Thạc Sĩ Khảo sát khả năng hấp phụ 1-naphthol của humin

TÓM TẮT

Humin là một vật liệu được chiết xuất từ than bùn, có khả năng hấp phụ rất tốt. Vật liệu này rẻ tiền nên việc ứng dụng khả năng hấp phụ của humin vào vấn đề xử lý nước thải bị nhiễm ion kim loại nặng và các chất hữu cơ là rất khả quan.

1-naphthol là sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy carbaryl trong tự nhiên, một loại thuốc trừ sâu họ Carbamate hiện đang được sử dụng khá rộng rãi hiện nay, do đó cũng là nguồn phát sinh 1-naphthol trong tự nhiên và gây ô nhiễm môi trường.

Trong luận văn này, chúng tôi đã loại trừ hiệu quả sự ảnh hưởng của nước lọc qua humin, cho kết quả phân tích 1-naphthol chính xác với phương pháp phân tích quang phổ UV-Vis. Để khảo sát độ hấp phụ 1-naphthol của humin, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ và pH đến quá trình hấp phụ và giải hấp 1-naphthol, trong đó pH là yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất đến quá trình hấp phụ. Khi pH giảm, dung lượng hấp phụ 1-naphthol tăng. Khả năng hấp phụ 1-naphthol tốt nhất của humin là khi pH càng nhỏ.

Động học của quá trình hấp phụ 1-naphthol lên humin là động học của phản ứng bậc hai và quá trình hấp phụ 1-naphthol lên humin chủ yếu là hấp phụ vật lý.

