Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu phân tán nano fe3o4 trên xơ dừa để làm vật liệu hấp phụ Cr(VI) và Ni(II)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ NI NA

NGHIÊN CỨU PHÂN TÁN NANO Fe3O4 TRÊN XƠ DỪA
ĐỂ LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ ION Cr(VI) VÀ Ni(II)

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 8 44 01 14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà nẵng, tháng 08/2018


Công trình đƣợc hoàn thành tại
Trƣờng Đại học Sƣ phạm - ĐHĐN

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. VŨ THỊ DUYÊN


Phản biện 1: TS. NGUYỄN ĐÌNH ANH
Phản biện 2: TS. TRẦN MẠNH LỤC

Luận văn sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Hóa học họp tại Trƣờng Đại học Sƣ phạm – ĐHĐN vào ngày
07 tháng 10 năm 2018

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin- Học liệu, Đại học Đà Nẵng.
- Thƣ viện trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nƣớc có vai trò quan trọng đối với con ngƣời cũng nhƣ bất cứ
sinh vật nào trên trái đất. Ở đâu có nƣớc ở đó có sự sống.
Thế nhƣng hiện nay, nguồn tài nguyên quý giá đó đang suy
giảm nghiêm trọng do những tác động của con ngƣời. Một trong
những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc không thể không
kể đến đó là tốc độ công nghiệp hoá, đô thị hóa và sự gia tăng dân
số. Kim loại nặng thƣờng không tham gia hoặc ít tham gia vào quá
trình sinh hóa của các thể sinh vật và thƣờng tích lũy trong cơ thể
chúng, gây các rối loạn về thận, gan, tim mạch, thần kinh.
Để hạn chế ô nhiễm nƣớc, cần phải loại trừ các thành phần
chứa kim loại nặng độc ra khỏi các nguồn nƣớc. Nhiều phƣơng pháp
xử lý kim loại nặng trong nƣớc thải đã đƣợc nghiên cứu và áp dụng.
Trong đó, phƣơng pháp hấp phụ, sử dung vât liệu hấp phụ chế tạo từ
các phế phẩm nông nghiệp, công nghiệp đã tách loại các kim loại
nặng ra khỏi nƣớc đƣợc nghiên cứu nhiều vì chúng có ƣu điểm là
nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ và thân thiện với môi trƣờng.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu phân tán nano Fe3O4 trên xơ dừa để làm vật liệu
hấp phụ Cr(VI) và Ni(II)”.
2. ĐỐI TƢỢNG VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: xơ dừa và nano oxit sắt từ Fe3O4
- Phạm vi nghiên cứu: khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến
quá trình hấp phụ ion Cr(VI) và Ni(II) của VLHP, từ đó rút ra nhận
xét, khả năng hấp phụ ion kim loại của VLHP.




2
2.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Quy trình phân tán nano oxit sắt từ Fe3O4 trên xơ dừa.
- Thử nghiệm khả năng hấp phụ Cr(VI) và Ni(II) trong môi
trƣờng nƣớc.
3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập các tài liệu về các ion kim loại nặng Cr(VI) và
Ni(II), nano Fe3O4 và xơ dừa.
- Phƣơng pháp chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa, nano
Fe3O4.
- Tham khảo các tài liệu về các phƣơng pháp hấp phụ, các
phƣơng pháp phân tích xác định hàm lƣợng kim loại nặng.
- Các phƣơng pháp đặc trƣng vật liệu.
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Thu thập và xử lý nguyên liệu
- Phƣơng pháp đồng kết tủa điều chế nano Fe3O4 từ hỗn hợp
muối Fe2+ và Fe3+
- Phƣơng pháp phân tích các đặc trƣng của vật liệu: SEM
(TEM), XRD, IR, UV-VIS, BET
- Phƣơng pháp phân tích công cụ: phƣơng pháp quang phổ
hấp thụ phân tử (UV-VIS) để xác định nồng độ Ni(II) và Cr(VI).
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
4.1 Tổng quan về lý thuyết
- Tổng quan về các ion kim loại nặng Cr(VI) và Ni(II)
- Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng
- Tổng quan về xơ dừa và oxit nano Fe3O4
- Các phƣơng pháp nghiên cứu sản phẩm


