Thạc Sĩ Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng Cr(VI) bởi chitosan bọc trên các bề mặt khác nhau

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng Cr(VI) bởi chitosan bọc trên các bề mặt khác nhau

MỤC LỤC
NỘI DUNG Trang
DANH MỤC CÁC CHỮVIẾT TẮT a
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU b
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼc
MỞ ĐỀ 1
Chương 1. TỔNG QUAN 3
1.1. ĐỘC TÍNH KIM LOẠI TRONG NƯỚC THẢI 3
1.1.1. Khái quát 3
1.1.2. Kim loại nặng 4
1.1.3 Tác hại của ô nhiễm kim loại nặng 4
1.1.4. Tổng quan vềkim loại crom 6
1.2. XỬLÝ NƯỚC THẢI 8
1.2.1. Tổng quan vềxửlý nước thải.
1.2.1.1. Các phương pháp xửlý nước thải
1.2.1.2. Các phương pháp xửlý kim loại nặng
1.2.1.3. Một sốphương pháp xửlý crom trong dung dịch
8
9
10
12
1.2.2. Hấp phụ
1.2.2.1. Định nghĩa sựhấp phụ
1.2.2.2. Động học hấp phụ
1.2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khảnăng hấp phụcủa vật liệu
hấp phụ.
13
13
14
17
1.3. TỔNG QUAN VỀCHITIN, CHITOSAN 19
1.3.1. Khái quát 19
1.3.2. Một sốtính chất của chitin, chitosan
1.3.2.1. Một sốtính chất của chitin
1.3.2.2. Một sốtính chất của chitosan
20
20
21
1.3.3. Nguyên liệu sản xuất chitin, chitosan. 23
1.4. MỘT SỐVẬT LIỆU HẤP PHỤ23
1.4.1.Than hoạt tính
1.4.2. Cát
23
25
1.5. NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC. 25
1.5.1. Nghiên cứu trong nước 25
1.5.2. Nghiên cứu ởnước ngoài 26
Chương 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU31
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 31
2.1.1. Chitosan 31
2.1.2. Than dừa 31
2.1.3. Cát 32
2.1.4. Hóa chất 32
2.2.4.1. Pha chếdung dịch chuẩn Cr(VI) 32
2.2. DỤNG CỤ-THIẾT BỊ 32
2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH - XỬLÝ SỐLIỆU 33
2.3.1. Phương pháp phân tích 33
2.3.2. Xửlý sốliệu 33
2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sơ đồbốtrí thí nghiệm tổng quát
34
2.4.1. Bọc chitosan lên vật liệu khác nhau 35
2.4.1.1. Chuẩn bịvật liệu bọc chitosan 35
2.4.1.2. Bọc chitosan lên than 36
2.4.1.3. Bọc chitosan lên cát 37
2.4.1.4. Xác định lượng chitosan bám vào vật liệu 37
2.4.2. So sánh khảnăng hấp phụCr(VI) của các vật liệu ởpH khác nhau 38
2.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của một sốyếu tố đến khảnăng hấp phụ
Cr(VI) của ADS
*
40
2.4.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khảnăng hấp phụCr(VI) 41
2.4.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng CTS-CA đến khảnăng
hấp phụCr(VI)
42
2.4.3.3. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khảnăng hấp phụ
Cr(VI) của CTS-CA
42
2.3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng nồng độban đầu của dung dịch
Cr(VI) đến khảnăng hấp phụcủa ADS
*
44
2.2.4. Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt 45
Chương 3. KẾT QUẢTHÍ NGHIỆM - THẢO LUẬN46
3.1. BỌC CHITOSAN LÊN CÁC VẬT LIỆU KHÁC NHAU 46
3.1.1. Bọc chitosan lên than 46
3.1.2. Bọc chitosan lên cát 48
3.2. SO SÁNH KHẢNĂNG HẤP PHỤCr(VI) CỦA CÁC VẬT LIỆU HẤP
PHỤ ỞpH KHÁC NHAU
48
3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐYẾU TỐ ĐẾN KHẢNĂNG
HẤP PHỤCr(VI) CỦA CTS-CA
53
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khảnăng hấp phụCr(VI) của
CTS-CA
53
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất hấp phụCTS-CA đến khả
năng hấp phụCr(VI)
57
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khảnăng hấp phụCr(VI) của
CTS-CA
58
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độban đầu của dung dịch Cr(VI)
đến khảnăng hấp phụCr(VI) của CTS-CA
60
3.2.5. Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ(tại pH=4.3 nhiệt độ27±1
o
C) 64
3.2.5.1. Xây dựng đường đường đường đẳng nhiệt hấp phụtheo mô
hình Langmuir
65
3.2.5.2. Xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụtheo mô hình 67
Freundlich
KẾT LUẬN 70
Ý KIẾN ĐỀXUẤT 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
PHỤLỤC i
Phụlục 1.Phương pháp xác định Cr(VI) i
Phụlục 2. Sốliệu thực nghiệm. vii
Phụlục 3. Tiêu chuẩn nước thải. xvi

MỞ ĐẦU
Nước thải của các nhà máy công nghiệp thường chứa các ion kim loại nặng -
đây là yếu tốgây ô nhiễm môi trường cần được loại bỏtrong quá trình xửlý
nước thải.
