nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả năng hấp phụ cr(vi) và cr(iii) của vỏ trấu biến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





NGUYỄN BÁ TUẤN






NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC
ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) và Cr(III)
CỦA VỎ TRẤU BIẾN TÍNH






LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





NGUYỄN BÁ TUẤN





NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC
ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) và Cr(III)
CỦA VỎ TRẤU BIẾN TÍNH


Chuyên ngành: Hoá Phân tích
Mã số : 60 44 29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS TS. NGUYỄN XUÂN TRUNG



HÀ NỘI – 2012


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 22
Hình 2.2. Đường biểu diễn hấp phụ động trên cột 24
Hình 3.1. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cr. 35
Hình 3.3. Bề mặt vỏ trấu trước khi biến tính. 37
Hình 3.4. Bề mặt vỏ trấu sau khi biến tính. 37
Hình 3.5a. Phổ hồng ngoại của vật liệu chưa biến tính 38
Hình 3.5b. Phổ hồng ngoại của vật liệu biến tính. 39
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ của vật liệu vào pH
của dung dịch. 41
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụ của vật liệu. 43
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của
vật liệu. 45
Hình 3.9. Đường Langmuir của Crom (VI) / VL2. 46
Hình 3.10. Đường Langmuir của Cr(III)/ VL2. 46
Hình 3.11. Dung lượng hấp phụ của 47
Cr(VI), Cr(III) khi có mặt của Cu
2+

.
47
Hình 3.12. Dung lượng hấp phụ của 48
Cr(VI), Cr(III) khi có mặt của Fe
3+
48
Hình 3.13. Dung lượng hấp phụ của Cr(VI),

Cr(III) khi có mặt của ion Zn
2+
48
Hình 3.14. Dung lượng hấp phụ của Cr(VI), Cr(III) khi có mặt Cu
2+
, Fe
3+
, Zn
2+
. 49
Hình 3.15. Đồ thị ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI)/VL2 và
Cr(III)/VL2 theo phương pháp động. 50
Hình 3.16. Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào nồng độ axit và bản chất axit. 52
Hình 3.17. Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ nạp mẫu. 53
Hình 3.18. Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất rửa giải vào tốc độ rửa giải. 54
Hình 3.19. Đồ thị hấp phụ theo từng phân đoạn thể tích của Cr(VI) và Cr(III)/VL2 . 56
Hình 3.20. Đường cong rửa giải theo từng phân đoạn thể tích của Cr(VI)/VL2. 57




DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Chỉ tiêu Crôm trong nước thải công nghiệp (5945 - 1995) 6
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn chất lượng Crôm trong nước mặt (1942-1995)……………… 7
Bảng 3.1. Các vạch phổ đặc trưng của Cr. 25
Bảng 3.2. Khảo sát vạch phổ 25
Bảng 3.3. Khảo sát khe đo của máy. 26
Bảng 3.4. Khảo sát cường độ dòng đèn. 26
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát chọn chiều cao burner. 27
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát lưu lượng khí Axetylen. 28
Bảng 3.7. Tổng hợp các điều kiện phù hợp để đo F-AAS của Cr. 28
Bảng 3.8. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ của chúng trong mẫu
phân tích 29
Bảng 3.9. Khảo sát nền cho phép đo F-AAS của Cr. 30
Bảng 3.11. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại kiềm thổ 31
Bảng 3.13. Khảo sát ảnh hưởng của kim loại nặng. 32
Bảng 3.14. Khảo sát ảnh hưởng của tổng các cation 32
Bảng 3.15. Giới hạn nồng độ không bị ảnh hưởng của các cation kim loại đã khảo sát. 33
Bảng 3.16. Các điều kiện phù hợp để phân tích Cr 33
Bảng 3.17. Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Cr. 34
Bảng 3.18. Dãy đường chuẩn của Cr. 35
Bảng 3.19. Dung lượng hấp phụ của vật liệu phụ thuộc vào pH của dung dịch
Cr(VI), Cr(III). 40
Bảng 3.20. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụ của vật liệu 43
Bảng 3.21. Ảnh hưởng nồng độ đầu Cr(VI) đến dung lượng hấp phụ của VL2 44
Bảng 3.22. Kết quả khảo sát ảnh hưởng ion Cu
2+
đến dung lượng hấp phụ 47
Bảng 3.23. Kết quả khảo sát ảnh hưởng ion Fe
3+
đến dung lượng hấp phụ 48
Bảng 3.24. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion Zn

2+
đến dung lượng hấp phụ 48
Bảng 3.25. Kết quả khảo sát ảnh hưởng ion Cu
2+
, Fe
3+
. Zn
2+
đến dung lượng hấp
phụ của VL2. 49


Bảng 3.26. Kết quả khảo sát pH theo phương pháp động 50
Bảng 3.27. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của axit rửa giải và nồng độ

đến khả năng
rửa giải 51
Bảng 3.28. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu đến khả năng hấp phụ 52
Bảng 3.29. Kết quả khảo sát tốc độ rửa giải 54
Bảng 3.30. Hàm lượng của Cr(VI) còn lại trên mỗi phân đoạn thể tích. 55
Bảng 3.31. Hàm lượng của Cr(III) còn lại trên mỗi phân đoạn thể tích 55
Bảng 3.32. Kết quả khảo sát khả năng rửa giải theo phân đoạn thể tích 57
Bảng 3.33. Ảnh hưởng của các ion kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ đến hiệu
suất thu hồi 58
Bảng 3.34. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Zn
2+
, Cu
2+
,

Fe
3+
đến hiệu suất thu hồi 59
Bảng 3.35. Thành phần mẫu giả 60
Bảng 3.36. Kết quả hấp phụ tách loại Crom của dung dịch mẫu giả 60
Bảng 3.37. Kết quả nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu 61
Bảng 3.38. Kết quả thử nghiệm xử lý mẫu nước chứa Crom 62




CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

AAS : Phép phân tích phổ hấp thụ nguyên tử
EDTA : Etylendiamin tetraacetic axit
EDTAD : Etylendiamin tetraacetic dianhidrit
HCL : Đèn Catot rỗng (Holow cathode lamp)
VL1 : Vỏ trấu không biến tính
VL2 : Vỏ trấu được biến tính với EDTAD



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 2
1.1.Giới thiệu về Crom 2
1.1.1. Nguồn gốc, đặc điểm và cấu tạo 2
1.1.2. Tính chất hoá học của Crom Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Các hợp chất quan trọng của Crôm 2
1.1.4. Độc tính của Crôm 5

