Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của than cacbon hóa từ vỏ cà phê (2018)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

======
LÊ THỊ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
Ni(II) CỦA THAN CACBON HÓA
TỪ VỎ CÀ PHÊ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trƣờng
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. ĐỖ THỦY TIÊN

HÀ NỘI - 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

======
LÊ THỊ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
Ni(II) CỦA THAN CACBON HÓA
TỪ VỎ CÀ PHÊ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trƣờng

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. ĐỖ THỦY TIÊN

HÀ NỘI - 2018


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn chân thành nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới Ths. Đỗ
Thủy Tiên – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã trực tiếp hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành bản khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa Hóa
học đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập dưới
mái trường ĐH Sư phạm Hà Nội 2.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn tạo mọi
điều kiện, động viên, giúp đỡ em trong quá trình học tập.
Do điều kiện thời gian và trình độ còn hạn chế, nên bản khóa luận này
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy,
cô giáo cũng như toàn thể các bạn để khóa luận của em có thể hoàn thiện
hơn.
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hồng Nhung

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bài khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
thực sự của cá nhân em, đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết,
nghiên cứu khảo sát thực nghiệm dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của ThS. Đỗ
Thủy Tiên.
Các số liệu và những kết quả đo đƣợc trong khóa luận là trung thực, do
cá nhân em tiến hành thí nghiệm.
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hồng Nhung

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu viết tắt

Tên đầy đủ

VLHP

Vật liệu hấp phụ.

IR

Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (Infrared (IR)
spectroscopy).

TOC

Tổng lƣợng cacbon hữu cơ.

SEM

Phƣơng pháp điện tử quét SEM.

TN

Thí nghiệm

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................. 3
1.1. Giới thiệu về nguyên tố Niken ................................................................... 3
1.1.1.Tính chất vật lí, hóa học của Niken ......................................................... 3
1.1.2. Công dụng của Niken. ............................................................................. 3
1.1.3. Ảnh hƣởng của Niken. ............................................................................ 4
1.2. Giới thiệu về phƣơng pháp hấp phụ. .......................................................... 4
1.2.1. Các khái niệm. ......................................................................................... 4
1.2.2. Cân bằng hấp phụ. ................................................................................... 7
1.2.3. Các phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ. ................................................. 9
1.3. Một số hƣớng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP .. 11
1.3.1. Giới thiệu về vỏ cà phê ......................................................................... 12
1.3.2. Thành phần chính của vỏ cà phê .......................................................... 13
1.4. Giới thiệu về công nghệ cacbon hóa, than cacbon hóa. ........................... 14
1.4.1. Công nghệ cacbon hóa. ......................................................................... 14
1.4.2. Than cacbon hóa. .................................................................................. 14
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ...................................................................... 16
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 16
2.2. Hóa chất và dụng cụ. ................................................................................ 16
2.2.1. Hóa chất................................................................................................ 16
2.2.2. Thiết bị ................................................................................................. 16
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................... 17
2.3.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu. .............................................................. 17

2.3.2. Phƣơng pháp phân tích.......................................................................... 17
2.3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm. ................................................................... 17

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

2.3.3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn Ni(II)............................................................ 17
2.3.3.2. Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê. ......................... 17
2.3.3.3. Quy trình thực nghiệm. ...................................................................... 18
2.3.3.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ Ni(II) của
VLHP. ............................................................................................................. 18
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 21
3.1. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn Ni(II). .................................................... 21
3.2. Tính toán khả năng tạo than từ vỏ cà phê trong lò nung chứa khí
Argon. .............................................................................................................. 21
3.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung than, thời gian nung đến khả năng hấp
phụ NI(II) của các vật liệu . ............................................................................ 23
3.4. Kết quả đánh giá cấu trúc bề mặt của VLHP ........................................... 24
3.4.1. Phổ IR của vật liệu. ............................................................................... 24
Hình 3.4. Kết quả phân tích trên phổ hồng ngoại IR của vật liệu................... 24
3.4.2. Kết quả chụp SEM. ............................................................................... 25
3.5. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ Ni(II)
của VLHP . ...................................................................................................... 25
3.5.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ Ni(II) của

VLHP. ............................................................................................................. 25
3.5.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp
phụ Ni(II) của VLHP. ..................................................................................... 27
3.5.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của liều lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp
phụ Ni(II) của VLHP. ..................................................................................... 28
3.5.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả
năng hấp phụ của VLHP ................................................................................. 30
3.6. Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ ....................................................... 31
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 34
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số hằng số vật lí của Niken ....................................................... 3
Bảng 1.2: Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ .................................................... 9
Bảng 1.3. Sự khác nhau về thành phần trong vỏ cà phê trồng tại tỉnh Đắk
Lắk và tỉnh Điện Biên ..................................................................................... 13
Bảng 1.4: Kích thƣớc và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóa trên
các vật liệu khác nhau .................................................................................... 15
Bảng 3.1. Kết quả đo độ hấp phụ quang của dung dịch Ni(II) với các nồng
độ khác nhau.................................................................................................... 21
Bảng 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê ở các nhiệt độ khác
nhau. ................................................................................................................ 22