3
4.2 Nghiên cứu thực nghiệm
a) Chế tạo vật liệu hấp phụ: xơ dừa biến tính, nano Fe3O4 và xơ
dừa mang Fe3O4
b) Nghiên cứu so sánh khả năng hấp phụ Cr(VI) và Ni(II) của
các VLHP
c) Nghiên cứu tính chất của vật liệu hấp phụ: SEM, TEM,
XRD, phổ IR
d) Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình hấp phụ ion
kim loại của VLHP
e) Thử xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI), Ni(II)
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
- Tìm kiếm vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm, có thể tái tạo đƣợc để
hấp phụ, loại bỏ kim loại nặng trong nƣớc, giảm tình trạng ô nhiễm
nguồn nƣớc.
6. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, và tài liệu tham khảo,
luận văn gồm có 3 phần:
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Ni(II) và Cr(VI)
1.1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về các kim loại nặng
1.1.2. Nguồn gốc và tác hại của nƣớc nhiễm kim loại nặng đối với
sức khỏe con ngƣời
1.1.3. Tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc bởi kim loại nặng
1.1.4. Giới thiệu về ion kim loại nặng Ni(II)


4
1.1.5. Giới thiệu về ion kim loại nặng Cr(VI)
1.2. Tổng quan về cây dừa
1.2.1. Giới thiệu về cây dừa
1.2.2. Tình hình nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu xơ
dừa
1.3. Vật liệu hấp phụ nano oxit sắt từ Fe3O4
1.3.1. Giới thiệu về nano
1.3.2. Hạt nano oxit sắt từ
1.4. Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong nƣớc
1.4.1. Phƣơng pháp kết tủa hóa học
1.4.2. Phƣơng pháp trao đổi ion
1.4.3. Phƣơng pháp điện hóa
1.4.4. Phƣơng pháp sinh học
1.4.5. Phƣơng pháp hấp phụ
1.5. Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ
1.5.1. Một số khái niệm
1.5.2. Phân loại hấp phụ
1.5.3. Sự hấp phụ trên bề mặt rắn – dung dịch
1.5.4. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ


5
CHƢƠNG 2
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Dụng cụ và hóa chất
2.1.1. Dụng cụ và thiết bị
2.1.2. Hóa chất
2.2. Tổng hợp vật liệu hấp phụ từ xơ dừa phủ oxit nano Fe3O4
2.2.1. Biến tính xơ dừa

Hình 2.1. Quy trình điều chế xơ dừa biến tính


6
2.2.2. Tổng hợp oxit nano Fe3O4
2.2.3. Tổng hợp vật liệu xơ dừa phủ oxit nano Fe3O4
2.3. Xác định điểm đẳng điện của oxit nano Fe3O4, xơ dừa biến
tính và xơ dừa phủ nano Fe3O4
2.4. Phƣơng pháp xác định nồng độ Ni(II) và Cr(VI) bằng
phƣơng pháp trắc quang
2.4.1. Phƣơng pháp trắc quang
2.4.2. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ Ni(II) và Cr(VI)
bằng phƣơng pháp trắc quang
2.5. So sánh khả năng hấp phụ Ni(II) và Cr(VI) của oxit nano
Fe3O4, xơ dừa biến tính và xơ dừa phủ nano Fe3O4.
2.6. Ảnh hƣởng của tỷ lệ XD : Fe3O4
2.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ ion
Ni(II) và Cr(VI) của VLHP theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh
2.7.1. Ảnh hƣởng của pH
2.7.2. Ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc
2.7.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu
2.7.4. Ảnh hƣởng của nồng độ đầu
2.7.5. Ảnh hƣởng của ion lạ
2.7.6. Ảnh hƣởng của nồng độ hỗn hợp
2.8. Thử khả năng xử lý mẫu nƣớc thải chứa Ni(II) và Cr(VI)
2.9. Các phƣơng pháp đặc trƣng vật liệu
2.9.1. Phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X (X- ray Diffaction)
2.9.2. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM)


7
2.9.3. Phổ hồng ngoại IR
2.9.4. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM
Chƣơng 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Intensity (counts)

3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt của các vật liệu hấp phụ
3.1.1. Phổ XRD của nano oxit sắt từ Fe3O4
Meas. data:nFe3O4-DICH VU

15000
10000
5000
0

Magnetite, Fe3 O4, 01-076-7165

20

40
2-theta (deg)