1.1.5. Các tiêu chuẩn Việt Nam 6
1.2. Các phương pháp tách loại crom khỏi nước thải. 7
1.2.1. Phương pháp tạo kết tủa 7
1.2.2. Phương pháp trao đổi ion 8
1.2.3. Phương pháp hấp phụ. 10
1.3. Một số vật liệu hấp phụ làm từ phụ phẩm của nông nghiệp. 13
1.3.1. Giới thiệu chung 13
1.3.2. Chitin và Chitosan 13
1.3.3. Bã mía. 14
1.3.4. Lõi ngô. 14
1.3.5. Vỏ lạc. 15
1.3.6. Vỏ trấu. 15
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18
2.1. Nội dung nghiên cứu 18
2.2. Dụng cụ và hóa chất 18
2.2.1. Dụng cụ 18
2.2.2 Hóa chất 18
2.3. Chuẩn bị nguyên vật liệu 19
2.3.1. Chuẩn bị vỏ trấu 19
2.3.2. Làm sạch vỏ trấu 19
2.3.3. Chuẩn bị EDTA 20
2.3.4. Chuẩn bị EDTAD từ EDTA 20
2.3.5. Biến tính vỏ trấu bằng EDTAD 20
2.4. Khảo sát các yếu tố pH, thời gian và dung lượng hấp phụ 20
2.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ 20
2.4.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ 21
2.4.3. Xác định dung lượng hấp phụ theo phương trình Langmuir 21
2.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của chất điện li và các ion kim loại khác. 22
2.5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ theo phương pháp động 23
2.5.1.Khảo sát ảnh hưởng của pH 23

2.5.2. Khảo sát các điều kiện khác trong pha động. 23


2.5.3. Tính toán 23
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25
3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử Cr. 25
3.1.2. Khảo sát khe đo của máy. 25
3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catôt rỗng (HCL). 26
3.1.4. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa (Burner). 27
3.1.5. Khảo sát tốc độ khí. 27
3.2. Tổng hợp các điều kiện phù hợp để đo F-AAS xác định Cr. 28
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F-AAS. 29
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit. 29
3.3.2. Khảo sát nền cho phép đo F-AAS của Cr. 29
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation 30
3.4. Đánh giá chung. 33
3.4.1. Tổng hợp các điều kiện phân tích của Cr 33
3.4.2. Khoảng tuyến tính của phép đo F-AAS của Cr 34
3.4.3. Đường chuẩn của Cr 35
3.5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Crom của vật liệu 36
3.5.1. Xác định hình dạng và nhóm chức của vật liệu 36
3.5.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ trấu biến tính trong điều kiện tĩnh. 39
3.5.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu ở điều kiện động 50
3.6. Thử nghiệm xử lý mẫu giả và khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu 60
3.7. Thử nghiệm xử lý mẫu nước chứa Crom 61
KẾT LUẬN 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

1

MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật và cuộc sống của
con người được nâng cao, thì nhu cầu về nước ngày càng nhiều, nhưng sự ô nhiễm
môi trường nước càng xảy ra ngày một nghiêm trọng hơn. Các nguồn gây ô nhiễm
của nước là do chính các hoạt động của con người. Một trong những nguồn chất
thải bị ô nhiễm nguồn nước đó là từ các khu công nghiệp như ngành luyện kim,
thuộc da, chế biến lâm, hải sản hay trong nông nghiệp từ việc sử dụng các loại
thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, sự đào thải của động, thực vật Vì vậy vấn đề nghiên
cứu tìm kiếm công nghệ, phương pháp để ngăn chặn và sử lý sự ô nhiễm môi
trường đang diễn ra mạnh mẽ và tích cực, đặc biệt với các chất gây độc ở hàm
lượng nhỏ.
Crom là nguyên tố giữ vai trò quan trọng đối với sự sống. Nồng độ thấp nó là
chất dinh dưỡng vi lượng cơ bản đối với con người và động vật, nhưng ở nồng độ
cao và đặc biệt Crom ở dạng Cromat là trong những tác nhân gây bệnh ung thư.
Trong tự nhiên Crom tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất có các mức oxi hoá Cr
3+
và
Cr
6+
. Độc tính của Cr(VI) là rất nguy hiểm ngay cả ở hàm lượng nhỏ.Theo tiêu
chuẩn Việt Nam,hàm lượng cho phép của Crom trong nước thải đối với Cr(III) và
Cr(VI) là : 1 mg/l và 0,1 mg/l. Nếu hàm lượng Crom dưới giới hạn này đòi hỏi phải

có các phương pháp phân tích có độ nhạy cao.
Đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về phương pháp xử lý các
nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường, như phương pháp kết tủa,
trao đổi ion Các phương pháp này khá tốn kém và gây bùn thải lớn. Những năm
gần đây, phương pháp sử dụng vật liệu hấp phụ ( VLHP) chế tạo từ các nguồn
nguyên liệu tự nhiên hay phụ phẩm nông nghiệp như bã mía, lỏi ngô, chitin và
chitosan, vỏ trấu đã được nghiên cứu và sử dụng trên thế giới. So với các phương
pháp hóa học kể trên thì phương pháp này có ưu điểm là nguồn nguyên liệu rẻ tiền,
sẵn có, không đưa thêm vào môi trường các tác nhân độc hại.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng
phương pháp phân tích quang học để đánh giá khả năng hấp phụ Crom (VI) và
Crom(III) của vỏ trấu biến tính”
2

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.Giới thiệu về Crom
1.1.1. Nguồn gốc, đặc điểm và cấu tạo
Crom là nguyên tố thuộc chu kỳ 4, nhóm VIB. Crom có khối lượng nguyên
tử là 51,996 đvC. Crom có số thứ tự 24 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên
tố hoá học. Cấu hình electron của Crom là: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d

5
4s
1
.
Crom có số oxi hóa 0,+1,+2,+3,+4,+5 và +6, trong đó số oxi hóa đặc trưng
nhất là +3 và kém đặc trưng hơn là +6 .Một đặc điểm nổi bật của crom cũng như
các nguyên tố nhóm VIB là khả năng tạo nên những anion của poliaxit .
Trong vỏ quả đất crom chiếm 6.10
-3
% về khối lượng[11], khoáng vật chủ
yếu là quặng sắt cromit [ FeCr
2
O
4
hay FeO.Cr
2
O
3
; Fe(CrO
2
)
2
] và quặng croisit hay
chì cromat (PbCrO
4
). Ở Việt Nam có khoáng sản cromit ở Cổ Định ( Thanh Hóa).
Trong cơ thể sống, chủ yếu là thực vật có chứa khoảng 10
-4
% crom về khối
lượng, tong nước của đại dương(mg/1 l nước biển) có 5.10

