Khóa luận tốt nghiệp đại học nghiên cứu khả năng hấp phụ niii của than cacbon hóa từ vỏ cà phê

Khóa luận nghiên cứu khả năng hấp phụ niii của than cacbon hóa từ vỏ cà phê. Tìm hiểu tiềm năng ứng dụng vật liệu mới trong xử lý ô nhiễm.

• Tác giả: Lê Thị Hồng Nhung
• Người hướng dẫn: ThS. Đỗ Thủy Tiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của than cacbon hóa từ vỏ cà phê
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh nghiên cứu hấp phụ Ni II bằng than vỏ cà phê

Việc tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp để tạo ra những sản phẩm có giá trị cao đang là một xu hướng tất yếu trong nền kinh tế tuần hoàn. Trong bối cảnh đó, vỏ cà phê, một nguồn phế thải khổng lồ từ ngành công nghiệp chế biến cà phê tại Việt Nam, nổi lên như một nguyên liệu đầy tiềm năng. Mỗi năm, Việt Nam thải ra hàng trăm nghìn tấn vỏ cà phê, nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ra các vấn đề ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, với thành phần chủ yếu là xenluloza, hemixenluloza và lignin, vỏ cà phê sở hữu cấu trúc nền tảng lý tưởng để điều chế các vật liệu hấp phụ tiên tiến. Nghiên cứu này tập trung vào việc chuyển hóa vỏ cà phê thành than cacbon hóa, một loại vật liệu có chi phí thấp và khả năng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng. Quy trình này không chỉ giúp giải quyết bài toán phế thải nông nghiệp mà còn mở ra một hướng đi mới, bền vững trong việc bảo vệ môi trường nước. Việc sử dụng các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, dễ kiếm và có thể tái tạo để loại bỏ các chất độc hại như ion Niken (Ni(II)) khỏi nước thải công nghiệp là một mục tiêu cấp thiết, đáp ứng các yêu cầu về phát triển xanh và bền vững.

1.1. Vỏ cà phê Nguồn vật liệu hấp phụ dồi dào chi phí thấp

Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, với sản lượng hàng năm lên đến hàng triệu tấn. Quá trình chế biến cà phê tạo ra một lượng lớn vỏ cà phê, chiếm khoảng 40% khối lượng quả tươi. Theo số liệu từ Cục Trồng trọt, chỉ riêng tỉnh Đắk Lắk đã thải ra gần 200.000 tấn vỏ khô mỗi năm. Trước đây, lượng phế phẩm này thường bị vứt bỏ hoặc đốt bừa bãi, gây ô nhiễm không khí và đất. Tuy nhiên, các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng thành phần hóa học của vỏ cà phê rất phù hợp để làm nguyên liệu sản xuất than. Cấu trúc của vỏ cà phê chứa các polymer tự nhiên như xenluloza (khoảng 61-67%), lignin (khoảng 19%) và hemixenluloza (khoảng 9-13%). Các hợp chất này khi trải qua quá trình xử lý nhiệt sẽ tạo thành một khung cacbon bền vững với nhiều nhóm chức trên bề mặt, có khả năng liên kết và giữ lại các ion kim loại nặng. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn là một giải pháp môi trường hiệu quả.

1.2. Tổng quan phương pháp cacbon hóa và hấp phụ kim loại nặng

Phương pháp hấp phụ được xem là một trong những kỹ thuật hiệu quả, kinh tế và dễ vận hành nhất để loại bỏ kim loại nặng khỏi môi trường nước. Quá trình này dựa trên sự tích tụ của các ion kim loại (chất bị hấp phụ) lên bề mặt của một vật liệu rắn (chất hấp phụ). Để nâng cao hiệu quả, các nguyên liệu thô như vỏ cà phê cần được xử lý thông qua công nghệ cacbon hóa. Cacbon hóa là quá trình nhiệt phân vật liệu trong môi trường yếm khí (ví dụ như trong khí Argon) ở nhiệt độ cao (từ 300-800°C). Quá trình này loại bỏ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, nước và các thành phần phi cacbon khác, để lại một sản phẩm rắn giàu cacbon với cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn. Than cacbon hóa từ vỏ cà phê có khả năng hấp phụ các ion kim loại như Ni(II) thông qua cả cơ chế hấp phụ vật lý (lực Van der Waals) và hấp phụ hóa học (tạo liên kết với các nhóm chức bề mặt như -OH, -COOH).

