tăng nhanh hàm lượng kim loại nặng trong các nguồn nước thải
ñã làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người và hệ sinh
thái. Vấn ñề loại bỏ các kim loại nặng từ nước thải và nước thải công
nghiệp ñã trở thành vấn ñề rất quan trọng ñể duy trì chất lượng nước.
Có nhiều phương pháp ñược áp dụng nhằm tách các ion kim loại
nặng ra khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương
pháp hấp phụ, phương pháp trao ñổi ion,…), phương pháp sinh học,
phương pháp hóa học…Trong ñó phương pháp hấp phụ - sử dụng
VLHP chế tạo từ các nguồn tự nhiên như vỏ trấu, bã mía, lõi ngô, vỏ
ñậu, bã ñậu,.... ñể tách loại và thu hồi các kim loại nặng từ dung dịch
nước ñã ñược một số tác giả trên thế giới và trong nước nghiên cứu.
Phương pháp sử dụng VLHP sinh học có nhiều ưu việt so với
các phương pháp khác là có thể tách loại ñược ñồng thời nhiều kim
loại trong dung dịch, có khả năng tái sử dụng VLHP và thu hồi kim
loại. Mặt khác, phương pháp này sử dụng nguyên liệu rẻ tiền, dễ
kiếm, ñặc biệt nước ta là một nước nông nghiệp có nguồn phế thải
nông nghiệp dồi dào rất thuận lợi cho việc phát triển phương pháp
này.
Nhiều cơ sở sản xuất ở Việt Nam hiện nay cho ra hàng tấn bã
ñậu nành mỗi ngày nhưng chỉ dùng làm thức ăn gia súc. Mặc dù giá
trị của nó rất cao, ngoài các giá trị về dinh dưỡng, kinh tế nó còn là
một trong những nguyên liệu có tiềm năng ñể chế tạo vật liệu hấp
phụ ứng dụng ñể hấp phụ một số kim loại nặng trong môi trường
nước thải. Trên thế giới cũng có nhiều công trình nghiên cứu về vấn
ñề này tuy nhiên ở Việt Nam thì chỉ mới có một số nghiên cứu tạo
vật liệu hấp phụ từ một số phụ phẩm nông nghiệp khác chứ chưa
thấy ở bã ñậu nành.
Vì vậy, chúng tôi chọn ñề tài “Nghiên cứu khả năng hấp phụ
ion Pb2+ và Cu2+ trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã ñậu nành”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu biến tính bã ñậu nành ñể tạo ra vật liệu hấp phụ
một số ion kim loại nặng.
3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. ðối tượng nghiên cứu:
- Bã ñậu nành.
- Dung dịch chứa Cu2+ và Pb2+.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu biến tính bã ñậu nành.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến sự biến tính bã ñậu nành
(nồng ñộ acid, tỷ lệ rắn lỏng).
- Thử nghiệm khả năng hấp phụ kim loại nặng Pb2+ và Cu2+
bằng phương pháp hấp phụ bể và hấp phụ cột.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến sự hấp phụ các ion kim
loại.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu, sách báo
trong và ngoài nước có liên quan ñến ñề tài.
- Xử lý các thông tin về lý thuyết ñể ñưa ra các vấn ñề cần
thực hiện trong quá trình thực nghiệm.
4.2. Phương pháp thực nghiệm
- Thu gom và xử lý mẫu bã ñậu nành
- Xác ñịnh ñộ ẩm toàn phần
- Biến tính bã ñậu nành bằng acid citric.
- Xác ñịnh nồng ñộ ion kim loại bằng phương pháp hấp phụ
nguyên tử.
- Phương pháp phổ hồng ngoại (IR): xác ñịnh sự có mặt một số
nhóm chức ñặc trưng của sản phẩm.
- Phương pháp chụp SEM: xác ñịnh ñộ xốp của VLHP.
- Phương pháp ño BET: xác ñịnh diện tích bề mặt của VLHP.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Cung cấp tư liệu về bã ñậu nành.
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu rẻ tiền.
- Khảo sát ñiều kiện tối ưu ñể hấp phụ kim loại nặng.
- Ứng dụng sản phẩm vật liệu hấp phụ trong việc xử lý nước
thải công nghiệp.
