Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía và ứng dụng

Khóa luận nghiên cứu điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía và khảo sát ứng dụng trong xử lý môi trường, mang lại giải pháp bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Bình
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Chế Vật Liệu Hấp Phụ Từ Bã Mía Và Khảo Sát Ứng Dụng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÂY MÍA
• 1.1. Phân bố
• 1.2. Thành phần của bã mía
• 1.3. Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ
• 1.4. Một số hướng nghiên cứu sử dụng bã mía làm vật liệu hấp phụ xử lí môi trường
• 1.5. Giới thiệu về axit xitric
• 1.6. Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng
• 1.7. Ảnh hưởng của kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe con người
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Phương trình đẳng nhiệt Langmuir
• 2.4. Dụng cụ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit xitric đến khả năng hấp phụ của vật liệu
• 3.2. Xây dựng đường chuẩn để định lượng
• 3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của các mẫu vật liệu hấp phụ
• 3.4. Điều chế vật liệu hấp phụ với nồng độ axit xitric tối ưu
• 3.5. Khảo sát các điều kiện pH, thời gian hấp phụ tối ưu của vật liệu hấp phụ và cacbon hoạt tính
• 3.6. Kết quả và thảo luận
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về khóa luận tốt nghiệp hóa học nghiên cứu điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía

Khóa luận tốt nghiệp này tập trung vào việc nghiên cứu và điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía. Bã mía, một phụ phẩm từ ngành công nghiệp đường, có tiềm năng lớn trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này không chỉ giúp tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Việc phát triển vật liệu hấp thụ từ bã mía có thể mang lại giải pháp hiệu quả cho vấn đề ô nhiễm nước do kim loại nặng.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu vật liệu hấp thụ từ bã mía

Nghiên cứu này nhằm mục đích tìm ra phương pháp hiệu quả để biến bã mía thành vật liệu hấp thụ có khả năng xử lý ô nhiễm nước. Bã mía không chỉ là nguồn nguyên liệu rẻ tiền mà còn dễ dàng thu gom, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.2. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là khảo sát khả năng hấp phụ ion Ni²⁺ từ nước thải. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía và thực hiện các thí nghiệm để đánh giá hiệu quả hấp phụ.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường và thách thức trong xử lý nước thải

Ô nhiễm môi trường nước do kim loại nặng đang trở thành vấn đề nghiêm trọng. Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Việc xử lý nước thải chứa kim loại nặng là một thách thức lớn, đòi hỏi các giải pháp hiệu quả và bền vững. Vật liệu hấp thụ từ bã mía có thể là một giải pháp khả thi để giảm thiểu ô nhiễm này.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng

Ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu do các hoạt động công nghiệp như khai thác mỏ, sản xuất hóa chất và xả thải từ các nhà máy. Những kim loại này có thể gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái.

2.2. Tác động của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe

Kim loại nặng có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh ung thư, rối loạn thần kinh và các bệnh về thận. Việc tìm kiếm các phương pháp xử lý hiệu quả là rất cần thiết.

III. Phương pháp điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía

Phương pháp điều chế vật liệu hấp thụ từ bã mía bao gồm các bước như xử lý hóa học và khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ. Việc sử dụng axit xitric để biến tính bã mía đã cho thấy hiệu quả cao trong việc tăng cường khả năng hấp phụ ion kim loại nặng.

3.1. Quy trình biến tính bã mía

Quy trình biến tính bã mía bao gồm việc xử lý với axit xitric để tạo ra vật liệu hấp thụ có khả năng hấp phụ tốt hơn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ axit xitric ảnh hưởng lớn đến hiệu quả hấp phụ.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ

Các yếu tố như pH, thời gian và nồng độ ion kim loại trong dung dịch đều ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp thụ. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu hấp thụ từ bã mía có khả năng hấp phụ ion Ni²⁺ cao hơn so với các vật liệu truyền thống. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc xử lý ô nhiễm nước bằng các vật liệu rẻ tiền và dễ kiếm.

4.1. Hiệu quả hấp phụ của vật liệu từ bã mía

Kết quả thí nghiệm cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu hấp thụ từ bã mía đạt được là rất cao, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải.

4.2. So sánh với các vật liệu hấp thụ khác

So với các vật liệu hấp thụ khác như than hoạt tính, vật liệu hấp thụ từ bã mía có chi phí thấp hơn và dễ dàng sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng rộng rãi.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về vật liệu hấp thụ từ bã mía không chỉ mang lại giải pháp cho vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn góp phần vào việc phát triển công nghệ xanh. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực xử lý nước thải.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong bảo vệ môi trường

Việc phát triển vật liệu hấp thụ từ bã mía có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo ra giá trị kinh tế từ phụ phẩm nông nghiệp.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của vật liệu hấp thụ trong các lĩnh vực khác nhau như xử lý nước thải công nghiệp và nông nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng là một trong những thách thức môi trường nghiêm trọng phát sinh từ các hoạt động công nghiệp như xi mạ, gia công kim loại, sản xuất pin - ắc quy, luyện kim, sản xuất sơn và hóa chất. Khác với các hợp chất hữu cơ có thể bị phân hủy sinh học, các ion kim loại nặng có tính tích lũy sinh học cao qua chuỗi thức ăn, liên kết với các nhóm chức hoạt động (như nhóm -SH, -SCH3) của enzym, gây ức chế hoạt tính xúc tác sinh học và cản trở quá trình tổng hợp protein trong cơ thể sống. Trong đó, niken ($\text{Ni}^{2+}$) là kim loại có độc tính cao; sự phơi nhiễm hoặc tích tụ niken vượt ngưỡng cho phép trong nguồn nước (tiêu chuẩn nước uống thông thường dưới 0,02 mg/l) có thể dẫn đến các bệnh lý nguy hiểm như ung thư phổi, tổn thương hệ thần kinh trung ương, suy giảm chức năng gan, thận và viêm da dị ứng.