60

80

Hình 3.1. Giản đồ XRD của nano oxit sắt từ Fe3O4 tổng hợp đƣợc
Phân tích phổ nhiễu xạ tia X - XRD của hạt nano oxit sắt từ
(Hình 3.1) cho thấy, có xuất hiện các pic đặc trƣng với góc 2θ là
30,4o; 35,8o; 43,5o; 54,1o; 57,4o và 62,7o tƣơng ứng với các mạng
(200), (311), (511) và (440) thuộc cấu trúc spinel đảo của tinh thể
Fe3O4.
3.1.2. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt của các vật liệu hấp phụ
Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy bề mặt xơ dừa có
hình dạng xốp, nhiều hốc, rãnh (Hình 3.3), trong khi nano oxit sắt từ
gồm nhiều tinh thể nhỏ, tơi xốp (Hình 3.4). Sau khi phân tán Fe3O4
lên xơ dừa, bề mặt xơ dừa trở nên nhám hơn với các tinh thể nhỏ
bám lên trên bề mặt (Hình 3.5).


8

Hình 3.2. Ảnh TEM của nano oxit sắt từ Fe3O4

Hình 3.3. Ảnh SEM của xơ dừa


9

Hình 3.4. Ảnh SEM của nano oxit sắt từ Fe3O4

Hình 3.5. Ảnh SEM của vật liệu xơ dừa: Fe3O4


10
3.1.3. Phổ hồng ngoại IR của xơ dừa, Fe3O4, vật liệu xơ dừa:
Fe3O4

Hình 3.6. Phổ hồng ngoại của vật liệu xơ dừa

Hình 3.7. Phổ hồng ngoại của vật liệu xơ dừa phủ Fe3O4
Khi so sánh phổ hồng ngoại xơ dừa và xơ dừa phủ oxit nano
Fe3O4 trong Hình 3.6 và Hình 3.7 thấy vị trí các vân cơ bản của xơ
dừa hầu hết bị dịch chuyển, một số vân phổ đã biến mất và hoặc xuất
hiện trên bề mặt VLHP xơ dừa phủ oxit nano Fe3O4.


11
3.2. Điểm đẳng điện của xơ dừa biến tính, nano oxit sắt từ và xơ
dừa : Fe3O4
ΔpH

6

xơ dừa
Fe3O4

4

xơ dừa:Fe3O4

2
pH

0
0

2

4

6

8

10

12

14

-2
Hình 3.8. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của xơ dừa, nano Fe3O4 và
xơ dừa: Fe3O4
Kết quả thực nghiệm cho thấy, điểm đẳng điện của xơ dừa là
pHI = 4,5, điểm đẳng điện của Fe3O4 là pHI = 6,8 và điểm đẳng điện
của xơ dừa phủ Fe3O4 là pHI = 3,4.
3.3. So sánh khả năng hấp phụ Ni(II), Cr(VI) của xơ dừa, Fe3O4
và xơ dừa: Fe3O4
100
H,%
Cr(VI)
80
Ni(II)
60

40
20
0

1
23O4
xơ dừa
Fe
xơ dừa : 3
Fe3O4
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ Cr(VI) và Ni(II) của xơ
dừa, nano oxit sắt từ và xơ dừa: Fe3O4


12
Kết quả nghiên cứu thăm dò cho thấy cả 3 loại vật liệu đều
có khả năng hấp phụ tốt cả ion Ni(II) lẫn ion Cr(VI). Trong đó, xơ
dừa phủ Fe3O4 cho hiệu suất hấp phụ cao nhất.
3.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ khối lƣợng xơ dừa : Fe3O4 tới khả năng
hấp phụ của VLHP
100
80

H,%
Cr(VI)
Ni(II)

60
40

20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Hình 3.10. Đồ thị ảnh hƣởng của tỷ lệ khối lƣợng xơ dừa:Fe3O4 đến
hiệu suất hấp phụ Cr(VI) và Ni(II)
Từ đồ thị ta thấy, tăng tỉ lệ nano Fe3O4 trong vật liệu hiệu
suất hấp phụ tăng sau đó giảm dần rồi gần nhƣ không thay đổi. Ở tỉ
lệ khối lƣợng xơ dừa : nano Fe3O4 bằng 5:2 cho hiệu suất hấp phụ
cao nhất: H = 95% đối với Cr(VI) và H = 87% đối với Ni(II).
Do vậy, chúng tôi lựa chọn VLHP với tỉ lệ khối lƣợng xơ
dừa : Fe3O4 bằng 5:2 để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Ni(II) và
Cr(VI).
3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới khả năng hấp phụ Cr(VI)
và Ni(II) của vật liệu hấp phụ
3.5.1. Ảnh hƣởng của pH
Thực nghiệm cho thấy, pH môi trƣờng ảnh hƣởng khác nhau
đến hai ion. Đối với Ni(II) tăng pH của môi trƣờng từ 1 đến 7 dung
lƣợng hấp phụ tăng mạnh, sau đó gần nhƣ không đổi. Đối với Cr(VI)
dung lƣợng hấp phụ đạt cực đại tại vùng pH = 3.