6. Bố cục ñề tài
Luận văn gồm 86 trang, trong ñó có 14 bảng và 38 hình. Phần
mở ñầu 04 trang, kết luận và kiến nghị 02 trang, tài liệu tam khảo 04
trang. Nội dung của luận văn chia làm 03 chương.
Chương 1: Tổng quan (43 trang).
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (08 trang).
Chương 3: Kết quả và thảo luận (25 trang).
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
1.1.1. Khái quát chung
1.1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước
1.1.3. Giới thiệu về kim loại ñồng và chì
1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG
TRONG NƯỚC
1.2.1. Phương pháp sinh học
1.2.2. Phương pháp sử dụng vi tảo
1.2.3. Phương pháp hoá học
1.2.4. Phương pháp hóa lý
1.3. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
1.3.1. Các khái niệm
1.3.2 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình hấp phụ
1.4. MỘT SỐ HƯỚNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ PHẨM
NÔNG NGHIỆP LÀM VLHP
1.5. TỔNG QUAN VỀ ðẬU NÀNH
1.5.1. Thực vật học về cây ñậu nành
1.5.2. Hạt ñậu nành
1.5.3. Bã ñậu nành
1.5.4. Tình hình sản xuất và xuất khẩu ñậu nành trên thế
giới và trong nước
1.6. ACID CITRIC VÀ CELLULOSE
Hình 1.3. Cây ñậu nành Hình 1.4. Hạt ñậu nành
1.6.1. Acid citric
Hình 1.6. Công thức cấu tạo của acid citric
1.6.2. Cellulose
Hình 1.7. Cấu trúc phân tử Cellulose
1.6.3. Phản ứng este hóa giữa acid citric với cellulose
Phản ứng este hóa giữa cellulose và acid citric:
CHƯƠNG 2 NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ
2.1.1. Nguyên liệu
2.1.2. Hóa chất, dụng cụ
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Xác ñịnh ñộ ẩm của mẫu
2.2.2. Quá trình tạo vật liệu hấp phụ
Sơ ñồ tiến hành chế tạo VLHP từ bã ñậu nành:
2.2.3. Các yếu tố cần khảo sát ñến quá trình biến tính
- Ảnh hưởng của nồng ñộ acid citric
- Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn : lỏng
2.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình hấp
phụ bể Cu2+ và Pb2+
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ bể:
+ Thời gian khuấy
- Khuấy NaOH 0,1M, rửa nước cất
- Sấy 600C
Bã ñậu nành
Bã mịn
Bã sạch
- Phơi khô - Giã - Rây
- Khuấy với acid citric 0,6M trong 30p
Dung dịch Chất rắn Lọc
- Sấy qua ñêm ở 600C - Tăng lên 1200C trong 90p
Vật liệu ñã qua hoạt hóa
Vật liệu hấp phụ
- Ngâm nước cất - Rửa sạch ñến trung tính - Sấy khô ở 600C
+ pH
+ Tỷ lệ rắn : lỏng
+ Nồng ñộ ion
Tính hiệu suất hấp phụ H(%) theo công thức sau:
(2.2)
Tính tải trọng hấp phụ theo công thức sau:
(2.3)
Phương trình ñẳng nhiệt có dạng :
(2.4)
ðể xác ñịnh các hằng số trong phương trình hấp phụ ñẳng
nhiệt Langmuir, chuyển (2.4) thành phương trình ñường thẳng:
(2.5)
2.2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình hấp
phụ cột Cu2+ và Pb2+
+ Tốc ñộ dòng
+ Nồng ñộ ion dung dịch
Hình 2.3. Mô hình cột hấp phụ
%100×
−
=
i
fi
C
CCH
m
VCCq
fi )( −
=
f
f
bC
bCqq
+
=
1max
maxmax
11
bqC
Cf
f+=
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. XÁC ðỊNH ðỘ ẨM CỦA BÃ ðẬU NÀNH
Kết quả cho thấy bã ñậu nành sau khi phơi khô có ñộ ẩm là
10,09%.
3.2. KHẢO SÁT CÁC YỂU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ
TRÌNH BIẾN TÍNH BÃ ðẬU NÀNH
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng ñộ acid
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng ñộ acid citric ñến quá trình biến tính
Ở hình 3.1. cho thấy trong quá trình biến tính bã ñậu nành,
chọn acid citric có nồng ñộ 0,6M làm nồng ñộ tối ưu ñể khảo sát các
yếu tố tiếp theo.