Bảng 3.3: Hiệu suất hấp phụ kim loại Ni(II) của các VLHP .......................... 23
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ Ni(II)
của VLHP. ....................................................................................................... 26
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian hấp phụ đến khả năng
hấp phụ của VLHP. ......................................................................................... 27
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của liều lƣợng VLHP đến hiệu suất
hấp phụ Ni(II) của VLHP. ............................................................................... 29
Bảng 3.7: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả
năng hấp phụ của VLHP. ................................................................................ 30
Bảng 3.8: Các thông số khảo sát sự hấp phụ Ni(II) của VLHP ...................... 31

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ............................................. 11
Hình1.2: Sự phụ thuộc của

vào Ccb .................................................... 11

Hình 3.1: Đƣờng chuẩn Ni(II)........................................................................ 21
Hình 3.2: Hiệu suất tạo than cacbon hóa từ vỏ cà phê ở các nhiệt độ khác
nhau. ................................................................................................................ 22
Hình 3.3: Hiệu quả hấp phụ Ni(II) của than cacbon hóa từ vỏ cà phê ở các

nhiệt độ và thời gian nung khác nhau. ............................................................ 23
Hình 3.4: Kết quả phân tích trên phổ hồng ngoại IR của vật liệu .................. 24
Hình 3.5: Hình thái học bề mặt của VLHP ..................................................... 25
Hình 3.6: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) của VLHP. ........ 26
Hình 3.7: Ảnh hƣởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ của
VLHP. ............................................................................................................. 28
Hình 3.8: Ảnh hƣởng của liều lƣợng VLHP đến hiệu suất hấp phụ Ni(II)
của VLHP. ....................................................................................................... 29
Hình 3.9: Ảnh hƣởng của nồng độ Ni(II) ban đầu đến khả năng hấp phụ
Ni(II) của VLHP.............................................................................................. 31
Hình 3.10: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với Ni(II) .. 32
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của VLHP đối với Ni(II) ............ 32

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

MỞ ĐẦU
 Lý do chọn đề tài
Đất nƣớc ta đang ngày càng phát triển theo hƣớng Công nghiệp hóa,
hiện đại hóa đất nƣớc. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp
là sự gia tăng về số lƣợng chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng. Lƣợng chất thải
này bao gồm nhiều thành phần nhƣ vô cơ, hữu cơ và đặc biệt là kim loại nặng.
Một phần kim loại nặng này nằm trong nƣớc thải, chúng rất khó bị loại bỏ
bằng các biện pháp xử lý nƣớc thải thông thƣờng và nếu chúng xâm nhập vào

các nguồn nƣớc sinh hoạt ở mức cao hơn cho phép sẽ là nguồn gốc của nhiều
bệnh hiểm nghèo, đe dọa sức khỏe và tính mạng con ngƣời. Phần còn lại tích
lũy trong đất, gián tiếp đi vào chuỗi thức ăn và gây ảnh hƣởng tới sức khỏe
con ngƣời và sinh vật sống [5].Vì vậy, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là
ô nhiễm kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp đang là vấn đề đang
đƣợc quan tâm.
Hiện nay, Niken đƣợc sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hóa
chất, luyện kim, xi mạ, điện tử, ... nên nó thƣờng có mặt trong nƣớc thải công
nghiệp, hoặc bùn thải. Niken xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đƣờng hô hấp,
nó gây ra các triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu. Nếu tiếp xúc nhiều với
Niken sẽ ảnh hƣởng đến phổi, hệ thần kinh trung ƣơng, gan, thận. Da tiếp xúc
với Niken sẽ gây hiện tƣợng viêm da, xuất hiện dị ứng, ... Vì vậy, việc loại trừ
các thành phần chứa kim loại nặng Ni(II) độc hại ra khỏi nguồn nƣớc, đặc biệt
là nƣớc thải công nghiệp là một trong những mục tiêu bảo vệ môi trƣờng quan
trọng cần phải giải quyết hiện nay.
Đã xuất hiện nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng nhằm tách các ion kim
loại nặng ra khỏi môi trƣờng nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý, phƣơng pháp
sinh học, phƣơng pháp hóa học,… Trong đó, phƣơng pháp hấp phụ đƣợc áp
dụng rộng rãi và cho kết quả rất tốt [5]. Với mục tiêu là tìm kiếm nguyên liệu
có sẵn trong tự nhiên, dễ kiếm, rẻ tiền, có thể tái tạo lại đƣợc để hấp phụ, loại
bỏ kim loại nặng trong nƣớc (ví dụ nhƣ lõi ngô, bã trà, bã mía, bùn chƣng cất,
vỏ trấu, mùn cƣa, xỉ lò cao,… ) là vấn đề mà em lựa chọn. Và vỏ cà phê đang
là nguyên liệu đƣợc rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Chính vì vậy

