Luận Văn Nghiên cứu tách ion Pb2+ trong dung dịch nước bằng vật liêụ hấp phụ xenlulo chiết tách từ vỏ quả sầu

Khóa luận tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu tách ion Pb2+ trong dung dịch nước bằng vật liêụ hấp phụ xenlulo chiết tách từ vỏ quả sầu riêng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1.Nước 2
1.1.1. Nước sạch 2
1.1.2. Ô nhiễm nước 2
1.1.3. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước . 2
1.1.4. Chì 3
1.1.4.1. Vai trò cuả Pb . 3
1.1.4.2. Pb tồn tại trong nước . 3
1.1.4.3. Tác hại của Pb 3
1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ Pb TRONG NƯỚC . 4
1.2.1. Phương pháp kết tủa hóa học . 4
1.2.2. Phương pháp sinh học do hoạt động của vi sinh vật . 4
1.2.3. Phương pháp hóa lý . 5
1.3. PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ . 5
1.3.1. Phương trình mô tả quá trình hấp phụ 6
1.3.2. Hấp phụ trong môi trường nước . 8
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hấp phụ 8
1.3.4. Ứng dụng của phương pháp hấp phụ 9
1.3.5. Sự hấp phụ của ion kim loại Pb
2+
. 10
1.4. CHIẾT TÁCH XENLULO TỪ VỎ QUẢ SẦU RIÊNG 10
1.4.1. Sầu riêng . 10
1.4.1.1.Tên gọi 10
1.4.1.2. Hình thái học 10
1.4.1.3. Vỏ quả sầu riêng . 11
1.4.2. Thành phần hóa học của vỏ quả sầu riêng 11
1.4.2.1 Xenlulo 11
1.4.2.2. Lignin 12
1.4.3. Chiết tách xenlulozo từ vỏ quả sầu riêng . 13
CHƯƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM . 16
2.1. DỤNG CỤ- HÓA CHẤT 16
2.1.1. Dụng cụ 16
2.1.2. Hóa chất . 16
2.2. Thực nghiệm . 16
2.2.1. Nguyên liệu . 17
2.2.2. Xử lý hóa bằng phương kiềm (phương pháp sođa) . 17
2.2.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình c hiết xenlulo từ vỏ quả sầu
riêng 17
2.2.4. Tẩy trắng bột xenlulo thô 17
2.2.5. Phân tích sản phẩm xenlulo vỏ quả sầu riêng bằng phương pháp phân tích phổ
hồng ngoại (IR) . 18
2.2.5.1. Sơ lược về cơ sở vật lý 18
2.2.5.4. Ứng dụng phổ hồng ngoại trong hóa học . 18
2.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ Pb2+ BẰNG XENLULO 19
2.3.1.Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ . 19
2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH . 20
2.3.3. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của sản phẩm ghép theo mô hình đẳng
nhiệt Langmuir 20
2.3.4. Khảo sát khả năng giải hấp và tái sử dụng chất hấp phụ . 20
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 21
3.1. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN QUÁ TRÌNH TÁCH
XENLULO VỎ QUẢ SẦU RIÊNG . 21
3.1.1. Ảnh hưởng của khối lượng NaOH đến quá trình tách xenlulo theo phương
pháp kiềm 21
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian nấu đến quá trình tách xenlulo theo phương pháp
kiềm 22
3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến quá trình tách xenlulo theo phương pháp
kiềm 23
3.2. TẨY TRẮNG BỘT XENLULO THÔ 26
3.3. Phân tích sản phẩm xenlulo vỏ quả sầu riêng bằng phương pháp phân tích phổ
hồng ngoại (IR) . 26
3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TÁCH Pb2+ CỦA XENLULO . 28
3.4.1. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến quá trình hấp phụ ion Pb2+ . 28
3.4.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình hấp phụ ion Pb2+ 29
3.2.3. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại . 30
3.2.4. Khả năng giải hấp và tái sử dụng của chất hấp phụ 32
KẾT LUẬN 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 34


MỞ ĐẦU
Cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh các chất
thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.
Các hoạt động khai thác mỏ, công nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện,
lọc hóa dầu hay công nghệ dệt nhuộm đã tạo ra các nguồn ô nhiễm chính chứa
các kim loại nặng độc hại như Pb, Ni, Cd, As, Hg .Những kim loại này có liên
quan trực tiếp đến con người và đến môi trường. Đối với những nước đang phát
triển như Việt Nam, qui mô công nghiệp chủ yếu ở mức vừa và nhỏ, việc xử lý nước
thải gặp nhiều khó khăn do chi phí xử lý cao, khả năng đầu tư t hấp. Các phụ phẩm
nông nghiệp do đó được nghiên cứu nhiều để xử lý nước vì chúng có các ưu điểm
là giá thành rẻ, là vật liệu có thể tái tạo được và thành phần chính của chúng chứa
các polymer dễ biến tính và có tính chất hấp phụ hoặc và trao đổi ion cao. Các vật
liệu biomass như mùn cưa, xơ dừa, trấu, vỏ các loại đậu, bã mía đã được
nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các kim loại nặng hòa tan trong nước nhờ
vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polymer như xenlulo,
hemicelluloses, pectin, lignin và protein. Trong trường hợp này tôi xin được
nghiên cứu một loại vật liệu biomass là vỏ quả sầu riêng bằng phương pháp chiết,
tách xenlulo làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng Pb trong nước thải. Nên đề tài
chúng tôi muốn thực hiện là : “NGHIÊN CỨU TÁCH ION Pb
2+
TRONG DUNG
DỊCH NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ XENLULO CHIẾT TÁCH TỪ
VỎ QUẢ SẦU RIÊNG”.
2



CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.Nước [13]
Nước là một hợp chất hóa học của ôxy và hiđrô, có công thức hóa học là
H2O. Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và
tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều
nghành khoa học và trong đời sống. 70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ
nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể khai thác
dùng làm nước uống.
1.1.1. Nước sạch [14]
Được gọi là nước sạch khi nước phải trong, không màu, không mùi vị lạ,
không chứa các mầm bệnh và các chất độc hại. Muốn biết nước chúng ta đang sử
dụng có sạch hay không cần đem nước đi xét nghiệm, nếu đạt tiêu chuẩn vệ sinh
theo quy định của Bộ Y tế thì nước được xem là sạch.
1.1.2. Ô nhiễm nước [15]
Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm
nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá,
nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã.
Hiện tượng ô nhiễm nước xảy ra khi các loại hoá chất độc hại, các loại vi khuẩn gây
bệnh, virut, kí sinh trùng phát sinh từ các nguồn thải khác nhau như chất thải công nghiệp
từ các nhà máy sản xuất, các loại rác thải của các bệnh viện, các loại rác thải sinh hoạt bình
thường của con người hay hoá chất, thuốc trừ sâu, phân bón hữu cơ . sử dụng trong sản
xuất nông nghiệp được đẩy ra các ao, hồ, sông, suối hoặc ngấm xuống dưới đất mà không
qua xử lí hoặc với khối lượng quá lớn vượt quá khả năng tự điều chỉnh và tự làm sạch của
các loại ao, hồ, sông, suối.
1.1.3. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước [17]
Về nguyên nhân : theo tổ chức y tế Thế Giới WHO đưa ra một số nguyên
nhân gây ô nhiễm nguồn nước như sau :
- Nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân hủy từ động thực vật và các chất thải
công nghiệp.
- Nhiễm bẩn do vi trùng, vi rút.
3
- Nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, chất thải rắn.
- Nhiễm bẩn do dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ.
- Nhiễm bẩn do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và công nghiệp.
- Nhiễm bẩn do các chất phóng xạ.
- Nhiễm bẩn do các hóa chất bảo vệ thực vật.
- Nhiễm bẩn do các chất hữu cơ tổng hợp sử dụng trong công ngiệp.
- Nhiễm bẩn do chất vô cơ làm phân bón dùng trong nông nghiệp.
- Nhiễm bẩn do từ các nhà máy nhiệt điện.
 Có rất nhiều chất gây ô nhiễm nước ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe
con người , trong đó phải kể đến kim loại nặng Pb gây ngộ độc không nhỏ cho
sinh vật và con người.
1.1.4. Chì [6], [18]
1.1.4.1. Vai trò cuả Pb
Chì đã được con người biết đến từ thời thượng cổ. Chì trong vỏ trái đất ứng
với thành phần thạch quyển chiếm 1,6×10
-3
% về khối lượng. Galen (PbS) là quặng
chì quan trọng nhất trong công nghiệp, ngoài ra còn gặp chì trong quặng xeruzit
(PbCO3).
Chì lại là thành phần chính tạo nên ắc quy sử dụng cho xe, chất nhuộm trắng
trong sơn.
Chì được sử dụng như thành phần màu trong tráng men, được dùng làm các
tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân
1.1.4.2. Pb tồn tại trong nước
Pb có trong nước là do ba nguyên nhân chính :
- Do Pb được dùng trong việc chế tạo các tút nối của hệ thống ống dẫn nước
- Do Pb trong khói bụi của phương tiện đi lại ở những nơi sản xuất Pb và
acquy.
- Do Pb có trong nước thải của các nghành công nghiệp.
1.1.4.3. Tác hại của Pb
Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, tuy nhiên đây là
nguyên tố kim loại có tính độc hại cao đối với cơ thể người và sinh vật. Việc nhiễm


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Thị Ngọc Bích (2003), Kỹ thuật xenlulo và giấy, NXB Đại học quốc
gia Tp. Hồ Chí Minh.
[2]. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và xử lý nước, NXB Khoa Học và Kỹ
Thuật, Hà Nội.
[3]. Nguyễn Hữu Đỉnh, Đỗ Đình Rãng (2007), Hóa học hữu cơ (tập 1), NXB
Giáo dục.
[4]. Lê Tự Hải (2011), Giáo trình vật liệu hấp phụ trong xử lý môi trường, ĐH
Sư phạm Đà Nẵng.
[5]. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga ( 1999), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải,
NXB Khoa Học và Kỹ Thuật.
[6]. Hoàng Nhâm, (2000), Hóa học vô cơ – Tập 2, NXB Giáo dục, Hà Nội.
[7]. Hồ Sĩ Tráng (2006), Cơ sở hóa học gỗ và xenlulo (tập 1,2), NXB Khoa Học
và Kỹ Thuật.
[8]. Nguyễn Thị Thu Thủy (1999), Xử lý nước thải cấp sinh hoạt và công nghiệp,
NXB Khoa Học và Kỹ Thuật.
[9]. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý (tập
1), NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[10]. http://congnghegiay.com/bao-bi-carton/cong-nghe-tay-trang-xo-soixenluloza/?PHPSESSID=32d07c3f77bd1bf2bb542336b5e5ee06
[11]. http://d.violet.vn/download.php?id=105640&path=%2Fuploads%2Fresources
%2F50%2F105640%2F%2FBI8xenlulz%28new%29.ppt&file=bai+8+XENL
ULOZO&user=2514872
[12]. http://www.google.com.vn/url?sa=t&rct=j&q=phan%20ung%20xenlulo%20
NaOH&source=web&cd=9&sqi=2&ved=0CHIQFjAI&url=http%3A%2F%2
Fwww.anbinhpaper.com%2Fuserfiles%2Ffile%2FSan%2520xuat%2520giay
%2520tu%2520rom%2520ra.pdf&ei=Nk23T6zMH4yWiQfyteyHCQ&usg=
AFQjCNETKiLqq5BumztCaatoMUYQnW7XVw&cad=rja
[13]. http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc
35
[14]. http://www.green-vietnam.com/2011/11/nuoc-sach-va-nuoc-hop-ve-sinh.html
[15]. http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/%C3%94_nhi%E1%BB%85m_n%C
6%B0%E1%BB%9Bc_l%C3%A0_g%C3%AC%3F
[16]. http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%A7u_ri%C3%AAng
[17]. http://yume.vn/nguyentam083/article/nguyen-nhan-gay-o-nhiem-nguonnuoc.35CD7418.html
[18]. http://www.scribd.com/doc/67416367/20/Vai-tro-ch%E1%BB%A9cn%C4%83ng-va-s%E1%BB%B1-nhi%E1%BB%85m-%C4%91%E1%BB%99c-Pb-10