Nghiên cứu biến tính bèo tây để hấp phụ các ion kim loại pb2+, zn2+ trong nước.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BÈO TÂY

ĐỂ HẤP PHỤ CÁC ION KIM LOẠI

Pb2+, Zn2+TRONG NƢỚC

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã số: 60.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2015

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Tự Hải

Phản biện 1: TS. Phạm Châu Huỳnh

Phản biện 2: TS. Nguyễn Trần Nguyên

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận

văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng

vào ngày 28 tháng 7 năm 2015

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng

 Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Các hoạt động công nghiệp như khai thác mỏ, công nghiệp

thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện, lọc hóa dầu hay công nghệ

dệt nhuộm… đã tạo ra các nguồn ô nhiễm chính chứa các kim loại

nặng độc hại như Cu, Pb, Ni, Cd, As, Hg…..Những kim loại này có

liên quan trực tiếp đến các biến đổi gen, ung thư cũng như ảnh hưởng

nghiêm trọng đến môi trường.

Đối với những nước đang phát triển như Việt Nam, qui mô

công nghiệp chủ yếu ở mức vừa và nhỏ, việc xử lý nước thải gặp

nhiều khó khăn do chi phí xử lý cao, khả năng đầu tư thấp. Vì lí do

trên mà việc sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ các nguồn tự nhiên

như: vỏ chuối, xơ dừa, vỏ lạc, bã mía, … trong xử lí nước được quan

tâm bởi ưu điểm là có thể tách loại được nhiều kim loại nặng trong

dung dịch, có khả năng tái sử dụng VLHP và thu hồi kim loại. Mặc

khác, các VLHP này sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm và

thành phần chính là các polime dễ biến tính, có tính chất hấp phụ cao.

Là một nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự

phát triển của các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước đặc biệt là

bèo tây. Sự phát triển quá mức của bèo tây trên các ao hồ, sông nhỏ gây

cản trở dòng chảy, sự lưu thông của nước và gây ảnh hưởng sinh hoạt và

cuộc sống của người dân. Ngoài ra, do mật độ bèo tây quá nhiều nên

dẫn đến tình trạng cây bèo tây chết với số lượng lớn gây ô nhiễm môi

trường nước, ảnh hưởng đến hệ động thực vật của sông, hồ...

Với mục tiêu giải quyết vấn nạn bèo tây và đồng thời tận dụng

chế phẩm từ bèo tây để chế tạo VLHP tôi chọn đề tài “Nghiên cứu

2

biến tính bèo tây để hấp phụ các ion kim loại Pb2+, Zn2+ trong

nước”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Biến tính bèo tây tạo ra vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng

trong nước.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Bèo tây được thu hái trên địa bàn xã Duy Phước, huyện Duy

Xuyên, tỉnh Quảng Nam.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập tổng hợp tài liệu, tư liệu và các thông tin tài liệu

liên quan đến đề tài.

- Tìm hiểu các phương pháp thực nghiệm sử dụng trong quá

trình nghiên cứu.

- Xử lý các thông tin về lý thuyết có thể sử dụng trong quá

trình nghiên cứu.

* Phương pháp thực nghiệm

Phương pháp vật lý:

- Thu gom và xử lí mẫu bèo tây.

- Xác định độ ẩm toàn phần.

- Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR): xác định sự có

mặt của một số nhóm chức đặc trưng của sản phẩm.

- Phương pháp chụp ảnh SEM: xác định độ xốp của VLHP.

Phương pháp hóa học:

- Phản ứng este hóa: biến tính bèo tây bằng acid citric.

- Phương pháp AAS xác định nồng độ ion kim loại trong nước.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Cung cấp tư liệu về bèo tây.

3

- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu rẻ tiền.

- Ứng dụng sản phẩm VLHP trong việc xử lí ion kim loại nặng

trong nước thải công nghiệp.

6. Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang)

và 26 tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 3 phần:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

4

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY BÈO TÂY

1.1.1. Tên gọi

1.1.2. Nguồn gốc và đặc điểm

1.1.3. Ứng dụng của bèo tây

a.. Sử dụng bèo tây trong y học

b. Sử dụng bèo tây làm thức ăn cho người và gia súc

c. Sử dụng bèo tây để ủ biogas kết hợp sản xuất phân bón

d. Sử dụng bèo tây để sản xuất nấm

e. Sử dụng bèo tây để xử lý ô nhiễm môi trường

f. Sử dụng bèo tây làm đồ thủ công mỹ nghệ

1.1.4. Thực trạng về sự phát triển của bèo tây trên các hệ

thống kênh rạch Việt Nam trong những năm gần đây và một số

giải pháp xử lý đã có ở địa phƣơng

a. Thực trạng về sự phát triển của bèo tây

b. Một số giải pháp xử lý đã có ở địa phương

1.2. ACID CITRIC VÀ CELLULOSE

1.2.1. Acid Citric

a ấu tạo phân tử

b ính chất v t lý

c ính chất hóa học

d rạng thái tự nhiên

e iều chế

f ng dụng

1.2.2. Xenlulozơ

a ấu tr c phân tử

5

b . ính chất v t lý

c ính chất hóa học

d rạng thái tự nhiên

e ng dụng

1.3. PHẢN ỨNG ST H A

1.3.1. Khái niệm chung

1.3.2. Cơ chế phản ứng este hóa

a ơ chế phản ứng không d ng c tác

b ơ chế phản ứng d ng c tác đ c

1.4. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG

1.4.1. Khái quát chung

1.4.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng trong nƣớc

1.4.3. Giới thiệu về kim loại chì và kẽm

a m n

b. Chì (Pb)

1.5. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ KIM LOẠI NẶNG

TRONG NƢỚC

1.5.1. Phƣơng pháp sinh học

1.5.2. Phƣơng pháp sử dụng vi tảo

1.5.3. Phƣơng pháp hóa học

1.5.4. Phƣơng pháp hóa lý

1.6. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ

1.6.1. Các khái niệm

1.6.2. Các m h nh cơ ản của quá tr nh hấp phụ

a. ô h nh động học hấp phụ

b ác mô h nh hấp phụ đ ng nhiệt

1.6.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá tr nh hấp phụ

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian

6

b. Ảnh hưởng của tính tương đồng

c. Ảnh hưởng của pH

d. Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại n ng

e. Ảnh hưởng của diện tích bề m t chất rắn

1.7. MỘT SỐ HƢỚNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ PHẨM

NÔNG NGHIỆP LÀM VLHP

7

CHƢƠNG 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

2.1.1. Nguyên liệu

2.1.2. Dụng cụ và hóa chất

2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Thu gom và ử lý mẫu o tây

a ách tiến hành

Bèo tây tươi được rửa sạch, thái nhỏ, phơi khô. Sau đó, bèo tây

khô được xay nhỏ, rây qua rây 0, mm rồi đưa đi xác định độ ẩm

toàn phần. Trước khi thực hiện biến tính, bèo tây được ngâm rửa

trong nước cất để loại bỏ hết các tạp chất cơ học, sau đó sấy khô lại ở

600

.

b. Xác định độ ẩm của bèo tây

(2.1)

2.2.2. Biến t nh o tây ng aci citric

a ơ sở lý thuyết của phương pháp biến tính

b ách tiến hành

Cân 3g bèo tây rồi ngâm vào 1 thể tích nhất định dung dịch

acid citric trong 60 phút. Sau đó, bèo tây được lấy ra khỏi dung dịch

acid citric, để khô tự nhiên ở điều kiện phòng thí nghiệm. Các vật liệu

này được sấy ở 60oC trong 5 giờ, và tiếp tục biến tính ở 120oC. Vật

liệu sau khi biến tính được ngâm trong 200ml nước cất trong 4 giờ,

lặp lại quá trình này 3 lần nhằm rửa hết acid citric dư. Sau đó sấy lại

ở 60oC trong 5 giờ, bảo quản trong các bao plastic.

.100% w

m

 

8

Bèo tây

Bột mịn

- Rửa sạch, phơi khô

- Xay nhuyễn

- Rây

Dung dịch

Bột sạch

- Ngâm trong nước cất

- Sấy khô ở 60oC

- Ngâm với axit citric

0,6M trong 60 phút

Lọc Chất rắn

- Sấy qua đêm ở 600C

- Tăng lên 1200C

trong 90 phút

Vật liệu hấp phụ

- Ngâm nước cất

- Rửa sạch đến trung tính

- Sấy khô ở 600C

Vật liệu đã qua hoạt hoá

c ác yếu tố c n khảo sát đến quá tr nh biến tính

- Ảnh hưởng của nồng độ acid.

- Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn: lỏng.

- Ảnh hưởng của thời gian biến tính.

2.2.3. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

a. Nguyên tắc của phương pháp

b ấu tạo máy quang ph hấp thụ nguyên tử

Hình 2.3 ơ á

9

c. ối liên hệ gi a sự hấp thụ ánh sáng và m t độ nguyên tử

2.2.4. Khảo sát một số t nh chất vật lý của o tây iến t nh

và chƣa iến t nh

a Ph hồng ngoại IR

c Ảnh kính hiển vi điện tử quét ảnh E

2.2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá tr nh hấp

phụ ion kim loại nặng P (II), Zn (II) của o tây iến t nh

a. ách tiến hành

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá tr nh hấp phụ c n khảo sát

10

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. THU GOM M U VÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TOÀN PHẦN

Kết quả xác định độ ẩm của bèo tây được trình bày ở bảng 3.1

Bảng 3.1. Độ ẩ n ph n a

Lần TN W (g) m (g)



(%) Trung bình

1 0,354 3,000 11,8

2 0,348 3,000 11,6 11,7%

3 0,351 3,000 11,7

Nhận xét: Độ ẩm trung bình trong mẫu bèo tây là 11,7 %.

3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN

QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH BÈO TÂY

3.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ acid

Hình 3.2. Ảnh hưởng c a n ng ộ a id i ri ến

quá trình biến tính bèo tây

Ở Hình 3.2 cho thấy khả năng hấp phụ của VLHP đối với ion

Zn2+ tăng khi nồng độ acid citric tăng khi, khi nồng độ acid citric đạt

0,6M thì hiệu suất hấp phụ gần như ổn định.