* Giải thích: khi nồng ñộ acid tăng làm tăng số phân tử acid,
số phân tử acid thấm vào các mao quản của VLHP nhiều hơn dẫn
ñến hiệu suất phản ứng este hoá giữa cellulose và acid citric cao hơn.
Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng nồng ñộ acid ñạt ñến giá trị bão hòa thì
làm hiệu suất hấp phụ không thay ñổi.
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn : lỏng
Kết quả hình 3.2. cho thấy trong quá trình biến tính bã ñậu
nành, chọn tỉ lệ rắn lỏng là 3g: 50ml làm tỉ lệ tối ưu.
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn : lỏng ñến quá trình biến tính
Hình 3.3. VLHP chế tạo từ bã ñậu nành
3.3. CÁC ðẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA BÃ ðẬU NÀNH CHƯA
BIẾN TÍNH VÀ BIẾN TÍNH
3.3.1. Phổ hồng ngoại
Kết quả ñược trình bày ở hình 3.4, 3.5.
Cu2+
2+
Hình 3.4. Phổ IR của bã ñậu nành chưa biến tính
609.7
702.0
892.9
1037.8
1161.4
1240.11
318.7
1377.1
1416.4
1545.7
1651.8
1744.7
2854.5
2925.1
3375.4
Nguyen lieu
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
%Tra
nsm
itta
nce
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Wavenumbers (cm-1)
Number of sample scans: 32Number of background scans: 32Resolution: 4.000Sample gain: 8.0Mirror velocity: 0.6329Aperture: 100.00
So sánh 2 phổ hồng ngoại ở hình 3.4 và 3.5 cho thấy:
- Có sự xuất hiện của pic có số sóng ñặc trưng cho nhóm OH
và nhóm cacbonyl. Tuy nhiên ñộ rộng và cường ñộ pic ở hình 3.5 lớn
hơn hình 3.4 phản ánh kết quả của phản ứng este hóa ở bã ñậu nành
biến tính: số lượng nhóm OH tăng lên sau phản ứng.
3.3.2. Ảnh kính hiển vi ñiện tử quét (SEM) của bã ñậu nành
biến tính và chưa biến tính
Ảnh kính hiển vi ñiện tử quét (SEM) của bã ñậu nành biến tính
và sau khi biến tính ñược thể hiện trong hình 3.6 và 3.7:
Hình 3.6. Ảnh SEM của bã ñậu nành chưa biến tính
Từ ảnh kính hiển vi ñiện tử quét SEM ở hình 3.6 và 3.7 ta
nhận thấy: bã ñậu nành biến tính có diện tích bề mặt và cấu trúc khác
hơn nhiều so với bã ñậu nành chưa biến tính. ðiều này giúp giải
thích sự biến ñổi cấu trúc hóa học của các hợp chất bên trong bã ñậu
nành sau biến tính.
Hình 3.5. Phổ IR của bã ñậu nành biến tính
606.8
1062.0
1166.3
1376.6
1545.4
1745.4
2854.3
2925.3
3398.2
3755.6
3842.6
VLHP
60
65
70
75
80
85
90
95
%Tra
nsm
itta
nce
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Wavenumbers (cm-1)
Number of sample scans: 32Number of background scans: 32Resolution: 4.000Sample gain: 4.0Mirror velocity: 0.6329Aperture: 100.00
Hình 3.7. Ảnh SEM của bã ñậu nành biến tính
3.3.3. Diện tích bề mặt riêng của bã ñậu nành biến tính và
chưa biến tính
3.4. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BỂ CỦA VLHP
CHẾ TẠO TỪ BÃ ðẬU NÀNH ðỐI VỚI ION Cu2+ VÀ Pb2+
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy ñến quá
trình hấp phụ bể Cu2+ và Pb2+
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian khuấy ñến tải trọng hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian khuấy ñến hiệu suất hấp phụ bể
* Nhận xét: Nhìn vào ñồ thị hình 3.8, 3.9 ta thấy thời gian
khuấy là 60 phút ñối với quá trinh hấp phụ ion Cu2+ và Pb2+ ñạt hiệu
suất cao nhất nên ñược chọn làm thời gian tối ưu cho các thí nghiệm
tiếp theo.