II. Thách thức từ ô nhiễm Niken Ni II trong nước thải công nghiệp

Sự phát triển của các ngành công nghiệp như luyện kim, xi mạ, sản xuất pin và hóa chất đã làm gia tăng đáng kể lượng nước thải chứa kim loại nặng, trong đó Niken (Ni(II)) là một trong những tác nhân ô nhiễm phổ biến và nguy hiểm. Niken có khả năng tích tụ sinh học trong chuỗi thức ăn và rất khó bị phân hủy trong tự nhiên. Khi nồng độ ion kim loại nặng này vượt ngưỡng cho phép trong nguồn nước, nó sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho hệ sinh thái và sức khỏe con người. Việc tìm kiếm các giải pháp xử lý triệt để ô nhiễm Niken là một thách thức lớn, đòi hỏi các phương pháp vừa hiệu quả về mặt kỹ thuật, vừa khả thi về mặt kinh tế. Các phương pháp xử lý truyền thống thường bộc lộ nhiều hạn chế, thúc đẩy nhu cầu phát triển các công nghệ mới, đặc biệt là việc sử dụng các vật liệu hấp phụ chi phí thấp từ phụ phẩm nông nghiệp như than cacbon hóa từ vỏ cà phê. Vật liệu này hứa hẹn một giải pháp tiềm năng để giải quyết bài toán ô nhiễm một cách bền vững và thân thiện với môi trường.

2.1. Tác động tiêu cực của ion kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe

Niken là một kim loại độc hại, có khả năng gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khi xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa. Tiếp xúc với Niken ở nồng độ cao có thể dẫn đến các triệu chứng như buồn nôn, đau đầu, ảnh hưởng đến gan, thận và hệ thần kinh trung ương. Đặc biệt, nó được biết đến là một tác nhân gây dị ứng da, viêm da tiếp xúc. Đối với môi trường, sự hiện diện của ion Ni(II) trong nước gây độc cho các sinh vật thủy sinh, làm thay đổi các tính chất lý hóa của nước và gây ăn mòn các đường ống dẫn. Sự tích tụ của kim loại nặng trong bùn thải và đất nông nghiệp cũng là một vấn đề đáng lo ngại, vì chúng có thể đi vào chuỗi thức ăn và ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc kiểm soát và loại bỏ ô nhiễm Niken khỏi các nguồn thải công nghiệp là yêu cầu bắt buộc để bảo vệ môi trường sống.

2.2. Hạn chế của các phương pháp xử lý nước thải kim loại nặng

Hiện nay, có nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý nước thải chứa kim loại nặng như kết tủa hóa học, trao đổi ion, thẩm thấu ngược hay điện hóa. Tuy nhiên, các phương pháp này thường có chi phí vận hành cao, đòi hỏi kỹ thuật phức tạp và có thể tạo ra các sản phẩm phụ độc hại (bùn thải kim loại) cần được xử lý tiếp. Ví dụ, phương pháp kết tủa hóa học thường không hiệu quả ở nồng độ kim loại thấp và tạo ra lượng bùn lớn. Phương pháp trao đổi ion và thẩm thấu ngược tuy hiệu quả nhưng chi phí đầu tư và bảo trì rất tốn kém. Trong bối cảnh đó, phương pháp hấp phụ sử dụng các vật liệu giá rẻ như than cacbon hóa từ vỏ cà phê nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn. Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp, quy trình đơn giản, hiệu quả xử lý cao ngay cả ở nồng độ ô nhiễm thấp và không tạo ra sản phẩm phụ nguy hại.

