Nghiên cứu khả năng hấp thụ cr(iii), cr(vi), methylene blue của vật liệu vỏ bưởi đã qua xử lý và ứng dụng trong xử lý nước thải

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HUỲNH THỤY DIỄM THÚY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(III),
Cr(VI), METHYLENE BLUE CỦA VẬT LIỆU
VỎ BƯỞI ĐÃ QUA XỬ LÝ VÀ ỨNG DỤNG
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC
Mã chuyên ngành: 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Tán
Người ph n iện : PGS.TS. Đoàn Văn Hồng Thiện
Người ph n iện 2: TS. Trương Vũ Thanh
L n ăn thạc

được

o ệ tại H i đồng ch

o ệ L n ăn thạc

Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 23 tháng 03 nă

Thành phần H i đồng đánh giá l n ăn thạc

Trường

2019

gồ :

1. PGS.TS. Ng yễn Văn Cường - Chủ tịch HĐ
2. PGS.TS. Đoàn Văn Hồng Thiện - Ph n iện
3. TS. Trương Vũ Thanh - Ph n iện 2
4. TS. Văn Thanh Kh ê - Ủy iên
5. TS. Đoàn Văn Đạt - Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC


BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học iên: HUỲNH THỤY DIỄM THÚY

MSHV: 16002071

Ngày, tháng, nă

Nơi inh: Đồng Tháp

inh: 09/05/1977

Chuyên ngành: Kỹ th t Hóa học

Mã chuyên ngành: 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứ kh năng h p phụ Cr(III), Cr(VI), Methylene l e của

t liệ

ỏ ưởi

đã q a xử lý à ứng dụng trong xử lý nước th i.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Điề chế ra

t liệ h p phụ từ phế phẩ

- Nghiên cứ các tính ch t lý hóa của

nơng nghiệp là ỏ ưởi
t liệ h p phụ ằng các phương pháp phân

tích hiện đại : EDX, SEM, FT-IR.
- Kh o át các điề kiện tối ư của
nhiệt đ , khối lượng của
- Kh o át trên

t liệ h p phụ như: pH, thời gian, nồng đ ,

t liệ .

ẫ nước th i công nghiệp.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo q yết định

ố 59 /QĐ-ĐHCN ngày

01/02/2018
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/08/2018
IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Văn Tán
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018
NGƯỜI HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện được l n ăn này tơi xin ày tỏ lịng iết ơn chân thành đến:
Q ý thầy, cô trường Đại học Công nghiệp đã t n tình gi ng dạy cho chúng tơi trong
ốt thời gian học tại trường.

Ban giám hiệ trường, phòng q n lý sau Đại học đã tạo điề kiện cho chúng tơi
trong q á trình học t p.
Tơi xin gửi lời c

ơn â

ắc đến PGS.TS. Lê Văn Tán. Thầy đã dành nhiề thời

gian q ý á , t n tình hướng dẫn tơi trong

ốt q á trình học t p à hồn thành l n

ăn này.
Tơi xin trân trọng c

ơn TS. Đinh Văn Phúc cùng các ạn inh iên K3, K4, K5

đã ln nhiệt tình giúp đỡ, đ ng iên tơi trong

ốt q á trình thực hiện đề tài tại

trường Đại học Đồng Nai.
C ối cùng, tôi xin chân thành c
tạo

ơn gia đình, cơ q an, ạn è đã l ơn át cánh à

ọi điề kiện th n lợi cho tôi trong

ốt q á trình học t p à hồn thành l n

ăn này.
Xin chân thành c

ơn.

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Việc ử dụng

t liệ h p phụ nhằ

loại ỏ các ki

loại nặng,

à trong xử lý

nước th i công nghiệp được ứng dụng r t nhiề . Trong đề tài này, chúng tôi ử dụng
ỏ ưởi là

t phế phẩ

nơng nghiệp để là

phân tích các đặc tính của

t liệ h p phụ. Đầ tiên, chúng tôi

t liệ h p phụ ằng phương pháp phân tích phổ tán xạ

năng lượng tia X (EDX), kính hiển i điện tử tr yền q a (SEM), phương pháp
q ang phổ hồng ngoại (FT-IR). Sa đó, chúng tơi tiến hành kh o át ự h p phụ tối
ư của

t liệ

ỏ ưởi đối ới Cr(III), Cr(VI) à Methylene l e ở các điề kiện

khác nhau.
Kết q

nghiên cứ cho th y

t liệ h p phụ ỏ ưởi h p phụ Cr(III) tốt nh t ở

điề kiện pH = 5, thời gian h p phụ là 20 phút, ở 300C, hiệ

t h p phụ đạt

57,44%.
Khi kh o át kh năng h p phụ của
th y

t liệ

ỏ ưởi đối ới Cr(VI), kết q

cho

t liệ h p phụ ỏ ưởi không h p phụ tốt Cr(VI). Do đó, để h p phụ được

Cr(VI) chúng tơi tiến hành khử Cr(VI) thành Cr(III) để tăng hiệ

t h p th

Cr(VI).
Kết q

nghiên cứ cũng cho th y, khi ử dụng ỏ ưởi là

Methylene blue thì hiệ

t của ph n ứng đạt cao nh t. Trong điề kiện pH= 0,

thời gian h p phụ là 50 phút, ở 300C thì hiệ
liệ

t liệ h p phụ

t h p phụ Methylene l e của

ỏ ưởi đạt 86,78%.