* Giải thích: Khi thời gian khuấy tăng lên thì các ion Cu2+ và
Pb2+ ñi vào các mao quản của VLHP nhiều hơn, do ñó hiệu suất hấp
phụ và tải trọng hấp phụ tăng lên. Khi ñã ñạt cân bằng hấp phụ, các
ion Cu2+ và Pb2+ ñã ñi vào tối ña nên dù thời gian khuấy có tăng lên
nhưng hiệu suất hấp phụ và tải trọng hấp phụ tăng lên không ñáng
kể.
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ñến quá trình hấp phụ
bể Cu2+ và Pb2+
Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH ñến hiệu suất hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
* Nhận xét: Nhìn vào ñồ thị hình 3.10, 3.11 ta thấy quá trình
hấp phụ ñạt cân bằng tại pH=5 nên chọn pH bằng 5 cho các quá trình
hấp phụ tiếp theo.
* Giải thích: Trong môi trường axit mạnh (pH thấp) các phần
tử của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ ñều tích ñiện dương bởi vậy
lực tương tác là lực ñẩy tĩnh ñiện, bên cạnh ñó nồng ñộ H+ cao sẽ xảy
ra sự cạnh tranh với cation kim loại trong quá trình hấp phụ nên làm
giảm hiệu suất hấp phụ. Tuy nhiên khi pH tăng cao thì xẩy ra sự kết
tủa và tạo muối của ion Cu2+ và Pb2+ làm giảm khả năng hấp phụ.
ðến pH bằng 5,0 thì ñạt cân bằng hấp phụ nên hiệu suất hấp phụ và
tải trọng hấp phụ thay ñổi không ñáng kể.
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn : lỏng ñến quá trình
hấp phụ bể Cu2+ và Pb2+
* Nhận xét: Nhìn vào ñồ thị hình 3.12, 3.13 ta nhận thấy quá
trình hấp phụ ñạt cân bằng tại tỉ lệ rắn lỏng 2,0 gam VLHP/100ml
dung dịch Cu2+ nồng ñộ 20mg/l và 0,8 gam VLHP/100ml dung dịch
Pb2+ nồng ñộ 20mg/l nên chọn 2,0 gam VLHP/100ml cho dung dịch
Cu2+ 0,8 gam VLHP/100ml cho dung dịch Pb2+làm giá trị tối ưu.
Hình 3.10. Ảnh hưởng của pH dung dịch ñến tải trọng hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
Hình 3.12. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP ñến tải trọng hấp phụ
bể Cu2+
và Pb2+
Hình 3.13. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP ñến hiệu suất hấp phụ
bể Cu2+
và Pb2+
* Giải thích: Hiệu suất hấp phụ tăng dần do có nhiều phân tử
VLHP trong cùng một thể tích như nhau nên bề mặt tiếp xúc giữa
VLHP với ion Cu2+, Pb2+ tăng lên, khả năng ion kim loại ñi vào các
mao quản của VLHP tăng lên. ðến khi cân bằng hấp phụ ñược thiết
lập, tổng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa chúng hầu như không ñổi nên
hiệu suất hấp phụ thay ñổi không ñáng kể nữa.
3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ ion Cu2+ và Pb2+
ñến quá trình hấp phụ bể
Hình 3.14. Ảnh hưởng của nồng ñộ ion Cu2+
và Pb2+
ñến tải trọng
hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
Hình 3.15. Ảnh hưởng của nồng ñộ ion Cu2+
và Pb2+
ñến hiệu suất
hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
* Nhận xét: Nhìn vào ñồ thị hình 3.14, 3.15 ta thấy khi nồng
ñộ Cu2+ và Pb2+ tăng lên thì tải trọng hấp phụ tăng lên một cách gần
như tuyến tính còn hiệu suất hấp phụ thì giảm.
Cu2+
Pb2+
H(%) Pb
H(%) Cu
* Giải thích: Cùng một lượng VLHP với nồng ñộ loãng, các
ion kim loại chuyển ñộng tự do, có khả năng hấp phụ tốt. Ở nồng ñộ
cao, có sự va chạm, cản trở chuyển ñộng lẫn nhau, hạn chế khả năng
hấp phụ. Tuy nhiên, khi nồng ñộ Cu2+ và Pb2+ quá thấp thì hiệu suất
hấp phụ ñạt xấp xỉ 100% nên lượng kim loại còn lại rất thấp, nằm
dưới giới hạn phát hiện của máy.