III. Phương pháp điều chế than cacbon hóa từ vỏ cà phê tối ưu

Để tạo ra một vật liệu hấp phụ hiệu quả từ vỏ cà phê, quá trình điều chế phải được tối ưu hóa cẩn thận, đặc biệt là các thông số của công nghệ cacbon hóa. Nghiên cứu này đã xây dựng một quy trình chi tiết từ khâu tiền xử lý nguyên liệu đến giai đoạn nhiệt phân trong môi trường khí trơ. Vỏ cà phê thô sau khi thu thập được xử lý để loại bỏ tạp chất và đồng nhất về kích thước, sau đó được đưa vào lò nung chuyên dụng. Các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng của than cacbon hóa, bao gồm nhiệt độ nung và thời gian nung, đã được khảo sát một cách hệ thống. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cân bằng giữa việc loại bỏ hoàn toàn các chất hữu cơ bay hơi và việc bảo toàn cấu trúc cacbon là chìa khóa để đạt được khả năng hấp phụ Ni(II) cao nhất. Việc xác định các điều kiện tối ưu này là bước nền tảng, quyết định đến hiệu suất và tính thực tiễn của vật liệu khi ứng dụng vào xử lý ô nhiễm môi trường nước.

3.1. Quy trình xử lý và cacbon hóa vỏ cà phê trong môi trường Argon

Quy trình chế tạo than cacbon hóa bắt đầu bằng việc tiền xử lý nguyên liệu. Vỏ cà phê được rửa sạch bằng nước cất để loại bỏ bụi bẩn, sau đó sấy khô ở 105°C trong 3 giờ. Nguyên liệu khô được nghiền nhỏ đến kích thước đồng đều (1-2mm) để đảm bảo quá trình nhiệt phân diễn ra hiệu quả. Tiếp theo, một lượng vỏ cà phê nhất định (10g) được đặt trong lò nung dạng ống CARBOLITE. Quá trình cacbon hóa được thực hiện trong môi trường khí Argon để ngăn chặn quá trình oxy hóa, giúp tối đa hóa hàm lượng cacbon trong sản phẩm cuối cùng. Khí Argon tạo ra một môi trường yếm khí, cho phép các liên kết trong xenluloza và lignin bị phá vỡ bởi nhiệt độ mà không bị đốt cháy hoàn toàn, từ đó hình thành nên cấu trúc than xốp. Quy trình này đảm bảo sản phẩm than có chất lượng ổn định và đồng nhất, sẵn sàng cho các thí nghiệm đánh giá khả năng hấp phụ.

3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung đến hiệu suất hấp phụ

Nhiệt độ nung và thời gian là hai yếu tố quyết định đến cấu trúc và đặc tính bề mặt của than cacbon hóa. Nghiên cứu đã khảo sát hiệu suất tạo than và khả năng hấp phụ Ni(II) ở các nhiệt độ 300°C, 400°C, 500°C và 600°C. Kết quả cho thấy, hiệu suất tạo than giảm khi nhiệt độ tăng, do quá trình phân hủy vật chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ hơn. Tuy nhiên, khả năng hấp phụ lại đạt giá trị cao nhất ở 400°C. Ở nhiệt độ thấp hơn (300°C), quá trình cacbon hóa chưa hoàn toàn. Ở nhiệt độ cao hơn (500-600°C), cấu trúc than có thể bị phá hủy, làm giảm các tâm hấp phụ. Tiếp tục tối ưu hóa thời gian nung (30, 60, 90 phút) ở 400°C, kết quả chỉ ra rằng thời gian nung 30 phút cho hiệu suất hấp phụ ion Ni(II) tốt nhất, lên tới 97,46%. Do đó, điều kiện tối ưu để chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ cà phê là nung ở 400°C trong 30 phút.

IV. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Ni II

Hiệu suất của quá trình hấp phụ Ni(II) bởi than cacbon hóa từ vỏ cà phê phụ thuộc vào nhiều yếu tố vận hành trong môi trường dung dịch. Để xác định các điều kiện tối ưu cho ứng dụng thực tế, một loạt các thí nghiệm đã được tiến hành để khảo sát ảnh hưởng của pH, thời gian tiếp xúc, liều lượng vật liệu hấp phụ và nồng độ ban đầu của ion Niken. Mỗi yếu tố này đều có tác động trực tiếp đến sự tương tác giữa bề mặt than và các ion kim loại trong nước. Ví dụ, độ pH của dung dịch có thể thay đổi điện tích bề mặt của vật liệu, ảnh hưởng đến lực hút tĩnh điện. Tương tự, thời gian tiếp xúc và liều lượng vật liệu quyết định mức độ bão hòa của các vị trí hấp phụ. Việc tìm ra bộ thông số tối ưu không chỉ giúp tối đa hóa hiệu quả loại bỏ ô nhiễm kim loại nặng mà còn giúp giảm chi phí vận hành, nâng cao tính khả thi của phương pháp này trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp.

