Thạc Sĩ Chế tạo, nghiên cứu hấp phụ thuốc diệt cỏ 2,4 - D và Bentazon của than hoạt tính bã chè

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

iii
MỤC LỤC

Lời cam đoan i
Lời cảm ơn . ii
Mục lục . iii
Danh mục các bảng . iv
Danh mục các hình v
MỞ ĐẦU . 1
Chương 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ . 3
1.1.1. Các khái niệm 3
1.1.2. Động học hấp phụ 6
1.1.3. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt . 7
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ 11
1.1.5. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước 11
1.2. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 12
1.3. Sơ lược về thuốc diệt cỏ 2,4-D, bentazon . 13
1.4. Sơ lược về than hoạt tính 15
1.5. Giới thiệu về cây chè 16
1.6. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ sử dụng bã chè, các chất thải chè làm vật
liệu hấp phụ 18
1.6.1. Sử dụng bã chè, các chất thải chè chưa biến tính 18
1.6.2. Sử dụng bã chè, các chất thải chè biến tính . 20
1.7. Một số kết quả nghiên cứu xử lý thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ 21
1.8. Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang 22
1.8.1. Nguyên tắc . 22
1.8.2. Độ hấp thụ quang (A) 22
1.8.3. Phương pháp đường chuẩn 23
1.9. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu 24
1.9.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 24
1.9.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 24
1.9.3. Phương pháp phổ Raman . 25
1.9.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) 25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

iv
Chương 2: THỰC NGHIỆM 27
2.1. Dụng cụ và hóa chất 27
2.1.1. Dụng cụ 27
2.1.2. Hóa chất . 27
2.2. Lập đường chuẩn xác định nồng độ 2,4-D và bentazon . 27
2.2.1. Lập đường chuẩn xác định nồng độ của 2,4-D 27
2.2.2. Lập đường chuẩn xác định nồng độ của bentazon 28
2.3. Chế tạo vật liệu than hoạt tính từ bã chè 29
2.4. Khảo sát tính chất vật lý, đặc điểm bề mặt của TAC 29
2.5. So sánh hiệu suất hấp phụ TAC và CAC 30
2.6. Xác định điểm đẳng điện của TAC 30
2.7. Khảo sát các số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp 2,4-D và bentazon của TAC 31
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ của TAC 31
2.7.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ . 31
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của TAC 32
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của TAC 32
2.7.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của TAC 32
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của TAC . 34
3.2. So sánh hiệu suất hấp phụ của TAC và CAC . 39
3.3. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ . 41
3.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ 2,4-D, bebtazon của
TAC theo phương pháp hấp phụ tĩnh 42
3.4.1. Ảnh hưởng của pH . 42
3.4.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ . 44
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng TAC 47
3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ . 50
3.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của TAC 52
3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 53
3.6. Khảo sát quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich . 55
3.7. Động học hấp phụ 2,4-D, bentazon của TAC . 57
3.9. Nhiệt động lực học hấp phụ 2,4-D, bentazon của TAC . 62
KẾT LUẬN . 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 67
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ . 8
Bảng 2.1: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch 2,4-D với các nồng độ
khác nhau . 28
Bảng 2.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch bentazon với các nồng độ
khác nhau . 29
Bảng 3.1: Bảng so sánh hiệu suất hấp phụ 2,4-D, bentazon của TAC và CAC . 39
Bảng 3.2: Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP . 41
Bảng 3.3: Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ 2,4-D và
bentazon của TAC vào pH 42
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào thời gian 44
Bảng 3.5: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ Bentazon vào thời gian 45
Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào khối lượng TAC 47
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon vào khối lượng TAC . 48
Bảng 3.8: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lương hấp phụ 2,4-D và
bentazon vào nhiệt độ 50
Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D và bentazon của TAC vào
nồng độ 52
Bảng 3.10: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir . 54
Bảng 3.11: Các hằng số của phương trình Freundlich . 56
Bảng 3.12: Số liệu khảo sát động học hấp phụ 2,4-D 57
Bảng 3.13: Số liệu khảo sát động học hấp phụ bentazon . 58
Bảng 3.14: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với 2,4-D và bentazon . 61
Bảng 3.15: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với 2,4-D và bentazon . 61
Bảng 3.16: Kết quả tính K D tại các nhiệt độ khác nhau . 63
Bảng 3.17: Các thông số nhiệt động đối với quá trình hấp phụ 2,4-D và Bentazon 64




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

v
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir . 9
Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc của C f /q vào C f . 9
Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich . 11
Hình 1.4: Sự phụ thuộc lgq vào lgC cb 11
Hình 1.5: Hình ảnh than hoạt tính 15
Hình 1.6: Ô mạng tinh thể cacbon graphite 15
Hình 1.7: Mô hình liên kết của một lớp cacbon graphite . 15
Hình 1.8: Hình ảnh cây chè 17
Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ 2,4-D . 28
Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ bentazon 29
Hình 3.1: (a) Hình thái học bề mặt của bã chè và (b) TAC 34
Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của CAC . 36
Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của TAC 37
Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ XRD của TAC và CAC 38
Hình 3.5: Phổ Raman của TAC và CAC 38
Hình 3.6: Biểu đồ so sánh hiệu suất hấp phụ 2,4-D của TAC và CAC 40
Hình 3.7: Biểu đồ so sánh hiệu suất hấp phụ bentazon của TAC và CAC . 40
Hình 3.8: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của TAC 41
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ 2,4-D của TAC vào pH . 43
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ bentazon của TAC
vào pH . 43
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào thời gian 46
Hình 3.12: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon vào thời gian 46
Hình 3.13 : Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào khối lượng TAC 49
Hình 3.14: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon của vào khối lượng TAC 49
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D của TAC
vào nhiệt độ . 51
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon của
TAC vào nhiệt độ 51
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