13
17

q, mg/g

Cr(VI)
Ni(II)

16
15
14

pH

0
2
4
6
8
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến dung lƣợng hấp
phụ Cr(VI) và Ni(II)
Do vậy pH môi trƣờng giúp vật liệu hấp phụ Ni(II) và Cr(VI)
tốt nhất đƣợc lựa chọn lần lƣợt là 5,9 và 3,1.
3.5.2. Ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc
Qua thực nghiệm cho thấy, đối với cả hai ion, từ 30 phút đến
120 phút dung lƣợng hấp phụ tăng đều, đạt cực đại tại t = 120 phút,
sau đó dung lƣợng hấp phụ thay đổi không đáng kể.
Do vậy, trong các khảo sát tiếp theo thời gian hấp phụ đƣợc lựa chọn
là t = 120 phút.
16.5
16
15.5
15
14.5
Cr(VI)
14
Ni(II)
13.5
0
50
100
150
200
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc đến
dung lƣợng hấp phụ Ni(II) và Cr(VI) của VLHP


14
3.5.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu
15

0.2 g
0.3 g
0.4 g

q, mg/g

10
5

t, min
0
50
100
150
200
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp
phụ đến dung lƣợng hấp phụ ion Cr(VI)
99

H, %

94
89
84

0.2 g
0.3 g
0.4 g

t, min
0
50
100
150
200
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp
phụ đến hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI)
12
q, mg/g
0.2 g
10
0.3g
8
0.4g
6
t, min
4
0
50
100
150
200
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp
phụ đến dung lƣợng hấp phụ ion Ni(II)


15
100

H(%)

95
90
85

0.2 g
0.3g
0.4g
t, min

80
75
70

0
50
100
150
200
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu hấp
phụ đến hiệu suất hấp phụ ion Ni(II)
Từ kết quả thu đƣợc cho thấy, tăng khối lƣợng của VLHP
hiệu suất hấp phụ tăng tại mọi thời điểm, tuy nhiên dung lƣợng hấp
phụ lại giảm.
Do đó, chúng tôi lựa chọn khối lƣợng VLHP là 0,3 gam cho
các nghiên cứu tiếp theo.
3.5.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng đồ đầu
30
q (mg/g)
20
Cr(VI)
Ni(II)

10

Co (mg/L)
0
0

100

200

300

400

500

Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ đầu Cr(VI) và
Ni(II) đến dung lƣợng hấp phụ của VLHP


16
100

H (%)

Cr(VI
)

95
90
85
80

Co (mg/L)
75
0

100

200

300

400

500

Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion
Cr(VI) và Ni(II) đến hiệu suất hấp phụ của VLHP
Qua kết quả khảo sát nồng độ đầu, khi tăng nồng độ đầu của
dung dịch thì dung lƣợng hấp phụ tăng, còn hiệu suất hấp phụ giảm.
Điều này phù hợp với lý thuyết.
3.5.5. Khảo sát dung lƣợng hấp phụ ion Cr(VI) và Ni(II) theo mô
hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

4

Ccb /q (g/L)

y = 0.0312x + 0.8081
R² = 0.994

3
2
1
Ccb (mg/L)

0
0

20
40
60
80
100
Hình 3.20. Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của Cr(VI)


17
4

Ccb/q (g/L)
y = 0.0269x + 0.709
R² = 0.9894

2

0

Ccb (mg/L)
20
40
60
80
Hình 3.22. Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của Ni(II)
Bảng 3.2. Dung lƣợng hấp phụ cực đại qm và hằng số Langmuir KL
Ion
Cr(VI)
Ni(II)
Dung lƣợng hấp phụ cực đại qm
32,05
37,17
(mg/g)
Hằng số Langmuir KL
0,039
0,038
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy hệ số hồi quy tuyến tính R2
> 0,98 cho thấy quá trình hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir, hấp phụ xảy ra trên bề mặt vật liệu hấp phụ là hấp
phụ đơn lớp và quá trình hấp phụ cân bằng khi dung lƣợng hấp phụ
cực đại. Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 50 mg/L – 400 mg/L thì
khả năng hấp phụ Cr(VI) lớn hơn Ni(II).
3.5.6. Khảo sát quá trình hấp phụ ion Cr(VI) và Ni(II) theo mô
hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
2
log q
y = 0.5647x + 0.355
1.5
R² = 0.9396
0