4.1. Tối ưu hóa điều kiện pH và thời gian tiếp xúc hấp phụ

Ảnh hưởng của pH là một trong những yếu tố quan trọng nhất. Thí nghiệm được tiến hành trong khoảng pH từ 2 đến 7. Kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ Ni(II) tăng đáng kể khi pH tăng từ 2 đến 6, và đạt giá trị cao nhất tại pH = 6 (hiệu suất 73,85%). Ở pH thấp, nồng độ ion H+ cao sẽ cạnh tranh với ion Ni2+ cho các vị trí hấp phụ. Khi pH tăng lên, bề mặt than trở nên tích điện âm hơn, làm tăng lực hút tĩnh điện với các cation Ni2+. Về thời gian hấp phụ, các mẫu được khuấy trong khoảng từ 20 đến 120 phút. Hiệu suất hấp phụ tăng nhanh trong 90 phút đầu tiên và sau đó đạt trạng thái cân bằng. Tại 90 phút, hiệu suất đạt mức tối ưu (99,21%). Điều này cho thấy các vị trí hấp phụ trên bề mặt vật liệu hấp phụ đã gần như bão hòa. Do đó, pH=6 và thời gian 90 phút được chọn làm điều kiện tối ưu cho các khảo sát tiếp theo.

4.2. Xác định liều lượng vật liệu và nồng độ Ni II hiệu quả

Liều lượng vật liệu hấp phụ ảnh hưởng trực tiếp đến tổng số vị trí hấp phụ có sẵn. Thí nghiệm được thực hiện với khối lượng than thay đổi từ 0,1g đến 0,6g trong 50ml dung dịch Ni(II). Hiệu suất loại bỏ Niken tăng lên khi tăng liều lượng than do có nhiều tâm hoạt động hơn. Tuy nhiên, sự gia tăng này chậm lại và gần như không đổi khi khối lượng than đạt 0,5g (hiệu suất 99,21%). Sử dụng nhiều vật liệu hơn không làm tăng đáng kể hiệu quả mà lại gây lãng phí. Về ảnh hưởng của nồng độ Ni(II) ban đầu (từ 10 đến 60 mg/l), kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ cao nhất ở nồng độ thấp. Cụ thể, ở nồng độ 10 mg/l, hiệu suất đạt tới 97,4%. Khi nồng độ ban đầu tăng, các vị trí hấp phụ trên một lượng than không đổi sẽ nhanh chóng bị bão hòa, dẫn đến hiệu suất tổng thể giảm. Điều này cho thấy vật liệu đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp đến trung bình.

V. Đánh giá kết quả khả năng hấp phụ Ni II của than vỏ cà phê

Để hiểu rõ hơn về cơ chế và hiệu quả của quá trình hấp phụ Ni(II), than cacbon hóa từ vỏ cà phê đã được phân tích bằng các phương pháp hiện đại. Phân tích cấu trúc bề mặt và thành phần nhóm chức đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tâm hoạt động chịu trách nhiệm liên kết với ion kim loại. Các kỹ thuật như phổ hồng ngoại (IR) và kính hiển vi điện tử quét (SEM) đã cung cấp những bằng chứng trực quan về sự thay đổi của vật liệu sau quá trình cacbon hóa. Bên cạnh đó, việc mô hình hóa dữ liệu thực nghiệm bằng các phương trình đẳng nhiệt là cần thiết để định lượng khả năng hấp phụ. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được sử dụng để xác định dung lượng hấp phụ cực đại, một thông số quan trọng để so sánh hiệu quả của vật liệu này với các chất hấp phụ khác. Những kết quả này không chỉ khẳng định tiềm năng của vật liệu hấp phụ từ vỏ cà phê mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho các nghiên cứu cải tiến và ứng dụng trong tương lai.

