NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG hấp PHỤ THUỐC NHUỘM

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA HỌC

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM
CỦA TRO TRẤU TRONG DUNG DỊCH NƯỚC

Giảng viên cố vấn:

Sinh viên thực hiện:

ThS. Trần Minh Ngọc

1. Trương Thị Kim Huệ
2. Nguyễn Minh Quân
3. Nguyễn Mạnh

Huế, 01/2016
1


TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

- Xử lý nước thải công nghiệp trước khi thải ra môi trường là vấn đề cần được quan tâm của các nhà máy sản xuất công
nghiệp.
- Tro trấu: nguồn phế thải nông nghiệp phổ biến hiện nay ở trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.

2

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Đánh giá khả năng hấp phụ chất màu phẩm nhuộm dianix orange S-G 200% của tro trấu trong dung dịch nước.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm của tro trấu trong dung dich nước.

3


TỔNG QUAN

KẾT LUẬN VÀ
KIẾN NGHỊ

NỘI DUNG

PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU

KẾT QUẢ VÀ
THẢO LUẬN

4


TỔNG QUAN
1. Nguyên liệu vỏ trấu:
- Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.

- Đốt vỏ trấu: 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy và 25% còn lại chuyển thành tro.

- Mỗi

năm lượng vỏ trấu thải ra

khoảng trên 8.8 triệu tấn.
- Ứng dụng của vỏ trấu:
+ Làm chất đốt.
+ Sản xuất gas sinh học (khí hóa
trấu).
+ Sản xuất oxit silic, thủy tinh
lỏng.
+ Làm vật liệu xây dựng.

5


TỔNG QUAN
2. Phẩm màu dianix orange S-G:
.
- Công thức phân tử: C24H21N5O4
- Công thức cấu tạo:

- Tổng hợp từ 4-nitrobenzen amine diazo, và 2-((2-cyanoethyl) (phenyl) amino) ethyl benzoate.

6


TỔNG QUAN

3. Hấp phụ:
- Hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp.

Bảng 1. Đặc trưng của các loại hấp phụ
Hấp phụ vật lý

Hấp phụ hóa học

Nhiệt hấp phụ

Không lớn

Khá lớn, từ 9.556-191.12 kcal/mol

Tính chất hấp phụ

Không có sự chọn lọc

Chọn lọc cao

Nhiệt độ xảy ra

Thấp

Nhiệt độ cao hơn

Loại tương tác

Tương tác giữa các phân tử

Lực có bản chất hóa học

Entanpi

Thấp, ΔH < 4.778 kcal/mol

Lớp xảy ra hấp phụ

Đa lớp

Đơn lớp

Năng lượng hoạt hóa

Thấp

Khá lớn

Quá trình hấp phụ

Thuận nghịch

Bất thuận nghịch

7


TỔNG QUAN
4. Các loại chất hấp phụ:

- Than hoạt tính: là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình, một phần nữa có dạng tinh thể
vụn grafit.
- Silic đioxit: là một ôxít của silic có công thức hóa học là SiO2. Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở
o
1650 C, không tan trong nước.
- Zeolit: là các aluminosilicat tinh thể có cấu trúc không gian 3 chiều với hệ thống lỗ xốp đồng đều và trật tự, còn có tên
khác là rây phân tử.
- Vật liệu mao quản trung bình.

8


TỔNG QUAN
5. Tình hình nghiên cứu:
- Trong nước: Ở Việt Nam, mặc dù nguồn nguyên liệu vỏ trấu rất dồi dào nhưng số lượng đề tài nghiên cứu về tro trấu vẫn
còn rất hạn chế.
- Ngoài nước: Hiện nay, trên thế giới có nhiều đề tài nghiên cứu về tro trấu, đặc biệt nó được chú ý nhiều trong lĩnh vực
hấp phụ.

9


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

10


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Phương pháp trắc quang:

- Nguyên tắc: muốn xác định một cấu tử X nào đó, ta chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự
hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định.

- Cơ sở của phương pháp là định luật Bouguer-Lambert-Beer. Biểu thức của định luật:
ΔD = log (I0/I) = ɛλLC

11


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Gồm 2 phương pháp thường dùng:
- Phương pháp định lượng bằng phương pháp trắc quang:
+ Ưu điểm: đơn giản, không cần máy móc đo phổ.
+ Nhược điểm: chỉ xác định nồng độ gần đúng của chất cần định lượng.
- Phương pháp đường chuẩn:
+ Ưu điểm: xác định được hàng loạt mẫu cùng loại nên nhanh, kinh tế và kết quả tương đối chính xác.
+ Nhược điểm: phải có máy đo chính xác và đôi khi có sự sai lệch nền giữa mẫu chuẩn và mẫu phân tích dẫn đến sai
lệch kết quả.