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

1

LỚP: K40B-SP HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của than cacbon hóa từ vỏ
cà phê"
 Mục đích:
- Điều chế đƣợc các VLHP từ vỏ cà phê để ứng dụng làm vật liệu hấp
phụ Ni(II) trong nƣớc.
- Tìm đƣợc các điều kiện tối ƣu (pH, thời gian hấp phụ, liều lƣợng
VLHP, nồng độ Ni(II) ban đầu) trong quá trình hấp phụ Ni(II).
 Nội dung nghiên cứu:
- Điều chế than cacbon hóa từ vỏ cà phê ở các nhiệt độ và thời gian khác
nhau.
- Tính toán hiệu suất tạo than từ vỏ cà phê trong lò nung chứa khí Argon.
- Đánh giá khả năng hấp phụ Ni(II) của các VLHP đƣợc điều chế từ vỏ
cà phê.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ Ni(II) của mẫu
VLHP đã chọn.
- Xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của VLHP đã chọn.
 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Điều chế đƣợc VLHP có nguồn gốc tự nhiên từ vỏ cà phê để ứng dụng
làm vật liệu hấp phụ các ion kim loại nặng, những ion kim loại gây ô nhiễm
môi trƣờng.

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

2

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về nguyên tố Niken
1.1.1.Tính chất vật lí, hóa học của Niken
Niken (Z = 28) thuộc nhóm VIIIB trong Bảng tuần hoàn, cấu Hình
electron là: [Ar] 3d84s2.

Bảng 1.1: Một số hằng số vật lí của Niken
[Ar]3d84s2

Cấu hình electron
Năng lƣợng ion hóa, kJ/mol
I1

737,1

I2

1753,0

I3

3395

Nhiệt độ nóng chảy, ◦C

1728

Nhiệt độ sôi, ◦C

3186

Nhiệt thăng hoa, KJ/mol

377,5

Vào năm 1804, nhà Hóa học ngƣời Đức Richter đã rất khó khăn khi
cho Niken sunfat kết tinh lại 32 lần và rồi kết quả là ông đã thu đƣợc Niken
tinh khiết. Đến hơn nửa thế kỷ sau, vào khoảng năm 1865, ngƣời ta đã tìm ra
đƣợc những mỏ Niken rất lớn trên đảo Tân Calêđoni.
Trong tự nhiên, Niken xuất hiện ở dạng hợp chất với lƣu
huỳnh trong khoáng chất millerit, với asen trong khoáng chất niccolit,
và với asen cùng lƣu huỳnh trong quặng Niken. Niken là kim loại có
màu trắng bạc, bề mặt bóng láng. Niken nằm trong nhóm sắt từ. Đặc
tính cơ học: cứng, dễ dát mỏng và dễ uốn, dễ kéo sợi.
1.1.2. Công dụng của Niken.
Ở điều kiện bình thƣờng, nó trơ với oxi trong không khí nên thƣờng
đƣợc dùng trong các thiết bị hóa học (điện cực), và trong một số hợp kim nhƣ
bạc Đức (German silver), thép không rỉ, pin sạc,….
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

3

LỚP: K40B-SP HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

Niken là một nguyên tố cần thiết cho vi sinh vật và thực vật để thực
hiện các phản ứng quan trọng của sự sống.
Niken đƣợc sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hóa chất, luyện
kim, xi mạ, điện tử, ...
1.1.3. Ảnh hưởng của Niken.
Trong vỏ Trái đất, hàm lƣợng Niken chiếm khoảng 0.015%. Trong đất,
lƣợng Niken có thể đạt 5-50mg/kg. Trong nƣớc tự nhiên, hàm lƣợng Niken
thƣờng nhỏ hơn 0.02mg/l nhƣng trong nƣớc sinh hoạt (nƣớc máy) do quá
trình hòa tan từ các thiết bị, hàm lƣợng Niken có thể lên đến 1mg/l. Thức ăn
hàng ngày của chúng ta cũng có chứa Niken, lƣợng xâm nhập vào cơ thể
khoảng 0.1-0.3 mg/ngày. Khoảng 60-70% lƣợng Niken đƣợc dùng trong các
ngành công nghiệp hóa chất, luyện kim, xi mạ, điện tử, ... Niken là kim loại
có tính linh động cao trong môi trƣờng nƣớc, có khả năng tạo phức khá bền
với các chất hữu cơ tự nhiên và tổng hợp. Vì vậy, phần lớn nó thƣờng có mặt
trong nƣớc thải công nghiệp, hoặc bùn thải. Nó gây ra nhiều ảnh hƣởng đến
môi trƣờng và con ngƣời:
+ Là độc chất đối với động vật và thực vật sống dƣới nƣớc.
+ Làm biến đổi các tính chất lý hóa của nƣớc, tạo ra sự tích tụ sinh học
đáng lo ngại theo chiều dài chuỗi thức ăn.
+ Ảnh hƣởng đến đƣờng ống dẫn nƣớc, mạch nƣớc ngầm, gây ăn mòn
hệ thống cống rãnh.
+ Niken xâm nhập vào cơ thể con ngƣời chủ yếu qua đƣờng hô hấp, nó
gây ra các triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu. Nếu tiếp xúc nhiều với
Niken sẽ ảnh hƣởng đến phổi, hệ thần kinh trung ƣơng, gan, thận. Da tiếp xúc