-5
mg crom.
Trong nước tự nhiên Crom tồn tại ở dạng là Cr(III) và Cr(VI)
- Cr(III) thường tồn tại ở dạng Cr(OH)
2+
, Cr(OH)
2
+
và Cr(OH)
4
-
.
- Cr(VI)

thường tồn tại ở dạng CrO
4
2-
và Cr
2
O
7
2-
.
Crom là nguyên tố vi lượng không cần thiết lắm cho cây trồng nhưng nó lại
là nguyên tố cần thiết cho động vật ở một giới hạn nhất định, nếu hàm lượng của nó
vượt quá giới hạn nhất định nó sẽ gây độc hại. Crom đã được tìm thấy trong RNA
của một vài sinh vật với một khối lượng nhỏ. Sự vắng mặt của Crom trong sinh vật
có thể dẫn tới sự suy giảm độ bền protein liên hợp. Nhưng nếu vượt quá giới hạn
cho phép Crom lại gây độc với động vật [33].
1.1.2. Các hợp chất quan trọng của Crôm

1.1.2.1. Hợp chất Cr(II)
Crom(II) Oxit là chất bột màu đen, Crom(II) hidroxit là chất ở dạng kết tủa
vàng, các muối Crom(II) khi tan trong nước cho ion hidrat hóa [Cr(H
2
O)
6
]
2+

có màu
xanh lam.
Các muối Cr(II) là chất khử mạnh, dễ bị oxi hoá bởi oxi không khí:
3

4[Cr(H
2
O)
6
]
2+
+ O
2
+ 4H
+
→ 4[Cr(H
2
O)
6
]
3+

+ 2H
2
O
Hợp chất Cr(II) thường thể hiện tính bazơ như CrO, Cr(OH)
2
chỉ tương tác
với các axit:
CrO + 2H
3
O
+
+ 3H
2
O → [Cr(H
2
O)
6
]
2+

1.1.2.2. Hợp chất Cr(III)
Cr(III) Oxit có màu đen ánh kim và là hợp chất bền nhất của Crom,
Crom(III) hidroxit là chất kết tủa nhầy, màu lục nhạt, người ta biết được nhiều muối
crom(III) những muối này độc với con người.Muối crom(III) trong dung dịch cũng
như trong tinh thể hidrat có màu tím đặc trưng.
Cr
2
O
3
trơ về mặt hóa học nhất là sau khi đã nung nóng, nó không tan trong

nước, dung dịch axit và kiềm. Tính lưỡng tính của Cr
2
O
3
chỉ thể hiện khi nấu chảy
với kiềm hay Kali đihidrosunfat:
Cr
2
O
3
+ 2KOH → 2KCrO
2
+ H
2
O
(Kali cromit)
Cr
2
O
3
+ 6KHSO
4
→ Cr
2
(SO
4
)
3
+ 3K
2

SO
4
+ 3H
2
O
Cr(OH)
3
có tính chất giống như Al(OH)
3
không tan trong nước và là chất
lưỡng tính. Khi mới điều chế Cr(III) hiđroxit tan dễ dàng trong axit và dung dịch
kiềm:
Cr(OH)
3
+ 3H
3
O
+
→ [Cr(H
2
O)
6
]
3+

Cr(OH)
3
+OH
-
+ 2H

2
O → [Cr(OH)
4
(H
2
O)
2
]
-

Cr(OH)
3
tan không đáng kể trong dung dịch NH
3
nhưng tan dễ dàng tan
trong amoniac lỏng tạo thành phức hexaamin.
Cr(OH)
3
+6NH
3
→ [Cr(NH
3
)
6
](OH)
3

Trong môi trường axit, ion Cr
3+
có thể bị khử đến Cr

2+
bởi kẽm hay hỗn hống
kẽm. Nhưng trong môi trường kiềm nó có thể bị H
2
O
2
, PbO
2
, nước Clo, nước Brom
oxi hóa đến Crommat:
2CrCl
3
+ 10KOH + 3H
2
O
2
→ 2K
2
CrO
4
+ 6KCl + 8H
2
O
Muối crom(III) thường tạo nên muối kép, một muối kép dùng để thuộc da và
làm chất cắn màu khi nhuộm vải là phèn crom-kali K
2
SO
4
.Cr
2

(SO
4
)
3
.24H
2
O.
4

Ngoài ra, Muối crom(III) còn dễ bị oxi hóa lên Crom(VI) bằng persunphat
trong môi trường axit,có Ag
+
làm xúc tác.
2 Cr
3+
+ 3 S
2
O
8
2-
+ 7H
2
O → Cr
2
O
7
2-
+ 6 SO
4
2-

+ 14H
+

1.1.2.3. Hợp chất Cr(VI)
Crom(VI) oxit hay crom trioxit là những tinh thể hình kim màu đỏ thẩm,hút
ẩm mạnh và rất độc đối với người.
Crom(VI) oxit (CrO
3
) là chất oxi hóa mạnh, nó oxi hóa được I
2
, S, P, C, CO,
HBr… và nhiều chất hữu cơ khác.
Trong dung dịch tồn tại cân bằng giữa hai dạng Cromat và đicromat:
Cr
2
O
7
2-
+ H
2
O 2CrO
4
2-
+ 2H
+

(Da cam) (vàng)
Muối Cromat và đicromat là những chất oxi hóa mạnh, tính chất này thể hiện
rất rõ trong môi trường axit:
Cr

2
O
7
2-
+ 14H
+
+ 6e → 2Cr
3+
+ 7H
2
O
Những muối Cromat và đicromat thường gặp là: Na
2
CrO
4
, K
2
CrO
4
, PbCrO
4
,
NiCrO
4
, ZnCrO
4
; K
2
Cr
2

O
7
, Na
2
Cr
2
O
7
và (NH
4
)
2
Cr
2
O
7
. Trong đó các muối PbCrO
4
,
ZnCrO
4
, NiCrO
4
được dùng nhiều trong công nghệ chất màu, sơn, mạ[22]…
Ở trạng thái rắn,Kali cromat và Kali đicromat có thể oxi hóa S,P,C khi đun
nóng:
K
2
Cr
2

