Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Fe(III) của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cây sen và thử nghiệm xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
–––––––––––––––––––––––

VI THỊ LINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Mn(II), Fe(III)
CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ CÂY SEN
VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC

THÁI NGUN - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
–––––––––––––––––––––––

VI THỊ LINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Mn(II), Fe(III)
CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ CÂY SEN
VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG
Ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị Hậu

THÁI NGUYÊN - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Fe(III)
của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cây sen và thử nghiệm xử lý môi trường” là do
bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật
tôi xin chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2018
Tác giả luận văn

Vi Thị Linh

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Hậu, cô giáo trực tiếp hướng dẫn,
tận tình giúp đỡ em trong suốt q trình hồn thành luận văn. Em xin chân thành cảm
ơn các thầy giáo, cơ giáo Khoa Hóa học, các thầy cơ phịng Sau Đại học, các thầy cô
trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ em
trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Em xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh, ủng hộ và
động viên em trong những lúc gặp phải khó khăn để em có thể hồn thành q trình học
tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu có thể cịn nhiều thiếu xót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và
những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn để luận văn được
hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên,tháng 9 năm 2018

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................................ vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................3
1.1. Tình trạng nguồn nước bị ơ nhiễm kim loại nặng ..................................................3
1.2. Giới thiệu chung về ion kim loại nặng ...................................................................3
1.2.1. Sơ lược về kim loại nặng .....................................................................................3
1.2.2. Giới thiệu về mangan và tác dụng sinh hóa của mangan ....................................4
1.2.3. Giới thiệu về sắt và tác dụng sinh hóa của sắt .....................................................4
1.2.4. Quy chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp ..................................................5
1.3. Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng ........................5
1.3.1. Phương pháp kết tủa ............................................................................................5
1.3.2. Phương pháp trao đổi ion .....................................................................................5
1.3.3. Phương pháp hấp phụ ..........................................................................................6
1.3.4. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ....................................................................6
1.4. Giới thiệu về than..................................................................................................12
1.5. Hấp phụ trong môi trường nước ...........................................................................14
1.5.1. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước .............................................14
1.5.2. Đặc điểm của sự hấp phụ trong môi trường nước .............................................14

1.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử .............................................................15
1.6.1. Nguyên tắc .........................................................................................................15
1.6.2. Phương pháp đường chuẩn ................................................................................17
1.7. Giới thiệu về cây sen.............................................................................................17
1.8. Một số phương pháp đặc trưng vật liệu ...............................................................18

iii


1.8.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..........................................................18
1.8.2. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) ..................................................19
1.8.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) ....................................................................19
1.8.4. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng (EDX) ....................................................20
Chương 2: THỰC NGHIỆM ....................................................................................24
2.1. Thiết bị và hóa chất...............................................................................................24
2.1.1. Thiết bị ...............................................................................................................24
2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................24
2.1.3. Pha chế các dung dịch........................................................................................24
2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ cây sen ......................................................................25
2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu .........................................................................................25
2.2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ cây sen ..................................................................25
2.3. Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của TS chế tạo được .......................................25
2.4. Xác định điểm đẳng điện của TS ..........................................................................26
2.5. Xác định chỉ số hấp phụ iot của TS ......................................................................26
2.6. Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II) và Fe(III) ..............................................27
2.6.1. Xây dựng đường chuẩn Mn(II) ..........................................................................27
2.6.2. Xây dựng đường chuẩn Fe(III) ..........................................................................27
2.7. So sánh khả năng hấp phụ của NL và TS chế tạo được........................................28
2.8. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Mn(II), Fe(III)
của TS theo phương pháp hấp phụ tĩnh .......................................................................28