với Niken sẽ gây hiện tƣợng viêm da, xuất hiện dị ứng, ...
1.2. Giới thiệu về phƣơng pháp hấp phụ.
1.2.1. Các khái niệm.
 Hấp phụ: Là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (rắn
- khí, rắn - lỏng, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Trong đó:

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

4

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

+ Chất hấp phụ: là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các
phần tử nằm tiếp xúc với nó của pha khác.
+ Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề
mặt chất hấp phụ.
+ Pha mang: hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ.
Hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt. Ngƣợc với sự hấp phụ là quá trình đi
ra khỏi bề mặt chất hấp phụ của các phần tử bị hấp phụ. Tùy theo bản chất lực
tƣơng tác giữa các phân tử của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ ngƣời ta phân
biệt thành hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [3].
- Hấp phụ vật lý:
+ Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander
Walls giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba
loại lực: cảm ứng, định hƣớng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì

vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao.
+ Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một
quá trình thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp
phụ. Nhiệt lƣợng tỏa ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ
vật lý ít phụ thuộc vào bản chất hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu
trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị hấp phụ [3].
- Hấp phụ hóa học:
+ Định nghĩa: Hấp phụ hóa học là phƣơng pháp hấp phụ đƣợc gây ra bởi
các liên kết hóa học (liên kết cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí). Trong
hấp phụ hóa học có sự trao đổi electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
Cấu trúc electron phân tử các chất tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi
rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học. Nhiệt lƣợng tỏa ra khi hấp phụ
hóa học thƣờng lớn hơn 22 kcal/mol.
Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là
tƣơng đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Một số trƣờng hợp tồn tại cả
quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá
trình hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm và khả
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

5

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

năng hấp phụ hóa học tăng lên [7].
 Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc

Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc là hấp phụ hỗn hợp, vì trong hệ có ít
nhất ba thành phần gây tƣơng tác là: nƣớc - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ.
Do sự có mặt của nƣớc nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và
có chọn lọc giữa chất bị hấp phụ và nƣớc tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị
hấp phụ - chất hấp phụ; nƣớc - chất hấp phụ, cặp nào có tƣơng tác mạnh hơn
thì hấp phụ xảy ra với cặp đó.
Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của
chất bị hấp phụ trong nƣớc, tính ƣa nƣớc hoặc kị nƣớc của chất hấp phụ, mức
độ kị nƣớc của chất bị hấp phụ trong nƣớc. Vì vậy, khả năng hấp phụ của chất
hấp phụ đối với chất bị hấp phụ trƣớc tiên phụ thuộc vào tính tƣơng đồng về
độ phân cực giữa chúng: chất bị hấp phụ không phân cực đƣợc hấp phụ tốt
trên chất hấp phụ không phân cực và ngƣợc lại. Đối với các chất có độ phân
cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số dạng phức oxy anion nhƣ SO42-,
PO43- ,CrO42- … thì quá trình hấp phụ xảy ra do tƣơng tác tĩnh điện thông qua
lớp điện kép. Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực cao trong nƣớc bị bao
bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nƣớc, do đó bán kính (độ lớn) của các ion,
các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hƣởng nhiều đến khả năng hấp phụ của hệ
do tƣơng tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị, ion nào có bán kính lớn hơn
sẽ đƣợc hấp phụ tốt hơn do độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hyđrat nhỏ hơn.
Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc còn bị ảnh hƣởng nhiều bởi pH của
dung dịch. Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ
và chất hấp phụ. Các chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu,
bazơ yếu hoặc lƣỡng tính sẽ bị phân li, tích điện âm, dƣơng hoặc trung hoà
tùy thuộc giá trị pH. Tại giá trị pH bằng điểm đẳng điện thì điện tích bề mặt
chất hấp phụ bằng không, trên giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện âm và
dƣới giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện dƣơng. Đối với các chất trao đổi
ion diễn biến của hệ cũng phức tạp do sự phân li của các nhóm chức và các
cấu tử trao đổi cũng phụ thuộc vào pH của môi trƣờng, đồng thời trong hệ
cũng xảy ra cả quá trình hấp phụ và tạo phức chất.
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

