Nghiên cứu hoạt hóa than bùn liên chiểu - đà nẵng bằng axit hcl và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ ion zn2+ trong dung dịch nước.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA HÓA HỌC

SVTH: HUỲNH THỊ HOÀNG DIỄM

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA THAN BÙN LIÊN CHIỂU –

ĐÀ NẴNG BẰNG AXIT HCl VÀ ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU HẤP PHỤ ION Zn2+ TRONG DUNG DỊCH

NƯỚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SU PHẠM

Sinh viên thực hiện : Huỳnh Thị Hoàng Diễm

Lớp : 08SHH

Giáo viên hướng dẫn : TS. Trần Mạnh Lục

Đà Nẵng - Năm 2012

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA HÓA HỌC

SVTH: HUỲNH THỊ HOÀNG DIỄM

2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập – tự do- hạnh phúc

KHOA HÓA ------

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Huỳnh Thị Hoàng Diễm

Lớp : 08SHH

1. Tên đề tài: “Nghiên cứu hoạt hóa than bùn bằng axit HCl và ứng dụng

làm vật liệu hấp phụ ion Zn2+ trong dung dịch nước”

2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị

 Nguyên liệu: Than bùn nguyên liệu

 Dụng cụ: dụng cụ thủy tinh, máy khuấy từ, tủ sấy, cân phân tích, cối

chày,…

 Thiết bị: máy khuấy từ, máy đo pH, máy chụp ảnh SEM

3. Nội dung nghiên cứu

 Xử lý nguyên liệu than bùn

 Tìm các điều kiện tối ưu cho quá trình hoạt hóa bằng tác nhân axit

 Chụp ảnh SEM trước và sau khi hoạt hóa bằng axit HCl

 Xác định các đặc tính hóa lý của than bùn trước và sau hoạt hóa

 Hấp phụ bể và hấp phụ cột đối với ion Zn2+ của than bùn sau hoạt

hóa:

 Khảo sát sựu ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp phụ

 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ

 Tải trọng hấp phụ cực đại

4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Mạnh Lục

5. Ngày giao đề tài: 15/07/2011

6. Ngày hoàn thành: 10/03/2012

Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn

( Ký và ghi rõ họ tên) ( Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS. Lê Tự Hải TS. Trần Mạnh Lục

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày 25 tháng 05 năm 2012

Kết quả điểm đánh giá:

Ngày …..Tháng……năm 2012

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký và ghi rõ họ tên)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA HÓA HỌC

SVTH: HUỲNH THỊ HOÀNG DIỄM

3

MỞ ĐẦU

Từ các kết quả khảo sát địa chất đã cho thấy ở Việt Nam có một lượng than

bùn rất dồi dào, được phân bố hầu như khắp các tỉnh trong cả nước. Riêng ở vùng

Quảng Nam – Đà Nẵng đã có hàng chục mỏ than bùn được thăm dò, điều tra đánh

giá trữ lượng, chất lượng và bước đầu được khai thác sử dụng.

Với đặc điểm chứa nhiều nhóm chức có khả năng phản ứng cao, hơn nữa lại có

nhiều trong than bùn nên axit humic ngày càng được chú ý, đặc biệt là khả năng hấp

phụ trao đổi cation kim loại. Than bùn sau khi đã chiết tách axit humic thì gần như

mất hẳn khả năng trao đổi cation. Ngược lại, axit humic sau khi được hoà tan ra

dưới dạng muối humat natri, kết tủa trở lại bằng dung dịch axit vẫn thể hiện tính

trao đổi cation mạnh của nó.

Ở nước ta than bùn thường được dùng nhiều trong lĩnh vực nông nghiệp như

làm phân bón, bước đầu sử dụng axit humic chiết tách từ than bùn làm chất kích

thích sinh trưởng. Việc nghiên cứu ứng dụng chúng trong lĩnh vực công nghiệp như

sản xuất ắc quy, chế tạo dung dịch khoan, vật liệu hấp phụ các kim loại nặng nhằm

xử lý ô nhiễm môi trường, làm giàu và tách các kim loại đất hiếm và phóng xạ

…đang còn rất hạn chế. Gần đây, trong nước đã có một số công trình nghiên cứu về

khả năng này của axit humic tách từ than bùn, như kết tủa các ion thori (V) và chì

(II) của Phan Văn Tình, Lưu Minh Đại; khả năng tách các ion coban (II), mangan

(II) và uran (IV) của Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình….Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu

hoạt hóa than bùn Liên Chiểu – Đà Nẵng bằng axit HCl và ứng dụng làm vật

liệu hấp phụ ion Zn2+ trong dung dịch nước ” không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà

còn mở ra một khả năng ứng dụng lớn đối với tài nguyên than bùn dồi dào trong

nước hiện có.