Nghiên cứ đã ước đầ khẳng định
nông nghiệp phổ iến ở Việt Na

t liệ h p phụ từ ỏ ưởi,

có tiề

t loại phế phẩ

năng r t lớn trong xử lý nước th i.

ii

t


ABSTRACT
The use of adsorbent materials to remove heavy metals, color in industrial
wastewater treatment is applied a lot. In this study, we used pomelo peel as an
agricultural waste for adsorption. First, we analyzed the properties of adsorption
materials by X-ray diffraction (EDX), electron transfer spectroscopy (SEM), (FTIR). We then investigated the optimal adsorption of grapefruit crust material for
Cr(III), Cr(VI), Methylene blue under different conditions.
The results showed that adsorption of Cr(III) grape peel adsorbent was the best at
pH=5, adsorption time was 120 minutes, at 300C, adsorption efficiency was
57,44%.
When investigating the adsorption capacity of grapefruit crust material for Cr(VI),
the results showed that grapefruit peel adsorption did not adsorbed Cr(VI).
Therefore, to absorb Cr(VI) we conduct reduction of Cr(VI) to Cr(III) to increase
the absorption efficiency of Cr(VI).
Research results also show that when using pomelo peel as methylene blue
adsorbent, the efficiency of the reaction is highest. Under pH = 10, the adsorption
time was 150 minutes, at 300C the methylene blue adsorption efficiency of the
pomelo peel was 86,78%.
The research has initially confirmed that the adsorption material from pomelo peel,

a popular agricultural waste in Vietnam, has great potential for wastewater
treatment.

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin ca
q
kỳ

đoan đây là cơng trình nghiên cứ của tơi à nhó

nghiên cứ

nghiên cứ . Các kết

à các kết l n trong l n ăn là tr ng thực, không ao chép từ

t ng ồn nào à dưới

t kỳ hình thức nào. Việc tha

kh o các ng ồn tài liệ

(nế có) đã được thực hiện trích dẫn à ghi ng ồn tài liệ tha
Tơi ẽ hồn tồn chị trách nhiệ

trước nhà trường ề ự ca

kh o đúng q y định.
đoan này.

Học viên

Huỳnh Thụy Diễm Thúy

iv

t


MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU..…………………...…....……........................................ix
DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………….…..…….…..….…....…......x
MỤC HÌNH VIẾT TẮT………………………………......….…..…..….………......xii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
. Đặt

n đề ................................................................................................................... 1

2. Mục tiê nghiên cứ .................................................................................................... 2
3. Đối tượng à phạ

i nghiên cứ ............................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứ ............................................................................................. 2
5. Ý ngh a thực tiễn của đề tài......................................................................................... 3

CHƯƠNG

TỔNG QUAN ....................................................................................... 4

. Tổng q an ề

t liệ h p phụ ỏ ưởi ..................................................................... 4

. . Giới thiệ

ề cây ưởi ........................................................................................ 4

. .2 Đặc điể , thành phần hóa học của ưởi ............................................................ 4
. .3 Công dụng của ưởi ........................................................................................... 7
1.1.4 M t ố kết q

nghiên cứ

ề kh năng h p phụ của

t liệ h p phụ ỏ

ưởi trên thế giới à Việt Na .......................................................................... 8
.2 Tổng q an ề MB.................................................................................................... 10
.2. C

tạo à tính ch t, ứng dụng của MB ........................................................... 10

.2.2 Ảnh hưởng của MB đến
.2.3 Thực trạng ô nhiễ

.3 Tổng q an ề ki
.3. Ng ồn gốc ki

ôi trường à ức khỏe con người ........................... 12

MB à

t ố iện pháp xử lý hiện nay.......................... 12

loại cro ................................................................................... 13
loại cro ................................................................................. 13

.3.2 Tính ch t của cro ........................................................................................... 14
.3.2. Tính ch t

t lý .......................................................................................... 14

.3.2.2 Tính ch t hóa học ....................................................................................... 14
.3.2.3 Ứng dụng của cro .................................................................................... 15

v


.3.3 Ảnh hưởng của cro
.3.4 Thực trạng ô nhiễ
.4 Nghiên cứ

đến ức khỏe con người à
cro

à

ôi trường ......................... 15

t ố iện pháp xử lý hiện nay........................ 16

ự h p phụ ........................................................................................... 17

.4. Giới thiệ

ề phương pháp h p phụ ................................................................. 17

.4. . Khái niệ

ề ự h p phụ ........................................................................... 17