5.1. Phân tích cấu trúc bề mặt vật liệu qua phổ hồng ngoại IR và SEM

Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) của than cacbon hóa cho thấy sự hiện diện của nhiều nhóm chức quan trọng trên bề mặt. Một mũi hấp thụ rộng và mạnh ở vùng 3645 cm-1 được xác định là của dao động hóa trị của nhóm -OH (hydroxyl), đóng vai trò quan trọng trong việc tạo liên kết hydro và liên kết hóa học với ion kim loại. Ngoài ra, một pic ở vùng 1573 cm-1 đặc trưng cho liên kết đôi C=C trong vòng thơm của cấu trúc than. Sự tồn tại của các nhóm chức này khẳng định bề mặt than không hoàn toàn trơ mà có các tâm hoạt động hóa học. Trong khi đó, hình ảnh từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) ở độ phóng đại 2.000 lần cho thấy bề mặt của than khá phẳng, có ít vi lỗ và cấu trúc không đồng đều. Điều này gợi ý rằng cơ chế hấp phụ có thể chủ yếu diễn ra trên bề mặt ngoài và thông qua tương tác hóa học, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu biến tính vật liệu để tăng độ xốp và diện tích bề mặt.

5.2. Đánh giá dung lượng hấp phụ cực đại theo mô hình Langmuir

Để định lượng khả năng hấp phụ, dữ liệu cân bằng đã được phân tích bằng mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Mô hình này giả định rằng quá trình hấp phụ xảy ra trên một bề mặt đồng nhất và tạo thành một lớp đơn phân tử. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy sự phù hợp cao với mô hình Langmuir, với hệ số tương quan (R²) đạt 0,9985. Dựa trên phương trình tuyến tính hóa của mô hình, các thông số quan trọng đã được xác định. Dung lượng hấp phụ cực đại (qm), đại diện cho lượng Ni(II) tối đa mà một gam vật liệu có thể giữ lại, được tính toán là 3,89 mg/g. Hằng số Langmuir (b), liên quan đến năng lượng hấp phụ, có giá trị là 0,257 L/mg. Kết quả này cung cấp một thước đo định lượng về hiệu quả của than cacbon hóa từ vỏ cà phê và cho phép so sánh với các loại vật liệu hấp phụ khác, khẳng định đây là một vật liệu tiềm năng trong lĩnh vực xử lý nước thải.

VI. Kết luận Hướng phát triển cho vật liệu hấp phụ từ vỏ cà phê

Nghiên cứu đã chứng minh thành công tiềm năng to lớn của vỏ cà phê, một loại phụ phẩm nông nghiệp phổ biến, trong việc tạo ra than cacbon hóa có khả năng hấp phụ Ni(II) hiệu quả. Thông qua việc tối ưu hóa quy trình điều chế và các điều kiện vận hành, vật liệu đã cho thấy hiệu suất loại bỏ kim loại nặng ấn tượng, đặc biệt là trong các điều kiện gần với thực tế. Thành công của nghiên cứu không chỉ mang lại một giải pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng với chi phí thấp mà còn góp phần giải quyết vấn đề môi trường do phế thải nông nghiệp gây ra. Đây là một minh chứng rõ ràng cho hướng tiếp cận kinh tế tuần hoàn, biến rác thải thành tài nguyên. Các kết quả đạt được tạo tiền đề vững chắc cho những nghiên cứu sâu hơn, hứa hẹn mở rộng quy mô ứng dụng và phát triển các thế hệ vật liệu hấp phụ mới, hiệu quả hơn từ nguồn tài nguyên tái tạo này.