Có nhiều phương pháp xửlý ion kim loại nặng ra khỏi nước thải nhưphương
pháp kết tủa, điện hóa, hấp phụ, trao đổi ion, trích ly Mỗi phương pháp có ưu
nhược điểm riêng, tùy thuộc vào đặc tính của nước thải, yêu cầu xửlý và điều
kiện cụthểmà lựa chọn từng phương pháp hay kết hợp nhiều phương pháp với
nhau [3,43]. Tuy nhiên, nhìn chung các phương pháp nêu trên thường phải qua
nhiều công đoạn nên tốn kém, cho hiệu quảkhông cao khi xửlý một lượng xả
thải lớn [46,50,54]. Do vậy việc nghiên cứu, tìm kiếm các phương pháp xửlý
mới khác với phương pháp truyền thống và đơn giản hơn đang được nhiều nhà
khoa học quan tâm. Một trong những hướng giải quyết đó là nghiên cứu sử
dụng các polyme sinh học (trong đó có chitosan) đểhấp phụkim loại nặng ra
khỏi nước.
Do đó, đềtài “Khảo sát khảnăng hấp phụion kim loại nặng Cr(VI) bởi
chitosan bọc trên các bềmặt khác nhau”là một hướng nghiên cứu cần thiết.
Nếu thành công, đềtài sẽlà tiền đềcho việc nghiên cứu sửdụng chitosan để
hấp phụion kim loại nặng trong nước thải nhằm giải quyết tình trạng ô nhiễm
môi trường do kim loại nặng gây ra.
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đềtài
Mục tiêu nghiên cứu
Tạo ra vật liệu mới có khảnăng hấp phụtốt ion Cr(VI), thân thiện với môi
trường, có thểgiải hấp đểtái sửdụng nhiều lần.
Nội dung nghiên cứu
Do điều kiện kinh tế, thời gian có hạn, đềtài này chỉthực hiện các nội dung sau:
- Bọc chitosan bọc trên một sốbềmặt khác nhau (than sọdừa, cát)
- So sánh khảnăng hấp phụCr(VI) của chitosan dạng tựnhiên, than dừa,
chitosan bọc than dừa và chitosan bọc cát ởcác pH khác nhau, từ đó chọn ra vật
liệu có hiệu quảhấp phụtốt nhất.
- Khảo sát ảnh hưởng của một sốyếu tố(pH, nồng độchất hấp phụ, nồng
độban đầu chất bịhấp phụ, thời gian hấp phụ) đến khảnăng hấp phụcủa vật
liệu đã lựa chọn.
- Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt để đánh giá dung lượng hấp phụ
cực đại của vật liệu hấp phụ được điều chế.
Ý nghĩa khoa học của đềtài
Bằng cách nghiên cứu bọc chitosan lên các bềmặt khác nhau đã tạo ra được
một vật liệu hấp phụmới có hiệu quảhấp phụion kim loại nặng cao hơn
chitosan tựnhiên và có khảnăng thu hồi tái sửdụng.
Ý nghĩa thực tiễn
Cho phép tận dụng nguồn phếliệu vô cùng phong phú từcác nhà máy chế
biến thủy sản (vỏtôm, cua) và phếliệu nông nghiệp (xơdừa) ởtrong nước để
sản xuất ra vật liệu hấp phụmới có khảnăng ứng dụng trong xửlý nước thải.