O
7
+ 2C → K
2
CO
3
+ Cr
2
O
3
+ CO
Bởi vậy, K
2
Cr
2
O
7
được dùng làm thành phần của thuốc đầu diêm, ngoài ra
K
2
Cr
2
O
7
còn được dùng để thuộc da và điều chế một số hợp chất của crom.
Trong nước thải mạ điện Cr(VI) có mặt ở dạng anion như Cromat (CrO
4
2-
);
đicromat (Cr

2
O
7
2-
) và bicromat (HCrO
4
-
). Tuỳ thuộc vào pH và nồng độ Crom mà
Cr(VI) tồn tại với hằng số cân bằng sau:
H
2
CrO
4
H
+
+ HCrO
4
-
pK
1
= 6,15
HCrO
4
-
H
+
+ CrO
4
2-
pK

2
= 5,65
2HCrO
4
-
Cr
2
O
7
2-

+ H
2
O pK
3
= 14,56
5

1.1.3. Độc tính của Crôm
Crom có đặc tính lý học (bền ở nhiệt độ cao, khó oxi hoá, cứng và tạo màu
tốt…) nên được sử dụng rộng rãi. Vì vậy mà tác hại của nó gây ra ngày càng nhiều.
Kết quả nghiên cứu cho thấy Cr(VI) dù chỉ với một lượng nhỏ cũng là nguyên nhân
chính gây tác hại nghề nghiệp. Crom là nguyên tố được xếp vào nhóm gây bệnh ung
thư[1]. Crom thường tồn tại ở hai dạng ion chính là Cr hoá trị +3 và +6. Trong đó
Cr(VI) độc hơn Cr(III).
Sự hấp phụ của Crom vào cơ thể con người tùy thuộc vào trạng thái oxi hoá
của nó. Cr(VI) hấp phụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr(III) và có thể thấm qua màng tế
bào, Cr(VI) dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, ung thư phổi.
Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba con đường: Hô hấp, tiêu hoá và khi tiếp
xúc trực tiếp. Qua nghiên cứu, người ta thấy Crom có vai trò sinh học như chuyển

hoá glucozơ, tuy nhiên với hàm lượng cao Crom làm kết tủa protein, các axít
nucleic gây ức chế hệ thống men cơ bản. Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kì con
đường nào Crom cũng được hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001 ppm, sau đó
chúng được chuyển vào hồng cầu và hoà tan trong hồng cầu nhanh 10 - 20 lần, từ
hồng cầu Crom chuyển vào các tổ chức phụ tạng, phần còn lại được chuyển qua
nước tiểu.
Nhiễm độc crom có thể bị ung thư phổi, ung thư gan, loét da, viêm da tiếp
xúc, xuất hiện mụn cơm, viêm gan,viêm thận, ung thư phổi, viêm thận, đau răng,
gây độc cho hệ thần kinh và tim
Những công việc có thể gây nhiễm độc crom như: công nghiệp mạ, thuộc da,
sản xuất nến, sáp, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc nổ, pháo, diêm, xi măng, sản
xuất gốm sứ, thuỷ tinh….
Tóm lại, hàm lượng lớn các kim loại nặng nói chung và Crom nói riêng đều
ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Chính vì vậy, việc xác định hàm lượng
và loại bỏ Crom là cần thiết nhằm đảm bảo có nước sạch cho sinh hoạt, cho sản
xuất và làm trong sạch môi trường.
6

1.1.4. Các tiêu chuẩn Việt Nam
Trong các tiêu chuẩn Việt Nam cũng có tiêu chuẩn mặt nước, nước ngầm,
nước thải công nghiệp nói chung[17]. Tuy nhiên, do đặc thù của từng ngành công
nghiệp có khác nhau, nên trong tương lai sẽ có tiêu chuẩn để đánh giá nước thái cho
từng ngành công nghiệp được ban hành.
Bảng 1.1. Chỉ tiêu Crôm trong nƣớc thải công nghiệp (5945 - 1995)
Thông số
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
C

Crôm (VI)
ppm
0,05
0,1
0,5
Crôm (III)
ppm
0,2
1
2
Trong đó:
- Cột A: Nồng độ tối đa cho phéo đổ vào các khu vực nước dùng làm nguồn
cung cấp nước sinh hoạt.
- Cột B: Nồng độ tối đa cho phép chỉ được đổ vào khu vực nước dùng cho
các mục đích giao thông, thủy lợi, tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản.
- Giá trị quy định tron cột B < giá trị nồng độ Crôm trong nước thải ≤ giá trị
quy định trong cột C: Chỉ được cho phép đổ vào nơi quy định.
- Nồng độ Crôm trong nước thải công nghiệp > giá trị quy định trong cột C
không được phép thải ra môi trường.
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn chất lƣợng Crôm trong nƣớc mặt (1942-1995)
Thông số
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
Crôm (VI)
ppm
0,05
0,05
Crôm (III)

ppm
0,1
1
Trong đó:
- Cột A: áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn nước cấp nước
sinh hoạt (phải qua quá trình xử lý theo quy định)
- Cột B: áp dụng đối với nước mặt cho các mục đích nông nghiệp và nuôi
trồng thủy sản.
7

1.2. Các phƣơng pháp tách loại crom khỏi nƣớc thải.
Có rất nhiều phương pháp để tách loại kim loại nặng nói chung và Crom
trong nước thải nói riêng. Sau đây là một số phương pháp thường được sử dụng để
tách loại crom khỏi nước thải.
1.2.1.Phương pháp tạo kết tủa
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc là độ tan của kết tủa hydroxyt các ion
kim loại nặng trong dung dịch phụ thuộc vào độ pH. Trong công nghiệp, để xử lý
các kim loại nặng phương pháp chủ yếu là kết tủa, đặc biệt các nhà máy mạ điện,
thuộc da các tác nhân thường được dùng làm chất kết tủa như Ca(OH)
2
. Trong đó
vôi tôi thường được dùng nhiều hơn cả vì nguyên liệu này rẻ tiền.
Cr
3+
+ 3OH
-
→ Cr(OH)
3

Với nước thải chứa Cr

6+
thì cần khử về Cr
3+
. Ví dụ [5] Để tách loại Cr(VI)
trong nước trước tiên người ta tiến hành quá trình khử Cr(VI) bằng NaHSO
3
, quá
trình xảy ra theo phản ứng:
4 H
2
CrO
4
+ 6 NaHSO
3
+ 3 H
2
SO
4
→ 2 Cr
2
(SO
4
)
3
+ 3 Na
2
SO
4
+ 10H
2