2.8.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH ...............................................................................28
2.8.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian .....................................................................28
2.8.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng ..................................................................28
2.8.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................................29
2.8.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ................................................................29
2.9. Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Mn(II), Fe(III) bằng phương pháp hấp
phụ động trên cột .........................................................................................................29
2.9.1. Chuẩn bị cột hấp phụ .........................................................................................29
2.9.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng .................................................................30

iv


2.9.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất giải hấp .................................................30
2.10. Xử lý mẫu nước thải chứa Mn(II), Fe(III) theo phương pháp tĩnh .....................30
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................32
3.1. Kết quả nghiên cứu một số đặc trưng hóa lí của TS chế tạo được .......................32
3.1.1. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM).........................................................................32
3.1.2. Diện tích bề mặt riêng........................................................................................32
3.1.3. Phổ hồng ngoại IR .............................................................................................32
3.1.4. Xác định thành phần hóa học của TS ................................................................36
3.2. Điểm đẳng điện của TS.........................................................................................36
3.3. Chỉ số hấp phụ iot của TS .....................................................................................37
3.4. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Mn(II) và Fe(III) .........................................38
3.4.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn Mn(II) .............................................................38
3.4.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn Fe(III) .............................................................39
3.5. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của NL và TS ................................................40
3.6. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Mn(II) và
Fe(III) của TS...............................................................................................................40
3.6.1. Ảnh hưởng của pH ............................................................................................40

3.6.2. Ảnh hưởng của thời gian ...................................................................................43
3.6.3. Ảnh hưởng của khối lượng ................................................................................45
3.6.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ .....................................................................................47
3.7. Nhiệt động lực học hấp phụ Mn(II), Fe(III) của TS .............................................49
3.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ................................................................50
3.8. Kết quả khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Mn(II), Fe(III) theo phương
pháp hấp phụ động đối với TS .....................................................................................53
3.8.1. Ảnh hưởng của tốc độ dòng ...............................................................................53
3.8.2. Kết quả giải hấp thu hồi Mn(II), Fe(III) ............................................................56
3.9. Kết quả xử lý nước thải chứa Mn(II), Fe(III) theo phương pháp hấp phụ tĩnh ....59
KẾT LUẬN .................................................................................................................60
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ...........61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................62

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT

Tiếng Việt

Tiếng Anh

Từ viết tắt

1

-

Brunaur – Emmetle – Teller

BET

2

Phổ hồng ngoại

Infrared Spectroscopy

IR

3

Nguyên liệu

-

NL

4

Ảnh hiển vi điện tử quét

Scanning Electron Microscopy

SEM

5

Phổ tán sắc năng lượng

Energy Dispersive X-ray Spectroscopy

EDX

6

Than sen

-

TS

7

Phổ hấp thụ phân tử

Ultraviolet Visble

UV-Vis

8

-

American Water Works Associatien

AWWA

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Giá trị giới hạn nồng độ của một số ion kim loại trong nước thải
công nghiệp ..................................................................................... 5
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của TS ............................................................. 36
Bảng 3.2. Kết quả xác định điểm đẳng điện của TS .......................................... 36
Bảng 3.3. Kết quả xác định chỉ số iot của TS ................................................... 37
Bảng 3.4. Kết quả xây dựng đường chuẩn Mn(II) ............................................. 38
Bảng 3.5. Kết quả xây dựng đường chuẩn Fe(III) ............................................. 39
Bảng 3.6. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của NL và TS ............................. 40
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của TS ............................. 41
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của TS .................... 43
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của TS ................. 45
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của TS. .................. 47
Bảng 3.11. Các thơng số nhiệt động đối với q trình hấp phụ Mn(II), Fe(III) của TS .... 49
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của TS ............. 50
Bảng 3.13. Dung lượng hấp phụ cực đại q max và hằng số Langmuir b ............... 52
Bảng 3.14. Khả năng hấp phụ Mn(II) của một số than hoạt tính chế tạo từ
phụ phẩm nơng nghiệp ................................................................... 53
Bảng 3.15. Nồng độ Mn(II), Fe(III) thoát ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc
độ dòng khác nhau ......................................................................... 54
Bảng 3.16. Kết quả giải hấp Mn(II) bằng EDTA có nồng độ khác nhau ............ 56
Bảng 3.17. Hiệu suất giải hấp Mn(II) ứng với nồng độ EDTA khác nhau ........ 57
Bảng 3.18. Kết quả giải hấp Fe(III) bằng HNO3 có nồng độ khác nhau ............ 58
Bảng 3.19. Hiệu suất giải hấp Fe(III) ứng với nồng độ axit HNO3 khác nhau .. 58
Bảng 3.20. Kết quả xử lý nước thải chứa Mn(II), Fe(III) .................................. 59