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. THAN BÙN VÀ SỰ HÌNH THÀNH THAN BÙN 3
1.2. THÀNH PHẦN CỦA THAN BÙN .3
1.2.1. Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố .3
1.2.1.1. Hợp chất hữu cơ 3
1.2.1.2. Thành phần nguyên tố 4
1.2.2. Chất mùn .5
1.3. HUMIN .9
1.3.1. Đặc điểm của humin 9
1.3.2. Thành phần hóa học của humin .9
1.3.2.1. Hợp chất hữu cơ .9
1.3.2.2. Thành phần nguyên tố .10
1.3.3. Một vài ứng dụng của humin .13
1.3.3.1. Kết quả một số công trình nghiên cứu về khả năng
hấp phụ các ion kim loại nặng của humin, than bùn, axit humic 13
1.3.3.2. Kết quả một số công trình nghiên cứu về khả năng
hấp phụ chất hữu cơ của axit humic 15
1.3.4. Một số phương pháp xử lí humin thô 16
1.3.4.1. Phương pháp bazơ 16
1.3.4.2. Phương pháp axit 17
1.4. QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ .17
1.4.1. Hiện tượng hấp phụ 17
1.4.2. Các loại hấp phụ 18
1.4.2.1. Hấp phụ vật lý 18
1.4.2.2. Hấp phụ hóa học 18
1.4.2.3. Phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học .19
1.4.3. Cấu trúc chất hấp phụ 21
1.4.3.1. Cấu trúc hóa học .21
1.4.3.2. Cấu trúc xốp 21
1.5. BẢN CHẤT CỦA CHẤT BỊ HẤP PHỤ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC . 24
1.6. CÂN BẰNG HẤP PHỤ 25
1.6.1. Dung lượng hấp phụ .25
1.6.2. Tốc độ hấp phụ 25
1.6.3. Cân bằng hấp phụ hệ một cấu tử 27
1.6.3.1. Phương trình đẳng nhiệt Langmuir .28
1.6.3.2. Phương trình đẳng nhiệt Freundlich .29
1.7. CƠ CHẾ HẤP PHỤ 30
1.7.1. Sự hấp phụ trên ranh giới lỏng – rắn 30
1.7.2. Sự hấp phụ phân tử .30
1.7.3. Sự hấp phụ chất điện li 31
1.7.4. Hấp phụ trao đổi ion .32
1.8. ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ 33
1.8.1. Quá trình chuyển khối .33
1.8.2. Khuếch tán phân tử .34
1.8.2.1. Định luật khuếch tán .34
1.8.2.2. Khuếch tán trong nước 35
1.8.3. Chuyển khối trong hệ hấp phụ 37
1.8.3.1. Chuyển khối qua màng .37
1.8.3.2. Chuyển khối trong hạt chất hấp phụ .39
1.9. ĐỘNG HÓA HỌC – BẬC CỦA PHẢN ỨNG 39
1.9.1. Phản ứng bậc nhất .39
1.9.2. Phản ứng bậc hai .40
1.10. GIẢI HẤP PHỤ 40
1.10.1. Giải hấp bằng phương pháp nhiệt 41
1.10.2. Giải hấp bằng phương pháp hóa lý .42
1.11. TỔNG QUAN VỀ 1-NAPHTHOL .42
1.11.1. Tính chất vật lý .42
1.11.2. Tính chất hóa học 43
1.11.3. Ứng dụng, tác động gây ô nhiễm môi trường 43
1.12. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ UV-VIS 44
1.12.1. Khái quát .44
1.12.2. Sự hấp thu bức xạ tử ngoại – khả kiến của hợp chất hữu cơ 44
1.12.3. Máy quang phổ UV-VIS .45
1.12.4. Ứng dụng .46
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 47
2.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 47
2.2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .47
2.3. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ 49
2.3.1. Hóa chất .49
2.3.2. Dụng cụ, thiết bị 49
2.4. TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 50
2.4.1. PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT MẪU HUMIN .50
2.4.1.1. Phân lập humin .50
2.4.1.2. Xác định độ tro của bã than bùn và mẫu humin .51
2.4.1.2.1. Nguyên tắc 51
2.4.1.2.2. Thực hiện 51
2.4.1.3. Xác định thành phần các nguyên tố trong tro của humin .51
2.4.1.4. Phổ IR của humin 51
2.4.1.5. Cấu trúc bề mặt .52
2.4.2. KHẢO SÁT PHỔ HẤP THU UV-VIS CỦA 1-NAPHTHOL
VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN PHỔ UV-VIS 52
2.4.2.1. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol .52
2.4.2.2. Xây dựng các đường chuẩn của phổ hấp thu
UV-Vis của 1-naphthol .53
2.4.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên phổ hấp thu
UV-Vis của 1-naphthol .53
2.4.2.3.1. Ảnh hưởng của pH lên phổ UV-Vis của 1-naphthol .53
2.4.2.3.2. Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 53
2.4.2.3.3. Ảnh hưởng của nước lọc qua humin lên phổ UV-Vis
của 1-naphthol 54
2.4.3. KHẢO SÁT HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN 54
2.4.3.1. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol
lên humin .54
2.4.3.2. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trước và
sau hấp phụ 54
2.4.3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc, pH đến dung lượng
hấp phụ 1-naphthol lên humin 55
2.4.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ
1-naphthol lên humin 55
2.4.4. CÂN BẰNG HẤP PHỤ .56
2.4.5. GIẢI HẤP PHỤ .57
2.4.5.1. Giải hấp phụ bằng axit HCl .57
2.4.5.2. Giải hấp phụ bằng nhiệt .58
2.4.5.3. Giải hấp phụ bằng dung môi hexan .59
2.4.6. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN 60
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .61
3.1. PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT MẪU HUMIN 61
3.1.1. Phân lập humin 61
3.1.2. Xác định độ tro của bã than bùn và mẫu humin .61
3.1.3. Xác định thành phần các nguyên tố trong tro của humin .61
3.1.4. Phổ IR của humin 62
3.1.5. Cấu trúc bề mặt .64
3.2. KHẢO SÁT PHỔ HẤP THU UV-VIS CỦA 1-NAPHTHOL VÀ
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN PHỔ UV-VIS 64
3.2.1. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol 64
3.2.2. Xây dựng các đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol 66
3.2.2.1. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol
tại bước sóng 212nm 66
3.2.2.2. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol
tại bước sóng 293nm 67
3.2.2.3. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol
tại bước sóng 321nm 68
3.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên phổ hấp thu UV-Vis
của 1-naphthol .69
3.2.3.1. Ảnh hưởng của pH lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 69
3.2.3.2. Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol .70
3.2.3.3. Ảnh hưởng của nước lọc qua humin lên phổ
UV-Vis của 1-naphthol 71
3.3. KHẢO SÁT HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN .72
3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol
lên humin .72
3.3.2. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trước và
sau hấp phụ 74
3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc, pH đến dung lượng
hấp phụ 1-naphthol lên humin 75
3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol
lên humin .78
3.4. CÂN BẰNG HẤP PHỤ 81
3.5. GIẢI HẤP PHỤ 87
3.5.1. Giải hấp phụ bằng axit HCl 87
3.5.2. Giải hấp phụ bằng nhiệt 88
3.5.3. Giải hấp phụ bằng dung môi hexan 92
3.6. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN .93
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .96
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC