Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban trên bentonite biến tính bằng acid humic - Nguyễn Thị Lương

Tài liệu Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban trên bentonite biến tính bằng acid humic - Nguyễn Thị Lương: Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 3 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ĐỒNG VÀ COBAN TRÊN BENTONITE BIẾN TÍNH BẰNG ACID HUMIC Nguyễn Thi Lương(1), Lê Thị Đào(2) (1) Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp.HCM; (2) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận 20/8/2018; Ngày gửi phản biện 25/8/2018; Chấp nhận đăng 20/11/2018 Email: daolt@tdmu.edu.vn Tóm tắt Vật liệu hấp phụ là bentonite Cổ Định được lấy từ công ty TNHH Lai Ân, sau đó được biến tính bằng acid humic. Các phương pháp như hồng ngoại IR, bề mặt riêng BET, kính hiển vi điện tử SEM để xác định các đặc trưng của vật liệu bentonite trước và sau biến tính. Kết quả cho thấy cấu trúc của vật liệu bentonite trước và sau biến tính không bị thay đổi. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Cu2+ và Co2+ trên bentonite biến tính bằng acid humic đã được khảo sát, khả năng hấp phụ tốt nhất đạt hiệu suất 98.31% đối với Cu2+ và 68.97% đối với Co2+ tại pH = 7, nhiệt độ 50C. Từ khóa: acid humic, biến tính...

pdf11 trang | Chia sẻ: quangot475 | Ngày: 20/01/2021 | Lượt xem: 8 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban trên bentonite biến tính bằng acid humic - Nguyễn Thị Lương, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 3 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ĐỒNG VÀ COBAN TRÊN BENTONITE BIẾN TÍNH BẰNG ACID HUMIC Nguyễn Thi Lương(1), Lê Thị Đào(2) (1) Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp.HCM; (2) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận 20/8/2018; Ngày gửi phản biện 25/8/2018; Chấp nhận đăng 20/11/2018 Email: daolt@tdmu.edu.vn Tóm tắt Vật liệu hấp phụ là bentonite Cổ Định được lấy từ công ty TNHH Lai Ân, sau đó được biến tính bằng acid humic. Các phương pháp như hồng ngoại IR, bề mặt riêng BET, kính hiển vi điện tử SEM để xác định các đặc trưng của vật liệu bentonite trước và sau biến tính. Kết quả cho thấy cấu trúc của vật liệu bentonite trước và sau biến tính không bị thay đổi. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Cu2+ và Co2+ trên bentonite biến tính bằng acid humic đã được khảo sát, khả năng hấp phụ tốt nhất đạt hiệu suất 98.31% đối với Cu2+ và 68.97% đối với Co2+ tại pH = 7, nhiệt độ 50C. Từ khóa: acid humic, biến tính bentonite, coban, đồng Abstract A STUDY ON COPPER AND COBALT METAL HANDLING PROCESS ON BENTONITE MODIFIED BY ACID HUMIC Adsorbed material is Co Dinh bentonite taken from Lai An Ltd., which is then modified surface with humic acid. Methods such as infrared, BET specific surface, TEM electronic microscope are used to determine the characteristics of bentonite material before and after denaturation. Results showed that after surface modification, the material retained