12


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu bằng phương pháp đường chuẩn:
- Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ của tro trấu.
- Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ của tro trấu.
- Nghiên cứu quá trình đẳng nhiệt hấp phụ.
- Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ.
- Xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ.

-Xác định năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ.

13


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 

2. Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ:
- Các mô hình động học được sử dụng để nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ là: phương trình bậc nhất biểu kiến và
bậc hai biểu kiến.
- Trong các mô hình này, dung lượng hấp phụ chất màu tại thời điểm t được xác định theo công thức:

- Phương trình động học hấp phụ bậc nhất biểu kiến có dạng:

- Phương trình động học hấp phụ bậc hai biểu kiến được biểu diễn dưới dạng:

14


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 

3. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ:
- Hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ phổ biến để mô tả trạng thái cân bằng hấp phụ là phương trình đẳng nhiệt Langmuir và
phương trình Freundlich.
+ Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:

+ Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich:
qe = x/m = K.C

1/n

e

15


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 

Xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ:
Các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ gồm: ΔG, ΔH và ΔS xác định thông qua các thí nghiệm khảo sát sự ảnh
hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ.

Để xác định các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ, cần tiến hành xác định dung lượng hấp phụ của tro trấu đối với
chất màu trong nước ở các nhiệt độ khác nhau.

16


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. Xây dựng phương trình đường chuẩn màu phẩm nhuộm:
C=10 ÷ 140 mg/L, λ =489 nm.
Bảng 2. Kết quả đo quang xây dựng phương trình đường chuẩn

m (mg/L)

A

10

0,1830

20

0,2536

30

0,3924

40

0,4699

50

0,5542

60

0,6376

70

0,7790

80

0,9073

90

0,9971

100

1,0964

110

1,1288

120

1,3203

140

1,4629

17


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 1. Phương trình đường chuẩn xác định nồng độ

Phương trình đường chuẩn có dạng y=a+bx với a=0.06 và b=0.010

18


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
2. Nghiên cứu quá trình hấp phụ phẩm nhộm thuốc nhuộm lên tro trấu:
2.1. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ của tro trấu:
Chuẩn bị 5 mẫu: V=50mL, C=100mg/L, lượng tro trấu 40g/L, pHi=5÷9, λ =489 nm.

Bảng 3. Hiệu suất hấp phụ màu phẩm nhuộm ở các pH khác nhau

pH

Ce(mg/L)

H%

5

15,24

84,8

6

16,47

83,5

7

17,58

82,4

8

15,67

84,3

9

21,52

78,5

19


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 2 . Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ màu phẩm nhuộm lên tro trấu theo pH

Kết luận: hiệu suất hấp phụ của tro trấu thay đổi không đáng kể tại các giá trị pH khác nhau

quá trình hấp phụ màu

phẩm nhuộm lên tro trấu ít phụ thuộc vào pH môi trường.

20


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
2.2. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ phẩm nhuộm:
mtro=2g, V=50mL, C thay đổi, t=2h, λ =489 nm.

Bảng 4. Dung lượng hấp phụ màu phẩm nhuộm ở nồng độ ban đầu khác nhau

Mẫu

Co(mg/L)

Ce (mg/L)

qe ( mg/L)

A1

60

10,8396

1,22901

A2

80

17,13861

1,571535

A3

100

25,91089

1,852228

A4

120

43,82178

1,904455

A5

140

51,0198

2,224505

21

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Bảng 5. Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ sử dụng trong bài nghiên cứu này

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Freundlich

Phương trình mô tả

Sự phụ thuộc các tham số

ln qe theo ln C e

Langmuir1

Langmuir 2

Langmuir 3

Elovich

22


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
 Các

0
kết quả của quá trình khảo sát ở 303 K:

Mối liên hệ giữa ln qe và ln Ce theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich:

Hình 3. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa ln qe và ln Ce
23


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
 Mô

hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-1 có dạng :
 

Hình 4. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa 1/Ce và 1/qe
24


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
 Mô

hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-2 có dạng :

Hình 5. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa Ce/qe và Ce
25