Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng của bã mía sau khi biến tính bằng axit xitric và thử nghiệm xử lý môi trường
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (309.06 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
--------------------------------
TRẦN THỊ VÂN HẠNH
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ
ION KIM LOẠI NẶNG CỦA BÃ MÍA SAU KHI BIẾN TÍNH
BẰNG AXIT XITRIC VÀ THỬ NGHIỆM
XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Thái Nguyên, năm 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
--------------------------------
TRẦN THỊ VÂN HẠNH
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ
ION KIM LOẠI NẶNG CỦA BÃ MÍA SAU KHI BIẾN TÍNH
BẰNG AXIT XITRIC VÀ THỬ NGHIỆM
XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ HỮU THIỀNG
Thái Nguyên, năm 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc
nhất đến thầy giáo PGS.TS. Lê Hữu Thiềng – Người đã tận tình
hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và đi đến hoàn thiện đề tài
này.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tập thể giáo viên khoa
Hoá học - trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã nhiệt tình và
tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô
giáo và các bạn bè thân hữu đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn cho tôi
trong quá trình học tập và hoàn thiện đề tài này.
Thái Nguyên, tháng 08 năm 2010
Tác giả
Trần Thị Vân Hạnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1
Chương 1:TỔNG QUAN
3
1.1. Giới thiệu về đối tượng xử lý: ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+, Pb2+.
3
1.1.1.Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng.
3
1.1.2.Tác động sinh hóa của ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ đối với con người và môi trường.
3
1.1.2.1. Chì.
4
1.1.2.2. Đồng.
4
1.1.2.3. Niken.
5
1.1.3. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước.
5
1.2. Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng.
6
1.2.1. Phương pháp kết tủa.
6
1.2.2. Phương pháp trao đổi ion.
7
1.2.3. Phương pháp hấp phụ.
7
1.2.4. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ.
7
1.2.4.1. Sự hấp phụ, cân bằng hấp phụ.
7
1.2.4.2. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt.
11
1.2.5. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước.
13
1.2.5.1. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước.
13
1.2.5.2. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước.
13
1.3. Quá trình hấp phụ động trên cột.
14
1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng.
15
1.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử.
16
1.4.2. Cơ sở của vạch phổ hấp thụ nguyên tử.
16
1.5. Phương pháp phân tích định lượng bằng phổ hấp thụ nguyên tử.
16
1.6. Các điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng chì bằng phép đo phổ
17
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
hấp thụ nguyên tử ngọn lửa đèn khí (F - AAS).
1.7. Giới thiệu về VLHP: Bã mía.
17
1.8. Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP.
18
Chương 2: THỰC NGHIỆM.
20
2.1. Dụng cụ và hoá chất.
20
2.1.1. Dụng cụ.
20
2.1.2. Hoá chất.
20
2.2. Chế tạo VLHP từ bã mía.
21
2.3. Khảo sát tính chất bề mặt của VLHP chế tạo được.
21
2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định Cu2+, Ni2+, Pb2+ theo phương
21
pháp phổ hấp thụ nguyên tử.
2.4.1. Dựng đường chuẩn xác định nồng độ chì.
22
2.4.2. Dựng đường chuẩn xác định nồng độ đồng.
22
2.4.3. Dựng đường chuẩn xác định nồng độ niken.
23
2.5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ của VLHP theo
24
phương pháp hấp phụ tĩnh.
2.5.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP.
24
2.5.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP và nguyên liệu.
24
2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của VLHP.
24
2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cu2+, Ni2+, Pb2+ đến khả năng
25
hấp phụ của VLHP.
2.6. Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ bằng
25
VLHP chế tạo từ bã mía theo phương pháp hấp phụ động trên cột.
2.6.1. Chuẩn bị cột hấp phụ.
25
2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng.
25
2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit clohiđric đến khả năng giải
26
hấp, thu hồi ion Cu2+, Ni2+, Pb2+ của VLHP.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2.6.3.1. Dùng dung dịch rửa giải là EDTA.
26
2.6.3.2. Dùng dung dịch rửa giải là HNO3.
26
2.6.3.2. Dùng dung dịch rửa giải là HCl.
26
2.7. Khảo sát khả năng tái sử dụng VLHP.
26
2.8. Sử dụng VLHP chế tạo từ bã mía xử lý nước thải chứa ion Pb 2+.
27
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
28
3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt hấp phụ của VLHP.
28
3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP và nguyên liệu.
29
3.3. Kết quả khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP.
30
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của VLHP.
32
3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu Cu2+, Ni2+, Pb2+ đến
34
khả năng hấp phụ của VLHP.
3.5.1. Đối với Cu2+:
35
3.5.2. Đối với Ni2+:
36
3.5.3. Đối với Pb2+:
37
3.6. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Cu2+, Ni2+,
38
Pb2+ trên cột hấp phụ.
3.6.1. Khảo sát tốc độ dòng chảy đến khả năng hấp phụ của Cu2+:
38
3.6.2. Khảo sát tốc độ dòng chảy đến khả năng hấp phụ của Ni2+:
41
3.6.3. Khảo sát tốc độ dòng chảy đến khả năng hấp phụ của Pb2+.
43
3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit giải hấp.
44
3.7.1. Kết quả khảo sát khả năng giải hấp của các dung dịch rửa giải ở
44
các nồng độ khác nhau.
3.7.1.1. Khi sử dụng dung dịch giải hấp là EDTA.
44
3.7.1.2. Khi sử dụng dung dịch giải hấp là HNO3.
47
3.7.1.3. Khi sử dụng dung dịch giải hấp là HCl.
50
3.8. Kết quả của sự tái sử dụng vật liệu hấp phụ với vật liệu hấp phụ đã
54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
hấp phụ ion Pb2+.
3.9. Kết quả của việc sử dụng VLHP chế tạo từ bã mía xử lý nước thải
55
chứa Pb2+.
KẾT LUẬN
57
CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
60
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Nồng độ giới hạn của một số kim loại trong nước thải công
5
nghiệp và nước cấp sinh hoạt.
Bảng 2: Một số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt.
11
Bảng 3: Điều kiện để xác định chì, đồng, niken.
17
Bảng 4: Số liệu xây dựng đường chuẩn chì.
22
Bảng 5: Số liệu xây dựng đường chuẩn đồng.
22
Bảng 6: Số liệu xây dựng đường chuẩn niken.
23
Bảng 7: Các thông số hấp phụ của nguyên liệu và VLHP đối với
29
Cu2+, Ni2+, Pb2+.
Bảng 8: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời
30
gian xử lý.
Bảng 9: Ảnh hưởng của pH đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ của VLHP.
32
Bảng 10: Ảnh hưởng của nồng độ đầu Cu2+, Ni2+, Pb2+ đến dung
34
lượng và hiệu suất hấp phụ của VLHP.
Bảng 11: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir của Cu2+,
38
Ni2+, Pb2+.
Bảng 12: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ của
39
VLHP đối với Cu2+.
Bảng 13: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ của
41
VLHP đối với Ni2+.
Bảng 14: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ của VLHP
43
đối với Pb2+.
Bảng 15: Kết quả giải hấp Cu2+ bằng EDTA với nồng độ khác nhau.
45
Bảng 16: Kết quả giải hấp Ni2+ bằng EDTA với nồng độ khác nhau.
46
Bảng 17: Kết quả giải hấp Cu2+ bằng axit HNO3 với nồng độ khác nhau.
47
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Bảng 18: Kết quả giải hấp Ni2+ bằng axit HNO3 với nồng độ khác
48
nhau.
Bảng 19: Kết quả giải hấp Cu2+ bằng axit HCl với nồng độ khác nhau.
50
Bảng 20: Kết quả giải hấp Ni2+ bằng axit HCl với nồng độ khác nhau.
51
Bảng 21: Kết quả giải hấp Pb2+ bằng axit HCl với nồng độ khác nhau.
52
Bảng 22: So sánh khả năng hấp phụ của VLHP mới và VLHP tái sinh.
54
Bảng 23: Kết quả tách loại Pb2+ khỏi nước thải.
55
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Mô hình cột hấp phụ
14
Hình 2 : Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ tại
15
điểm cuối của cột theo thời gian.
Hình 3: Đường chuẩn xác định hàm lượng chì.
22
Hình 4: Đường chuẩn xác định nồng độ đồng.
23
Hình 5: Đường chuẩn xác định nồng độ niken.
23
Hình 6: Phổ IR của nguyên liệu
28
Hình 7: Phổ IR của VLHP
28
Hình 8: Ảnh SEM của nguyên liệu
29
Hình 9: Ảnh SEM của VLHP
29
Hình 10: Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian xử lý.
31
Hình 11: Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ VLHP vào pH của dung
33
dịch Cu2+, Ni2+, Pb2+.
Hình 12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với sự hấp phụ của Cu2+.
35
Hình 13: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ Cu2+.
36
Hình 14: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với sự hấp phụ của Ni2+.
36
Hình 15: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ Ni2+.
37
Hình 16: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với sự hấp phụ của Pb2+.
37
Hình 17: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ Pb2+.
38
Hình 18: Nồng độ Cu2+ sau khi ra khỏi cột ứng với tốc độ dòng và đơn
40
vị thể tích khác nhau.
Hình 19: Nồng độ Ni2+ sau khi ra khỏi cột ứng với tốc độ dòng và đơn
42
vị thể tích khác nhau.
Hình 20: Nồng độ Pb2+ sau khi ra khỏi cột ứng với tốc độ dòng và đơn
43
vị thể tích khác nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