Để xử lý ion kim loại nặng trong nước thải, nhiều phương pháp kỹ thuật đã được áp dụng bao gồm kết tủa hóa học, trao đổi ion, điện phân, xử lý sinh học và hấp phụ. Trong đó, phương pháp hấp phụ thể hiện ưu thế vượt trội khi xử lý nguồn nước có nồng độ kim loại thấp hoặc dùng làm bước xử lý triệt để sau các công đoạn hóa lý và sinh học. Tuy nhiên, các chất hấp phụ thương mại phổ biến như than hoạt tính hay nhựa trao đổi ion tổng hợp có giá thành cao, khó áp dụng đại trà cho mọi hệ thống xử lý nước thải quy mô lớn.

Tại Việt Nam, ngành công nghiệp mía đường tạo ra khối lượng phụ phẩm bã mía rất lớn (chiếm 25 - 30% khối lượng mía đem ép). Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn trong niên vụ 2012 - 2013, diện tích trồng mía cả nước đạt 298.200 ha với sản lượng 19,04 triệu tấn mía cây, tập trung chủ yếu tại Đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, Duyên hải Nam Trung Bộ và Bắc Trung Bộ. Phần lớn bã mía hiện nay chỉ được tận dụng để đốt lò hơi công nghiệp với hiệu suất nhiệt thấp hoặc thải bỏ, đốt ngoài đồng ruộng gây ô nhiễm không khí và lãng phí nguồn sinh khối dồi dào. Nhờ thành phần giàu xenlulozơ và chứa nhiều nhóm hidroxyl (-OH), bã mía là nguồn nguyên liệu tiềm năng để biến tính hóa học thành vật liệu hấp phụ giá rẻ, thân thiện với môi trường.

Đề tài khóa luận "Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp phụ từ bã mía và khảo sát ứng dụng" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau:

1. Khảo sát xác định nồng độ axit xitric tối ưu cho quá trình biến tính bã mía nhằm tạo ra vật liệu hấp phụ (VLHP) có dung lượng hấp phụ cao nhất.
2. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ bao gồm pH dung dịch, thời gian tiếp xúc và nồng độ ban đầu của ion $\text{Ni}^{2+}$ đến hiệu suất hấp phụ của vật liệu hấp phụ điều chế được và so sánh với cacbon hoạt tính thương mại (CBHT).
3. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại đối với ion $\text{Ni}^{2+}$ của vật liệu hấp phụ từ bã mía và của cacbon hoạt tính theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

• Đối tượng nghiên cứu: Phụ phẩm bã mía sau khi ép lấy đường, axit xitric ($\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7$), dung dịch chứa ion niken ($\text{Ni}^{2+}$) và cacbon hoạt tính thương mại dùng làm mẫu đối chứng.
• Phạm vi nghiên cứu: Khóa luận thực hiện tại Bộ môn Hóa lý, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh (hoàn thành tháng 5 năm 2014); giới hạn trong phạm vi khảo sát điều chế vật liệu quy mô phòng thí nghiệm và đánh giá khả năng xử lý ion $\text{Ni}^{2+}$ trong môi trường nước tổng hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình hóa học

Thành phần hóa học chính của bã mía gồm có xenlulozơ (40 - 45%), hemixenlulozơ (30 - 35%), lignin (18 - 23%) và các hợp chất khác (3 - 8%). Xenlulozơ là polime mạch thẳng cấu tạo từ các mắt xích $\beta$-D-glucozơ liên kết với nhau qua cầu nối $\beta$-1,4-glicozit, chứa mật độ lớn các nhóm hidroxyl tự do. Quá trình biến tính hóa học bã mía dựa trên phản ứng este hóa giữa nhóm cacboxyl (-COOH) của axit xitric (một triaxit hữu cơ có công thức $\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7$, phân hủy ở 175°C) với các nhóm -OH của xenlulozơ ở nhiệt độ cao (120°C). Quá trình này gắn thêm các nhóm chức -COOH tự do vào khung polime sinh khối, biến chúng thành các tâm hấp phụ tích điện âm khi phân ly trong môi trường nước để bắt giữ các cation $\text{Ni}^{2+}$ bằng tương tác tĩnh điện.

Để mô tả cân bằng pha rắn - lỏng, tác giả áp dụng mô hình đẳng nhiệt hấp phụ đơn lớp Langmuir. Phương trình đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính có công thức: $$\frac{C_{cb}}{q} = \frac{1}{b \cdot q_{max}} + \frac{C_{cb}}{q_{max}}$$ Trong đó:

• $q$ và $q_{max}$ lần lượt là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và dung lượng hấp phụ cực đại ($\text{mg/g}$).
• $C_{cb}$ là nồng độ ion $\text{Ni}^{2+}$ trong dung dịch tại thời điểm đạt cân bằng ($\text{mg/l}$).
• $b$ là hằng số hấp phụ Langmuir liên quan đến năng lượng liên kết.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp tổng hợp hóa học và phân tích hóa lý hiện đại:

• Phương pháp este hóa nhiệt phân: Bã mía sau khi xử lý loại đường và chiết tách một phần lignin, hemixenlulozơ bằng dung dịch $\text{NaOH}\ 1\text{M}$ được tẩm dung dịch axit xitric ở các nồng độ khảo sát (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 M), sấy ở 55°C trong 24 giờ rồi nâng nhiệt độ lên 120°C trong 90 phút để kích hoạt phản ứng este hóa tạo cầu liên kết và gắn nhóm chức cacboxyl.
• Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Khảo sát dao động hóa trị của các nhóm chức đặc trưng trước và sau phản ứng trong dải sóng từ $4000\ \text{cm}^{-1}$ đến $400\ \text{cm}^{-1}$, tập trung kiểm chứng sự xuất hiện của pic dao động nhóm cacbonyl (C=O trong gốc -COOH) tại vùng $1715 - 1750\ \text{cm}^{-1}$.
• Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM): Đánh giá đặc điểm hình thái và vi cấu trúc bề mặt của bã mía thô so với vật liệu sau khi biến tính.
• Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử (Trắc quang UV-Vis): Định lượng ion $\text{Ni}^{2+}$ dựa trên định luật Bouguer - Lambert - Beer ($A = \varepsilon \cdot l \cdot C$). Ion $\text{Ni}^{2+}$ được oxy hóa lên trạng thái oxy hóa cao hơn ($\text{Ni}^{3+}$ hoặc $\text{Ni}^{4+}$) bằng chất oxy hóa $\text{I}_2$ trong môi trường $\text{KI}$ và $\text{NaOH}$, sau đó tạo phức tan màu nâu đỏ với thuốc thử dimetylglyoxim ($\text{HDim}$). Phức chất hấp thụ quang cực đại tại bước sóng $\lambda = 468 - 470\ \text{nm}$ với hệ số hấp thụ phân tử $\varepsilon = 1300$. Nồng độ ion niken được xác định thông qua đường chuẩn hồi quy tuyến tính giữa độ hấp thụ quang ($A$) và nồng độ ($C$).

Hóa chất và thiết bị thí nghiệm

• Thiết bị: Máy quang phổ so màu điện tử, máy đo pH, máy khuấy từ, cân phân tích điện tử, tủ sấy nhiệt, hệ thống lọc hút chân không và dụng cụ thủy tinh chuẩn.
• Hóa chất: Tinh thể $\text{NiSO}_4\cdot6\text{H}_2\text{O}$, axit xitric tinh khiết, $\text{NaOH}$, $\text{I}_2$, $\text{KI}$, $\text{H}_2\text{SO}_4$ 98%, dimetylglyoxim và than hoạt tính dạng hạt thương mại.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan

Chương này tổng hợp các cơ sở lý luận và tài liệu nghiên cứu liên quan đến cây mía, phụ phẩm nông nghiệp, ô nhiễm kim loại nặng và các công nghệ xử lý:

• Tài nguyên bã mía: Cung cấp số liệu thống kê về diện tích trồng mía, sản lượng đường và cơ cấu phụ phẩm sinh khối tại Việt Nam; phân tích cấu trúc không gian ba chiều của xenlulozơ, hemixenlulozơ và lignin. Lignin đóng vai trò là chất liên kết kỵ nước bảo vệ thành tế bào thực vật nhưng dễ bị hòa tan trong môi trường kiềm mạnh.
• Tổng quan các công trình nghiên cứu biến tính sinh khối: Điểm luận các nghiên cứu trong và ngoài nước về biến tính phụ phẩm nông nghiệp làm chất hấp phụ: biến tính vỏ đậu tương bằng axit xitric tại Thái Lan (pH tối ưu 4,8); chế tạo than hoạt tính từ mùn cưa, vỏ trấu, bã mía tại Ấn Độ; biến tính lõi ngô bằng $\text{NaOH}/\text{H}_3\text{PO}_4$ tại Đại học North Carolina (dung lượng hấp phụ $\text{Cu}^{2+}$ đạt $0,39\ \text{mmol/g}$, $\text{Cd}^{2+}$ đạt $0,62\ \text{mmol/g}$); biến tính vỏ trấu bằng EDTA tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội (dung lượng hấp phụ $\text{Cr}^{6+}$ đạt $16,96\ \text{mg/g}$).
• Các nghiên cứu biến tính bã mía: Phân tích các công trình sử dụng bã mía biến tính bằng anhydrit succinic ở Brazil ($\text{Pb}^{2+}$ đạt $122\ \text{mg/g}$); axit malic, axit tartric, axit oxalic ở Trung Quốc ($\text{Pb}^{2+}$ đạt $36,82 - 55,42\ \text{mg/g}$); và các nghiên cứu sử dụng axit xitric ở các nồng độ khác nhau ($0,1\text{M}$ hấp phụ $\text{Cu}^{2+}, \text{Ni}^{2+}$ của Lê Hữu Thiềng và Trần Thị Vạn Hạnh; $0,1\text{M}$ hấp phụ $\text{Cr}^{6+}$ của Smita M.G; $0,6\text{M}$ hấp phụ $\text{Zn}^{2+}$ của Patil Kishor; $1,2\text{M}$ hấp phụ $\text{Cr}^{3+}$ tại Brazil). Tác giả chỉ ra khoảng trống nghiên cứu: chưa có công trình nào khảo sát một cách có hệ thống sự ảnh hưởng của dải nồng độ axit xitric để tìm ra điểm tối ưu, đồng thời chưa so sánh trực tiếp hiệu quả hấp phụ với than hoạt tính thương phẩm.
• Độc tính của niken và các phương pháp xử lý: Nêu rõ các nguồn phát thải $\text{Ni}^{2+}$, cơ chế gây độc đối với enzym và phân tích ưu - nhược điểm của các phương pháp kết tủa hidroxit bằng $\text{Ca(OH)}_2$, trao đổi ion trên cột nhựa cationit/anionit, phương pháp điện hóa và xử lý sinh học bằng thực vật thủy sinh (bèo tây, tảo).

Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết quy trình thực nghiệm và các kỹ thuật đo đạc:

• Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ: Bã mía được cắt nhỏ ($0,5\ \text{cm}$), đun sôi trong nước 30 phút để loại bỏ đường tự nhiên, sấy khô tại 80°C trong 8 giờ và nghiền thành bột mịn. Cân $30\ \text{g}$ bột bã mía xử lý với $300\ \text{ml}$ dung dịch $\text{NaOH}\ 1\text{M}$ (khuấy 2 giờ ở nhiệt độ phòng) nhằm loại bỏ phần lớn hemixenlulozơ và một phần lignin, rửa sạch đến môi trường trung tính và sấy khô tại 55°C trong 8 giờ. Chia bã mía thành 6 phần bằng nhau, phối trộn với các dung dịch axit xitric có nồng độ thay đổi ($0,2\text{M}; 0,4\text{M}; 0,6\text{M}; 0,8\text{M}; 1,0\text{M}; 1,2\text{M}$), khuấy 30 phút, sấy sơ bộ 55°C (24 giờ), nâng nhiệt độ phản ứng lên 120°C (90 phút), sau đó rửa bằng nước cất nóng ($60 - 80^\circ\text{C}$) đến khi hết axit dư và sấy khô ở 55°C (24 giờ).
• Phương pháp xây dựng đường chuẩn trắc quang định lượng $\text{Ni}^{2+}$: Pha chế dung dịch gốc $\text{Ni}^{2+}\ 0,2\ \text{mg/ml}$ từ $\text{NiSO}_4\cdot6\text{H}_2\text{O}$ và $\text{H}_2\text{SO}_4$ đậm đặc; pha loãng thành dung dịch làm việc $0,02\ \text{mg/ml}$. Lập dãy 10 bình định mức $50\ \text{ml}$ với nồng độ niken tăng dần từ $0,4\ \text{ppm}$ đến $3,4\ \text{ppm}$, thêm chất oxy hóa $\text{I}_2/\text{KI}$, thuốc thử $\text{HDim}$ và dung dịch $\text{NaOH}\ 1\text{M}$. Đo độ hấp thụ quang tại bước sóng tối ưu $\lambda = 468\ \text{nm}$, thực hiện lặp lại 3 lần trên mỗi điểm nồng độ để thiết lập phương trình hồi quy tuyến tính.
• Quy trình khảo sát các yếu tố ảnh hưởng: Thiết kế thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH (dải pH từ 2 đến 6), thời gian khuấy tiếp xúc ($20, 40, 60, 80, 100, 120$ phút) và nồng độ ban đầu của ion $\text{Ni}^{2+}$ ($20, 40, 60, 80, 100\ \text{ppm}$) đối với cả hai loại vật liệu VLHP và CBHT với khối lượng mẫu cố định $0,5\ \text{g}$ trong $100\ \text{ml}$ dung dịch.

Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

Chương này tập trung phân tích các dữ liệu phổ, hình ảnh vi cấu trúc và các đường cong hấp phụ:

• Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR: Phổ IR của bã mía thô xuất hiện pic hấp thụ nhọn tại $1734,06\ \text{cm}^{-1}$ (đặc trưng cho nhóm cacbonyl của hemixenlulozơ). Sau khi xử lý bằng dung dịch $\text{NaOH}\ 1\text{M}$, pic này biến mất hoàn toàn, chứng minh hemixenlulozơ và một phần lignin đã bị hòa tan và rửa trôi. Khi biến tính với axit xitric ở cả 6 mẫu (BA02 đến BA12), phổ IR đều xuất hiện trở lại pic hấp thụ có cường độ mạnh trong vùng dao động $1724 - 1739\ \text{cm}^{-1}$, xác nhận phản ứng este hóa thành công và đã gắn thành công nhóm -COOH vào cấu trúc mạch bã mía. Cường độ pic tăng dần khi tăng nồng độ axit từ $0,2\text{M}$ lên $0,8\text{M}$ và đạt trạng thái bão hòa ở nồng độ cao hơn.
• Kết quả ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM): Do cấu trúc sợi của bã mía có kích thước tương đối lớn, ảnh chụp SEM chưa thể hiện sự khác biệt rõ rệt về mặt hình thái học vi mô giữa bã mía ban đầu và bã mía sau khi biến tính este hóa.
• Đường chuẩn định lượng: Phương trình đường chuẩn thực nghiệm thu được có dạng $y = 0,0417x$ với hệ số tương quan tuyến tính cao ($R^2 = 0,9943$), đảm bảo độ tin cậy để xác định nồng độ $\text{Ni}^{2+}$ còn lại trong dung dịch sau hấp phụ.
• Ảnh hưởng của nồng độ axit xitric: Khảo sát hiệu suất hấp phụ $\text{Ni}^{2+}$ ($50\ \text{ppm}$, pH 5, thời gian 60 phút) của 6 mẫu vật liệu cho thấy hiệu suất tăng dần theo nồng độ axit và đạt cực đại tại nồng độ $0,8\text{M}$ (mẫu BA08). Khi nồng độ axit vượt quá $0,8\text{M}$ ($1,0\text{M}$ và $1,2\text{M}$), hiệu suất hấp phụ bị suy giảm. Tác giả giải thích hiện tượng này do mật độ nhóm -OH trên bề mặt bã mía có giới hạn; ở nồng độ axit quá cao, các phân tử axit xitric dư thừa tự tương tác và phản ứng tách nước nội/liên phân tử tạo thành hợp chất anhydrit trong giai đoạn sấy nhiệt cao ($120^\circ\text{C}$), làm giảm số lượng tâm axit tự do -COOH. Nồng độ $0,8\text{M}$ được chọn là điều kiện tối ưu để tổng hợp vật liệu.
• Ảnh hưởng của pH dung dịch: Khảo sát trong khoảng pH từ 2 đến 6 cho thấy khi tăng pH từ 2 đến 5, hiệu suất hấp phụ của cả VLHP và CBHT đều tăng mạnh. Ở môi trường axit mạnh (pH < 3), các nhóm -COOH của VLHP tồn tại chủ yếu ở dạng không phân ly, đồng thời nồng độ ion $\text{H}^+$ cao cạnh tranh vị trí hấp phụ với cation $\text{Ni}^{2+}$. Khi pH tăng lên 5, nhóm -COOH phân ly thành anion -COO^-, làm tăng lực hút tĩnh điện đối với $\text{Ni}^{2+}$. Tại $\text{pH} = 5 - 6$, hiệu suất của VLHP đạt trạng thái ổn định; trong khi đó hiệu suất của than hoạt tính CBHT có xu hướng giảm nhẹ khi pH > 5. Giá trị $\text{pH} = 5$ được xác định là tối ưu cho cả hai hệ.
• Thời gian đạt cân bằng và dung lượng hấp phụ cực đại theo mô hình Langmuir: Khảo sát động học theo các nồng độ $\text{Ni}^{2+}$ từ 20 đến 100 ppm cho thấy tốc độ hấp phụ diễn ra nhanh trong 80 phút đầu và đạt trạng thái cân bằng ổn định trong khoảng thời gian $80 - 120$ phút đối với cả hai vật liệu. Mô hình đẳng nhiệt Langmuir mô tả sự phụ thuộc tuyến tính của $C_{cb}/q$ vào $C_{cb}$ cho thấy hệ số tương quan rất cao: $R^2 = 0,9941$ đối với VLHP và $R^2 = 0,9911$ đối với CBHT.