original structure and feature. The influence of different factors on the adsorption of Cu2+ and Co2+ on bentonite modified by humic acid were investigated, with the best adsorption efficiency of 98.21% for Cu2+ and 68.97% for Co2+ at pH = 7, temperature 50°C. 1. Giới thiệu Một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước ở Việt Nam là nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng (Pb, Cu, Co...). Ảnh hưởng của các kim loại này gây ra rất lớn (ngay cả khi chúng ở nồng độ rất thấp) do độc tính cao và khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể sống (Stevenson, 1994; Claudio & Cesar, 2001). Trong số các vật liệu hấp phụ dùng để xử lý môi trường nói chung và xử lý kim loại nặng nói riêng thì bentonite là một trong những vật liệu được dùng nhiều, bởi tính sẵn có, rẻ tiền và có tính năng hấp phụ tốt. Ở nước ta bentonite được tìm thấy ở nhiều nơi (Cổ Định, Di Linh, Thuận Hải...) với trữ lượng dồi dào. Việc biến tính bentonite có nhiều ưu điểm hơn hẳn về khả năng hấp phụ (Pandey, Pandey & Misra, 2000; Suresh & Babu, 2009; Bùi Duy Cam, Nguyễn Bảo Châm & Phạm Văn Tĩnh, 2005). Biến tính Nguyễn Thị Lương... Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban... 4 bentonite có nhiều cách khác nhau, trong đó sử dụng acid humic (HA) đạt hiệu quả hấp phụ cao. Vì HA có bản chất đa tính năng dựa trên sự hiện diện của nhiều nhóm phenolic, cacboxyl và hydroxyl liên kết với các khung béo hoặc thơm, trong môi trường acid yếu đến bazơ yếu, quá trình khử proton của các nhóm cacboxylic và phenolic làm tăng sự hấp phụ ion kim loại do sự tương tác tĩnh điện và tạo các phức chất bề mặt (Anirudhan & Suchithra, 2010). HA được hấp phụ trên các vật liệu khoáng cải tiến khả năng hấp phụ của cả các hợp chất hữu cơ kị nước (Murphy, Brown & Springer, 1990) và các cation kim loại (Zachara, Resch & Smith, 1994; Sparks & ctv.,1997). Màng khoáng hợp chất humic biến tính trên bề mặt hợp chất vô cơ thay đổi bản chất và số lượng các vị trí tạo phức với các tạp chất (Arias, Barral & Mejuto, 2012). 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Khảo sát các đặc trưng của vật liệu hấp phụ Các mẫu vật liệu bentonite thô và biến tính (5g bentonite thô cho vào 125mL dung dịch acid humic 20 ppm, lắc đều trên máy lắc 90 phút, tốc độ 150 vòng /phút, sau đó lọc lấy phần rắn và để khô tự nhiên) được khảo sát bằng các phương pháp:(Tashauoei & ctv., 2010) Phương pháp phổ hồng ngoại IR với khoảng bước sóng từ 600-4000 cm−1, trên thiết bị hấp thu hồng ngoại TENSOR 37, đặt tại phòng thí nghiệm trọng điểm polyme và compozit, nhà C6, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM trên thiết bị đo TEM, đặt tại phòng thí nghiệm trọng điểm polyme và compozit, nhà C6, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng BET được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ lọc hóa dầu (Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM). 2.2. Biến tính bentonite bằng HA Lấy 25 mL dung dịch HA đã chuẩn bị cho vào bình tam giác chứa một lượng bentonite thô lắc đều trên máy lắc, tốc độ 150 vòng/phút. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính bentonite như thời gian hấp phụ, nồng độ HA, khối lượng bentonite. Xác định hàm lượng HA còn lại trong dung dịch bằng cách để lắng dung dịch hấp phụ khoảng 2 h, lấy phần dung dịch ra ly tâm 30 phút, tốc độ 5000 rpm, thu lấy phần trong, đo dung dịch này bằng phương pháp trắc quang ở bước sóng 272 nm. (Pandey & ctv., 2000; Ngô Đức Châu, Ngô Minh Lương & Ngô Thị Thuận, 1998). Từ nồng độ HA trước và sau khi hấp phụ, tính % hấp phụ và độ hấp phụ theo công thức: o o C - C H(%) = × 100 C (1) bentonite m0 1000.m ).VC -(C  (2) Trong đó: H: % hấp phụ; : độ hấp phụ (mg/g); C0, Cm: nồng độ HA ban đầu và sau hấp phụ (ppm); V: thể tích (mL); mbentonite: khối lượng bentonite (g). 2.3. Hấp phụ đồng và coban trên bentonite biến tính Lấy 100mL dung dịch Cu2+, Co2+ đã chuẩn bị cho vào bình tam giác chứa một lượng bentonite đã biến tính bằng HA, lắc đều trên máy lắc, tốc độ 150 vòng/phút. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như thời gian lắc, nồng độ kim loại, pH, nhiệt độ. Cu2+ và Co2+ cùng tạo phức với dietyldithiocarbamate (NaDDTC) trong khoảng pH khá rộng và chiết được trong nhiều dung môi hữu cơ như clorobenzen, cloroform, tetraclorocarbon, Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 5 metyl isobutylceton... trong đó thích hợp nhất là cloroform. Phổ hấp thu của phức Cu(DDTC)2 trong CHCl3 có 2 cực đại ở bước sóng 300 nm và 436 nm, còn phức Co(DDTC)2 có 2 cực đại ở 367 nm và 328 nm. Có thể xác định riêng từng kim loại hoặc xác định đồng thời cả hai kim loại. Hàm lượng kim loại còn trong dung dịch sau hấp phụ được xác định bằng cách để lắng, lấy phần dung dịch trong ra ly tâm 30 phút, tốc độ 5000 rpm, lấy 1 mL mẫu thực hiện theo các bước trong bảng 1: Bảng 1: Các bước xác định hàm lượng kim loại Cu2+ và Co2+ trong dung dịch Phễu 1 2 3 Chuẩn Cu2+ 100ppm (mL) 0.5 0 0 Chuẩn Co2+ 100ppm (mL) 0 0.5 0 Mẫu (mL) 0 0 1 Pha loãng bằng một ít nước cất, chỉnh pH bằng NH4OH 10%, chỉ thị PP Amonicitrat 30% (mL) 5 5 5 NaDDTC 5% (mL) 2 2 2  Chiết bằng dung môi Cloroform. Để phân lớp, chiết phần hữu cơ vào bình định mức 25mL.  Lặp lại sự chiết vài lần đến khi phần hữu cơ không còn màu. Định mức bằng CHCl3.  Tiến hành đo ở bước sóng 436 nm và 367 nm. Thu được hệ phương trình sau: dCCA Co Co Cu Cu nm )...( 436436436    dCCA CoCoCuCunm ... 367467467   Với d là chiều dày cuvet (cm), để xác định các hệ số Cu436 , Co 436 , Co 367 , Cu 367 ta đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn với nồng độ biết trước. Thay vào hệ phương trình trên rồi giải hệ phương trình để tìm nồng độ Cu2+ và Co2+ có trong mẫu phân tích. Sau đó tính % hấp phụ và độ hấp phụ theo công thức (1), (2) như phần 2.2. (Bùi Duy Cam & ctv., 2005; Anirudhan & Suchithra, 2010; Phạm Xuân Đà & ctv., 2010) Các yếu tố ảnh hưởng sau khi khảo sát, chọn các điều kiện phù hợp và tiến hành thực hiện 8 thí nghiệm tương tự trên cùng các điều kiện đã chọn. Tính độ lệch chuẩn SD và độ lệch chuẩn tương đối RSD theo các công thức sau: 1 ))( 2    n xx SD i (3) 100%%  X SD CVRSD (4) Trong đó: SD: độ lệch chuẩn; xi: giá trị hàm lượng của mẫu thứ I; x : hàm lượng trung bình; RSD: độ lệch chuẩn tương đối. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Các đặc trưng của vật liệu bentonite trước và sau biến tính 3.1.1. Hấp thu hồng ngoại IR Nguyễn Thị Lương... Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban... 6 Hình 1. Phổ FT  IR của acid humic và bentonite thô Hình 2. Phổ FT  IR của bentonite biến tính Nhận thấy phổ hồng ngoại của mẫu bentonite thô và mẫu biến tính khác nhau cơ bản ở sóng 618 cm-1. Các peak cơ bản của mẫu biến tính giống mẫu thô. Dựa vào phổ hồng ngoại IR giữa 2 mẫu bentonite thô và biến tính nhận thấy sự khác biệt không rõ, do hàm lượng acid humic trong mẫu ít nên khó nhận biết được. 3.1.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM Hình 3. Kết quả TEM của mẫu bentonite thô và biến tính Kết quả chụp TEM cho thấy mẫu vật liệu chưa biến tính và biến tính có cấu trúc lỗ xốp với độ trật tự cao. Chứng tỏ vật liệu sau biến tính vẫn giữ được cấu trúc ban đầu. Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 7 3.1.3. Diện tích bề mặt riêng BET Hình 4. Diện tích bề mặt riêng của bentonite Bình Dương và bentonite Cổ Định Hình 5. Diện tích bề mặt riêng của bentonite biến tính Nguyễn Thị Lương... Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban... 8 Bảng 2. Diện tích bề mặt riêng khác nhau của các mẫu Bentonite STT Mẫu SBET 1 Bentonite Bình Dương 15.651 m2/g 2 Bentonite Cổ Định 30.753 m2/g 3 Bentonite biến tính 45.741 m2/g Bentonite Cổ Định (Thanh Hóa) có diện tích bề mặt riêng lớn hơn mẫu bentonite Bình Dương. Chúng tôi chọn mẫu bentonite Cổ Định làm mẫu cho các thí nghiệm về sau. Nhận thấy sau khi biến tính diện tích bề mặt vật liệu tăng (từ 30.753 m2/g lên 45.741 m2/g), acid humic đã tạo liên kết với bentonite trên bề mặt, thúc đẩy hoạt hóa các lỗ xốp làm tăng khả năng hấp phụ N2. 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng biến tính bentonite bằng acid humic 3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian lắc Ảnh hưởng của thời gian lắc đến khả năng biến tính bentonite trong điều kiện: 1g bentonite thô, 25mL dung dịch HA 20 ppm, thời gian lắc thay đổi từ 60 phút đến 180 phút, tốc độ lắc 150 vòng/ phút, nhiệt độ phòng. Hình 6. Đồ thị độ hấp phụ HA trên bentonite thô theo thời gian lắc (a, b, c, d là mức độ phân loại trong phân tích Anova với P = 0.05.) Ở hình 6 cho thấy khả năng hấp phụ HA của bentonite khi thay đổi thời gian hoạt hóa. Khả năng hấp phụ tốt nhất ở 90 phút ( % hấp phụ là 48.80%). Khi càng tăng thời gian hoạt hóa lên thì % hấp phụ giảm dần do xảy ra quá trình giải hấp. Khi tăng thời gian lên 180 phút thì % hấp phụ gần bằng % hấp phụ ở 90 phút, cho thấy sau khi giải hấp, vật liệu hấp phụ HA trở lại. Khi phân tích Anova với mức ý nghĩa P = 0.05 cho thấy hiệu suất 90 phút và 180 phút là như nhau. Để rút ngắn được thời gian, chọn 90 phút làm thời gian hấp phụ HA cho các giai đoạn tiếp theo. 