vi
Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của TAC đối với 2,4-D 53
Hình 3.18: Sự phụ thuộc của C cb /q vào C cb đối với 2,4-D 54
Hình 3.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của TAC đối với bentazon . 54
Hình 3.20: Sự phụ thuộc của C cb /q vào C cb đối với bentazon 54
Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lgC cb đối với sự hấp phụ 2,4-D . 56
Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgC cb đối với sự hấp
phụ bentazon 56
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với 2,4-D 59
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với bentazon . 60
Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với 2,4-D 60
Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 đối với bentazon . 61
Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnK D vào 1/T 2,4-D 64
Hình 3.28: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnK D vào 1/T của bentazon 64







Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

1
MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nông nghiệp, trong đó sản xuất lúa nước vẫn là
chủ yếu, lượng hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng ngày càng tăng. Sử
dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ giúp tăng năng suất cây trồng, mang lại lợi
ích kinh tế cho người dân. Theo các chuyên gia, mỗi năm Việt Nam sử dụng
đến 9 triệu tấn hóa chất thuộc 500 loại khác nhau, trong đó phần lớn là thuốc
trừ sâu và còn lại là trừ cỏ, trừ bệnh.
Tuy nhiên, khi sử dụng các thuốc bảo vệ thực vật thường xuyên không
đúng qui cách, quá liều lượng, làm cho các hợp chất này xâm nhập vào
nguồn nước mặt, sông, hồ rồi thấm vào nguồn nước ngầm gây ảnh hưởng
đến sức khỏe con người và động vật thủy sinh. Hầu hết các thuốc trừ sâu
này là những hợp chất hữu cơ bền vững không bị phân hủy trong môi trường
theo thời gian, thậm chí khi di chuyển từ vùng này đến vùng khác, có thể rất
xa với nguồn xuất phát ban đầu vẫn không bị biến đổi. Thuốc trừ sâu còn có
hại cho cuộc sống vì độc tính, gây ung thư và đột biến của nó. Ảnh hưởng có
hại của thuốc trừ sâu đối với sức khỏe con người và môi trường đã dẫn đến
việc áp dụng pháp luật nghiêm ngặt về chất lượng nước ở nhiều quốc gia .
Để xử lý loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, có thể sử dụng một số phương pháp
sau: quang hóa, oxy hóa, hiếu khí, ozon hóa, hấp phụ. Trong đó hấp phụ là một
trong những phương pháp có nhiều ưu điểm so với các phương pháp vì các vật liệu sử
dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện
với môi trường. Các chất hấp phụ rẻ tiền, hiệu quả được chế tạo từ vật liệu tự nhiên
hoặc vật liệu phế thải trong các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp là vấn đề đang
và được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu.
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới 4 mùa nằm ở khu vực Đông Nam Á, là một
trong những chiếc nôi của cây chè. Hiện nay, cả nước có khoảng 130 nghìn ha chè
các loại, năng suất bình quân đạt hơn 77 tạ/ha, sản lượng chè của cả nước đạt gần 824
nghìn tấn búp tươi. Trà Việt Nam được xuất khẩu sang 110 quốc gia và vùng lãnh
thổ, giá trị xuất khẩu đạt gần 200 triệu USD/năm. Việt Nam hiện đứng thứ 5 trên thế
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2
giới về sản lượng và xuất khẩu trà với kế hoạch sản xuất đạt 1,2 triệu tấn chè thô và
xuất khẩu 200.000 tấn chè chế biến vào năm 2015.
Thái Nguyên là vùng chè trọng điểm của cả nước, với diện tích chè hơn
18.500ha, trong đó có gần 17.000ha chè kinh doanh, năng suất đạt 109 tạ/ha, sản
lượng đạt gần 185 nghìn tấn. Xác định chè là cây trồng mũi nhọn, những năm qua,
tỉnh Thái Nguyên đã triển khai nhiều biện pháp để nâng cao năng suất, chất lượng sản
phẩm chè, trong đó có việc áp dụng quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt
(VietGAP). Hiện nay, toàn tỉnh có 15 mô hình chè theo tiêu chuẩn VietGAP ở các
huyện Đại Từ, Đồng Hỷ, Định Hóa, Võ Nhai, Phổ Yên, Phú Lương.
Trong quá trình sản xuất chè, lá chè có chất lượng cao được lựa chọn để sản
xuất chè xanh khô xuất khẩu, còn lá chè chất lượng thấp được sử dụng để sản xuất đồ
uống trà và để tách polyphenol trong chè . Một số lượng lớn bã chè để sản xuất đồ
uống thường bị thải ra môi trường mà không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng
phí về tài nguyên mà còn gây ra vấn đề vệ sinh môi trường trong quá trình phân hủy. Các
nghiên cứu cho thấy chè có thành phần chủ yếu là cellulose, hemicelluloses, lignin,
tannin và cácprotein . Trong đó cellulose, hemicelluloses, lignin và tannin là những
chất có chứa những nhóm chức cacboxylic, phenolic, hydroxyl và oxyl thơm có khả
năng hấp phụ các các chất bảo vệ thực vật trong môi trường nước.
Vì những lí do đó mà tôi đã lựa chọn đề tài "Chế tạo, nghiên cứu hấp phụ thuốc
diệt cỏ 2,4-D và bentazon của than hoạt tính bã chè”.