.4.2 Cân ằng đẳng nhiệt h p phụ ........................................................................... 20
.4.2. Phương trình đẳng nhiệt Lang

ir ........................................................... 20

.4.2.2 Mơ hình đẳng nhiệt Fre ndlich ................................................................. 22
.4.2.3 Mơ hình đẳng nhiệt Sip ........................................................................... 23
1.4.2.4 Mơ hình đẳng nhiệt Te kin ...................................................................... 24
.4.2.5 Mơ hình đẳng nhiệt D

inin – Radushkevich .......................................... 25

.4.3 Đ ng học h p phụ ............................................................................................ 27
.4.3. Phương trình đ ng học iể kiến

c .................................................... 27

.4.3.2 Phương trình đ ng học iể kiến

c 2 .................................................... 28

.4.3.3 Phương trình đ ng học Elo ich ................................................................ 29
.4.3.4. Phương trình kh ếch tán n i hạt .............................................................. 29
CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 31

2. Hóa ch t, thiết ị, dụng cụ ...................................................................................... 31
2. . Hóa ch t ........................................................................................................... 31
2. .2 Thiết ị ............................................................................................................. 31
2. .3 Dụng cụ ............................................................................................................ 31
2.2 Điề chế

t liệ h p phụ ỏ ưởi .......................................................................... 32

2.3 Kh o sát các yếu tố nh hưởng đến kh năng h p phụ Methylene blue và crom
của v t liệu vỏ ưởi ................................................................................................ 33
2.3. Kh o át nh hưởng của pH ............................................................................. 33
2.3.2 Kh o át nh hưởng của thời gian kh y ......................................................... 33
2.3.3 Kh o át nh hưởng của nồng đ đầ đến q á trình h p phụ .......................... 33
2.3.4 Kh o át nh hưởng của thể tích H2O2 30% đến kh năng khử Cr(VI) thành
Cr(III) ............................................................................................................... 34
2.4 Các phương pháp nghiên cứ đặc trưng, tính ch t của
vi

t liệ .............................. 34


2.4. Xác định liên kết trong c
2.4.2 Xác định hình thái ề

trúc
ặt

t liệ

t liệ

ằng phổ hồng ngoại FT-IR ............ 34

ằng phương pháp kính hiển i điện tử

quét (SEM) ....................................................................................................... 34
2.4.3 Xác định pH tại điể

đẳng điện tích (pHPZC). ................................................. 34

2.5 Phương pháp phân tích ............................................................................................ 35
2.5. Các điề kiện đo phổ ........................................................................................ 35
2.5.2 Phương pháp đường ch ẩn............................................................................... 36
CHƯƠNG 3
3.1 Kết q

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37

kh o át hình thái, kích thước, c

trúc của

t liệ h p phụ.................... 37

3. . Kết q

chụp nh SEM .................................................................................... 37

3. .2 Kết q

chụp nh phổ tán xạ năng lượng tia X( EDX) .................................... 37

3. .3 Kết q

phân tích phổ FT-IR ........................................................................... 38

3. .4 Xác định điể
3.2 Kết q

đẳng điện ................................................................................ 39

kh o át các yế tố nh hưởng đến kh năng h p phụ MB, Cr(III),

Cr(VI) của

t liệ

ỏ ưởi .................................................................................... 41

3.2. Xây dựng đồ thị đường ch ẩn xác định nồng đ MB à Cro ....................... 41
3.2. . Xây dựng đường ch ẩn xác định MB ....................................................... 41
3.2. .2 Xây dựng đường ch ẩn xác định cro ..................................................... 42
3.2.2 Các yế tố nh hưởng đến q á trình h p phụ MB, Cr(III) à Cr(VI) của ỏ
ưởi .................................................................................................................. 43
3.2.2. Ảnh hưởng của pH .................................................................................... 43
3.2.2.2 Ảnh hưởng của thời gian kh y ................................................................ 45
3.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng đ đầ của ch t ị h p phụ ..................................... 47
3.2.2.4 Ảnh hưởng của thể tích H2O2 30% đến kh năng ch yển hóa Cr(VI)
thành Cr(III)............................................................................................... 48
3.3 Nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ .............................................................................. 49
3.4 Nghiên cứ đ ng học h p phụ ................................................................................ 54
3.5 Ứng dụng

t liệ

ỏ ưởi ào xử lý nước th i chứa MB ...................................... 58

3.5. Đề x t q y trình xử lý MB ằng ỏ ưởi ....................................................... 58
3.5.2 Kết q

đạt được .............................................................................................. 59
vii


3.6 Ứng dụng

t liệ

ỏ ưởi ào xử lý nước th i chứa cro .................................... 60

3.6. Đề x t q y trình xử lý cro
3.6.2 Kết q

ằng ỏ ưởi ..................................................... 60

đạt được .............................................................................................. 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 62
. Kết l n ..................................................................................................................... 62
2. Kiến nghị ................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 64
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 69
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
B ng 2. Điề kiện đo phổ xác định hà

lượng ng yên tố Cro

theo phương pháp

F-AAS ............................................................................................................ 35
B ng 2. 2 Điề kiện đo phổ xác định hà

lượng MB theo phương pháp UV-Vis....... 35

B ng 3. Thành phần ng n tố chính có trong ỏ ưởi .............................................. 38
B ng 3.2 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ

nh hưởng của pH ào HSHP .................... 44

B ng 3.3 Các ố liệ đầ

ào nghiên cứ

nh hưởng của thời gian ào HSHP ........... 46

B ng 3.4 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ MB ở các nhiệt đ
khác nhau ....................................................................................................... 50
B ng 3.5 Các giá trị hằng ố đẳng nhiệt của q á trình h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ
khác nhau ....................................................................................................... 52
B ng 3.6 Các giá trị hằng ố đ ng học của q á trình h p phụ MB à Cr(III) .............. 57

ix


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình .

Hình nh của ỏ ưởi ...................................................................................... 5

Hình .2 C

trúc của Cell lo e ..................................................................................... 6

Hình .3 C

tạo của Pectin ............................................................................................ 6

Hình .4 Cơng thức hóa học của MB ............................................................................ 10
Hình .5 Dạng oxy hóa à dạng khử của MB ............................................................... 11
Hình 2.

Q y trình đề x t xử lý

Hình 3.1 Ảnh SEM của

t liệ

t liệ h p phụ ỏ ưởi ......................................... 32
ỏ ưởi ở các đ phóng đại khác nha

000 lần (a)

à 0 000 lần ( ) ............................................................................................ 37
Hình 3.2 Phổ EDX của

t liệ

ỏ ưởi ....................................................................... 38

Hình 3.3 Phổ FT-IR của ỏ ưởi................................................................................... 39
Hình 3.4 Điể

đẳng điện của

t liệ ........................................................................... 40

Hình 3.5 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà

lượng MB ằng phương pháp

UV-Vis ........................................................................................................... 41
Hình 3.6 Đồ thị xây dựng đường ch ẩn xác định hà

lượng Cr ằng phương pháp

FAAS ........................................................................................................... 42
Hình 3.7 Phổ UV-Vi của MB a khi h p phụ tại các pH khác nha ......................... 43
Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến kh năng h p phụ MB à Cr(III) của

t liệ

ỏ

ưởi ................................................................................................................ 44
Hình 3.9 Phổ UV-Vi của Methylene Bl e trước à a q á trình h p phụ tại các
thời điể

khác nha ....................................................................................... 45

Hình 3. 0 Ảnh hưởng của thời gian đến kh năng h p phụ Methylene lue và
Cr(III) của VLHP ỏ ưởi ........................................................................... 46
Hình 3.

Ảnh hưởng của nồng đ MB an đầ đến kh năng h p phụ của

t liệ

ỏ ưởi ......................................................................................................... 47
Hình 3. 2 Ảnh hưởng của nồng đ Cr(III) an đầ đến kh năng h p phụ của
liệ

t

ỏ ưởi .................................................................................................. 48

Hình 3. 3 Phổ UV-Vi của Cr(VI) trước à a khi xử lý ằng H2O2 ......................... 49

x


Hình 3. 4 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ MB ở các nhiệt đ khác nha ............................ 51
Hình 3. 5 Đồ thị đẳng nhiệt h p phụ Cr(III) ở các nhiệt đ khác nha ....................... 53
Hình 3. 6 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ Cr(III) ằng

t liệ

ỏ

ưởi .............................................................................................................. 55

Hình 3. 7 Đồ thị đ ng học h p phụ của q á trình h p phụ MB ằng

t liệ

ỏ ưởi 55

Hình 3. 8 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ Cr(III) ằng
liệ

t

ỏ ưởi .................................................................................................. 56

Hình 3. 9 Đồ thị đ ng học kh ếch tán n i hạt q á trình h p phụ MB ằng

t liệ

ỏ ưởi ......................................................................................................... 56
Hình 3.20 Q y trình đề x t xử lý MB có trong nước th i ........................................... 58
Hình 3.2 Q y trình đề x t xử lý cro

có trong nước th i ......................................... 60

xi


DANH MỤC VIẾT TẮT

AAS

Atomic Absorption Spectroscopy

FT-IR

Fourrier Transformatio InfraRed

MB

Methylene blue

RMSE

Root mean squared error

SEM

Scanning Electron Microscopy

UV-VIS

Ultraviolet Visible Spectroscopy

VLHP

V t liệ h p phụ

xii


MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Trong những nă
nghiệp thì
nhiễ

gần đây, cùng ới ự phát triển

n đề ô nhiễ

ạnh

ẽ của các ngành cơng

ơi trường cũng ngày càng trở nên nghiê

trọng. Ơ

ơi trường nước nói ch ng à nước th i cơng nghiệp nói riêng đang là

t

n đề nóng ở nước ta hiện nay. M t lượng lớn nước th i công nghiệp được th i ra
từ các kh cơng nghiệp thường có chứa r t nhiề ki

lọai nặng như C

Zn2+, Cr3+ …Tuy nhiên, nước th i được th i ra ở hầ hết các cơ ở
chỉ xử lý ơ

, th

chí khơng được xử lý trước khi đưa ào

2+

, Pb2+,

n x t hầ như

ơi trường càng làm

cho tình trạng ơ nhiễ

ơi trường nước ngày càng trở nên trầ

Methylen blue và cro

là những hóa ch t hiện đang được ử dụng khá phổ iến

trong công nghiệp, thường được ử dụng trực tiếp để nh
hay dùng để nh

gi y, trong ngành y tế, xi

các ệnh ề đường hơ h p, da, tiê hóa, th

i, da, ợi ơng

chí có thể gây ng thư…Nồng đ của
c n trở ự hịa tan của oxy khơng

c n trở ự inh trưởng của đ ng, thực

từ đó gây ra ự xáo tr n hoạt đ ng của i inh
tự là

à

ạ …Các hóa ch t này có thể gây ra

Methylen blue và crom có trong nước cao ẽ là
khí ào trong nước, do đó là

trọng.

t à là

t trong nước,

nh hưởng đến q á trình

ạch của nước.

Có r t nhiề phương pháp đã à đang được nghiên cứ để xử lý ki

lọai nặng à

các ch t màu hữ cơ trong nước th i công nghiệp như: phương pháp kết tủa,
phương pháp trao đổi ion, phương pháp oxy hóa nâng cao…Trong ố các phương
pháp dùng để xử lý nước th i, h p phụ là

đặc iệt là có thể ử dụng các phế phẩ
M t ố phế phẩ
hướng

t phương pháp đơn gi n, nhanh chóng,

nơng nghiệp để là

nơng nghiệp được lựa chọn để là

ới trong tương lai à

phí xử lý rác th i ra

ang lại hiệ q

đ c hại trong

t liệ h p phụ có thể là

kinh tế ì ừa tiết kiệ

ơi trường từ đó dẫn đến tiết kiệ

n x t. Có nhiề ch t h p phụ rẻ tiền, dễ tì

t

được chi

được chi phí trong q á trình

đã được ử dụng để loại ỏ các ch t

ôi trường nước như: ỏ dừa, rơ , èo, ã
1

t liệ h p phụ.

ía, lõi ngơ, ỏ lạc...


Vỏ ưởi là

t phế phẩ

nông nghiệp hiện nay được nghiên cứ r t nhiề trong

các l nh ực như trong l nh ực chă
những ư điể

óc ức khỏe, là

của nó như thành phần của ỏ ưởi chứa r t nhiề tinh dầ , trọng

lượng riêng th p, có đ xốp cao, diện tích ề
là

đẹp, thực phẩ ...chính nhờ

t liệ h p phụ trong

ặt riêng lớn...có kh năng ứng dụng

ơi trường nước.

Chính ì những lý do trên chúng tơi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp
phụ Cr(III), Cr(VI), Methylene blue của vật liệu vỏ bưởi đã qua xử lý và ứng
dụng trong xử lý nước thải”
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Tiến hành xử lý
là

t liệ

ỏ của q

ưởi được trồng ở Tân Triề – Đồng Nai để

t liệ h p phụ methylene blue và cro

trong nước th i.

 Kh o át các điề kiện tối ư h p phụ methylene blue và crom trên

t liệ

ỏ

ưởi.

 Nghiên cứ đ ng học à đẳng nhiệt của q á trình h p phụ. Xác định d ng
lượng h p phụ cực đại của
phụ của

t liệ đối ới methylene blue và crom trong d ng dịch nước.

 Tiến hành thử nghiệ
và cro

t liệ để từ đó có những đánh giá ề kh năng h p

của

t liệ

kh năng xử lý nước th i ô nhiễ

chứa methylene blue,

ỏ ưởi.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
V t liệ

ỏ ưởi đã q a xử lý ằng etanol có kh năng h p phụ

cro , từ đó tiến hành thử nghiệ

ethylene l e và

kh năng xử lý nước th i ô nhiễ .

4. Phương pháp nghiên cứu
 Xử lý ỏ ưởi ằng etanol theo phương pháp ngâ
 Nghiên cứ các tính ch t lý hóa của

t liệ

ở 800C, a đó lọc,

y...

ỏ ưởi ằng các phương pháp

phân tích hiện đại: SEM, EDX, FT-IR.
 Đánh giá kh năng xử lý

ethylene l e à cro

pháp h p phụ.
2

của

t liệ theo phương


 Định lượng hà
lượng cro

lượng

ethylene l e ằng phương pháp UV-Vis và hàm

ằng phương pháp phổ h p thụ ng yên tử AAS.

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Việc xử lý các ch t th i công nghiệp ằng
đang được các nhà khoa học q an tâ
ới

ơi trường. Chính ì

loại ỏ

ì đây là những

y, iệc nghiên cứ

ethylene l e à cro

t liệ các

n phế phẩ

nông nghiệp

t liệ rẻ tiền, thân thiện

ử dụng ỏ ưởi là

ch t h p phụ để

từ d ng dịch nước là cần thiết. Các kết q

cứ của đề tài ẽ

ở ra định hướng ứng dụng trong iệc ử dụng phế phẩ

nghiệp ở Việt Na

nói ch ng à ỏ ưởi ở kh

nói riêng trong iệc xử lý ơ nhiễ

ơi trường.