Nhờ đó, góp phần nâng cao giá trịkinh tếcho các nguồn phếliệu này và bảo vệ
môi trường.

Chương 1.
TỔNG QUAN
1.1. ĐỘC TÍNH KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI
1.1.1. Khái quát [5,8]
Các ngành công nghiệp của Việt Nam hiện đang ởgiai đoạn đầu của sựphát
triển và chưa đủcác phương tiện cần thiết cũng như điều kiện kinh tế, tính ràng
buộc pháp lý đểgiảm thiểu và loại trừcác tác động xấu đến môi trường do các
hoạt động của con người gây ra. Nhiều ngành công nghiệp ởViệt Nam đang xả
trực tiếp chất thải chưa được xửlý vào môi trường. Thực vậy, theo sốliệu khảo
sát năm 2002, có tới 90% sốdoanh nghiệp ởViệt Nam không đạt yêu cầu về
tiêu chuẩn chất lượng nước thải xảra môi trường. Trong sốcác thành phần độc
hại của nước thải công nghiệp, kim loại nặng là mối nguy được quan tâm nhiều
nhất do có khảnăng đe doạtrực tiếp và nghiêm trọng đến hệsinh thái và chất
lượng cuộc sống của con người [32] (Bảng 1.1).
Bảng 1.1:Nguồn phát thải một sốkim loại nặng [35, 66]

TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
1 Bộmôn phân tích và độc chất (1982), Bài giảng kiểm nghiệm độc chất, Đại
học Dược khoa, NXB Y học.
2 Lê Văn Cát (1999), Cơsởhóa học và kỹthuật xửlý nước, NXB Thanh
niên.
3 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụvà trao đổi ion trong kỹthuật xửlý nước và
nước thải, NXB Thống kê.
4 Đặng Kim Chi (2005), Hoá học môi trường, NXB Khoa học và kỹthuật.
5 Trần Thị Đà và nhóm các tác giả(2006),“Nghiên cứu tổng hợp, cấu tạo,
tính chất và ứng dụng một sốphức chất của Cu(II), Fe(III), Ni(II) với các
Axit Oxalic, Tactric va Xitric”,Tạp chí Hóa học & Ứng dụng, Số5(53),
Tr.32-35.
6 Nguyễn Tinh Dung (2007), Hóa phân tích, P2: các phản ứng bên trong
dung dịch nước,NXB Giáo Dục.
7 Nguyễn ThịHà & Nguyễn ThịPhương Thảo (2006), “Nghiên cứu xửlý
dịch thải của quá trình bóc tách sản phẩm mạCrom, Niken hỏng”, Tạp
chí Hóa học & Ứng dụng, Số7 (55), Tr.26-29
8 Lê Đăng Hải, Kim Phương Hà, Phạm ThịDung (2008), “Tổng hợp và
nghiên cứu khảnăng hấp phụPb
2+
, Ni của oxyt hỗn hợp sắt-mangan”,
Tạp chí khoa học( số4/2008)
9 Lê TựHải (2007), “Nghiên cứu tách ion Cd
2+
trong dung dịch nước
bằng vật liệu hấp phụbentonit Thuận Hải”, Tạp chí Hóa học & Ứng
dụng, Số2 (62), Tr.37-42
10 Lê TựHải (2007), Khoa Hóa Học - Đại học SưPhạm Đà Nẵng, “Động
học & nhiệt động quá trình tách Ion Zn
2+
trong nước bằng vật liệu hấp
phụbentonit Thuận Hải”, Tạp chí Hóa học & Ứng dụng, Số5 (65),
Tr.35-37.
11 Bùi Đăng Hạnh & nhóm các tác giả(2004), “Nghiên cứu khảnăng hấp
phụIon URANYL bằng ZEOLIT A”, Tạp chí Hóa học,T.42, Tr.449-452.
12 Phạm ThịBích Hạnh (2003), Nghiên cứu phản ứng đồng trùng hợp ghép
một sốVinyl Monome với Chitin và thăm dò khảnăng hấp thụion kim
loại nặng, Luận án Tiến sĩHóa học, Viện Hóa học.