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ HA Ảnh hưởng của nồng độ HA đến khả năng biến tính bentonite trong điều kiện: 1g bentonite thô, 25 mL dung dịch HA, nồng độ HA thay đổi từ 5ppm đến 60 ppm, lắc 90 phút, tốc độ lắc 150 vòng/phút, nhiệt độ phòng. Ở hình 7 cho thấy với 1g bentonite thì độ hấp phụ HA cao nhất là 0.22 khi nồng độ HA 20 ppm. Khi tăng nồng độ HA thì độ hấp phụ cũng không cải thiện. Do HA có một số nhóm chức tạo liên kết với một số tâm hấp phụ xác định, vì vậy khi tăng nồng độ HA lên mà không Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 9 thay đổi khối lượng bentonite thì độ hấp phụ HA lên bentonite hầu như không thay đổi: HA 20 ppm (0.22), HA 40 ppm (0.22), HA 60 ppm (0.21). Đồng thời, khi phân tích Anova cho thấy ở nồng độ 20 ppm có % hấp phụ cao nhất đạt 43.18% với mức ý nghĩa P = 0.05. Do đó, các thí nghiệm sau sẽ tiến hành khảo sát ở nồng độ HA 20 ppm. Hình 7. Đồ thị độ hấp phụ HA trên bentonite thô theo nồng độ HA 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Cu2+ và Co2+ trên bentonite biến tính 3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian lắc Điều kiện hấp phụ: 100 mL dung dịch Cu2+, Co2+ 20 ppm + (1g bentonite thô + 25 mL HA 20 ppm, thời gian lắc 90 phút), lắc đều trên máy lắc, tốc độ 150 vòng/phút, nhiệt độ phòng. Hình 8. Đồ thị độ hấp phụ Cu2+, Co2+ trên bentonite biến tính theo thời gian lắc Hình 10 là kết quả hấp phụ Cu2+, Co2+ trên bentonite biến tính theo thời gian từ 0 đến 90 phút tại nồng độ ion là 20 ppm. Dựa vào đồ thị nhận thấy quá trình hấp phụ đạt cân bằng tại t = 75 phút, kết quả chạy Anova cho thấy hiệu suất tối ưu tại 75 phút với mức ý nghĩa P = 0.05. Vì vậy, thời gian lắc là 75 phút được chọn làm thời gian tối ưu cho các thí nghiệm tiếp theo. Nếu tăng thời gian lắc sẽ xảy ra quá trình giải hấp làm cho hiệu suất hấp phụ thực tế giảm đi. Tuy nhiên, việc hấp phụ Co2+ không đạt hiệu quả cao bằng Cu2+. Nguyên nhân giữa Co2+ và Cu2+ có cùng điện tích như nhau nhưng khả năng hấp phụ Cu2+ tốt hơn Co2+ là do với những phức spin cao của các ion mang điện tích (+2) với cùng một phối trí, độ bền của chúng giảm theo trật tự sau: Zn2+>Cu2+>Ni2+>Co2+>Fe2+>Mn2+ (Trần Thị Bình, 2008). Nguyễn Thị Lương... Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban... 10 3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Cu2+, Co2+ Điều kiện hấp phụ: 100 mL dung dịch Cu2+, Co2+ nồng độ thay đổi từ 5 ppm đến 80 ppm + (1g bentonite thô + 25mL HA 20 ppm, thời gian lắc 90 phút), lắc 75 phút, tốc độ 150 vòng/phút, nhiệt độ phòng. Ở thời điểm xác định khi tăng nồng độ ion kim loại thì độ hấp phụ tăng theo. % hấp phụ cao nhất (98.09%) tại 20 ppm, tuy nhiên độ hấp phụ không cao (1.96). Độ hấp phụ cao hơn tại nồng độ Cu2+ là 40 ppm (3.86) và 80 ppm (7.52), nhưng do tại 2 nồng độ này Cu2+ xuất hiện tủa vì vậy tăng độ hấp phụ lên dù không có tăng lượng chất hấp phụ. Bentonite biến tính