v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ..........................................................10
Hình 1.2. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb ....................................................................10
Hình 1.3. Mơ hình cột hấp phụ ....................................................................................11
Hình 1.4. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột hấp
phụ theo thời gian .......................................................................................12
Hình 1.5. Hình ảnh hoa sen .........................................................................................18
Hình 3.1a. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của nguyên liệu ......................................32
Hình 3.1b. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của TS ....................................................32
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại IR của nguyên liệu ............................................................34
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại IR của Than sen .................................................................35
Hình 3.4. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của TS.......................................................37
Hình 3.5. Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ iot của TS ...............................................38
Hình 3.6. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) .............................................39
Hình 3.7. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III) .............................................39
Hình 3.8. Biểu đồ so sánh khả năng hấp phụ của NL và TS .......................................40
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ Mn(II) của TS ......41
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ Fe(III)
của TS .........................................................................................................42
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ
Mn(II) của TS .............................................................................................44
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ
Fe(III) của TS .............................................................................................44
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng TS đến hiệu suất hấp phụ
Mn(II) .........................................................................................................46
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng TS đến hiệu suất hấp phụ
Fe(III) .........................................................................................................46
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến dung lượng hấp phụ

Mn(II) .........................................................................................................48

vi


Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến dung lượng hấp phụ
Fe(III) .........................................................................................................48
Hình 3.17a. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKc vào 1/T của Mn(II) ...................49
Hình 3.17b. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKc vào 1/T của Fe(III) ...................49
Hình 3.18. Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của Mn(II) .....51
Hình 3.19. Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của Fe(III) ......51
Hình 3.20. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của TS đối với Mn(II). ..................51
Hình 3.21. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Mn� năng hấp phụ Mn(II)
tốt hơn nhiều lần so với than chế tạo từ vỏ dừa. Tuy nhiên, khả năng hấp phụ của TS
chế tạo được lại kém hơn so với than chế tạo từ hạt ZSAC (họ táo).
3.8. Kết quả khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Mn(II), Fe(III) theo phương
pháp hấp phụ động đối với TS
3.8.1. Ảnh hưởng của tốc độ dòng
Kết quả được trình bày ở bảng 3.14 và hình 3.24, 3.25.

53


Bảng 3.15. Nồng độ Mn(II), Fe(III) thoát ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc
độ dòng khác nhau

Ion

Mn(II)
Co=50,23

(mg/L)

Fe(III)
Co=49,50
(mg/L)

Tốc độ dòng (mL/phút)

Thứ tự cho
dung dịch

V (mL)
dung dịch

qua cột

qua cột

1

50

0,23

0,27

0,32

2

100

0,26

0,30

0,45

3

150

0,29

0,37

0,57

4

200

0,44

0,54

0,75

5

250

0,51

0,88

0,93

6

300

0,72

1,18

1,29

7

350

0,98

1,39

1,49

8

400

1,26

1,60

1,72

9

450

1,44

1,86

1,93

10

500

1,73

1,99

2,11

11

550

2,00

2,13

2,30

12

600

2,14

2,20

2,35

13

650

2,23

2,25

2,42

14

700

2,28

2,35

2,47

15

750

2,29

2,36

2,48

1

50

0,09

0,12

0,34

2

100

0,27

0,37

0,65

3

150

1,41

1,47

1,65

4

200

1,66

1,71

1,87

5

250

1,76

1,87

1,95

6

300

1,86

1,95

2,06

7

350

1,92

2,02

2,07

8

400

1,93

2,05

2,10

9

450

2,01

2,06

2,15

10

500

2,01

2,08

2,20

11

550

2,01

2,07

2,21

54

1,50

2,00

2,50

Hàm lượng thốt ra sau mỗi phân
đoạn thể tích (mg)


Hình 3.24. Ảnh hưởng của tốc độ dịng đến khả năng hấp phụ Mn(II)

Hình 3.25. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Fe(III)
Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm, trong khoảng

tốc độ dòng khảo sát

1,5(mL/phút); 2(mL/phút); 2,5(mL/phút) khi tốc độ dịng càng nhanh thì hàm lượng
ion Mn(II), Fe(III) thốt ra càng lớn. Điều này có thể được giải thích như sau: Khi tốc
độ dịng càng nhanh thì thời gian tiếp xúc của chất bị hấp phụ với TS nhỏ, còn khi tốc

55


độ dịng chậm thì thời gian tiếp xúc giữa chất bị hấp phụ và TS lớn hơn, do đó khi tốc
độ dịng càng chậm thì lượng ion kim loại bị giữ trên bề mặt TS càng nhiều và ngược
lại. Vì vậy chúng tơi lựa chọn tốc độ dịng 1,5 mL/phút cho các thí nghiệm tiếp theo.
Dung lượng hấp phụ của Mn(II), Fe(III) ứng với tốc độ dòng 1,5 mL/phút lần
lượt là 47,22 mg/g và 20,61 mg/g; tốc độ dòng 2 mL/phút lần lượt là 39,95 mg/g và
18,91 mg/g; tốc độ dòng 2,5 mL/phút lần lượt là 35,20 mg/g và 15,94 mg/g.
3.8.2. Kết quả giải hấp thu hồi Mn(II), Fe(III)
Kết quả được thể hiện ở bảng 3.16, 3.17, 3.18, 3.19 và hình 3.26, 3.27.
Bảng 3.16. Kết quả giải hấp Mn(II) bằng EDTA có nồng độ khác nhau
Thứ tự
cho dung
dịch qua
cột

Mn(II)
V(mL)

Co=50,23 (mg/L)

dung dịch

CEDTA (M)

qua cột

C=0,01

C=0,03

C=0,05

Hàm lượng thoát ra sau mỗi phân đoạn thể tích (mg)

1

10

2,38

7,43

8,57

2

20

2,17

2,80

2,90

3

30

1,83

1,92

1,37

4

40

1,58

1,29

0,59

5

50

1,14

0,73

0,39

6

60

0,81

0,58

0,29

7

70

0,65

0,46

0,18

8

80

0,54

0,32

0,12

9

90

0,40

0,22

0,12

10

100

0,21

0,15

0,11

11

110

0,15

0,13

0,10

12

120

0,14

0,09

0,09

13

130

0,11

0,09

0,07

56


Bảng 3.17. Hiệu suất giải hấp Mn(II) ứng với nồng độ EDTA khác nhau
CEDTA (M)

Thông số
Khối lượng Mn(II) hấp phụ được
(mg)
Khối lượng Mn(II) giải hấp được
(mg)
Hiệu suất giải hấp (%)

0,01

0,03

0,05

14,28

18,89

15,98

12,11

16,20

14,89

84,80

85,76

93,18

Hình 3.26. Ảnh hưởng của nồng độ EDTA đến khả năng giải hấp Mn(II)

57


Bảng 3.18. Kết quả giải hấp Fe(III) bằng HNO3 có nồng độ khác nhau

Thứ tự
cho dung
dịch qua
cột

Fe(III)
V(mL)

Co=49,50(mg/L)

dung dịch

CHNO3 (M)

qua cột

0,5

1,0

1,5

Hàm lượng thốt ra sau mỗi phân đoạn thể tích (mg)