6

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thƣớc mao
quản…cũng ảnh hƣởng tới sự hấp phụ.
Đối với các hợp chất hữu cơ, trong môi trƣờng nƣớc chúng có độ tan
khác nhau do đó khả năng hấp phụ chúng trên VLHP là khác nhau. Phần lớn
các chất hữu cơ tồn tại trong nƣớc dạng phân tử trung hòa, ít bị phân cực nên
quá trình hấp phụ trên VLHP đối với chất hữu cơ chủ yếu theo cơ chế hấp phụ
vật lý. Khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trên VLHP phụ thuộc vào: pH của
môi trƣờng, lƣợng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ….
 Đặc tính của ion kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc:
Để tồn tại đƣợc ở trạng thái bền, các ion kim loại trong môi trƣờng nƣớc
bị hydrat hóa tạo ra lớp vỏ là các phân tử nƣớc, các phức chất hidroxo, các
cặp ion hay phức chất khác. Tùy thuộc vào bản chất hóa học của các ion, pH
của môi trƣờng, các thành phần khác cùng có mặt mà Hình thành các dạng
tồn tại khác nhau
 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ.
Quá trình hấp phụ về cơ bản ảnh hƣởng bởi các yếu tố sau :
- Khối lƣợng phân tử ;
- Cấu trúc phân tử ;
- Loại và số lƣợng các nhóm chức ;
- Hàm lƣợng tro và các hợp chất dễ bay hơi;

- Diện tích bề mặt riêng ;
- Số lƣợng vi lỗ có trong vật liệu ;
- pH của môi trƣờng hấp phụ và pH của vật liệu;
- Liều lƣợng vật liệu hấp phụ;
- Thời gian hấp phụ;
- Nồng độ chất hấp phụ.
1.2.2. Cân bằng hấp phụ.
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

7

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngƣợc pha
mang (hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ). Theo thời gian lƣợng chất bị hấp
phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngƣợc trở
lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ (quá trình
thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt
trạng thái cân bằng [7].
+ Dung lƣợng hấp phụ cân bằng:
Dung lƣợng hấp phụ cân bằng là khối lƣợng chất bị hấp phụ trên một
đơn vị khối lƣợng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định
về nồng độ và nhiệt độ [7].
Dung lƣợng hấp phụ đƣợc tính theo công thức:

(

q=

)

(1.1)

Trong đó:
- q: dung lƣợng hấp phụ (mg/g)
- V: thể tích dung dịch (l)
- m: khối lƣợng chất hấp phụ (g )
- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)
- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)
Trong quá trình hấp phụ, các phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng
thời, bởi vì các phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ dung dịch đến bề
mặt ngoài chất hấp phụ và sau đó khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất
hấp phụ [5].
+ Dung lƣợng hấp phụ bão hòa: là dung lƣợng ở trạng thái cân bằng
+ Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ
dung dịch ban đầu.

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

8

LỚP: K40B-SP HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

H=

(

)

. 100%

(1.2)

Trong đó:
H: Hiệu suất hấp phụ (%)
Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)
Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l).
1.2.3. Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ.
Một số đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt đƣợc nêu trong Bảng sau:
Bảng 1.2: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ
STT

Tên đƣờng đẳng
nhiệt hấp phụ

Phƣơng trình

Bản chất sự hấp
phụ

1

Langmuir

v
KL.p

v0 1  K L . p

Vật lý và Hóa học

2

Henry

v  k. p

3

Freundlich

4

Shlygin-FrumkinTemkin

v
1
 ln C 0 . p
vm a

BrunauerEmmett-Teller

p
1 C  1 p


.
v.( p0  p) vm C vm C p0

5

v  k. p

1/ n

(n  1)

Vật lý và Hóa học

Vật lý và Hóa học

Hóa học

Vật lý, nhiều lớp

(BET)
Trong các phƣơng trình trên, v là thể tích chất bị hấp phụ, v 0 là thể tích
hấp phụ cực đại, p là áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí, p0 là áp suất hơi bão
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

9

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết trong cùng nhiệt độ. Các
ký hiệu KL, k,a, n là các hằng số.
Trong đề tài này, em nghiên cứu cân bằng hấp phụ của các VLHP với
ion kim loại nặng Ni2+ trong môi trƣờng nƣớc theo mô hình đƣờng đẳng nhiệt
hấp phụ Langmuir.
Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đƣợc xây dựng dựa trên các
giả thuyết:
- Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định.
- Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
- Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lƣợng hấp phụ trên các
tiểu phân là nhƣ nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu
phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.
Phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir nêu ở Bảng 1.2 đƣợc xây
dựng cho hệ hấp phụ rắn - khí. Tuy nhiên, phƣơng trình trên cũng có thể áp
dụng cho hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc. Khi đó phƣơng trình Langmuir
đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
(1.3)

=θ=
Trong đó:

q, qm : dung lƣợng hấp phụ cân bằng, dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g)
: độ che phủ
b : hằng số Langmuir
Ccb : nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt trạng thái cân bằng hấp phụ (mg/l)
Phƣơng trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trƣng của hệ:
- Trong vùng nồng độ nhỏ: b.Ccb << 1 thì q =
phụ tuyến tính.

