Luận Văn Nghiên cứu khả năng hấp phụ Niken, Chì trong nước bằng vật liệu xương san hô

Đồ án tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Niken, Chì trong nước bằng vật liệu xương san hô




MỤC LỤC
LỜI 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 của quá trình hấp phụ . 5
1.1.3 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ 6
1.1.3.1 Mô hình động học hấp phụ . 6
1.1.3.2 Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ 7
1.1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ và giải hấp 10
1.1.5. Ứng dụng của phương pháp hấp phụ trong việc xử lý nước thải . 11
1.2. Sơ lược về một số kim loại nặng 12
1.2.1 Kim loại nặng 12
1.2.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặng đối với con người và môi trường 13
1.2.3. Chì . 13
1.2.3.1 Nguồn gốc phát sinh của Chì . 13
1.2.3.2 Đặc tính của Chì . 14
1.2.3.3 Định tính của Chì . 15
1.2.3.4 Độc tính của Chì . 16
1.2.4. Niken . 17
1.2.4.1 Đặc tính của Ni 17
1.2.4.2 Nguồn phát sinh Ni . 17
1.2.4.3 Độc tính của Ni . 19
1.2.5. Quy chuẩn Việt Nam về nước thải 19
1.3. Giới thiệu về vật liệu hấp phụ - xương san hô . 20
1.3.1 San hô . 20
1.3.2 Phân bố . 20
1.3.2 Thành phần chủ yếu của san hô 21
1.3.4 Cấu tạo xương san hô . 22
1.3.5 Ứng dụng của san hô 23
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM . 25
2.1 Dụng cụ và hóa chất . 25
2.1.1 Dụng cụ 25
2.1.2 Hóa chất . 25
2.1.3 Nguyên liệu dùng để chế tạo VLHP . 25
2.1.4 Điều kiện tiến hành thí nghiệm 25
2.2 Phương pháp xác định Ni
2+
và Pb
2+
26
2.2.1 Phương pháp chuẩn độ complexon xác định Ni
2+
. 26
2.2.1.1 Nguyên tắc của phương pháp 26
2.2.1.2 Cách tiến hành . 26
2.2.1.3 Hóa chất sử dụng 27
2.2.2 Phương pháp xác định Pb
2+
. 27
2.2.2.1:Nguyên tắc của phương pháp 27
2.2.1.2 Hóa chất sử dụng . 28
2.3 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu xương san hô 28
2.4 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP tới khả năng hấp phụ Pb
2+
và
Ni
2+
. Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP tới quá trình hấp phụ Ni
2+
Error!
Bookmark not defined.
2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP tới quá trình hấp phụ Pb
2+
Error! Bookmark not defined.
2.5 Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP đối với Pb
2+
và Ni
2+
. 29
2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Ni
2+
29
2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Pb
2+
. 29
2.6 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của VLHP đối với Pb
2+
và Ni
2+
30
2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Ni
2+
. 30
2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Pb
2+
. 31
2.7 Mô tả quá trình hấp phụ Ni
2+
và Pb
2+
theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir . 32
2.7.1 Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Ni
2+
của VLHP 32
2.7.2 Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Pb
2+
của VLHP . 32
2.8 Khảo sát quá trình giải hấp phụ, thu hồi ion kim loạiError! Bookmark not
defined.
2.9 Bước đầu ứng dụng vật liệu hấp phụ vào xử lý nước thải . 33
2.9.1 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ của vật liệu
Error! Bookmark not defined.
2.9.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Ni
2+
của vật
liệu . Error! Bookmark not defined.
2.9.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Pb
2+
của vật
liệu . Error! Bookmark not defined.
2.9.2 Phương pháp xử lý nước thải 34
2.9.2.1 Xử lý trên 1 cột hấp phụ 34
2.9.2.2 Xử lý trên 2 cột hấp phụ 35
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 37
3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP tới khả năng hấp phụ
Ni
2+
và Pb
2+
của vật liệu . Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP tới khả năng hấp phụ
Ni
2+
của vật liệu Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP tới khả năng hấp phụ
Pb
2+
của vật liệu . Error! Bookmark not defined.
3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Ni
2+
và
Pb
2+
của VLHP . 37
3.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Ni
2+
của
VLHP . 37
3.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Pb
2+
của
VLHP . 38
3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Ni
2+
và Pb
2+
của
VLHP . 39
3.3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Ni
2+
của VLHP .
. 39
3.3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Pb
2+
của VLHP .
. 40
3.4 Kết quả xác định tải trọng hấp phụ Ni
2+
và Pb
2+
theo mô hình đẳng nhiệt
Langmuir 41
3.4.1 Kết quả xác định tải trọng hấp phụ Ni
2+
của vật liệu 41
3.4.2 Kết quả xác định tải trọng hấp phụ Pb
2+
của vật liệu . 43
3.5 Kết quả xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ động trên cột . 45
3.5.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ của vật
liệu . Error! Bookmark not defined.
3.5.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Ni
2+
của vật liệu . Error! Bookmark not defined.
3.5.1.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Pb
2+
của vật liệu . Error! Bookmark not defined.
3.5.2 Kết quả xử lý nước thải trên 1 cột hấp phụ . 45
3.5.3 Kết quả xử lý nước thải trên 2 cột hấp phụ . 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 53




LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, vấn đề bảo vệ môi trường đã trở thành một vấn đề trọng
tâm, thu hút sự chú ý của nhiều quốc gia và tổ chức trên thế giới. Việc bảo vệ môi
trường sống trên Trái đất được đặt ra cho loài người vì sự cần thiết cho chính bản thân
họ và cho thế hệ tương lai.
Nước là một thành phần quan trọng của môi trường. Nước tham gia vào các quá
trình tự nhiên, điều hòa khí hậu, là thành phần của mọi cơ thể sống đảm bảo sự tồn
tại của con người. Bên cạnh đó, nước còn đáp ứng các nhu cầu đa dạng của con người
trong sinh hoạt, trong công nghiệp và trong sản xuất công nghiệp.
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, nhu cầu về nước ngày càng trở
nên thiết yếu. Lượng nước thải ra từ các quá trình sản xuất cũng như trong sinh hoạt đã
đưa vào môi trường nước tự nhiên một lượng lớn các chất gây ô nhiễm. Trong các loại
nước thải công nghiệp thì nước thải chứa kim loại nặng được chú ý hơn cả, vì chúng là
tác nhân gây hại cho nguồn nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và
hủy hoại môi sinh mạnh mẽ. Do đó, việc nghiên cứu tách loại các kim loại nặng trong
nước có ý nghĩa vô cùng quan trọng.
Đã có nhiều phương pháp được áp dụng nhằm tách các ion kim loại nặng ra khỏi
môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao
đổi ion, ), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học, Trong đó, phương pháp
hấp phụ được áp dụng rộng rãi và cho kết quả rất khả thi. VLHP có thể có nguồn gốc
tự nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo. Hướng nghiên cứu các VLHP nguồn gốc tự nhiên
hiện được nhiều nhà khoa học quan tâm do có nhiều ưu điểm như: giá thành xử lý
không cao, tách loại được đồng thời nhiều kim loại trong dung dịch, có khả năng tái sử
dụng vật liệu hấp phụ và thu hồi kim loại, quy trình xử lý đơn giản, không gây ô nhiễm
môi trường thứ cấp sau quá trình xử lý.
Các VLHP nguồn gốc tự nhiên đã được nghiên cứu và ứng dụng như: vỏ trấu, bã
mía, xơ dừa, vỏ sò, xỉ than, San hô là một loài sinh vật phổ biến rất nhiều tại vùng
biển Việt Nam. Bộ xương san hô có cấu tạo chính từ thành phần đá vôi, với đặc điểm
2
có rất nhiều lỗ rỗng li ti bên trong, có khả năng giữ lại một số chất trên bề mặt nên đây
có thể là một vật liệu có khả năng hấp phụ. Do đó, chúng em chọn đề tài: “Nghiên
cứu khả năng hấp phụ Niken, Chì trong nước bằng vật liệu xương san hô”.
Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Chì và Niken trong nước thải bằng xương san hô
- Khảo sát tìm ra các điều kiện tối ưu cho sự hấp phụ của VLHP (pH, thời gian,
khối lượng )
Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Thu thập tài liệu tìm hiểu về xương san hô và nước thải chứa Niken, Chì.
- Tổng hợp VLHP sinh học từ san hô.
- Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng vật liệu tới khả năng hấp phụ Niken, Chì
của VLHP.
- Khảo sát ảnh hưởng của pH và thời gian đạt cân bằng của VLHP.
- Khảo sát tốc độ dòng và tải trọng hấp phụ của vật liệu.
Phương pháp và thiết bị nghiên cứu
- Thu thập tài liệu và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài.
- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm.
- Phương pháp so sánh tổng hợp.




TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Huy Bá, 2008, Độc học môi trường cơ bản, Nhà xuất bản Đại học quốc gia
TP. HCM.
[2] Nguyễn Đình Bảng, 2004,Giáo trình các phương pháp xử lý nước và nước thải,
Đại học KHTN Hà Nội.
[3] Lê Văn Cát, 2002, Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý nước và nước
thải, Nhà xuất bản thống kê Hà Nội
[4] Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, 2001, Độc học và vệ sinh công nghiệp, Tài
liệu lưu hành nội bộ, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
[5] Nguyễn Thùy Dương, 2008, Đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion
kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lý môi trường”,
Luận văn thạc sĩ hóa học.
[6] Đặng Đình Kim, PGS.TS Lê Văn Cát và các cộng sự, 2000, Đề tài: “Nghiên cứu
công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng (Pb, Cu, Hg, Ni, Cr) bằng
phương pháp hóa học và sinh học”.
[7] Phạm Luận, Nguyễn Xuân Dũng, 1987, Sổ tay tra cứu pha chế dung dịch, Nhà
xuất bản KH & KT Hà Nội.
[8] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế,1997), Giáo trình Hoá lý,
tập2, Nxb Giáo dục.
[9] Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, QCVN 40:2011/BTN
MT
[10] Thuviensinhhoc.com Lớp san hô (Anthozoa)
[11] Vi.wikipedia.org San hô
[12] Vnexpress.net Dùng san hô thay xương để ghép cho bệnh nhân