Chương 4. Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các thông số kỹ thuật tối ưu đạt được từ thực nghiệm và đề xuất các hướng nghiên cứu mở rộng về biến tính sinh khối.

Kết quả và đóng góp

Các kết quả thực nghiệm định lượng chính

Khóa luận đã xác lập hệ thống thông số công nghệ tối ưu cho quá trình tổng hợp vật liệu và hấp phụ ion $\text{Ni}^{2+}$:

• Nồng độ axit xitric tối ưu cho quá trình biến tính bã mía: $0,8\ \text{M}$.
• Giá trị pH tối ưu của môi trường hấp phụ: $\text{pH} = 5$.
• Thời gian tiếp xúc đạt trạng thái cân bằng hấp phụ: $80\ \text{phút}$.
• Dung lượng hấp phụ cực đại theo mô hình Langmuir ($q_{max}$):
  • Vật liệu hấp phụ từ bã mía biến tính (VLHP): $q_{max} = 11,07\ \text{mg/g}$ (tương quan tuyến tính $R^2 = 0,9941$).
  • Cacbon hoạt tính thương mại (CBHT): $q_{max} = 12,99\ \text{mg/g}$ (tương quan tuyến tính $R^2 = 0,9911$).

Thông số so sánh	Vật liệu hấp phụ từ bã mía (VLHP)	Cacbon hoạt tính thương mại (CBHT)
Nguồn gốc nguyên liệu	Phụ phẩm bã mía sau ép đường	Than hoạt tính thương phẩm
Tác nhân biến tính	Axit xitric ($0,8\ \text{M}$) qua xử lý $\text{NaOH}\ 1\text{M}$	Đã hoạt hóa thương mại
pH tối ưu	$5,0$	$5,0$
Thời gian đạt cân bằng	$80\ \text{phút}$	$80\ \text{phút}$
Hệ số tương quan Langmuir ($R^2$)	$0,9941$	$0,9911$
Dung lượng hấp phụ cực đại ($q_{max}$)	$11,07\ \text{mg/g}$	$12,99\ \text{mg/g}$
Tỷ lệ dung lượng so với than hoạt tính	Đạt xấp xỉ $85,2%$ so với CBHT	$100%$ (mẫu đối chứng chuẩn)

Đóng góp khoa học và thực tiễn

• Về mặt khoa học: Khóa luận đã làm sáng tỏ mối quan hệ giữa nồng độ axit xitric dùng trong phản ứng este hóa với hiệu suất tạo tâm hấp phụ trên mạch xenlulozơ của bã mía; giải thích được cơ chế suy giảm dung lượng hấp phụ khi sử dụng nồng độ axit vượt ngưỡng tối ưu ($>0,8\text{M}$) do phản ứng phụ tạo anhydrit.
• Về mặt thực tiễn: Khẳng định tiềm năng ứng dụng của bã mía - một phụ phẩm nông nghiệp giá thành rẻ, nguồn cung dồi dào tại Việt Nam - để chế tạo vật liệu xử lý nước thải chứa kim loại nặng. Dù dung lượng hấp phụ của VLHP đạt khoảng 85% so với than hoạt tính thương mại, quy trình điều chế đơn giản, nhiệt độ este hóa thấp ($120^\circ\text{C}$), không dùng hóa chất độc hại mang lại giá trị kinh tế và môi trường vượt trội.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận đã thẳng thắn ghi nhận các hạn chế và đề xuất các hướng triển khai tiếp theo dựa trên điều kiện thực nghiệm:

• Hạn chế: Kỹ thuật chụp ảnh SEM chưa phản ánh được sự biến đổi hình thái bề mặt do kích thước sợi bã mía thô tương đối lớn; chưa tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước hạt sau khi nghiền sàng và chưa đánh giá độ bền cơ học của vật liệu sau nhiều chu kỳ hấp phụ.
• Hướng nghiên cứu tiếp được tác giả đề xuất:
  • Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu đến tốc độ và dung lượng hấp phụ.
  • Mở rộng phạm vi đánh giá khả năng xử lý của VLHP đối với các ion kim loại nặng khác như $\text{Mn}^{2+}$, $\text{Pb}^{2+}$, $\text{Cd}^{2+}$ và các hợp chất màu hữu cơ công nghiệp (như phẩm nhuộm xanh metylen, metyl đỏ).
  • Nghiên cứu quá trình giải hấp (desorption) bằng các dung dịch axit/muối và đánh giá khả năng tái sử dụng nhiều lần của vật liệu hấp phụ biến tính.

Giá trị tham khảo

Công trình là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Hóa học (Hóa lý, Hóa môi trường, Hóa polyme), Công nghệ Kỹ thuật Môi trường và Khoa học Vật liệu.

Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng trực tiếp bao gồm:

• Quy trình hai bước xử lý kiềm hóa ($\text{NaOH}\ 1\text{M}$) và este hóa nhiệt khô ($120^\circ\text{C}$) bằng axit xitric để gắn nhóm chức cacboxyl lên khung sinh khối tự nhiên.
• Quy trình định lượng quang phổ trắc quang ion $\text{Ni}^{2+}$ bằng thuốc thử dimetylglyoxim có mặt chất oxy hóa $\text{I}_2/\text{KI}$, cung cấp phương án phân tích chi phí thấp, độ lặp lại cao thay thế cho phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) trong điều kiện phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.
• Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm để xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir tuyến tính.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần xử lý bã mía bằng dung dịch $\text{NaOH}\ 1\text{M}$ trước khi thực hiện phản ứng este hóa với axit xitric?
Xử lý bằng $\text{NaOH}\ 1\text{M}$ nhằm hòa tan và loại bỏ thành phần hemixenlulozơ cùng một phần lignin bao bọc bên ngoài sợi thực vật (được kiểm chứng qua sự biến mất của pic $1734,06\ \text{cm}^{-1}$ trên phổ IR), từ đó làm bộc lộ tối đa các nhóm hidroxyl (-OH) tự do của xenlulozơ, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng este hóa tiếp theo với axit xitric.

2. Tại sao nồng độ axit xitric tối ưu để biến tính bã mía là $0,8\text{M}$ mà không phải là các nồng độ cao hơn ($1,0\text{M}$ hay $1,2\text{M}$)?
Số lượng nhóm -OH trên bề mặt bã mía có giới hạn nhất định. Khi nồng độ axit xitric vượt quá $0,8\text{M}$, lượng axit dư thừa ở nhiệt độ sấy cao ($120^\circ\text{C}$) sẽ tự phản ứng với nhau để tách nước tạo thành hợp chất anhydrit, làm giảm số lượng nhóm chức cacboxyl tự do (-COOH), dẫn đến suy giảm dung lượng hấp phụ của vật liệu.

3. Vì sao giá trị $\text{pH} = 5$ được chọn là tối ưu cho quá trình hấp phụ ion $\text{Ni}^{2+}$ của vật liệu biến tính?
Ở pH thấp (< 3), các nhóm -COOH chưa phân ly và có sự cạnh tranh mạnh của ion $\text{H}^+$ với $\text{Ni}^{2+}$. Khi tăng pH lên 5, các nhóm -COOH phân ly thành -COO^- tích điện âm, tạo lực hút tĩnh điện mạnh với cation $\text{Ni}^{2+}$. Ở khoảng $\text{pH} = 5 - 6$, hiệu suất hấp phụ của VLHP đạt giá trị cao và ổn định, tránh được hiện tượng kết tủa hidroxit của kim loại ở môi trường kiềm cao hơn.

4. Khóa luận sử dụng phương pháp phân tích nào để định lượng nồng độ ion $\text{Ni}^{2+}$ trước và sau hấp phụ?
Tác giả sử dụng phương pháp phân tích trắc quang so màu. Ion $\text{Ni}^{2+}$ được oxy hóa lên mức oxy hóa cao hơn bằng dung dịch $\text{I}_2$ trong $\text{KI}$ và tạo phức màu nâu đỏ với dimetylglyoxim ($\text{HDim}$) trong môi trường kiềm $\text{NaOH}$, đo độ hấp thụ quang tại bước sóng $\lambda = 468\ \text{nm}$ và tính toán qua phương trình đường chuẩn $y = 0,0417x$ ($R^2 = 0,9943$).

5. Khả năng hấp phụ ion $\text{Ni}^{2+}$ của vật liệu chế tạo từ bã mía so với than hoạt tính thương mại đạt mức độ nào?
Theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir, dung lượng hấp phụ cực đại ($q_{max}$) của vật liệu bã mía biến tính đạt $11,07\ \text{mg/g}$, tương đương khoảng 85,2% dung lượng hấp phụ của cacbon hoạt tính thương mại ($12,99\ \text{mg/g}$) trong cùng điều kiện thí nghiệm ($\text{pH} = 5$, thời gian cân bằng 80 phút).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Bình đã nghiên cứu thành công quy trình điều chế vật liệu hấp phụ từ bã mía bằng phương pháp biến tính hóa học với axit xitric ở nồng độ tối ưu $0,8\text{M}$. Vật liệu tổng hợp được thể hiện khả năng xử lý hiệu quả ion kim loại nặng $\text{Ni}^{2+}$ trong môi trường nước tại điều kiện $\text{pH} = 5$ và thời gian đạt cân bằng 80 phút. Với dung lượng hấp phụ cực đại đạt $11,07\ \text{mg/g}$ (tương đương 85% so với than hoạt tính thương phẩm), nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi cao trong việc tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp dồi dào, chi phí thấp để phục vụ công tác xử lý môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Giới thiệu về cây mía 1. Phân bố Cây mía được trồng khắp các vùng miễn ờ nước ta, kể cả những vùng có điều kiện tự nhiên và khí hậu không thuận lợi cho công nghiệp trồng mía như đồng bằng sông Hồng hay miền núi phia Bắc. Tuy nhiên, đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, duyên hai Nam Trung Bộ va Bắc Trung Bộ là 4 vùng trồng mía với điện tích lớn nhất nước ta [24].

Tình hình sản xuất và sử dung cây mía ở Việt Nam [25] Trong 5 năm gan đây (2007 — 2012), các công ty sản xuất kinh doanh mía đường và người trong mía có lãi nên điện tích mía đã được mở rộng. Ngoài ra, đầu tư sản xuất thâm canh mía cũng được quan tâm nên năng suất. sản lượng mia liên tục tăng. Theo Bộ Nông Nghiệp & Phát Triển Nông Thôn, vụ sản xuất mia đường 2012 - 2013 cả nước trong 298.200 ha, tăng hon 15.000 ha so với vụ trước.