O.
Phản ứng xảy ra nhanh trong khoảng pH=3-4.
Tiếp đó để kết tủa Cr(III) người ta dùng các tác nhân kiềm như
Ca(OH)
2
, pH tối ưu cho quá trình kết tủa là trong khoảng 8-9.
Quá trình kết tủa xảy ra theo phản ứng sau:
Cr
3+
+ 3OH
-
→ Cr(OH)
3

Một chất khử có hiệu quả nữa là FeSO
4
, nó có thể được sử dụng cả trong môi
trường axit cũng như môi trường kiềm[7]:
- Trong môi trường axit:
2 CrO
3
+ 6 FeSO
4
+ 6 H
2
SO
4
→ 3 Fe
2
(SO

4
)
3
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+ 6 H
2
O.
-Trong môi trường kiềm:
2 Cr
2
O
3
+ 6 FeSO
4
+ 6 Ca(OH)
2
→2 Cr(OH)
3
+ 6 Fe(OH)
3
+ 6 CaSO
4
.
Với phương pháp kết tủa hidroxit, hàm lượng Cr(III) có thể đạt được sau khi
xử lý 0,1  0,5 ppm.

8

Ngoài ra, sunphua (S
2-
) cũng được sử dụng để xử lý Crom. Sau khi xử lý
lượng Cr(III) có thể đạt được 0,05ppm. Độ tan rất nhỏ của sunphua kim loại cho
phép phá vỡ cân bằng tạo phức và do đó có thể kết tủa sunphua của các kim loại
nặng ngay cả khi chúng nằm trong phức. Tuy nhiên, trên thực tế kết tủa sunphua ít
được sử dụng do 3 lý do sau:
- Kết tủa sunphua tạo thành ở thể keo nên khó lọc bỏ hoàn toàn.
- Giá thành chất tạo thành sunphua khá cao (Na
2
S).
- Độc tính khá mạnh của sunphua dư.
Hiện nay, để xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa một cách có hiệu
quả kinh tế nhất người ta thường dùng CaO hay sữa vôi. Nhưng phương pháp xử lý
này thường tạo ra một lượng bùn đáng kể, đòi hỏi phải xử lý tiếp theo.
1.2.2. Phương pháp trao đổi ion
Người ta cho dung dịch chứa Cr
3+
đi qua cột nhựa trao đổi ion thì Cr
3+
bị
nhựa hấp phụ giữ lại trên cột, sau đó người ta rửa giải thu hồi được Crom.
Ở Đức người ta tiến hành tách loại Crom trong nước thải bằng phương pháp
BUTRON. Nguyên tắc của phương pháp là: Khử Cr
6+
trong nước thải về Cr
3+
rồi

cho kết tủa hiđrôxit, phần dung dịch tiếp tục cho qua hệ thống cột sắc kí trao đổi ion
để loại triệt để các Cation trong dung dịch [21].
Khi nhựa trao đổi ion đã bão hoà, người ta thường dùng dung dịch rửa thích hợp
để rửa giải và tái sinh cột.
Phương pháp này được ứng dụng để tách loại các ion kim loại nặng độc hại có
trong các nguồn nước. Hiện nay, phương pháp hấp phụ trao đổi ion được ứng dựng
rộng rãi trong việc làm mềm nước[16].
Ứng dụng phương pháp trao đổi ion để tách lượng vết Cr(III) và Cr(VI) trong
nước thải công nghiệp.Tác giả Đặng Ngọc Định[6] đã sử dụng nhựa anionit
Amberjet- 4200 tách và làm giàu Cr(VI), Cr(III) trong nước. Sau khi tách Cr(III),
định lượng Cr(VI) và crom tổng bằng phép đo phổ hấp phụ nguyên tử không ngọn
lửa (GF-AAS) theo các điều kiện tối ưu hóa đã nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cho
thấy trong điều kiện pH=2 với tốc độ chảy mẫu 0,5ml/phút, dùng 10ml dung dịch
9

gồm HNO
3
0,8M và oxalat 0,2M để rửa giải với tốc độ 0,3 ml/phút là điều kiện tốt
nhất để tách lượng vết Cr(III) và Cr(VI) lúc này Cr(III) không hấp phụ lên cột.
Tác giả Vũ Thị Nha Trang [19] đã tách và làm giàu lượng vết Cr(VI) và
Cr(III) trong nước thải bằng kỹ thuật chiết pha rắn(cột nhồi chứa nhựa XAD-7), khi
nước thải chứa Cr(VI) và Cr(III) đi qua cột thì Cr(VI) được giữ lại trên cột, Cr(III)
đi ra khỏi cột, rửa giải lượng Cr(VI) hấp thu trên cột, sau đó xác định Crom bằng
phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS), phương pháp cho độ nhạy
cao giới hạn phát hiện 0,08ppm, giới hạn định lượng 0,27ppm.
Ngoài ra có thể kể đến một số công trình nghiên cứu tách, làm giàu xác định
lượng vết Cr(III) và Cr(VI):
Sắc ký trao đổi ion được sử dụng rộng rãi trong việc tách các ion ra khỏi
nhau.Tốc độ chảy của dung dịch hấp thu là 2ml/phút. Sau khi tách Cr(III) và Cr(VI)
tác giả đã xác định chúng bằng phương pháp ET-AAS, giới hạn phát hiện là

0,1ng/ml cr(III) và 0,08 ng/ml Cr(VI).[31]
C. Annette Johnson[26] cũng đã dùng 2 cột nhựa trao đổi cation và anion để
tách và làm giàu Cr(III) và Cr(VI) trong nước, sau đó giải hấp và xác định bằng
phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit ( GF-AAS), giới hạn phát hiện là
0,019 và 0,02(µg/l), hiệu suất thu hồi là 97,86 và 98,36% đối với Cr(III) và Cr(VI).
Tác giả A.C Sahayam, G.venkateswarlu, S.C.Chaurasia[28] đã tách và làm
giàu Cr(VI) trong mẫu nước bằng nhựa Dowex-1 dạng oxalat. Phần trăm giải hấp là
98,0%. Lượng Cr(VI) được giải hấp bằng 10ml HNO
3
0,8M sau đó đem xác định
bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa. Giới hạn phát hiện là
0,027ng/ml và hệ số làm giàu là 25 lần.
Để tách Cr(III) và Cr(VI) ra khỏi nhau A.V Padarauskas và
L.G.Kazlauskienne [25] đã sử dụng sắc ký trao đổi cặp ion. Hỗn hợp tetra butyl
ammonium butyrate(TBAB), ở pH=7 với acetonitrile-water được sử dụng làm dung
môi pha động.
10