3

nghiên
nơng

ực Tân Triề , Biên Hịa, Đồng Nai


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về vật liệu hấp phụ vỏ bưởi

1.1.1 Giới thiệu về cây bưởi
Bưởi là

t loại cây ăn q

có

úi th

c họ ca

- R taceae, có tên khoa học là

Citrus Maxima, Citrus Decumana hay Citrus Grandi . Bưởi được trồng nhiề ở các
nước Châ Á như Ấn Đ , Malayxia, Thái Lan, Tr ng Q ốc… thích hợp trồng ở
nhiề nơi có khí h

áp.

Ở nước ta, bưởi được trồng ở r t nhiề nơi nhưng có

t ố ùng ch yên ề

ưởi

như Đồng ằng ông Cử Long, Đồng Nai, ... Có nhiề giống bưởi khác nha ,
những địa phương trồng nhiề bưởi được nhắc đến như Bưởi Đoan Hùng (V nh
Phú) cho q

tròn, ngọt, nhiề nước; Bưởi Vinh, q

Hương khê (Hà T nh); Bưởi da xanh, q
Tre; Bưởi Nă

roi q

Triề - Đồng Nai) q
trong những nă
ưởi

to, ngọt, ít nước trồng nhiề ở

to, ngọt, nhiề nước trồng nhiề ở Bến

to, ngọt trồng nhiề ở V nh Long; Bưởi Biên Hòa (Tân
cũng r t to, ngọt à nhiề nước…Trữ lượng ưởi của nước ta

gần đây ngày càng nhiề do những hiệ q

ề kinh tế từ q

ang lại.

1.1.2 Đặc điểm, thành phần hóa học của bưởi [1-4]
* Đặc điểm
Bưởi là loại cây gỗ to cao kho ng 5- 10
dài đến 7 cm. Lá hình trứng, dài
hai đầ tù. Hoa
Q

ọc thành chù

hình cầ to, ỏ dày, có

ở nách lá, gồ

7- 0 hoa to,

à trắng, r t thơ .

à thay đổi tùy theo loại ưởi nhưng thường là có

nha t ỳ loại ưởi. Cây ra hoa, kết q
ùa q

ề , cành có gai nhọn

-12 c , r ng 4,5- 5,5 c , c ống lá có cánh r ng,

à xanh, hồng, àng. Hạt có hai lá
tháng 3 đến tháng 5 à

, chồi non có lơng

ầ

à trắng, hạt đơn phơi, kích thước khác
hầ như q anh nă , chủ yế

từ tháng 8 đến tháng

4

.

ùa hoa từ


*Thành phần hóa học
Trong hoa, lá, ỏ của q

ưởi đề có chứa nhiề tinh dầ . Vỏ ưởi chứa r t nhiề

tinh dầ có tính kháng ơxy hóa cao. Vỏ q

ngồi r t già ch t narin-go id, do đó

có ị đắng, trong ỏ có tinh dầ , tỷ lệ 0,80-0,84%; q
dầ

chứa 0,5% tinh dầ . Tinh

ỏ ưởi chứa d-limonen, a- pinen, linalol, geraniol, citral; cịn có các alcol,

pectin, acid citric…
Hạt ưởi có nhiề dầ
Nước ép q

éo, pectic .

ưởi có kho ng 4% đường, chứa nhiề

khoáng ch t ( ắt, calci,
Trong ỏ q

ita in (A, B , C) à nhiề

agie, kali)…

ưởi cịn có narigin (

t loại gl cozid),

en tiê hóa peroxydaza,

a ylaza, đường ra oza, Vita in A, C…Đặc iệt trong ỏ ưởi chứa hà

lượng

lớn cell lo e à pectin.

Hình 1.1 Hình nh của ỏ ưởi
Các đặc điểm của Cellulose và pectin:
+ Cellulose:
Cell lo e Là ch t

à trắng, không

ngay c khi đ n nóng à các d ng
dịch acid ô cơ

ùi, không ị. Cell lo e không tan trong nước
ôi hữ cơ thông thường. Tan trong

ạnh như: HCl, HNO3,...

t ố d ng dịch

5

t ố d ng

ối: ZnCl2, PbCl2,...


Cell lo e có cơng thức ch ng giống tinh

t (C6H10O5)n . Cellulose là polymer sinh

học có nhiề trong tự nhiên; Nó có tính ền cơ học, tính đàn hồi à tạo thành
kh ng cho t t c các loại cây.
Cell lo e là poly er có c
từ các liên kết các

trúc

ạch thẳng, là hợp ch t cao phân tử được c

ắt xích β-D-Gl co e, có cơng thức c

[C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằ
yế c

tạo nên ách tế ào thực

tạo

tạo là (C6H10O5)n hay

trong kho ng 5000- 4000, là thành phần chủ

t.

Hình 1.2 C

trúc của Cell lo e

+ Pectin:
Pectin là

t poly accarit

ạch thẳng, có c

tạo ằng ự liên kết giữa các phân tử

D- galacturonic (C6H10O7).