Trong đó, diện tích vùng nguyên liệu tập trung (gồm 25 tinh có nhà máy đường) lả 285.139 ha so với vụ trước. Năng suất mia bình quân cả nước đạt 63,9 tắn/ha, tăng 2,2 tan/ha so với vụ trước. Đây là mức năng suất đạt cao nhất trong 10 năm qua. Sản lượng mia cả nước trong niên vụ 2012 - 2013 đã đạt 19,04 triệu tắn, tăng 1,5 triệu tấn So với vụ trước.

Hiện nay, cây mia trong với quy mô công nghiệp chỉ với mục đích cung cấp nguyên liệu cho các nha máy sản xuất đường. Thành phần của bã mía [16, 13] Ba mía chiếm khoảng 25 — 30 % khối lượng mía đem ép. Tuỳ theo loại mía và đặc điểm nơi trồng mia mà các thành phần hoá học của bã mía có thé biến đổi. SVTH: Nguyễn Bình Trang 9 Khoa luận tot nghiệp GVHD: TS.

Phan Thị Hoang Oanh Ham lượng phản trim các chất chính có trong bi mía được trình bay ở Bang || Bang 1.1, Thành phần hóa học cúa bã mia Chất % khối lượng Xenlulozơ | 40 - 45 Ilemixenlulozơ | i -35 | Lignin 18-23 Các chất khác | ' 3-8 - Xenlulozơ Xenlulozơ là một polime hợp thanh từ các mắc xích [3-glucozơ nói với nhau bởi các liên kết B-1.4-glicozit, phân tử xenlulozơ không phân nhánh, không xoan SVTH: Nguyễn Binh Trang 10 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh 1 HOH.C ¡ HOK Zs HOH,C ở went Pan ; = OH l HOH,C 01 :N Hình 1. Cầu trúc của xenlulozơ Hemixenlulozơ: Vẻ cơ bản, hemixenlulozơ là polisaccarit giếng như xenlulozơ, nhưng có số lượng mắc xích nhỏ hơn. Hemixenlulozơ thường bao gôm nhiều loại mắt xích khác nhau và có chứa các nhóm thé khác như axetyl và metyÌ.

HO,C_ „O CH - HO OH 0 HO O O o S N Y 0 AcO OAc O © OH O HOCH; HQ Hình 1. Cấu trúc của hemixenlulozơ Lignin: Lignin được xem như là bức tường của xenlulozơ, giữ vai trò là chất kết nổi giữa xenlulozơ và hemixenlulozơ, chống lại sự xâm nhập của vi khudn đối với cây và chống thấm nước. Lignin là một polyphenol có mạng không gian mở. câu trúc đơn vị cơ bản là phenylpropan, dễ bị hòa tan trong dung dich axit hoặc kiểm.

SVTH: Nguyễn Bình Trang I! Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoảng Oanh H;co 1. Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hap phy Hiện nay các nước trên thé giới thải ra khoảng 5,1 tỉ tan phy phẩm nông nghiệp (rom ra, vỏ trấu, vỏ lạc, xơ dừa, bã mía. Riêng ở Việt Nam có một lượng phụ phẩm nông nghiệp rat lớn hang trăm triệu tắn/năm từ qua trình sản xuất lúa gạo như rom, ra, trâu và hàng chục triệu tan bã mía thường được xử lý đơn giản như: - Sử đụng dé dun nau (với lăng phí nhiệt hơn 80%).

~ Trồng nam, linh chi, thức ăn dự trữ cho trâu bé mùa đông (lượng ít không dang kế). - Một số it phụ phẩm ngành chế biết gỗ được dùng làm nguyên liệu chế biến go công nghiệp, gỗ dán, hương. - Cũng cỏ một lượng lớn chat thải loại này (đặc biệt là min cua, dam bào) được thải bỏ ra kênh rạch gây tắc nghẽn nghiêm trọng dòng chảy. - Đa số được đốt bỏ thu tro làm phân bón.

Việc đốt bỏ nảy gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng về sương mù quang hóa rất độc hại, đặc biệt ở vùng ven các thành phổ lớn và doc các đường cao tốc làm giảm tim nhìn dé dẫn đến tai nạn giao SVTH: Nguyễn Bình Trang 12 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh thông. làm tăng đột biến về lượng bệnh nhân các bệnh mắt, phổi sau mỗi vụ thu hoạch, lang phí lượng chất hữu cơ có giá trị nếu sử dung trong các lĩnh vực khác như dùng làm giá dé trông các loại nắm, ủ làm phân bón. nhiều nghiên cứu trên thé giới và ở Việt Nam đã và đang tiên hành dé nghiên cứu tạo ra các loại VLHP từ những phụ phẩm nông nghiệp, nhằm tạo ra một bướng sử dụng thực té vả tránh lãng phi đối với các phụ phẩm nông nghiệp.

Một số nhà nghiên cửu ở Thái Lan đã biến tinh vỏ đậu tương với axit xitric để hấp phụ ion Cu”". Kết quả cho thấy vỏ đậu tương sau khi biến tính có khả năng hắp phụ ion Cu” tốt hơn so với vo đậu tương chưa biên tính, pH tôi ưu cho quá trình hap phụ là 4,8 [21].Urunkar, AnkitSingh ở An Độ đã nghiên cứu chế tạo than hoạt tinh từ 3 phụ phim: min cưa, vỏ trấu, bã mía và so sánh kha năng hấp phụ của 3 loại than hoạt tinh trên đổi với ion Cr(VI). metyl tím và xanh metylen. Kết qua thu được là than hoạt tính chế tạo tử bã mía có khả năng hấp phụ metyl tím tốt nhất; còn đối với việc xử lí chất xanh metylen thi than hoạt tính chế tạo từ bã mía va min cưa tỏ ra hiệu qua hơn than hoạt tính ché tao tử vỏ trau [19].