1.2.3. Phương pháp hấp phụ.
Khi tiếp xúc với dung dịch, bề mặt của chất rắn có xu hướng giữ lại các chất
tan trong dung dịch. Khả năng hấp phụ của mỗi chất tùy thuộc vào bản chất, diện
tích bề mặt riêng của chất hấp phụ, nhiệt độ, pH, và bản chất của chất tan. Để đánh
giá lực hấp phụ người ta dựa vào năng lượng tự do, những chất có năng lượng tự do
càng lớn thì càng có khả năng hấp phụ mạnh. Năng lượng hấp phụ thường nhỏ hơn
so với năng lượng liên kết hoá học, nên ở nhiệt độ thường hấp phụ là quá trình
thuận nghịch. Ban đầu quá trình xảy ra nhanh sau đó giảm dần và đến một lúc nào
đó sẽ đạt tới trạng thái cân bằng, ở trạng thái này tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải
hấp, nồng độ chất tan ở trạng thái này gọi là nồng độ cân bằng.
Dung tích hấp phụ[2] phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Diện tích bề mặt
tương ứng với 1 gam chất hấp phụ được gọi là bề mặt riêng. Các chất rắn xốp có

cấu trúc lỗ rỗng, có bề mặt riêng càng lớn, thậm chí có thể đạt hàng nghìn m
2
/g thì
có dung tích hấp phụ càng cao.
Các công trình nghiên cứu lớn của Gibbs, Langmuir, Polanyi, Brunaeur,
Shilov, Dubinin. Kiselev, đã chỉ ra rằng có 2 loại hấp phụ: Hấp phụ vật lí và hấp
phụ hoá học [13].
Nếu sự hấp phụ xảy ra do lực VanderWaals (Van-đéc- van), có thể do cả liên
kết hidro thì gọi là sự hấp phụ vật lí. Loại hấp phụ này ít có tính chất chọn lọc và là
thuận nghịch, khi nhiệt độ tăng thì sự hấp phụ vật lí giảm. Chiều ngược của sự hấp
phụ là sự khử hấp phụ. Hấp phụ vật lí kèm theo hiệu ứng nhiệt nhỏ (từ 4 đến 25
kj/mol). Các chất đã bị hấp phụ sẽ dễ bị khử hấp phụ.
Khi sự hấp phụ xảy ra có bản chất hóa học ( tạo hợp chất hóa học) ví dụ như
sự hấp phụ oxi trên bề mặt kim loại thì sự hấp phụ được gọi là hấp phụ hóa học.
Loại hấp phụ hóa học có tính chất chọn lọc và không thuận nghịch và kèm theo một
hiệu ứng nhiệt lớn (khoảng 40 - 400 kj/mol) đây là tiêu chuẩn để phân biệt hấp phụ
vật lí và hấp phụ hoá học.Khi nhiệt độ tăng thì sự hấp phụ tăng.
Sự hấp phụ ở ranh giới rắn-khí và rắn-dung dịch[16]:
11

- Bề mặt vật rắn là không đồng nhất, nên khả năng hấp phụ ở các điểm khác
nhau là không giống nhau. Ở các cạnh, góc, khe, chỗ lệch mạng, sai hỏng cấu trúc
tinh thể, khả năng hấp phụ mạnh hơn và người ta gọi các chỗ đó là các trung tâm
hoạt động.
- Bề mặt riêng của vật rắn càng lớn thì khă năng hấp phụ của nó càng mạnh.
- Chất có độ hòa tan càng nhỏ thì càng dễ bị hấp phụ từ dung dịch
Phương trình Freundlich là phương trình thực nghiệm để áp dụng cho sự hấp
phụ chất khí hoặc chất tan trên bề mặt hấp phụ rắn.

n

ef
CKQe
1
.

Có thể đưa về hàm bậc nhất bằng cách lấy log hai vế ta có:

efe
C
n
KQ log
1
loglog 
(*)
Phương trình (*) có dạng y = ax +b
Trong đó:

e
Q
: độ hấp thụ riêng, là số gam chất bị hấp phụ trên 1g chất hấp phụ.
f
K
và n: là hệ số thực nghiệm, với n > 1
Phương trình hấp phụ Langmuir có dạng:

qqq
Ce
K
Ce
e maxmax

.
1


Trong đó:
q
e
: Độ hấp phụ riêng, là số mg chất bị hấp phụ trên 1g chất hấp phụ ở thời
điểm cân bằng, có đơn vị (mg/g).
q
max
: Là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
C
e
: Nồng độ chất bị hấp phụ còn lại trong dung dịch ở thời điểm cân bằng
(mg/l)
K: Là hằng số langmuir
Nếu đặt
q
a
max
1


12


qK
b
.

max
1

thì phương trình trên có dạng: y = ax + b
Từ thực nghiệm ta có thể tính được hằng số K và suy ra dung tích hấp phụ
cực đại (q
max
)
Dựng đường thẳng biểu diễn quan hệ của hai đại lượng
Ce
qe
Ce

ta được
đường thẳng cắt trục tung tại O’. Khoảng cách OO’ chính là giá trị của
qK
b
.
max
1


và
q
a
max
1

= tg ( là góc tạo bởi đường thẳng y = ax + b và trục hoành). Tìm
được hai giá trị a và b ta suy ra hằng số thực nghiệm K và q

max
.
Morris và Weber đã phát triển phương trình Langmuir cho trường hợp hấp
phụ hai chất .

BBAA
AAA
A
A
CC
CK
M
X
1





;
BBAA
BBB
B
B
CC
CK
M
X
1







Khi nghiên cứu lượng chất bị hấp phụ Gibbs đã chứng minh được phương trình:

cb
cb
HP
dC
d
RT
C
C

.

Trong đó:

HP
C
: Đại lượng hấp phụ riêng (g/g).