1
logCcb
0.5
0.5

1

1.5

2

2.5

Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của logq vào logCcb của
quá trình hấp phụ Cr(VI)


18
2.5

log q
y = 0.6007x + 0.3736
R² = 0.9859

1.5
0.5
0.4

0.9

1.4

logCcb
1.9

Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của logq vào logCcb của
quá trình hấp phụ Ni(II)
Bảng 3.3. Các hằng số của phƣơng trình Freundlich đối với Cr(VI)
và Ni(II)
Ion
Cr(VI)
Ni(II)
n
1.77
1.66
k
2.26
2.36
Từ hai đồ thị trên cho thấy rằng quá trình hấp phụ của cả 2
ion Cr(VI) và Ni(II) trên VLHP phù hợp với mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir hơn là Freundlich.
3.5.7. Kết quả của ảnh hƣởng nồng độ hỗn hợp ion Cr(VI) và
Ni(II)
Cr(VI) đơn
20 q (mg/g)
Cr(VI) trộn
Ni(II) đơn
15
Ni(II) trộn
10
5
0
10

30

60

90

t, min
120 150 180

Hình 3.25.
Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng nồng độ hỗn hợp ion Cr(VI) và Ni(II)
Qua kết quả thực nghiệm thu đƣợc, nhận thấy VLHP có khả
năng hấp phụ các ion Cr(VI) và Ni(II) trong hỗn hợp. Tuy nhiện,


19
hiệu suất hấp phụ giảm so với khi hấp phụ đơn. 3.5.8. Kết quả ảnh
hƣởng của các cation đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) của VLHP
100
Ca2+
H (%)
Mg2+
Na2+
90
K+
80

C (mg/L)
0
10
20
30
40
50
60
Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của các cation tới hiệu suất
hấp phụ Ni(II) của VLHP
Các kết quả thực nghiệm cho thấy, trong vùng nồng độ khảo
sát, các cation Ca2+, Mg2+, Na+, K+ có ảnh hƣởng đến khả năng hấp
phụ Ni(II) của vật liệu hấp phụ. Khi nồng độ các cation Ca2+, Mg2+,
Na+, K+ tăng thì dung lƣợng hấp phụ Ni(II) của VLHP giảm.
3.5.9. Kết quả ảnh hưởng của các anion đến hiệu suất hấp
phụ Cr(VI) của VLHP
110
NO3H (%)
Cl90
HCO370
50

C (mg/L)

0
10
20
30
40
50
60
Hình 3.27. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của các anion đến hiệu suất
hấp phụ Cr(VI) của VLHP
Qua kết quả thực nghiệm nhận thấy rằng các anion có ảnh
hƣởng đến hiệu suất phản ứng. Khi nồng độ các anion tăng thì hiệu
suất hấp phụ giảm.


20
3.6. Kết quả xử lý nƣớc thải nhà máy bằng vật liệu hấp phụ
Bảng 3.4. Kết quả xử lý nƣớc thải nhà máy Dana Nhật bằng VLHP
m= 0.3 gam
Nồng độ Cr(VI)
Nồng độ Ni(II)
thời gian = 120
pH = 3.1
pH = 5.9
phút
nhiệt độ phòng
Trƣớc khi xử lý
7.17
5.78
Sau khi xử lý
0.57
0.62
H%
92.06
89.26
Bảng 3.5. Kết quả xử lý nƣớc thải nhà máy Vneco 6 bằng VLHP
m= 0.3 gam
Nồng độ Cr(VI)
Nồng độ Ni(II)
thời gian = 120 phút
pH = 3.1
pH = 5.9
nhiệt độ phòng
Trƣớc khi xử lý
22.71
55.31
Sau khi xử lý
0.95
3.62
H%
95.80
93.45
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy: VLHP có khả năng tách
loại các ion Cr(VI), Ni(II) khỏi nƣớc thải tƣơng đối tốt.