3.5. PHƯƠNG TRÌNH ðẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
Hình 3.16. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir ñối với ion
Cu2+
và Pb2+
trong hấp phụ bể
* Nhận xét: Dựa vào phương trình ñẳng nhiệt: y = 0,682x +
0,063 ta tính ñược tải trọng hấp phụ cực ñại Cu2+ của VLHP trong
hấp phụ bể là qmax = 1,467 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 10,825 và
phương trình ñẳng nhiệt: y = 0,260x + 0,012 ta tính ñược tải trọng
hấp phụ cực ñại Pb2+ của VLHP trong hấp phụ bể là qmax = 3,846
(mg/g) và ái lực hấp phụ b = 21,667.
3.6. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỘT CỦA VLHP
CHẾ TẠO TỪ BÃ ðẬU NÀNH ðỐI VỚI ION Cu2+ VÀ Pb2+
3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc ñộ dòng ñến quá trình
hấp phụ cột
Hình 3.17. Ảnh hưởng của tốc ñộ dòng ñến hiệu suất hấp phụ cột
Cu2+
và Pb2+
Hình 3.18. Ảnh hưởng của tốc ñộ dòng ñến tải trọng hấp phụ cột
Cu2+
và Pb2+
* Nhận xét: Nhìn vào hình 3.17, 3.18 ta thấy ở tốc ñộ dòng
0,67ml/ph thì quá trình hấp phụ ñạt cân bằng. Như vậy chọn tốc ñộ
dòng chảy là 0,67ml/ph cho các quá trình hấp phụ cột tiếp theo.
* Giải thích: khi tốc ñộ dòng tăng lên thì thời gian tiếp xúc
giữa vật liệu hấp phụ và chất bị hấp phụ giảm ñi, lượng chất bị hấp
Pb2+
2+
Pb2+
2+
phụ bị giữ lại trên bề mặt vật liệu hấp phụ giảm, do ñó hiệu suất và
tải trọng hấp phụ giảm.
3.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ ion Cu2+ và Pb2+
ñến quá trình hấp phụ cột
Hình 3.19. Ảnh hưởng của nồng ñộ ion Cu2+
và Pb2+
ñến hiệu suất
hấp phụ cột
Hình 3.20. Ảnh hưởng của nồng ñộ ion Cu2+
và Pb2+
ñến tải trọng
hấp phụ cột
* Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.9, ñồ thị hình 3.19, 3.20 ta thấy
khi nồng ñộ Cu2+ và Pb2+ tăng lên thì tải trọng hấp phụ tăng lên một
cách gần như tuyến tính và hiệu suất hấp phụ giảm nhẹ.
* Giải thích: Khi tăng nồng ñộ Cu2+ và Pb2+ trong cùng một thể
tích thì lượng ion kim loại tăng lên do ñó tải trọng hấp phụ tăng lên.
Hiệu suất hấp giảm nhẹ do lượng ion kim loại hấp phụ trên cùng một
khối lượng VLHP ñã ñạt cân bằng và một phần nhỏ chưa ñược hấp
phụ ñã chạy ra khỏi cột hấp phụ.
Từ kết quả trên, xác ñịnh tải trọng hấp phụ cực ñại.
Hình 3.21. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir với ion Cu2+
và Pb2+
trong hấp phụ cột
* Nhận xét: Dựa vào phương trình ñẳng nhiệt: y = 0,218x +
0,121 ta tính ñược tải trọng hấp phụ cực ñại Cu2+ của VLHP trong
hấp phụ cột là qmax = 4,587 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 1,802.
Dựa vào phương trình ñẳng nhiệt: y = 0,120x + 0,054 ta tính
ñược tải trọng hấp phụ cực ñại Pb2+ của VLHP trong hấp phụ cột là
qmax = 8,33 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 154,32.
3.7. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI HẤP PHỤ Cu2+ VÀ Pb2+
CỦA VLHP
Kết quả ñược thể hiện trong ñồ thị hình 3.22 và 3.23:
Hình 3.22. Tải trọng hấp phụ trong tái hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
của
VLHP
Hình 3.23. Hiệu suất hấp phụ trong tái hấp phụ bể Cu2+
và Pb2+
của
VLHP
* Nhận xét: Nhìn vào hình 3.22, 3.23 ta thấy khi tái sử dụng
VLHP thì tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ giảm xuống. Tuy
nhiên với lần 2, lần 3 thì hiệu suất vẫn cao trên 50% nên có thể coi
VLHP chế tạo từ bã ñậu nành là một vật liệu hấp phụ tốt và có thể tái
sử dụng nhiều lần.