1

10

1,25

1,70

1,92

2

20

0,78

1,00

1,05

3

30

0,40

0,62

0,56

4

40

0,18

0,43

0,35

5

50

0,12

0,38

0,25

6

60

0,09

0,32

0,20

7

70

0,08

0,17

0,16

8

80

0,08

0,13

0,14

9

90

0,06

0,11

0,13

10

100

0,05

0,11

0,12

11

110

0,03

0,09

0,12

12

120

0,04

0,08

0,10

13

130

0,04

0,09

0,10

Bảng 3.19. Hiệu suất giải hấp Fe(III) ứng với nồng độ axit HNO3 khác nhau
CHNO3 (M)

Thông số
0,5

1,0

1,5

Khối lượng Fe(III) hấp phụ được (mg)

7,97

10,31

9,45

Khối lượng Fe(III) giải hấp được (mg)

3,20

5,23

5,19

Hiệu suất giải hấp (%)

40,13

50,71

54,89

58


Hình 3.27. Ảnh hưởng của nồng độ axit đến khả năng giải hấp Fe(III)
Nhận xét:
Từ các kết quả trên cho thấy, khi dùng dung dịch EDTA để giải hấp thu hồi
Mn(II) cho hiệu quả tương đối cao, sử dụng dung dịch HNO3 để giải hấp Fe(III) cho
hiệu quả thấp hơn. Trong khoảng nồng độ dung dịch giải hấp đã khảo sát, khi nồng
độ dung dịch giải hấp càng lớn thì lượng ion kim loại được giải hấp càng nhiều.
3.9. Kết quả xử lý nước thải chứa Mn(II), Fe(III) theo phương pháp hấp phụ tĩnh
Kết quả được thể hiện trong bảng 3.20.
Bảng 3.20. Kết quả xử lý nước thải chứa Mn(II), Fe(III)
Ion

C0 (mg/L)

Ccb1 (mg/L)

H1 (%)

Ccb2 (mg/L)

H2 (%)

Mn(II)

9,597

3,035

68,38%

0

100,00

Fe(III)

12,791

6,047

52,72%

0,002

99,98

Ccb1 – Nồng độ cân bằng của ion kim loại sau khi hấp phụ lần 1.
Ccb2 – Nồng độ cân bằng của ion kim loại sau khi hấp phụ lần 2.
H1 – Hiệu suất hấp phụ của quá trình hấp phụ lần 1.
H2 – Hiệu suất hấp phụ của quá trình hấp phụ lần 2.

Nhận xét:
Từ các kết quả thực nghiệm thu được ta thấy, sau khi hấp phụ lần 1, lần 2 bằng
TS mới thì nồng độ cịn lại của các ion này trong dung dịch đã giảm xuống đến giá trị
cho phép đối với nước thải theo QCVN 40:2011/BTNMT.

59


KẾT LUẬN
Từ các kết quả thực nghiệm thu được, chúng tôi đưa ra một số kết luận sau:
1. Chế tạo được than sen từ cây sen biến tính bằng axit sunfuric đặc 98%; xác định
được một số đặc trưng hóa lý của than sen chế tạo được như: Ảnh hiển vi điện tử
quét; diện tích bề mặt riêng; phổ hồng ngoại; phổ tán sắc năng lượng; Chỉ số hấp
phụ iot; điểm đẳng điện.
2. Đã khảo sát khả năng hấp phụ Mn(II), Fe(III) của than sen chế tạo được và nguyên
liệu theo phương pháp hấp phụ tĩnh. Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ của than
sen tốt hơn so với nguyên liệu. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả
năng hấp phụ Mn(II), Fe(III) của than sen theo phương pháp hấp phụ tĩnh. Các
kết quả thu được như sau:
- Khoảng pH để sự hấp phụ Mn(II), Fe(III) của than sen diễn ra tốt nhất lần lượt là
pH=5 và pH=2,5.
- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của than sen đối với ion Mn(II), Fe(III) lần lượt là
60 phút và 120 phút.
- Khi tăng nhiệt độ hấp phụ 303÷323K thì hiệu suất hấp phụ Mn(II), Fe(III) của than
sen giảm.
- Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác định
được dung lượng hấp phụ cực đại (qmax) của than sen đối với ion Mn(II), Fe(III)
lần lượt là 68,97 mg/g và 38,46 mg/g.
3. Đã khảo sát khả năng hấp phụ và khả năng tách loại, thu hồi Mn(II) và Fe(III) của
than sen theo phương pháp hấp phụ động trên cột. Kết quả cho thấy, hấp phụ ở tốc

độ dịng nhỏ thì khả năng hấp phụ và tách loại Mn(II), Fe(III) tốt hơn so với tốc độ
dòng lớn. Khi nồng độ dung dịch giải hấp tăng thì khả năng giải hấp tăng. Đã xử lý
mẫu nước giếng khoan chứa Mn(II) và mẫu nước thải chứa Fe(III). Sau khi tiến
hành hấp phụ hai lần bằng than sen mới nồng độ Mn(II), Fe(III) đã đạt tiêu chuẩn
cho phép theo QCVN 40: 2011/BTNMT.

60


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN VĂN
Vi Thị Linh, Vũ Thị Hậu (2018), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II) của
than chế tạo từ cây sen”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Đại học Thái Ngun,
185(09), tr. 131-137.

61


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt:
1. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước
thải, Nxb Thống kê.
2. Đặng Kim Chi (2005), Hóa học mơi trường, Nxb Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội.
3. Nguyễn Thị Thùy Dung (2017), Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật
liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dị xử lý mơi trường, Luận văn thạc
sĩ, Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.
4. Nguyễn Thùy Dương (2008), Nghiên cứu hấp phụ một số ion kim loại nặng trên
vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dị xử lí môi trường, Luận văn thạc sĩ,
Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.
5. Lê Hà Giang, Hà Quang Ánh và các cộng sự (2013), “Nghiên cứu điều chế than hoạt

tính từ phế thải nơng nghiệp (rơm-rạ, trấu)”, Tạp chí Hóa học, 51(1), tr.121-126.
6. Dương Thị Hạnh (2005), Nghiên cứu khả năng sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo
từ tro bay để xử lý các nguồn nước bị ô nhiễm các kim loại nặng kẽm và niken,
Khóa luận tốt nghiệp Đại học - Đại học Quốc gia Hà Nội.
7. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, Nxb Đại học
Quốc gia Hà Nội.
8. Lò Văn Huynh (2002), Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ một số chất
hữu cơ trong môi trường nước, Luận án tiến sĩ hóa học, Hà Nội.
9. Phạm Luận (1998), Cơ sở lí thuyết của phương pháp phân tích phổ phát xạ và phổ hấp
thụ nguyên tử, Phần II, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia, Hà Nội.
10. Trần Hoàng Mai (2011), Nghiên cứu sự ô nhiễm Mangan trong nước giếng khoan
và sự tích lũy trong cơ thể người dân tại xã Thượng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội,
Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên.
11. Dương Thị Mây (2016), Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Fe(II), Mn(II)
của quặng sắt biến tính, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm - Đại học
Thái Nguyên.
12. Hoàng Thị Nga (2016), Nghiên cứu đa dạng nguồn gen cây sen (Nelumbo
nucifera Geartn.) phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống, Luận án tiến sĩ
nông nghiệp Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam.

62


13. Lê Minh Ngọc, Vũ Thị Hậu (2018), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) của
than chế tạo từ thân cây sen”, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Đại học Thái
Nguyên, 181(5), tr.171-177.
14. Trịnh Thu Nguyên , Vũ Thị Hậu (2017), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II),
Cr(VI) của than chế tạo từ thân cây sen”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học,
22( 04), tr.81-87.
15. Hồng Thị Nhạn (2015), Nghiên cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ từ bẹ chuối để

hấp phụ Ni(II), Fe(III), Zn(II) trong môi trường nước, Luận văn thạc sĩ, Trường
Đại học Sư phạm, Đại học Thái Ngun.
16. Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ cơ, Tập II, Tập III, Nxb Giáo dục.
17. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí,
Tập II, Nxb Giáo dục.
18. Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao
quản, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
19. Quy chuẩn Việt Nam 2011, Bộ Tài Nguyên và Môi trường.
20. Nguyễn Thị Như Quỳnh, Lê Hữu Thiềng (2010), “Nghiên cứu khả năng hấp
phụ Cu2+, Ni2+ của than vỏ lạc”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 15(4), tr.
160-164.
21. Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường và sức khoẻ con người, Nxb Đại
học Quốc Gia, Hà Nội.
22. Lê Hữu Thiềng, Ngô Thị Lan Anh, Đào Hồng Hạnh, Nguyễn Thị Thúy (2011),
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh trong dung dịch nước của các vật
liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía”, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Đại học Thái
Nguyên, 78(2), tr. 45-50.
23. Vũ Quang Tùng, Trần Thị Huế , Lê Hữu Thiềng (2009), “Nghiên cứu khả năng
hấp phụ Cr(VI) của VLHP chế tạo từ vỏ lạc và thử ứng dụng để xử lí mơi trường”.
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, 56(8), tr.27 – 30.
24. Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hoa, Vương Thị Liễu, Trần Thị Bích (2012) ,
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe(III) của vật liệu đá ong biến tính”, Tạp chí
Khoa học và cơng nghệ, Đại học Thái Nguyên, 100(12), tr. 129-133.

63


Tài liệu tiếng Anh:
25. Abdessalem Omri and Mourad Benzina (2012), "Removal of manganese (II) ions
from aqueous solutions by adsorption on activated carbon derived a new

precursor: Ziziphus spina-christi seeds", Alexandria Engineering Journal, 51(4),
pp. 343-350.
26. Abideen Idowu Adeogun (2013), "Comparative biosorption of Mn (II) and Pb (II)
ions on raw and oxalic acid modified maize husk: kinetic, thermodynamic and
isothermal studies" , Applied Water Science, 3(1), pp. 167-179.
27. A. Edwin vasu (2008), “ Adsorption of Ni(II), Cu(II) and Fe(III) from aqueous
solution using activated carbon”, E – Journal of Chemistry, 5( 1), pp. 1 – 9.
28. A.G.Liew Abdullah, MA, Mohd Salled, M.K.Siti Mazlina, M.J Megat Mohd
Noor, M.R Osman, R.Wagrian, and S.Sobri (2005),“Azo dye removal by
adsorption using waste biomass: Sugarcane bagasse”, International Journal of
engineering and technogy, 2(1), pp. 8-13.
29. Ahmad Cheng bin Jusoh, WH low, WM Nora’aini, Ali Noor, MJ Megat Mohd
(2005), “Study on the removal of iron and manganese in groundwater by granular
activated carbon”, Desalination, 182(1-3), pp. 347-353.
30. Gaikwad R W (2004), "Removal of Cd(II) from aqueous solution by activated
charcoal derived from coconut shell", Electron. J. Environ. Agric. Food Chem,
3(4), pp. 702-709.
31. Hai Gao Liu, Qun Dai, Peng Zhang, Jian Zhang, Chenglu Bao, Nan (2013),
"Preparation and characterization of activated carbon from lotus stalk with
guanidine phosphate activation: sorption of Cd(II)", Journal of analytical and
applied pyrolysis, 102, pp. 7-15.
32. Hai Wang Liu, Xuezhen Zhai, Guiyuan Zhang, Jian Zhang, Chenglu Bao, Nan
Cheng, Cheng (2012), "Preparation of activated carbon from lotus stalks with the
mixture of phosphoric acid and pentaerythritol impregnation and its application
for Ni(II) sorption", Chemical engineering journal, 209, pp. 155-162.
33. Jian Zhang, Weifeng Zhang Liu, Chenglu Ren, Liang (2011),"Sorption of
norfloxacin by lotus stalk-based activated carbon and iron-doped activated
alumina: mechanisms, isotherms and kinetics", Chemical Engineering Journal,
171(2), pp. 431-438.