Nhóm nghiên cứu ở trường đại học North Carolina (Hoa Ki) đã tién hành nghiên cứu và dé xuất quy trình xử lí lõi ngô bằng dung dịch NaOH va H;PO, đẻ chế tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng. Hiệu quả xử lí của vật liệu hdp phụ tương đối cao. Dung lượng hap phụ cực đại đối với hai kim loại nặng Cu va Cd lần lượt là 0.39 mmol/g và 0,62 mmol⁄e { 14]. Vỏ trau cũng được tác giả Nguyễn Bá Tuan, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội biến tính với EDTA để tách loại Cr(III) và Cr(V1) khỏi nước thải.

Nghiên cửu của tác giả chỉ ra có thé dùng v6 trau biến tính với EDTA dé xử lí Cr(IH) và Cr(VI). Điều kiện tối ưu của sự hap phụ Cr(HI) và Cr (VI) lên vật liệu là pH = 1, dung lượng hap phụ cực đại của Cr(VI) là 16,96 mg/g và của Cr(HI) là 3,27 mg/g [10]. SVTH: Nguyễn Bình Trang 13 Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoang Oanh 1.

Một số hưởng nghiên cứu sử dụng bã mía làm vật liệu hấp phụ xử lí môi trường Với thành phan chính là các hợp chất polime có nhiều nhóm hidroxi, ba mía có thé biến tính dé làm VLHP tốt, Trên thé giới và ở Việt Nam đã có nhiễu nhà khoa học nghiên cứu biên tính bã mía dé làm VLHP xử lý môi trường. Inamdar ở An Độ đã biến tinh bã mia với axit sunfuric và fomandehit để hap phụ chất mau metyl 46. Kết qua cho thay kha nang hap phụ của ba mia biển tính với axit sunfurie có kha nâng hắp phy metyl đó tốt hon so với bã mía bién tinh với fomandehit [15]. Một số nhà nghiên cứu ở Brazil đã chế tạo các VLHP tử ba mia qua xử lý bằng anhydrit succinic dé hap phụ các ion Cu””.

Cd””, PbỶ” trong dung dich nước. Ba mia sau khi biển tinh có khá năng hấp phụ ion kim loại cao hơn nhiều so với ba mia ban dau. Dung lượng hấp phụ cực đại doi với Cu*’, Cd”, PbỶ” lần lượt là 62 mg/g, 106 mg/g và 122 mpg/g [17]. Hai tác gia Yinxiang Lu và Quian Liang người Trung Quốc cũng đã nghiên cứu biến tính bã mía với nhiều lại axit hữu cơ khác nhau: axit malic, axit tartric, axit oxalic, axit iminodiaxetic để hap phụ ion PbỶ".

Kết qua cho thay dung lượng hap phụ cực đại của bã mía chưa biến tính là 3,21 mg/g, trong khi đó dung lượng hắp phụ cực đại của ba mía biển tinh với axit malic, axit tartric, axit oxalic, axit iminodiaxetic lẫn lượt là 55,42; 44,53; 52,32 và 36,82 mg/g, cao hơn nhiều so với bã mía chưa biến tinh [23]. Ba mia biến tính với tác nhân axit xitric cũng đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Nhóm tác giả thuộc nhiễu trường đại học ở Brazil đã nghiên cứu biến tinh ba mía với axit xitric có nồng độ 1,2 M. Ba mía sau khi biến tính có khả năng hap phụ Cr(II) cao hon han so với nguyên liệu đầu, dung lượng hap phụ cực đại đạt 58,0 mg/g [22].

Nhóm các tác gia Smita M.G ở An Độ cùng nghiên cứu bien tinh ba mía với axit xitric có nông độ 0.1 M đẻ hap phụ SVTH: Nguyễn Bình Trang l4 Khoa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Hoang Oanh Cr(VI). Kết quả thu được ở pH = 2 và thời gian hấp phụ 90 phút là tối ưu đối với Cr(V1), dung lượng hap phụ cực đại là 1250 mg/g [20]. Việc biến tinh bã mía với axit xitric nhưng với nồng độ khác cũng được một nhóm tác giả khác ở Án Độ thực hiện.

Nhóm tác gia Patil Kishor P. Nilesh Patil, và Motiraya Vijay đã biến tính ba mia với axit xitric nồng độ 0,6 M dé hap phụ ion Zn’, Kết quả nghiên cứu cho thay khả năng hap phụ ion Zn”" đạt tối ưu sau khi khuấy 3,5 gid; nhiệt độ và pH tối ưu Lin lượt là 40°C và 5 [18). Ở nước ta có hai tác giả Lê Hữu Thiéng va Trần Thị Van Hạnh thuộc trưởng Đại học Thái Nguyên cũng nghiên cứu việc biển tính bã mía với axit xitric nông độ 0,1 M dé hấp phụ hai ion CuỶ" và Ni”. Nghiên cứu cũng thu được kết quá là khả năng hap phụ hai ion này của ba mía sau biển tính cao hơn nhiều so với nguyên liệu đầu.

Hai tác giả cũng đã khảo sát được các điều kiện tỗi ưu cho quá trình hắp phụ: pH téi ưu trong khoảng 3,0 — 4,0 với Cu””, khoảng 5,0 — 6,0 đổi với Ni”: thời gian dat cân bang hap phụ: 50 phút với Cu?" và 60 phút với Ni?’ [9]. Với cùng một tác nhân biến tính là axit xitric, nhưng nhiều tac giả khác nhau đã sử dung những nồng độ khác nhau dé biến tính.