bằng HA có % hấp phụ cao hơn hẳn so với bentonite thô. Tại điều kiện hấp phụ và nồng độ Cu2+ là 20 ppm thì % hấp phụ của bentonite biến tính là 98.09% và bentonite thô là 73.12%. Khi phân tích Anova cho thấy tại nồng độ Cu2+ 20 ppm là tối ưu nhất với mức ý nghĩa P = 0.05, chọn nồng độ này cho các bước khảo sát tiếp theo. Hình 9. Đồ thị độ hấp phụ Cu2+ trên bentonite biến tính theo nồng độ Hình 10. Đồ thị độ hấp phụ Co2+ trên bentonite biến tính theo nồng độ Dựa vào đồ thị nhận thấy khi khảo sát theo nồng độ Co2+ thì % hấp phụ cao nhất với vật liệu biến tính (69.13%) và vật liệu thô (56.25%) tại 80 ppm. Phân tích Anova cho thấy ở 20 ppm hoặc 80 ppm cho hiệu suất tối ưu với mức ý nghĩa P = 0.05. Nhưng ở nồng độ cao Co2+ xuất hiện kết tủa vì vậy làm tăng % hấp phụ và độ hấp phụ lên mặc dù không tăng lượng chất hấp phụ. Chọn nồng độ Co2+ 20 ppm cho các bước khảo sát sau. 3.3.3. Ảnh hưởng của pH Điều kiện hấp phụ: 100 mL dung dịch Cu2+, Co2+ 20 ppm + (1g bentonite thô + 25 mL HA 20 ppm, thời gian lắc 90 phút), lắc 75 phút, tốc độ 150 vòng/phút, nhiệt độ phòng, thay đổi pH. Đồ thị hình 11, 12 là kết quả khảo sát hấp phụ Cu2+ trên bentonite biến tính ở pH 1, 4, 7, 10. Nhìn vào đồ thị nhận thấy độ hấp phụ tốt nhất tại pH là 7 (1.87) và pH 10 (1.87), nghĩa là môi trường trung tính và môi trường kiềm. Tại pH = 1 độ hấp phụ kém (0.54). Bentonite biến tính có độ hấp phụ tốt hơn so với bentonite thô. Tại pH = 7, mẫu biến tính có % hấp phụ là 93.47%, còn mẫu thô là 72.74%, sự chênh lệch hơn 20%. Nguyên nhân cũng được giải thích trong nước ion kim loại đồng tồn tại ở các dạng bền [Cu(H2O)6)] +2 nên thuận lợi cho việc tạo liên kết phối trí với nguyên tử N của HA. Chính vì vậy mà % hấp phụ của kim loại này lên vật liệu tăng lên rất nhiều. Còn trong môi trường axit, nhóm –NH2 đã được proton hóa do sự có mặt của H+ nên khả năng hấp phụ bị giảm xuống. Kết quả chạy Anova với mức ý nghĩa P = 0.05 cho thấy ở pH = 7 hoặc pH =10 là tối ưu. Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 11 Hình 11. Đồ thị độ hấp phụ Cu2+ trên bentonite biến tính theo pH Hình 12. Đồ thị độ hấp phụ Co2+ trên bentonite biến tính theo pH Nhận thấy pH càng tăng thì khả năng hấp phụ càng tăng, nhưng khi tăng pH lên 10 khả năng hấp phụ Co2+ giảm nhẹ. Nguyên nhân là do ở môi trường acid có sự proton hóa nhóm – NH2 bởi H + đã làm làm giảm bớt khả năng tạo liên kết phối trí với ion Co2+ trong dung dịch. Ở pH = 7, không có mặt của ion H+ nên không xảy ra sự proton hóa nhóm – NH2. Trong khi đó, Coban trong nước tồn tại ở các dạng bền [Co(H2O)6)] +2 nên thuận lợi cho việc tạo liên kết phối trí với nguyên tử N của HA. Chính vì vậy mà % hấp phụ của kim loại này lên vật liệu tăng lên rất nhiều. Ở pH = 10, khả năng hấp phụ Co2+ giảm do ảnh hưởng của môi trường kiềm sẽ hòa tan Co2+ tạo phức [Co(OH)4] 2– [12]. Khi phân tích Anova cho thấy ở pH = 7 là tối ưu cho quá trình với mức ý nghĩa P = 0.05. Chọn pH = 7 môi trường trung tính để làm tiếp thí nghiệm sau. 3.