* Giải thích: Khi rửa giải bằng axit HCl thì phần lớn ion kim loại ñi
vào dung dịch, tuy nhiên vẫn còn một phần nhỏ vẫn nằm lại trong
các mao quản, ñồng thời khi tái hấp phụ thì một lượng VLHP bị mất
ñi trong quá trình thí nghiệm nên tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp
phụ giảm dần.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu ñề tài, chúng tôi ñã ñạt ñược một
số kết quả như sau:
� ðộ ẩm của bã ñậu nành: 10,09%
� ðiều kiện tối ưu cho quá trình biến tính bã ñậu nành
bằng acid citric:
- Nồng ñộ acid citric: 0,6M
- Tỷ lệ rắn: lỏng là: 3g bã ñậu nành: 50ml dung dịch acid citric
� Chứng minh khả năng hấp phụ tốt của bã ñậu nành
biên tính so với bã ñậu nành chưa biến tính bằng phổ hồng ngoại,
ảnh SEM, diện tích bề mặt riêng theo BET.
� ðiều kiện tối ưu ñể hấp phụ ion kim loại lên bã ñậu
nành biến tính bằng phương pháp hấp phụ bể như sau:
+ ðối với quá trình hấp phụ bể Cu2+: thời gian khuấy tối ưu
là 60 phút; pH tối ưu là 5,00; tỉ lệ rắn lỏng tối ưu là 2 gam
VLHP/100ml dung dịch Cu2+ 20mg/l. Và khi sử dụng ñồng thời các
ñiều kiện trên hiệu suất hấp phụ là 98,43 (%). Tải trọng hấp phụ cực
ñại Cu2+ của bã ñậu nành biến tính trong hấp phụ bể là qmax = 1,467
(mg/g) và ái lực hấp phụ b = 10,828.
+ ðối với quá trình hấp phụ bể Pb2+: thời gian khuấy tối ưu là
60 phút; pH tối ưu là 5,00; tỉ lệ rắn lỏng tối ưu là 0,8 gam
VLHP/100ml dung dịch Pb2+ 20mg/l. Và khi sử dụng ñồng thời các
ñiều kiện trên thiếu hiệu suất hấp phụ là 99,38 (%). Tải trọng hấp phụ
cực ñại Pb2+ của bã ñậu nành biến tính trong hấp phụ bể là qmax =
6,178 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 23,143.
� ðiều kiện tối ưu ñể hấp phụ ion kim loại lên bã ñậu
nành biến tính bằng phương pháp hấp phụ cột như sau:
+ ðối với quá trình hấp phụ cột Cu2+ thì vận tốc dòng tối ưu
là 0,67ml/phút, pH =5,00; nồng ñộ dung dịch Cu2+ là 20mg/l thì hiệu
suất hấp phụ là 98,75 (%). Tải trọng hấp phụ cực ñại qmax = 4,587 và
ái lực hấp phụ b = 1,802.
+ ðối với quá trình hấp phụ cột Pb2+ thì vận tốc dòng tối ưu
là 0,67ml/phút, pH = 5,00; nồng ñộ dung dịch Pb2+ là 20mg/l thì hiệu
suất hấp phụ là 99,27 (%). Tải trọng hấp phụ cực ñại qmax = 8,33 và ái
lực hấp phụ b = 154,32.
� Xác ñịnh ñược khả năng tái hấp phụ của VLHP ñối
với các ion kim loại Cu2+
và Pb2+
Khả năng tái hấp phụ của VLHP chế tạo từ bã ñậu nành ñối
với các ion kim loại Cu2+ và Pb2+ là rất cao, có thể tái sử dụng vật
liệu này nhiều lần.
2. Kiến nghị
Tiếp tục nghiên cứu quá trình hấp phụ các ion kim loại nặng
khác trên vật liệu hấp phụ bã ñậu nành biến tính, ñể từ ñó ñánh giá
ñược khả năng hấp phụ của nó một cách hoàn thiện và tối ưu.
Nghiên cứu khả năng hấp phụ của bã ñậu nành biến tính ñối
với ion kim loại nặng trong nước thải công nghiệp ñể có thể ñưa vào
xử lý nước thải cho các nhà máy, góp phần bảo vệ môi trường.