Hình 1.3 C
Trong inh học thực

tạo của Pectin

t, pectin ao gồ

t t p hợp các poly accharide có

trong hầ hết các thành tế ào ơ c p à đặc iệt phong phú trong các
không ph i gỗ của thực

t trên cạn. Pectin là
6

ặt

ph n

t thành phần chính của phiến kính


giữa, tại đó nó giúp các tế ào kết nối ới nha , nhưng cũng được tì

th y trong

thành tế ào ơ c p.
Thành phần ố lượng, cơ c
thực

à công thức hóa học của pectin khác nha tùy từng

t, thay đổi theo thời gian ống ngay trong

khác nha của cây. Pectin là

t, à ở các

ph n

t poly accharide thành tế ào q an trọng cho phép

ở r ng thành tế ào ơ c p giúp thực
B n ch t của Pectin là

t thực

t inh trưởng.

t ch t xơ, tan trong nước à có kh năng tạo đơng.

1.1.3 Cơng dụng của bưởi
Vỏ của q

ưởi có r t nhiề ứng dụng trong thực tế. Trong l nh ực ăn ống :Vỏ

ưởi có thể dùng để n

chè,

ứt ỏ ưởi. Trong Đông Y ỏ ưởi được ử dụng r t

nhiề trong các ài th ốc để trị ệnh do trong ỏ ưởi có r t nhiề tinh dầ có tính
kháng oxy hóa cao. Tr i q a q á trình nghiên cứ lâ dài, các nhà khoa học đã
khá

phá ra trong thành phần của tinh dầ

ỏ ưởi có chứa nhiề ch t dinh dưỡng

có lợi cho ức khỏe như: ita in A, C, các
ra naza, pectin,… à
dụng là

gi

en peroxydaza, a ylaza, đường

t ố dưỡng ch t có lợi khác. Tinh dầ trong ỏ ưởi có tác

ỡ trong

á , là

gi

gan nhiễ

ỡ, những hợp ch t trong ỏ

ưởi cũng giúp lợi tiể . Ngoài ra, người ta còn ử dụng tinh dầ
Vỏ q

dùng trị đờ

ưởi để

a age.

kết đọng ở cổ họng à c ống phổi, trị đa dạ dày, đầy ụng,

ăn không tiê , ho, hen, đa thoát ị…[1]
Vỏ q

à lá dùng để ống dưới dạng th ốc ắc. Lá non dùng chữa ệnh ưng khớp,

ong gân, gãy xương do ngã, ch n thương [1].
Dịch q

có nhiề ch t dinh dưỡng, dùng để ống hằng ngày, có tác dụng gi

r t tốt, giúp là

đẹp da, chống oxy hóa…

7

cân


1.1.4 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ vỏ
bưởi trên thế giới và Việt Nam

Nă

2009, tác gi Wanna Saikaew à các c ng ự [5] đã điề chế

t liệ

ỏ ưởi

ằng cách rửa ạch ỏ ưởi nhiề lần ằng nước khử ion, a đó cắt nhỏ kích thước
1-2 c ,

y ở 600C trong 48 giờ, c ối cùng đe

nghiền, àng để được

kích thước từ 50-2 2 µ . Các tác gi đã nghiên cứ
nước th i công nghiệp ằng
phụ Cad i
Nă

20

t liệ này. Kết q

đạt cực đại là 2 ,83

t liệ có

ự h p phụ Cad i

trong

cho th y ở pH 5, d ng lượng h p

g/g.

, tác gi Yuanyuan Pei à các c ng ự [6] đã dùng ỏ ưởi a khi được

hoạt hóa ằng ZnCl2 là
nước. Kết q

VLHP để loại ỏ ion ki

loại P (II) ra khỏi d ng dịch

nghiên cứ cho th y, kh năng h p phụ P (II) tốt nh t của ỏ ưởi ở

kho ng pH từ 5,3 đến 6,5 ới thời gian tiếp xúc là ,5 giờ ới tỉ lệ loại ỏ P (II ) là
hơn 90% . Q á trình h p phụ được

ơ t tốt ởi các

ơ hình Lang

và Temkin. D ng lượng h p phụ cực đại đạt được là 2,73
cứ đ ng học h p phụ cho th y, q á trình h p phụ P (II) ởi
theo
Nă

ơ hình đ ng học iể kiến

20

, tác gi Wei H a Zo

xử lý ằng nước c t để là
nghiên cứ cho th y,

ir, Freundlich

g/g ở 30 0C. Nghiên
t liệ

ỏ ưởi tuân

c 2.
à c ng ự [7] đã nghiên cứ dùng ỏ ưởi đã q a

t liệ h p phụ U(VI) từ d ng dịch nước. Kết q

t liệ có kh năng h p phụ tốt U (VI) tại pH = 5 a thời

gian là 90 phút. Nghiên cứ đẳng nhiệt h p phụ cho th y,
và Koble-Corrigan là hai

ơ hình

ơ hình Redlich-Peterson

ơ t tốt nh t q á trình h p phụ U(VI) trên ỏ

ưởi. D ng lượng h p phụ cực đại tính được từ

ơ hình đẳng nhiệt Lang

ir ở

350C là 150,36 mg/g.
Nă

20 2 Mei a

Tora -Mo taedi à các c ng ự [8] đã nghiên cứ các đặc tính

h p phụ inh học của các ion lanthan
Kết q
lanthan

à ceri

từ d ng dịch nước ằng ỏ ưởi.