13 Phan Ngọc Hòa (2004) , Nghiên cứu chếtạo vật liệu hấp phụvà trao đổi
ion từxơ đay và xơdừa để ứng dụng vào xửlý môi trường, Luận án Tiến
sĩchuyên ngành Hóa hữu cơ, Viện Công NghệHóa Học.
14 Trần TứHiếu (2003), “Phân tích trắc quang phổhấp thụUV-Vis”, Nxb
Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội,
15 Hà ThịHồng Hoa & Đặng Kim Chi (2006), BộTưLệnh Hải Quân, ĐH
Bách Khoa HN, “Nghiên cứu khảnăng hấp phụCr(VI) bằng Chitosan”,
Tạp chí Hóa học & Ứng dụng, Số6 (54). Tr.42-44.
16 Nguyễn MỹHoa & nhóm các tác giả, Báo Cáo Khoa Học: Khảo sát hàm
lượng Al, As, Ad, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn trong các cấp kênh ởcác
nhóm đất phèn vùng tứgiác Long Xuyên Đồng bằng sông Cửu Long, Bộ
môn Khoa Học Đất, Đại học Cần Thơ.
17 Hà Thúc Huy & nhóm các tác giả(2006), Khoa Hóa Học ĐH KHTN Tp
HCM, ĐH Quốc Gia Tp HCM, Trung tâm Nghiên Cứu & Triển Khai
Công NghệBức XạTp HCM, “Nghiên cứu giảm cấp Chitosan bằng
Hydroperoxit kết hợp với bức xạGamma Co-60”, Tạp chí Hóa học &
Ứng dụng, Số4 (52). Tr.29-31
18 Lò Văn Huỳnh (2002), Nghiên cứu sửdụng than hoạt tính đểloại bỏ
một sốchất hữu cơtrong môi trường nước,Tóm tắt Luận án Tiến sĩ
Khoa học Hóa học, Viện Hóa Học.
19 Nguyễn Đức Lượng (chủbiên), Nguyễn ThịThủy Dương; Công nghệxử
lý nước thải-tập; NXB Đại học quốc gia, TP. HồChí Minh.
20 Trần ThịLuyến, ĐỗMinh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn (2005), Sản xuất
các chếphẩm kỹthuật và y dược từphếliệu thủy sản,NXB Nông
nghiệp.
21 I. Angelôv, I.I II (1998), Trần Ngọc Mai (dịch), Hóa chất tinh khiết
Tr.304- 307, NXB Khoa Học & KỹThuật Hà Nội
22 Nguyễn ThịNhưMai và nhóm các tác giả(2004), “Khảo sát khà năng
hấp thụthủy ngân, Cadimi, Đồng và Kẽm trong nước bằng Chitosan”,
Tạp chí Hóa học, T.42, Tr. 285-288.
23 Bình Minh (2004), “Vật liệu hấp phụsinh học và khảnăng xửlý kim
loại từnước thải”, Tạp chí Công nghiệp Hoá chất; Số06, Tr. 33-36.
24 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế(1998), “Hóa lí
tập II”, NXB Giáo dục, Hà Nội.
25 A.P.Kreskov, TừVọng Nghi, Trần TứHiếu dịch (1989), Cơsởhóa học
phân tích-Tập 1: Cơsởlý thuyết phân tích định tính,NXB Đại học và
giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội và NXB Mir Maxcơva, Liên Xô.
26 Nhan Hồng Quang- Phân viện BHLĐvà Bảo vệMôi trường Miền Trung
- Tây Nguyên (2009), “Xửlý nước thải mạ điện crom bằng vật liệu
biomass”, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số3(32), tr
321-329.
27 Nguyễn Văn Sức & nhóm các tác giả(2004), Trung tâm KỹThuật Hạt
Nhân Tp HCM, Trung tâm Công NghệBức XạTp HCM, Viện Nghiên
Cứu Hạt Nhân Đà Lạt, “Hấp phụUran bằng Chitin/Chitosan có độ
Deaxetyl thấp”, Tạp chí Hóa học, T.42(1), Tr. 1-4
28 Phạm Ngọc Thanh & Nguyễn Xuân Thắng (dịch) ( 1972), Hóa Lý T.2,
NXB ĐH & THCN Hà Nội
29 Trịnh ThịThanh (2000), Độc học, Môi trường và Sức khỏe con người,
NXB Đại học quốc gia, Hà Nội.