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ Điều kiện hấp phụ: 100 mL dung dịch Cu2+, Co2+ 20 ppm + (1g bentonite thô + 25 mL HA 20 ppm, thời gian lắc 90 phút), lắc 75 phút, tốc độ 150 vòng/phút, pH = 7, thay đổi nhiệt độ từ 30C đến 60C. Hình 13. Đồ thị độ hấp phụ Cu2+ trên bentonite biến tính theo nhiệt độ Hình 14. Đồ thị độ hấp phụ Co2+ trên bentonite biến tính theo nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ từ 30C đến 50C thì độ hấp phụ vật liệu tăng, nhưng cũng tăng rất ít ( từ 1.96 lên 1.97). Còn khi tăng nhiệt độ lên nữa (60C) thì độ hấp phụ lại giảm (1.93). Do nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình giải hấp Cu2+ ra khỏi các tâm hấp phụ của vật liệu hấp phụ. Độ hấp phụ cao nhất tại nhiệt độ 50C đối với cả vật liệu thô (1.97) và vật liệu biến tính (1.45). Mặt khác, phân tích Anova cho thấy tại 50C đạt hiệu suất hấp phụ cao nhất với mức ý nghĩa P = 0.05. Nguyễn Thị Lương... Nghiên cứu quá trình xử lý đồng và coban... 12 Nhận thấy độ hấp phụ Co2+ trên vật liệu hấp phụ cũng như Cu2+ cũng tăng khi tăng nhiệt độ từ 30C đến 50C, nhưng chỉ tăng ít (từ 1.37 đến 1.38). Khi tăng nhiệt độ lên 60C thì độ hấp phụ giảm (1.21), do nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình giải hấp Co2+ ra khỏi các tâm hấp phụ. Kết quả phân tích Anova cho thấy tối ưu tại 50C với mức ý nghĩa P = 0.05 . Đồ thị cho thấy vật liệu biến tính hấp phụ tốt hơn so với vật liệu thô. 3.4. Độ lặp lại Thực hiện 8 thí nghiệm tại cùng các điều kiện như sau: 100 mL dung dịch Cu2+, Co2+ 20 ppm + (1 g bentonite thô + 25 mL HA 20 ppm, thời gian lắc 90 phút), lắc 75 phút, tốc độ 150 vòng/phút, pH = 7, nhiệt độ từ 50C. Tại CCu 2+ = 0.22  0.3 ppm thì RSD (%) = 11.9 đối chiếu với tiêu chuẩn AOAC có RSD (%) = 11  15. Tại CCo 2+ = 4.83  5.02ppm thì RSD (%) = 1.41 đối chiếu với tiêu chuẩn AOAC có RSD (%) = 2.7  11 (Trần Thị Bình, 2008). Vì vậy, các sai số ngẫu nhiên của quá trình hấp phụ gây ra, có thể kiểm soát được hoàn toàn các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thực nghiệm. Bảng 3. Bảng số liệu thực nghiệm xác định độ lặp lại RSD Thí nghiệm Nồng độ ion kim loại sau hấp phụ (ppm) Cu 2+ Co 2+ 1 0.22 4.99 2 0.26 4.97 3 0.29 4.86 4 0.30 4.88 5 0.23 4.83 6 0.27 5.02 7 0.22 4.97 8 0.27 4.98 iá trị trung bình 0.26 4.94 Độ lệch chuẩn lặp lại (SD) 0.030 0.070 Độ lặp lại  RSD (%) 11.9 1.41 4. Kết luận Việc biến tính thành công bentonite bằng acid humic là cơ sơ khoa học để ứng dụng phát triển trong lĩnh vực hấp phụ, tăng khả năng xử lý cũng như tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền. Kết quả nghiên cứu cho phép ứng dụng vào thực tế trong việc xử lý kim loại nặng trong các nguồn nước thải công nghiệp, sinh hoạt góp phần bảo vệ môi trường. Vật liệu bentonite Cổ Định sau khi biến tính bằng acid humic tại nồng độ 20ppm, nhiệt độ phòng, vẫn giữ được cấu trúc và đặc tính của vật liệu. Vật liệu bentonite Cổ Định thô và biến tính bằng HA có khả năng hấp phụ đồng và coban. Khả năng hấp phụ trên betonite thô tốt nhất của Cu2+ là 73.12% và của Co2+ là 55.32% tại nồng độ 20ppm, pH = 7, nhiệt độ 50C. Khả năng hấp phụ trên bentonite biến tính tốt nhất của Cu2+ là 98.31% và của Co2+ là 68.97% tại nồng độ 20ppm, pH = 7, nhiệt độ 50C. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Claudio Pereia Jordao, Cesar Reis (2001). Adsorption of Cu 2+ on humic acids. Revista Escola de Minas,54(2). Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018 13 [2]. H.R.Tashauoei, H.Movahedian Attar, M.M.Amin, M.Kamali, M.Nikaeen & M.Vahid (2010). Removal of cadmium and humic acid from aqueous solutions using surface modified nanozeolite . A. Int. J. Environ. Sci. Tech, 7(3), 497508. [3]. M. Arias, M.T. Barral & J.C. Mejuto (2012). Enhancement of copper and cadmium adsorption on kaolin by the presence of humic acids. Chemosphere 48, 1081−1088. [4]. Murphy, B. R., M. L. Brown & T. A. Springer (1990). Evaluation of the relative weight (Wr) index with new applications to walleye. North American Journal of Fisheries Management, 10, 85–97. [5]. Pandey A.K, Pandey S.D & Misra V. (2000). Stability constants of metal – humic acid complexes and its role in environmental detoxification. Ecotoxicology and Environmental Safety, 47(2), 195200. [6]. Sparks, R.S.J., Bursik, M.I., Carey, S.N., Gilbert, J.S., laze, L.S., Sigurdsson, H., Woods, A.W. (1997). Volcanic Plumes. J. Wiley and Sons, Chichester, UK, 574 pp. [7]. Stevenson, F.J. (1994). Humus Chemistry. Genesis, Composition, Reactions. 2nd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York. [8]. Suresh Gupta & B.V.Babu (2009). Removal of toxic metal Cr 6+ from aqueous solutions using sawdust as adsorbent: Equilibrium, kinetics and regeneration studies. Chemical Engineering Journal, 150, 352365. [9]. T.S. Anirudhan & P.S. Suchithra (2010). Humic acid - immobilized polymer/bentonite composite as an adsorbent for the removal of copper (II) ions from aqueuos solutions and electroplating industry wastewater. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 16, 130−139. [10]. Zachara J. M., Resch C. T & Smith S. C. (1994). Influence of humic substances on Co 2+ sorption by a subsurface mineral separate and its mineralogic components. Geochim. Cosmochim. Acta 58, 553–566. [11]. Bùi Duy Cam, Nguyễn Bảo Châm & Phạm Văn Tĩnh (2005). Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng bằng acid humic. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 10 (số đặc biệt). [12]. Trần Thị Bình (2008). Cơ sở hóa học phức chất. NXB Khoa học và Kỹ thuật, 183–221. [13]. Phạm Xuân Đà và cộng sự ( 2010). Thẩm định phương pháp trong phân tích hóa học và vi sinh vật. NXB Khoa học và Kỹ thuật, T.40. [14]. Ngô Đức Châu, Ngô Minh Lương, Ngô Thị Thuận (1998). Nghiên cứu thành phần, cấu trúc và hoạt tính xúc tác của bentonite Bình Thuận biến tính. Tạp chí Hóa học, (1), T.36. [15]. Hoàng Nhâm (2005). Hóa học vô cơ. Tập 3. NXB iáo dục.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf43448_137143_1_pb_4517_2189959.pdf
Tài liệu liên quan