64


34. K Anoop Krishnan, TS Anirudhan (2003),“Removal of cadmium(II) from
aqueous solutions by steam activated sulphurised carbon prepared from sugarcane bagasse pith: kinetics and equilibrium studies”, Water SA, 29, pp. 147 - 156.
35. L.S. Chan, W.H. Cheung, G.McKay (2008), “Adsorption of acid dyes by bamboo
derived activanted carbon”, Desalination, 218, pp. 304-312.
36. Narges Esfandiar, Bahran Nasernejad, Taghi Ebadi (2014), “Removal of Mn(II)
from ground water by sugar cane bagase and activated carbon (acomparative
study): Application of response surface methodology”, Journal of Industrial and
Engineering Chemistry, 20, pp.3726-3736.
37. Osvaldo Karnitz Jr, L.V.A. Gurgel, J.C.P. de Melo, V.R. Botaro, T.M.S. Melo,
R.P.de Freitas Gil and L.F. Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from
aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”,
Bioresource Technology, 98, pp. 1291-1297.
38. Saad Saiful Azhar, Abdul Ghaniey Liew Abdullah, Suhardy Daud, Farizul Hafiz
Kasim, Hatim MD Irfan (2005),"Dye removal fron aqueous solution by using
adsoption on treated sugarcane bagasse.", American Journal of Applied Sciences.
2( 11), pp. 1499-1503.
39. Shiv Prasad Niveta Jain and Thomas Anish Johnson H C Joshi (2008),
"Agricultural and agro-processing wastes as low cost adsorbents for metal
removal from wastewater: A review”, Journal of

Scientific and Industrial,

Research, 67, pp. 647-658.
40. Trivette Vanghan., Chung W.Seo., Wayne E.Marshall (2001),“Removal of
selected metal ions from aqueous solution using modified corncobs”, Bioresource
Technology, pp. 133-139.
41. W.E. Marshall., L.H. Wartelle., D.E. Boler, M.M. Johns., C.A. Toles. (1999),

“Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”,
Bioresource Technology, 69, pp. 263-268.
42. Xiuli Han, Wei Wang, Xiao Jian Ma (2011), “Adsorption characteristics of
methylenne Blue onto Low Cost biomass
Engineering Journal, 171(1), pp.1-8.

65

material lotus leaf”, Chemical


PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ ĐO BET CỦA NGUYÊN LIỆU


HANOI NATIONAL UNIVERSITY OF EDUCATION
TriStar 3000 V6.07 A

Unit 1 Port 1

Serial #: 2125

Page 7

Sample: Than sen Nguyen Lieu
Operator: LvK
Submitter: Linh-SPTN
File: C:\WIN3000\DATA\2018\002-128.SMP
Started: 1/24/2018 5:19:36PM
Completed: 1/25/2018 2:17:35PM

Report Time: 1/25/2018 5:29:09PM
Warm Free Space: 7.1792 cm³ Entered
Equilibration Interval: 10 s
Sample Density: 1.000 g/cm³

Analysis Adsorptive: N2
Analysis Bath Temp.: 77.350 K
Sample Mass: 0.0753 g
Cold Free Space: 22.7499 cm³ Entered
Low Pressure Dose: None
Automatic Degas: No

Comments: Mau: Than Sen Nguyen Lieu. Degas o 200C voi N2 trong 5h. Mau cua Vi Thuy Linh –DHTN. Ngay
24-01-2018

Summary Report
Surface Area
Single point surface area at p/p° = 0.275242442: 1.3362 m²/g
BET Surface Area: 1.3912 m²/g
Langmuir Surface Area: 2.1807 m²/g