Ccb
: Nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ còn lại trong dung dịch.

cb
dC

d

: Biến thiên sức căng bề mặt của dung dịch gây nên bởi sự hấp phụ của
các chất
Phương pháp hấp phụ là phương pháp được áp dụng rộng rãi và rất khả thi
[10], vật liệu hấp phụ đa dạng và phong phú. Một trong những vật liệu sử dụng để
hấp phụ kim loại nặng trong nước thải đang được nhiều người quan tâm đó là các
vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, các phụ phẩm của nông nghiệp.
13

1.3. Một số vật liệu hấp phụ làm từ phụ phẩm của nông nghiệp.
1.3.1. Giới thiệu chung
Việc tái chế, tận dụng chất thải không những đem lại những lợi ích về kinh tế,
xã hội mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.Chiến lược bảo
vệ môi trường quốc gia đã xác định mục tiêu đến năm 2020 là “ Hình thành và phát
triển nghành công nghiệp tái chế chất thải” . Nghiên cứu xử lý các kim loại nặng
bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường được chế tạo từ
các chất thải nông nghiệp là vấn đề được nhiều tác giả trong nước và trên thế giới
nghiên cứu.
Phương pháp cổ điển để xử lý kim loại nặng là kết tủa chúng dưới ở pH thích
hợp [9]. Nhưng phương pháp này tạo ra một lượng lớn các chất bùn thải gây lắng
đọng, ách tắc các hệ thống thoát nước cần phải xử lý tiếp theo. Vì vậy, đây không
phải là phương pháp lâu dài để xử lý các kim loại nặng. Các phương pháp hiện xử
lý nước thải chứa ion kim loại nặng như phương pháp thẩm thấu ngược, điện thẩm
tách…là các phương pháp có giá thành cao bất lợi về kinh tế.
Ngày nay, các vật liệu hấp phụ làm từ phụ phẩm nông nghiệp có nhiều ưu
điểm so với các chất hấp thụ khác và các phương pháp khác:
- Giá thành rẻ tiền, dễ kiếm như: mùn cưa, vỏ tôm, cua, bã mía, xơ dừa, vỏ
trấu, vỏ lạc…
- Khả năng hấp phụ các kim loại nặng cao, có khả năng tái sử dụng. Không

để lại sản phẩm phụ có hại cho môi trường.
- Có thể ứng dụng vào thực tiễn. Bởi vì trong công nghệ tính đơn giản, ổn
định, giá thành và hiệu quả là quan trọng hơn cả.
Cùng với những ưu điểm trên, cho tới nay rất nhiều tác giả đã công bố các
công trình nghiên cứu của mình về các vật liệu hấp phụ làm từ phụ phẩm nông
nghiệp .
1.3.2. Chitin và Chitosan
Chitin là một polisacarit có có sẵn trong tự nhiên, đứng hàng thứ hai sau
Cellulose chúng có trong hầu hết vỏ động vật giáp xác như tôm, mai cua, mai mực,
14

màng tế bào hệ nấm Eumgceter, các sinh khối nấm mốc, tảo …vv. Chitin cũng là
sản phẩm phế thải của nghành công nghiệp chế biến thuỷ sản.
Chitosan là sản phẩm deaxetyl hoá của chitin trong môi trường kiềm. Chitin,
chitosan và các dẫn xuất của chúng có các tính chất như kháng nấm, kháng khuẩn,
không độc, không gây dị ứng, có thể tự phân huỷ sinh học và chúng có khả năng
hấp phụ kim loại nặng.
Có rất nhiều công trình nghiên cứu đã sử dụng Chitosan cho quá trình xử lý
nước thải của nghành công nghiệp dệt nhuộm, mạ điện, thuộc da vv
Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(III) và Cr(VI) trên vật liệu chitosan biến
tính [20] của tác giả Nguyễn Xuân Trung, Phạm Hồng Quân, Vũ Thị Trang đã cho
thấy có khả năng sử dụng chitosan biến tính để tách loại Cr(VI) và Cr(III) khỏi
nguồn nước thải và sử dụng dung dịch HCl 3M rửa giải để tái sử dụng vật liệu hấp
phụ. Dung lượng hấp phụ cực đại tính theo mô hình Langmuir đối với Cr(VI) là
172,41mg/g và Cr(III) là 17,09mg/g.
1.3.3. Bã mía.
Bã mía coi đây là một nguồn nguyên dồi dào, rẻ tiền đối với quá trình xử lý
kim loại nặng có trong nước. Bên cạnh khả năng tách loại kim loại nặng, bã mía còn
thể hiện khả năng hấp phụ tốt đối với dầu [23].
Bã mía sau khi xử lý bằng axit xitric được tác giả [15] ứng dụng làm vật liệu

hấp phụ để tách loại Pb
2+
từ dung dịch nước. Kết quả cho thấy, khả năng hấp phụ tốt
ở pH = 6, thời gian đạt cân bằng hấp phụ 90 phút, dung lượng hấp phụ đạt cực đại
đối với Pb
2+
là 59,17mg/g.
Bã mía biến tính bằng axit sunfuric được nghiên cứu hấp phụ một số kim loại
nặng(Cr
3+
,Ni
2+
,Cu
2+
,Zn
2+
) đã được tác giả Phùng thị Kim Thanh[14] chứng minh
được dung lượng hấp phụ cực đại đối với mỗi ion Cr
3+
,Ni
2+
,Cu
2+
,Zn
2+
lần lượt
70,922 mg/g, 48,544mg/g, 49,505 mg/g và 64,935 mg/g.
1.3.4. Lõi ngô.
Nhóm nghiên cứu ở trường Đại học North Carolina (Hoa Kì) [27] đã tiến
hành nghiên cứu và đề suất xử lý lõi ngô bằng dung dịch NaOH và H