6.1. Tóm tắt kết quả và ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu đã điều chế thành công than cacbon hóa từ vỏ cà phê và xác định điều kiện sản xuất tối ưu là nung ở 400°C trong 30 phút. Các điều kiện hấp phụ tốt nhất cho ion Ni(II) cũng được tìm ra, bao gồm: pH = 6, thời gian 90 phút, và liều lượng vật liệu 0,5g/50ml. Theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir, dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu là 3,89 mg/g. Về mặt khoa học, nghiên cứu đã làm rõ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và vận hành đến hiệu quả của vật liệu. Về mặt thực tiễn, đề tài đã mở ra một hướng ứng dụng có giá trị cho vỏ cà phê, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tận dụng nguồn phế thải dồi dào. Việc phát triển thành công vật liệu hấp phụ giá rẻ này có ý nghĩa quan trọng đối với các quốc gia nông nghiệp như Việt Nam, cung cấp một giải pháp khả thi để xử lý nước thải công nghiệp.

6.2. Triển vọng biến tính than cacbon hóa để nâng cao hiệu suất

Mặc dù than cacbon hóa từ vỏ cà phê đã cho thấy khả năng hấp phụ Ni(II) đầy hứa hẹn, vẫn còn nhiều tiềm năng để cải thiện hiệu suất của nó. Phân tích SEM cho thấy vật liệu có cấu trúc bề mặt chưa tối ưu với ít vi lỗ. Do đó, hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc biến tính than. Các phương pháp hoạt hóa hóa học (sử dụng các tác nhân như KOH, H3PO4, ZnCl2) hoặc hoạt hóa vật lý (sử dụng hơi nước, CO2) có thể được áp dụng để tăng cường độ xốp, phát triển diện tích bề mặt riêng và tạo ra nhiều nhóm chức hoạt động hơn. Việc biến tính có thể làm tăng đáng kể dung lượng hấp phụ cực đại, giúp vật liệu cạnh tranh được với than hoạt tính thương mại. Ngoài ra, cần nghiên cứu khả năng tái sử dụng và tái sinh vật liệu sau khi bão hòa để giảm chi phí và tăng tính bền vững của toàn bộ quá trình xử lý nước thải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU  Lý do chọn đề tài Đất nƣớc ta đang ngày càng phát triển theo hƣớng Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp là sự gia tăng về số lƣợng chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng. Lƣợng chất thải này bao gồm nhiều thành phần nhƣ vô cơ, hữu cơ và đặc biệt là kim loại nặng. Một phần kim loại nặng này nằm trong nƣớc thải, chúng rất khó bị loại bỏ bằng các biện pháp xử lý nƣớc thải thông thƣờng và nếu chúng xâm nhập vào các nguồn nƣớc sinh hoạt ở mức cao hơn cho phép sẽ là nguồn gốc của nhiều bệnh hiểm nghèo, đe dọa sức khỏe và tính mạng con ngƣời.

Phần còn lại tích lũy trong đất, gián tiếp đi vào chuỗi thức ăn và gây ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời và sinh vật sống [5].Vì vậy, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp đang là vấn đề đang đƣợc quan tâm. Hiện nay, Niken đƣợc sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp hóa chất, luyện kim, xi mạ, điện tử,. nên nó thƣờng có mặt trong nƣớc thải công nghiệp, hoặc bùn thải. Niken xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đƣờng hô hấp, nó gây ra các triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu.

Nếu tiếp xúc nhiều với 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e Niken sẽ ảnh hƣởng đến phổi, hệ thần kinh trung ƣơng, gan, thận. Da tiếp xúc e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a với Niken sẽ gây hiện tƣợng viêm da, xuất hiện dị ứng,. Vì vậy, việc loại trừ 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 các thành phần chứa kim loại nặng Ni(II) độc hại ra khỏi nguồn nƣớc, đặc biệt 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b là nƣớc thải công nghiệp là một trong những mục tiêu bảo vệ môi trƣờng quan 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 trọng cần phải giải quyết hiện nay. fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b Đã xuất hiện nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng nhằm tách các ion kim fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 loại nặng ra khỏi môi trƣờng nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý, phƣơng pháp 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 sinh học, phƣơng pháp hóa học,… Trong đó, phƣơng pháp hấp phụ đƣợc áp df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 dụng rộng rãi và cho kết quả rất tốt [5].