. b. Ccb mô tả vùng hấp

- Trong vùng nồng độ cao: b.Ccb >> 1 thì q =
hòa.

mô tả vùng hấp phụ bão

Khi nồng độ chất bị hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đƣờng đẳng
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

10

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

nhiệt biểu diễn là một đoạn cong. Để xác định các hằng số trong phƣơng trình
đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, đƣa phƣơng trình (1.3) về dạng phƣơng trình

đƣờng thẳng:

Ccb
1
1


.Ccb
q
b.qm qm

(1.4)

C
Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của cb vào Ccb sẽ xác định đƣợc các hằng
q
số KL, qm trong phƣơng trình. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng
nhƣ Hình 1.1 và Hình 1.2.

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir

Hình1.2: Sự phụ thuộc của

vào

Ccb

ON 

1
qm .K L

1.3. Một số hƣớng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm VLHP
Ngày nay, trên Thế giới và Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu,
nhiều đề tài khoa học nhằm tìm các giải pháp sử dụng vật liệu hấp phụ từ các
phế phẩm nông nghiệp có nguồn gốc tự nhiên để loại bỏ kim loại nặng trong
nƣớc thải công nghiệp. Nhiều công trình trong số đó đã đƣợc ứng dụng vào
thực tiễn cuộc sống và cho hiệu quả tốt, mở ra một hƣớng đi mới cho công
nghệ xử lý ô nhiễm môi trƣờng.
Bã mía: đƣợc đánh giá nhƣ phƣơng tiện lọc chất bẩn từ dung dịch nƣớc

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

11

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

và đƣợc ví nhƣ than hoạt tính trong việc loại bỏ các ion kim loại nặng nhƣ:
Cr(III), Ni(II), Cu(II) … Bên cạnh khả năng tách loại kim loại nặng, bã mía
còn thể hiện khả năng hấp phụ tốt đối với dầu [18]
Lõi ngô: một nhóm nghiên cứu ở trƣờng Đại học North Carolina, Hoa kỳ
tiến hành nghiên cứu và đề xuất quy trình xử lý lõi ngô bằng dung dịch NaOH
và H3PO4 để chế tạo VLHP kim loại nặng. Hiệu quả xử lý của VLHP tƣơng
đối cao. Dung lƣợng hấp phụ cực đại của hai ion kim loại nặng Cu 2+ và Cd2+

lần lƣợt là 0,39 mmol/g và 0,62 mmol/g [15]
Vỏ đậu tương: Có khả năng hấp phụ tốt đối với nhiều ion kim loại nặng
nhƣ Cd2+, Zn2+, ... và một số hợp chất hữu cơ, đặc biệt là ion Cu 2+. Vỏ đậu
tƣơng sau khi xử lý với NaOH và axit citric thì dung lƣợng hấp phụ cực đại
lên tới 108mg/g [19].
1.3.1. Giới thiệu về vỏ cà phê
Cà phê là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực của
Việt Nam đƣợc trồng chủ yếu ở các tỉnh Điện Biên, Sơn La, Quảng Trị, Bình
Phƣớc, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu và 5 tỉnh Tây nguyên. Tổng diện tích cà
phê cả nƣớc là 614.545ha, trong đó Tây Nguyên chiếm tỷ lệ khoảng 92%
(Cục Trồng trọt, 2012) [10]. Đắk Lắk là tỉnh có diện tích trồng cà phê lớn
nhất cả nƣớc. Theo báo cáo của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh
Đắk Lắk, sản lƣợng cà phê thành phẩm thu đƣợc hàng năm khoảng là 460.000
tấn, với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm 40% thì hàng năm sẽ thải ra gần 200.000 tấn vỏ
khô cà phê [1].
Những năm trƣớc đây, sau mỗi vụ thu hoạch, phơi khô, các nông hộ tập
trung xay xát vất vỏ cà phê bừa bãi ra ven đƣờng, gò đồi, hoặc chất thành
đống đốt gây ô nhiễm môi trƣờng. Một vài năm gần đây nông dân đã biết tận
dụng vỏ trấu, vỏ cà phê để làm phân compost, tuy nhiên việc làm phân
compost không phải là ứng dụng mang lại hiệu quả kinh tế cao cho ngƣời dân.
Chính vì vậy việc tận dụng vỏ cà phê để chế tạo than hoạt tính là một hƣớng
nghiên cứu mới có nhiều triển vọng về mặt kinh tế cũng nhƣ ứng dụng cải
thiện môi trƣờng.
Vỏ cà phê đƣợc nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các kim loại nặng
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