3
PO
4
để chế
15

tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng. Hiệu quả xử lý của vật liệu hấp phụ tương đối
cao, dung lượng hấp phụ cực đại của kim loại Cu và Cd lần lượt là 0,39mmol/g và
0,62 mmol/g.
Lõi ngô khi được oxi hóa bằng axit nitric cũng được Abdel-Nasser. A. El-
hendawy[24] chứng minh là một vật liệu có khả năng hấp phụ các kim loại nặng. Các
phương pháp nghiên cứu như phổ hồng ngoại, kính hiển vi điện tử quét đã cho thấy
rằng trên bề mặt vật liệu sau khi xử lý bằng phương pháp này có chứa những nhóm
chức như: Cacboxyl, phenyl, hidroxyl nên có khả năng hấp phụ các kim loại tốt.
1.3.5. Vỏ lạc.
Lạc là cây công nghiệp ngắn ngày, được phát hiện và gieo trồng từ khoảng
500 năm nay.Vỏ lạc là phụ phẩm của cây lạc, từ xưa thì vỏ lạc là một phụ phẩm
nông nghiệp dùng để làm chất đốt . Hiện nay một số hướng nghiên cứu có thể dùng
vỏ lạc để tách các kim loại nặng ra khỏi nước thải.
Vỏ lạc có thể được sử dụng để chế tạo than hoạt tính với khả năng tách loại
ion Cd
2+
rất cao. Nếu so sánh với các loại than hoạt tính (dạng viên) có trên thị
trường thì khả năng hấp phụ của nó cao gấp 31 lần [32].
Tác giả Nguyễn Thùy Dương [4] đã điều chế vật liệu hấp phụ vỏ lạc biến
tính bằng cách nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi, sau đó xử lý bằng NaOH để loại bỏ
các pigmen màu và các chất hữu cơ dễ hòa tan, sau đó este hóa bằng axit xitric. Qua
nghiên cứu tính toán được khả năng hấp phụ cực đại đối với các ion Cd(II),Cr(VI),
Cu(II), Mn(II), Ni(II) và Pb(II) tương ứng bằng 6,56 mg/g, 7,40mg/g, 7,67 mg/g,
3,04 mg/g, 3,44 mg/g và 32,36 mg/g qua đây cho thấy hiệu quả xử lý cao đối với

các kim loại kể trên đặc biệt đối với Pb(II). Đề tài nghiên cứu cũng chứng minh việc
có thể dùng vỏ lạc biến tính để xử lý mẫu nước thải có chứa Ni(II) của nhà máy mạ
điện quân đội , hiệu suất hấp phụ đạt 78,56%.
1.3.6. Vỏ trấu.
Việt nam là nước có nền văn minh lúa nước rất lâu đời, từ lâu cây lúa đã gắn
liền với đời sống của nhân dân. Không những hạt lúa được sử dụng làm lương thực
chính mà các phần còn lại sau thu hoạch lúa cũng được người dân tận dụng trở
16

thành những vật liệu có ích trong đời sống hàng ngày. Ví thân và lá có thể dùng làm
thức ăn cho gia súc, làm chất đốt. Vỏ trấu có thể làm chất đốt, bón cây tăng độ xốp
của đất, làm vật liệu xây dựng
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay
xát.Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình
đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro . Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose,
lignin và hemi-cellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ
và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%.
Năm 2011 Bộ NNPTNT dự tính sản lượng gạo Việt Nam là 42 triệu tấn . Với
sản lượng lúa lớn như vậy thì phụ phẩm vỏ trấu càng nhiều đó là nguồn cung cấp
vật liệu hấp phụ các kim loại nặng trong xử lý môi trường nước mà đang được
nhiều người quan tâm.
Vỏ trấu khi được hoạt hóa bằng axit citric đã được nhóm nghiên cứu của
trường Đại học Bách khoa, ĐHQG TP Hồ Chí Minh và Viện Công nghệ Hóa học
TP HCM nghiên cứu [8] chỉ ra rằng vỏ trấu sau khi hoạt hóa là vật liệu có khả năng
hấp phụ các ion kim loại Ni
2+
, Cd
2+
khá cao ( Hiệu suất xử lý Ni
2+

và Cd
2+
ở nồng
độ 100ppm và 50 ppm tương ứng là 68,41% và 61,35%).Hiệu suất này không thay
đổi nhiều khi thay đổi nồng độ ion trong dung dịch.
Vật liệu hấp phụ (VLHP) thu được từ vỏ trấu được xử lý bằng kiềm và axit
xitric đã được tác giả Nguyễn văn Nội [12] chứng minh có khả năng tách loại và thu
hồi tốt Pb(II) trong dung dịch. Tải trọng hấp phụ cực đại q
max
tính theo mô hình
Langmuir của VLHP đối với chì là 30,8mg/g, VLHP chế tạo cũng có khả năng tách
loại rất tốt chì trong dung dịch bằng phương pháp hấp phụ động trên cột. Bên cạnh
đó VLHP cũng được rửa giải dễ dàng bằng dung dịch HNO
3
1M, hệ số làm giàu đạt
đến 83 lần.
Tác giả Lê thị Tình [18] đã tách Crom khỏi ngồn nước thải bằng kỹ thuật
chiết pha rắn(cột nhồi chứa vỏ trấu biến tính với andehit fomic tỉ lệ 200g/l ), nước
thải được hiệu chỉnh về pH=1,5 sau đó đem oxi hóa Cr
3+
lên Cr
2
O
7
2-
bằng
amonpersunphat có mặt Ag
+
làm

xác tác rồi cho chảy qua cột chứa vật liệu hấp phụ.
17

Cuối cùng rửa giải bằng 30ml dung dịch HCl 2M/H
2
O
2
0,1%. Xác định định Crom
bằng phương pháp đo quang với thuốc thử Điphenyl cacbazit (ĐPC). Kết quả
nghiên cứu cho thấy hiệu suất tách loại Crom của vỏ trấu khá cao(trên 90%), vật
liệu có khả năng tái sử dụng cho những lần sau.
Việc nghiên cứu vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu cũng được Manjeet Bansal[29]
cùng các cộng sự chứng minh việc có thể áp dụng vào thực tiễn. Theo như bài báo
chỉ ra vỏ trấu chưa biến tính( đã được đun sôi và sấy khô ở 80
0
C) và vỏ trấu biến
tính( vỏ trấu được biến tính với formandehyde 1% với tỉ lệ một phần vỏ trấu và
năm phần formandehyde ),kết quả cho thấy việc loại bỏ Cr(VI) tối đa ở pH=2 và
hiệu suất loại bỏ lần lượt của vỏ trấu chưa biến tính và biến tính là 71,0% và 76,5%.
Tóm lại các vật liệu có nguồn gốc từ các sản phẩm phụ của quá trình sản
xuất nông nghiệp được ưu tiên nghiên cứu cho mục đích xử lý nước đặc biệt là nước
thải công nghiệp. Bởi giá thành của các vật liệu này rẻ có thể được ứng dụng ở Việt
Nam là một nước có nền nông nghiệp phát triển.
Với mục tiêu tìm kiếm một loại phụ phẩm nông nghiệp có khả năng xử lý
hiệu quả các ion kim loại nặng nói chung và với Crom nói riêng, trong những
nghiên cứu ban đầu này chúng tôi chọn vỏ trấu biến tính để nghiên cứu hấp phụ
crom, tách Crom khỏi nguồn nước thải.