21
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Trong khuôn khổ luận văn, qua quá trình nghiên cứu thực
nghiệm chúng tôi rút ra các kết luận sau:
Đã tổng hợp đƣợc xơ dừa biến tính có nano oxit sắt từ Fe3O4
phân tán có khả năng hấp phụ tốt ion Ni(II) và Cr(VI) từ xơ dừa và
nano Fe3O4
Xác định đƣợc điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ: xơ dừa pHI
= 4,5, nano oxit sắt từ pHI = 6,8 và xơ dừa mang nano Fe3O4 pHI =
3,4.
Sau khi nghiên cứu một số đặc trƣng hóa lý của vật liệu nhƣ đo
SEM, TEM, XRD và IR. Đã chứng minh đƣợc bằng phƣơng pháp
đồng kết tủa có thể thu đƣợc nano oxit sắt từ với kích thƣớc từ 10-20
nm. Sự phân tán Fe3O4 lên xơ dừa khiến cho bề mặt vật liệu trở nên
nhám hơn.
Kết quả thăm dò khả năng hấp phụ ion Ni(II) và Cr(VI) của xơ
dừa biến tính, nano oxit sắt từ, xơ dừa mang nano oxit sắt từ cho
thấy, vật liệu xơ dừa mang Fe3O4 có khả năng hấp phụ tốt nhất.
Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của
VLHP và tìm đƣợc điều kiện hấp phụ tốt nhất:
+ Tỷ lệ xơ dừa : Fe3O4 là 5 : 2
+ pH tốt nhất để hấp phụ Cr(VI) là 3,1 và Ni(II) là 5,9
+ Thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 120 phút đối với cả 2
ion
+ Khối lƣợng VLHP là 0,3 gam.


22
+ Trong khoảng nồng đô 50 – 400 mg/L, khi nồng độ ban
đầu của ion Cr(VI), Ni(II) tăng thì hiệu suất hấp phụ giảm, dung
lƣợng hấp phụ tăng.
Hiệu suất hấp phụ Ni(II) 92,63% và hiệu suất hấp phụ Cr(VI) đạt
97,37%.
Chứng minh đƣợc quá trình hấp phụ Ni(II) và Cr(VI) bằng
xơ dừa mang nano oxit sắt từ tuân theo cả mô hình hấp phụ đẳng
nhiệt Langmuir và Freundlinh. Xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ
cực đại đối với ion Cr(VI) là 64,1 và Ni(II) là 71,94 mg/ L.
VLHP có khả năng hấp phụ các ion Cr(VI) và Ni(II) trong hỗn
hợp, hiệu suất hấp phụ tăng so với khi hấp phụ đơn.
Đã khảo sát ảnh hƣởng của các cation Ca2+, Mg2+, Na+, K+ đến
khả năng hấp phụ Ni(II) và các anion Cl-, NO3-, HCO3- đến khả năng
hấp phụ Cr(VI) của vật liệu. Chứng minh đƣợc sự có mặt của cation
làm giảm khả năng hấp phụ Ni(II), tƣơng tự các anion làm giảm khả
năng hấp phụ Cr(VI). Mức độ ảnh hƣởng phụ thuộc vào nồng độ,
điện tích, kích thƣớc của các ion.
Đã sử dụng xơ dừa biến tính phủ nano Fe3O4 chế tạo đƣợc xử lý
nƣớc thải công nghiệp của nhà máy Dana Nhật và nhà máy Vneco 6
tại khu công nghiệp Hòa Khánh. Kết quả cho thấy, sau khi hấp phụ
bằng xơ dừa biến tính phủ nano Fe3O4 thì nồng độ Ni(II) và Cr(VI)
gần đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nƣớc thải đổ ra các khu lấy nƣớc
cung cấp sinh hoạt theo QCVN 40:2011/BTNMT. Vậy có thể sử
dụng xơ dừa biến tính phủ nano Fe3O4 để háp phụ nƣớc thải có chứa
Cr(VI) và Ni(II).


23
2. KIẾN NGHỊ
- Các kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu chế tạo từ xơ dừa
có thể sử dụng nhƣ một vật liệu có giá thành thấp, hiệu quả và thân
thiện với môi trƣờng để xử lý ion Cr(VI) và Ni(II) trong môi trƣờng
nƣớc thải trƣớc khi thải ra bên ngoài môi trƣờng. Vì vậy, tôi rẩ mong
muốn đƣợc tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng trên quy mô lớn.
- Dùng xơ dừa biến tính hấp phụ các ion kim loại khác và
các chất hữu cơ khác trong nƣớc thải.
- Nghiên cứu quá trình giải hấp phụ để thu hồi Cr(VI) và
Ni(II) để tái xử dụng VLHP và tận thu kim loại có giá trị.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×