12

LỚP: K40B-SP HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

trong nƣớc nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polymer nhƣ
xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein. Than hoạt tính chế tạo từ
vỏ cà phê có cấu trúc dạng sợi, hệ mao quản có kích thƣớc nhỏ 0,4 đến
1,8nm.
Có thể thấy vỏ cà phê rất thích hợp để làm vật liệu cacbon hóa, vừa tiết
kiệm chi phí vật liệu, đồng thời tận dụng đƣợc lƣợng vỏ cà phê thải ra góp
phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng.
1.3.2. Thành phần chính của vỏ cà phê [11]
Bảng 1.3. Sự khác nhau về thành phần trong vỏ cà phê trồng tại tỉnh Đắk Lắk
và tỉnh Điện Biên
STT Thành phần vỏ cà phê

Trồng tại Đắk Lắk

Trồng tại Điện
Biên

1

% hemicelluloses

9,187

13,06

2

% lignin

19,58

19,182

3

% celluloses

61,473

67,758

Thành phần chính của vỏ cà phê là Gluxit gồm xenlulozo,
hemixenlulozo, lignin và một số hợp chất khác.
Sự kết hợp giữa xenlulozo và hemixenlulozo có chứa nhiều nhóm –OH,
thuận lợi cho khả năng hấp phụ thông qua liên kết hidro.
Xenlulozo là polisaccarit cao phân tử do các mắt xích

-glucoza

[C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết -1,4-glucozit. Phân tử khối của
xenlulozo rất lớn khoảng từ 100000-250000 đ.v.c. Trong mỗi phân tử
xenlulozo có khoảng 1000-15000 mắt xích glucozo.
Hemixenlulozo là polisaccarat giống nhƣ xenlulozo nhƣng có số mắt
xích nhỏ hơn và thƣờng bao gồm nhiều loại mắt xích có chứa nhóm axetyl và
metyl.

Lignin là loại polime đƣợc tạo bởi các mắt xích phenylpropan. Lignin
giữ vai trò kết nối giữa xenlulozo và hemixenlulozo.
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

13

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

1.4. Giới thiệu về công nghệ cacbon hóa, than cacbon hóa.
1.4.1. Công nghệ cacbon hóa.
Cacbon hóa là quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ nhẹ có thể bay hơi
có mặt trong nhiên liệu nhằm mục đích thu nhận cacbon. Đây là quá trình đốt
cháy không hoàn toàn nguyên liệu. Các hợp chất hữu cơ phân hủy dƣới tác
dụng của nhiệt và tạo thành cacbon. Quá trình cacbon hóa có thể chia thành 2
giai đoạn: sấy khô và đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu.
Có một số sự khác biệt giữa phƣơng pháp thiêu đốt truyền thống và
công nghệ cacbon hóa. Phƣơng pháp thiêu đốt truyền thống biến toàn bộ chất
thải đầu vào thành khí thải và tro, sinh ra nhiều khí thải độc hại. Ngƣợc lại
phƣơng pháp nhiệt phân biến chất thải thành các loại nhiên liệu giàu năng
lƣợng bằng việc đốt các chất thải ở trạng thái kiểm soát, quy trình xử lý nhiệt
lại hạn chế sự biến đổi để quá trình đốt cháy không xảy ra trực tiếp, chất thải
đƣợc biến thành các chất trung gian, có thể xử lý thành các vật liệu tái chế
hoặc thu hồi năng lƣợng. Dƣới tác dụng của nhiệt, các loại rác thải chuyển
hóa kèm theo quá trình phân hủy tạo thành nƣớc, khí và than tổng hợp.
Nhiệt phân trong công nghệ cacbon hóa là quá trình làm suy giảm nhiệt

của các vật liệu cacbon ở nhiệt độ từ 300-800°C và trong môi trƣờng chứa
khí Argon. Quá trình này làm bay hơi và phân hủy các vật liệu rác hữu cơ
bằng nhiệt, không bằng đốt lửa trực tiếp. Khi chất thải bị nhiệt phân (ngƣợc
quá trình đốt trong lò thiêu đốt), khí và than rắn đƣợc sinh ra. Than ở dạng
rắn là hợp chất của các nguyên liệu khó cháy với cacbon. Khí tổng hợp đƣợc
sinh ra là hỗn hợp của các khí gồm cacbon monoxit, hydro, metan và 1 số
loại hợp chất hữu cơ khác dễ bay hơi [12].
1.4.2. Than cacbon hóa.
Qua các nghiên cứu của Viện Công nghệ Môi trƣờng - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam từ năm 2006 đến nay cho thấy lƣợng chất
thải rắn phát sinh hằng năm khoảng 15 triệu tấn(hơn 40 nghìn tấn/ngày),
trong đó khoảng 80% là rác sinh hoạt.
Tiếp đó là chất thải phát sinh từ các khu công nghiệp 2,6 triệu tấn
chiếm khoảng 17%, thêm vào đó là gần 1500 làng nghề (tập trung chủ yếu ở
SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