Cấu trúc của đề tài bao gồm các phần sau:

Lời nói đầu 1 trang (trang 1)

Chương 1: Tổng quan tài liệu 26 trang ( 2 -27)

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 7 trang (28-34)

Chương 3: Kết quả và bàn luận 21 trang (35-55)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA HÓA HỌC

SVTH: HUỲNH THỊ HOÀNG DIỄM

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ THAN BÙN

1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn

1.1.1.1. Nguồn gốc hình thành than bùn

Than bùn được hình thành do sự tích lũy lâu đời của các xác thực vật phân giải

trong điều kiện thừa ẩm, thiếu không khí. Kết quả của sự phân giải này là các xác

thực vật không được phân giải hoàn toàn mà hình thành một lớp chất hữu cơ gồm

những phần còn lại của thực vật đang bị phân giải dở dang, mùn mục và chất

khoáng. Lớp chất hữu cơ đó được gọi là “than bùn”.[2]

1.1.1.2. Phân loại than bùn

Có thể chia than bùn thành 3 loại: than bùn nông, than bùn sâu và than bùn

chuyển tiếp.

Than bùn nông: được hình thành do sự tích tụ xác, bã các loại cây có ít dinh

dưỡng như: lau, sậy, lăn, lác...ở những nơi địa hình tương đối cao.

Than bùn sâu: trong điều kiện địa hình thấp, có đầm lầy nước đọng và nhiều

chất dinh dưỡng, các loại cây được phát triển tốt như: cỏ lông lợn, cỏ sâu róm, rêu,

lăn, lác, lau, sậy và các loại cây nhỏ. Xác bã loại cây này tích tụ dần thành than bùn

sâu. Đặc điểm than bùn sâu là chứa nhiều chất dinh dưỡng và ít chua.

Than bùn chuyển tiếp: ở giữa hai loại than bùn trên. Đặc điểm của than bùn

nông và than bùn chuyển tiếp là ít dinh dưỡng, mức độ mùn hoá thấp và chua. [2]

1.1.1.3. Một số tính chất hóa lí của than bùn

Màu sắc: đen, sẫm hoặc nâu nhạt.

Cấu trúc: xốp hoặc nát bụi hoặc quyện thành bùn.

Mức độ phân giải:

- Loại tỉ lệ phân giải thấp: ~20%: còn giữ nguyên dạng của cây.

- Loạị tỉ lệ trung bình: 30 - 40%: hình dạng của cây khó phân biệt, có ít mùn

mục.

Khả năng giữ nước: biến thiên từ: 75 - 275%.

Dung tích hấp phụ: 150 - 250 mlđlg/100 gam than bùn khô.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA HÓA HỌC

SVTH: HUỲNH THỊ HOÀNG DIỄM

5

Khả năng giữ nước và dung tích hấp phụ của than bùn khác nhau với các loại

than bùn khác nhau.[2] [14]

1.1.2. Chất mùn trong than bùn

Mùn là hợp chất cao phân tử phức tạp, có thành phần không ổn định, được hình

thành khi phân huỷ và mùn hoá các chất hữu cơ. Hàm lượng mùn trong đất do đặc

điểm và điều kiện quá trình hình thành đất quyết định. Trong than mùn tổng lượng

mùn có thể đạt tới vài chục phần trăm. Thành phần hóa học của chất mùn gồm có:

carbon, oxy, hydro và nitơ. Ngoài các chất cơ bản trên đây, chất mùn còn chứa lưu

huỳnh, photpho, natri, kali, canxi và một số nguyên tố vi lượng khác.

Người ta chia mùn ra làm hai nhóm hợp chất:

Nhóm thứ nhất: bao gồm các sản phẩm phân giải xác hữu cơ và những sản

phẩm sống (trao đổi và tổng hợp) của vi sinh vật. Những chất hữu cơ này chưa bị

mùn hoá và có trong thành phần xác hữu cơ. Vì vậy, người ta gọi nhóm thứ nhất

này là nhóm mùn không đặc trưng. Trong than bùn hàm lượng của nhóm này mới

chỉ đạt tới 50 - 80%. Vì ở đây, quá trình vô cơ hóa chất hữu cơ rất chậm. Tính chất

đặc trưng của nhóm hợp chất chưa bị mùn hóa là tính chất biến động do quá trình

phân hủy và mùn hóa những hợp chất này luôn luôn xảy ra trong đất.

Trong thành phần của nhóm mùn đặc trưng bao gồm các hợp chất như: hydrat

cacbon, hợp chất chứa nitơ, linhin, lipit, nhựa, chất chát, andehit.

Nhóm thứ hai: bao gồm các hợp chất hữu cơ phức tạp đã bị mùn hoá. Chúng

không có trong thành phần xác hữu cơ mà chỉ được hình thành trong quá trình mùn

hoá, chúng được gọi là nhóm mùn đặc trưng. Nhóm này chiếm khoảng: 80- 90%

tổng số mùn đất.

Nhóm mùn đặc trưng hay thường gọi là chất mùn là một hệ thống của các hợp

chất hữu cơ cao phân tử, chứa nitơ, có cấu trúc vòng và có tính axit. Do nhóm chất

mùn có tính axit và thực chất nhóm này bao gồm các axit mùn và những dẫn xuất

của nó nên còn có thể gọi là nhóm axit mùn. Nhờ có tính axit mà chúng có thể tác

dụng với những chất vô cơ tạo những hợp chất hoà tan hoặc không hoà tan. Những

hợp chất không hòa tan sẽ được tích lũy trong đất làm cho chất mùn không bị rửa

trôi.