Với mục tiêu là tìm kiếm nguyên liệu 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b 3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e có sẵn trong tự nhiên, dễ kiếm, rẻ tiền, có thể tái tạo lại đƣợc để hấp phụ, loại 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 bỏ kim loại nặng trong nƣớc (ví dụ nhƣ lõi ngô, bã trà, bã mía, bùn chƣng cất, 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 vỏ trấu, mùn cƣa, xỉ lò cao,… ) là vấn đề mà em lựa chọn. Và vỏ cà phê đang 6e74e1a5 eb8e 6a6629 e94dc3 b8533 4599 8a334 c325 5d17 f25 1a9f0fc09d15d4 76fc381 14dd4 024 c2f27f32d2 1896e 863 d2798 93b4 5fb87d4d3 b709a d32bf1 f855 3822 14eb1 0a là nguyên liệu đƣợc rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Chính vì vậy 4a2b893 e6f264e6 3adfe30c144aa d9ad6 d154a 23f6b2 be48 d55b74c3677 f31a2 6752 77 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 1 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của than cacbon hóa từ vỏ cà phê"  Mục đích: - Điều chế đƣợc các VLHP từ vỏ cà phê để ứng dụng làm vật liệu hấp phụ Ni(II) trong nƣớc. - Tìm đƣợc các điều kiện tối ƣu (pH, thời gian hấp phụ, liều lƣợng VLHP, nồng độ Ni(II) ban đầu) trong quá trình hấp phụ Ni(II).

 Nội dung nghiên cứu: - Điều chế than cacbon hóa từ vỏ cà phê ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau. - Tính toán hiệu suất tạo than từ vỏ cà phê trong lò nung chứa khí Argon. - Đánh giá khả năng hấp phụ Ni(II) của các VLHP đƣợc điều chế từ vỏ cà phê. - Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ Ni(II) của mẫu VLHP đã chọn.

- Xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại của VLHP đã chọn.  Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Điều chế đƣợc VLHP có nguồn gốc tự nhiên từ vỏ cà phê để ứng dụng 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e làm vật liệu hấp phụ các ion kim loại nặng, những ion kim loại gây ô nhiễm e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a môi trƣờng. 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b 3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 6e74e1a5 eb8e 6a6629 e94dc3 b8533 4599 8a334 c325 5d17 f25 1a9f0fc09d15d4 76fc381 14dd4 024 c2f27f32d2 1896e 863 d2798 93b4 5fb87d4d3 b709a d32bf1 f855 3822 14eb1 0a 4a2b893 e6f264e6 3adfe30c144aa d9ad6 d154a 23f6b2 be48 d55b74c3677 f31a2 6752 77 SV: LÊ THỊ HỒNG NHUNG 2 LỚP: K40B-SP HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về nguyên tố Niken 1.Tính chất vật lí, hóa học của Niken Niken (Z = 28) thuộc nhóm VIIIB trong Bảng tuần hoàn, cấu Hình electron là: [Ar] 3d84s2.1: Một số hằng số vật lí của Niken Cấu hình electron [Ar]3d84s2 Năng lƣợng ion hóa, kJ/mol I1 737,1 I2 1753,0 I3 3395 Nhiệt độ nóng chảy, ◦C 1728 Nhiệt độ sôi, ◦C 3186 Nhiệt thăng hoa, KJ/mol 377,5 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e Vào năm 1804, nhà Hóa học ngƣời Đức Richter đã rất khó khăn khi e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b cho Niken sunfat kết tinh lại 32 lần và rồi kết quả là ông đã thu đƣợc Niken f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b tinh khiết.

Đến hơn nửa thế kỷ sau, vào khoảng năm 1865, ngƣời ta đã tìm ra dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc đƣợc những mỏ Niken rất lớn trên đảo Tân Calêđoni. c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 Trong tự nhiên, Niken xuất hiện ở dạng hợp chất với lƣu 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b huỳnh trong khoáng chất millerit, với asen trong khoáng chất niccolit, fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 và với asen cùng lƣu huỳnh trong quặng Niken. Niken là kim loại có 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 màu trắng bạc, bề mặt bóng láng. Niken nằm trong nhóm sắt từ.

Đặc 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 tính cơ học: cứng, dễ dát mỏng và dễ uốn, dễ kéo sợi.