cho th y ở pH 5.0 là đ pH tối ư để h p phụ inh học th n lợi các ion
à ceri

. Dữ liệ đẳng nhiệt thực nghiệ

được phân tích ằng phương

trình Langmuir và Freundlich. Mơ hình Langmuir phù hợp ới dữ liệ cân ằng tốt
8

hơn

ơ hình Fre ndlich. Theo phương trình Lang

La (III) à Ce (III) lần lượt là 7 ,20 à 59,30
học gi

c

gi là

ơ hình

à

c 2 của q á trình. Kết q

ir, ự h p th tối đa của các ion
g/g. Nghiên cứ

cho th y

ơ hình đ ng

ơ hình đ ng học gi

c hai

ô t đúng nh t đ ng học của ự h p thụ inh học của c hai ion ki

loại.
Nă

20 3, Mehdi A adollahzadeh à các c ng ự [9] đã chế tạo

t liệ

ỏ ưởi

ằng cách tách ỏ phần ỏ trắng ra khỏi ỏ àng ên ngồi, a đó cắt thành những
iếng nhỏ à rửa ằng nước c t 2 lần để loại ỏ tạp ch t. S y ỏ ưởi ở 70- 750C
trong 24h, ỏ ưởi a khi

y cắt nhỏ thành từng

à nghiên cứ kh năng h p phụ của

iếng nhỏ có kích thước 355 µ

t liệ này ới Cd(II) à Ni(II). Kết q

th y trong điề kiên tối ư thì d ng lượng h p phụ cực đại của

cho

t liệ này ới

Cd(II) là 42,09 mg/g và Ni(II) là 46,13 mg/g.

Nă

20 3, Meh et E in Arg n à các c ng ự [10] đã điề chế

t liệ h p phụ

ỏ ưởi ằng cách rửa ạch, cắt nhỏ 0,5- c , phơi nắng 4-5 ngày, a đó đe
ở 600C trong 48 giờ, c ối cùng đe

nghiền, àng để được

dưới 500 µ . Các tác gi đã nghiên cứ
nh

hoạt tính xanh

h p phụ th ốc nh
Nă

4. Kết q
xanh hoạt tính

n ng

t liệ có kích thước hạt

ự h p phụ của

t liệ này ới th ốc

cho th y ở pH = 2, nhiệt đ 303K d ng lượng
4 đạt cực đại là 6

g/g.

20 4 Mazhar I. Khaskheli à các c ng ự [11] đã ử dụng ỏ ưởi là

liệ h p phụ A (V). Nghiên cứ đ ng học h p phụ theo
Fre ndlich đề

ô t tốt ự h p phụ của

t liệ

t

ơ hình Langmuir và

ỏ ưởi ở pH 4, ới d ng lượng

h p
Nă

20 6, nhó

tác gi nghiên cứ

t liệ của trường Đại Học Granada- Mexico

gồ

L i A. Ro ero – Canoa à c ng ự [12] đã nghiên cứ

khi được hoạt hóa ằng axit citric để ứng dụng h p th C
q

nghiên cứ cho th y,

t liệ

2+

ử dụng ỏ ưởi a

từ d ng dịch nước. Kết

ỏ ưởi đã q a hoạt hóa có kh năng h p phụ

9


Cu2+ tốt ở pH = 5. D ng lượng h p phụ cực đại tính được từ
ới ỏ ưởi chưa q a xử lý à đã q a xử lý lần lượt là 64,4

ơ hình Lang
g/g à 95,62

ir đối
g/g.

Nh n xét:
Từ các kết q
dụng là

nghiên cứ trên thế giới à Việt Na
t liệ h p phụ để loại ỏ

cho th y, ỏ ưởi đã được ử

t ố ion ki

loại như P (II), Cu(II),

Ni(II)… ra khỏi d ng dịch nước. Tuy nhiên, chưa có cơng ố nào ề nghiên cứ
dụng

t liệ

ỏ ưởi để h p phụ ki

loại cro

à

ử

ethylene l e trong d ng dịch

nước ở Việt Na .
1.2 Tổng quan về MB [13]

1.2.1 Cấu tạo và tính chất, ứng dụng của MB
* Cấu tạo
MB còn được gọi là gl tylene,
t loại th ốc à là th ốc nh
ào nă

ethylthionini

chloride, tetra ethylthionine là

. MB lần đầ tiên được Heinrich Caro điề chế

876

Công thức hóa học là C16H18N3SCl.
Khối lượng phân tử: 3 9,85 g/mol, CAS[ 61- 73- 4]

Hình 1.4 Cơng thức hóa học của MB
* Tính chất của MB
MB ng yên ch t có dạng tinh thể hoặc dạng
khử,

t. MB có thể ị oxy hóa hoặc ị

ỗi phân tử MB ị oxy hóa à ị khử kho ng 00 lần/giây.

10