14

LỚP: K40B-SP HÓA


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

vùng nông thôn miền Bắc) thải ra 774.000 tấn chất thải công nghiệp mỗi
năm. Chất thải chủ yếu tập trung ở các vùng đô thị. Ở đô thị, tuy dân số chỉ
chiếm 24% dân số cả nƣớc nhƣng lƣợng rác thải chiếm tới 50% tổng lƣợng
chất thải của cả nƣớc với 6 triệu tấn/năm [12]
Trong thời gian qua do nhiều lý do, ngƣời ta chọn phƣơng pháp đơn

giản nhất là chôn lấp, thế nhƣng với lƣợng rác càng ngày càng tăng [tính đến
năm 2012 thì lƣợng rác đƣợc thu gom để chôn lấp hằng ngày tại thủ đô Hà
Nội và các quận ngoại thành đã lên đến 4200 tấn/ ngày. Theo tính toán của
bãi chôn lấp Nam Sơn- Sóc Sơn - Hà Nội thì chỉ hết năm 2013 bãi rác sẽ hết
chỗ chôn lấp, không thể dễ gì tìm đƣợc diện tích đất đủ rộng để làm bãi chôn
lấp.
Một công nghệ mới đƣợc ra đời dựa trên nguyên lý sự đốt cháy, nhƣng
trong môi trƣờng thiếu oxi đó là công nghệ xử lý chất thải rắn bằng phƣơng
pháp cacbon hóa, công nghệ này cho phép thu hồi năng lƣợng nhƣ: nhiệt
năng hoặc làm nguyên, nhiên liệu sạch (than sạch, than hoạt tính). Phƣơng
pháp này giúp xử lý ô nhiễm môi trƣờng và giảm lƣợng rác thải cho bãi chôn,
đây là yếu tố quan trọng chính của quá trình xử lý chất thải. Sau khi tiến hành
phân tích chất lƣợng sản phẩm thông qua các chỉ tiêu đánh giá nhiệt năng
nhƣ TOC và nhiệt trị; chỉ tiêu đánh giá vật liệu lọc nhƣ kích thƣớc mao quản
và diện tích bề mặt riêng.
Bảng 1.4: Kích thước và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóa trên các
vật liệu khác nhau [11],[16]
Vật liệu

Kích thƣớc mao quản

Diện tích bề mặt
(mg/g)

Vải

Kích thƣớc Rất nhỏ, 1-2 nm

60-70

Giấy

Kích thƣớc Rất nhỏ, l-2nm

50-70

Tre

Kích thƣớc nhỏ, 10-20 μm

300-400

Gỗ

Kích thƣớc nhỏ, 50-150 μm

100 - 300

Vỏ cà phê

Kích thƣớc Rất nhỏ, 0,4-1,8nm

cacbon hóa

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

15

LỚP: K40B-SP HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
+ Vật liệu: Vỏ cà phê.
+ Dung dịch Ni(II) có nồng độ xác định.
2.2. Hóa chất và dụng cụ.
2.2.1. Hóa chất
- Nƣớc cất 2 lần.
- Dung dịch nƣớc brom bão hòa.
- Dung dịch amoniac đặc.
- Thuốc thử đimetyl glyoxim 1,2%: Hòa tan 1,2g Đimetyl glyoxim trong
125ml rƣợu etylic, dùng đũa khuấy đều.
- Dung dịch chuẩn Ni(II) 1000mg/l: Hòa tan 4,477g muối NiSO4.6H2O
trong nƣớc cất 2 lần rồi định mức đến 1000ml, ta đƣợc dung dịch
Ni(II) 1000mg/l. Sau đó pha loãng thành dung dịch làm việc có nồng
độ xác định.
2.2.2. Thiết bị
- Máy nghiền 3A4KW,
- Cân phân tích OHAUS-Mỹ,
- Tủ sấy Trung Quốc,
- Máy khuấy từ gia nhiệt IKA 4 vị trí hoạt động cùng chế độ,
- Máy so màu ShimaDzu UV-Vis1800,
- Máy đo pH cầm tay,
- Lò nung dạng ống CARBOLITE.
- Ngoài ra còn có các dụng cụ phân tích khác nhƣ: Bình tam giác, bình

định mức, pipet, đũa thủy tinh, bát sứ, giấy lọc,…

SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG

16

LỚP: K40B-SP HÓA