Luận Văn: Ảnh Hưởng Của Sóng Siêu Âm Đến Quá Trình Biến Tính Than Hoạt Tính Bằng Axit Sulfuric

• Tác giả: Trần Ngọc Ánh
• Người hướng dẫn: TS. Võ Hoàng Tùng
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến quá trình biến tính than hoạt tính bằng axit sulfuric
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến môi trường và con người
• 1.2. Ô nhiễm nước do kim loại nặng và một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng
• 1.3. Ảnh hưởng của kim loại nặng đến môi trường và con người
• 1.4. Các phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng
• 1.4.1. Phương pháp sinh học
• 1.4.2. Phương pháp hóa lý
• 1.5. Giới thiệu vật liệu hấp phụ - Than hoạt tính
• 1.5.1. Phương pháp biến tính than hoạt tính
• 1.5.2. Giới thiệu vật liệu hấp phụ
• 1.5.3. Than hoạt tính
• 1.5.4. Cấu trúc bề mặt than hoạt tính
• 1.5.5. Nhóm cacbon – ôxy trên bề mặt than và ảnh hưởng của nó
• 1.5.6. Giới thiệu phương pháp biến tính than hoạt tính
• 1.5.7. Biến tính than hoạt tính bằng axit sulfuric
• 1.5.8. Sóng siêu âm và ảnh hưởng của nó đến quá trình hấp phụ
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.3. Dụng cụ thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu
• 2.3.1. Dụng cụ thiết bị
• 2.3.2. Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp xác định các ion trong dung dịch
• 2.4.2. Xác định nồng độ Sắt
• 2.4.3. Xác định nồng độ Mangan
• 2.4.4. Phương pháp xử lý than hoạt tính
• 2.4.5. Khảo sát khả năng hấp phụ của than nguyên liệu và các mẫu than sau xử lý
• 2.4.6. Xác định hiệu suất hấp phụ của than trong trạng thái tĩnh
• 2.4.7. Xác định hiệu suất hấp phụ của than trong trạng thái động
• 2.4.8. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của các mẫu than
• 2.4.9. Xác định diện tích bề mặt của than
• 2.4.10. Xác định tổng số tâm axit trên bề mặt than
• 2.4.11. Ảnh hưởng tải trọng hấp phụ đến khả năng hấp phụ của các mẫu than
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của các mẫu than
• 3.2. Xác định diện tích bề mặt của than
• 3.3. Xác định tổng số tâm axit trên bề mặt than
• 3.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của các mẫu than
• 3.5. Khảo sát ảnh hưởng của tải trọng hấp phụ đến khả năng hấp phụ than trong trạng thái tĩnh
• 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của tải trọng hấp phụ đến khả năng hấp phụ Sắt
• 3.7. Khảo sát ảnh hưởng của tải trọng hấp phụ đến khả năng hấp phụ Mangan
• 3.8. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của than trong trạng thái động
• 3.9. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Sắt
• 3.10. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Mangan
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về sóng siêu âm và biến tính than hoạt tính

Sóng siêu âm là một dạng sóng âm thanh có tần số cao hơn tần số nghe của con người. Trong nghiên cứu này, sóng siêu âm được ứng dụng để cải thiện quá trình biến tính than hoạt tính bằng axit sulfuric. Biến tính than hoạt tính là quá trình làm tăng khả năng hấp phụ của than, giúp nó có thể hấp thụ các cation như Fe3+ và Mn2+ trong nước. Việc sử dụng sóng siêu âm trong quá trình này có thể tạo ra các hiệu ứng vật lý và hóa học, làm tăng diện tích bề mặt và số lượng tâm axit trên bề mặt than. Theo nghiên cứu, sóng siêu âm có thể làm tăng tốc độ phản ứng và cải thiện hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc xử lý nước ô nhiễm, đặc biệt là nước chứa kim loại nặng.

1.1. Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến quá trình biến tính

Nghiên cứu cho thấy rằng sóng siêu âm có thể làm tăng đáng kể diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính. Khi áp dụng sóng siêu âm, các bọt khí nhỏ được tạo ra trong dung dịch, giúp tăng cường sự khuấy trộn và tiếp xúc giữa than và axit sulfuric. Kết quả là, tổng số tâm axit trên bề mặt than cũng tăng lên, từ đó nâng cao khả năng hấp phụ của than đối với các ion kim loại. Việc khảo sát các yếu tố như thời gian và cường độ của sóng siêu âm cũng cho thấy rằng thời gian siêu âm lâu hơn có thể dẫn đến sự gia tăng hiệu suất hấp phụ. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc tối ưu hóa quy trình xử lý nước ô nhiễm bằng than hoạt tính.

II. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm

Để thực hiện nghiên cứu, các phương pháp thực nghiệm được áp dụng bao gồm khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính trước và sau khi biến tính bằng axit sulfuric dưới tác động của sóng siêu âm. Các mẫu than được xử lý và phân tích để xác định diện tích bề mặt riêng và tổng số tâm axit. Các chỉ tiêu như nồng độ Fe3+ và Mn2+ trong dung dịch sau hấp phụ cũng được theo dõi. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng sóng siêu âm không chỉ làm tăng diện tích bề mặt mà còn cải thiện đáng kể khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Điều này chứng tỏ rằng sóng siêu âm có thể được ứng dụng hiệu quả trong ngành xử lý nước thải.

2.1. Thiết bị và hóa chất sử dụng

Trong nghiên cứu này, các thiết bị như máy siêu âm, máy đo diện tích bề mặt và các dụng cụ phân tích hóa học được sử dụng. Axit sulfuric là hóa chất chính trong quá trình biến tính than hoạt tính. Các mẫu than hoạt tính được chuẩn bị và xử lý theo các phương pháp tiêu chuẩn để đảm bảo tính chính xác của kết quả. Việc lựa chọn thiết bị và hóa chất phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả nghiên cứu chính xác và đáng tin cậy.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sóng siêu âm có ảnh hưởng tích cực đến quá trình biến tính than hoạt tính. Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính tăng lên đáng kể sau khi xử lý bằng axit sulfuric và sóng siêu âm. Các số liệu thực nghiệm cho thấy rằng khả năng hấp phụ của than đối với các ion kim loại cũng được cải thiện rõ rệt. Điều này có thể được giải thích bởi sự gia tăng số lượng tâm axit trên bề mặt than, giúp tăng cường khả năng tương tác với các ion trong dung dịch. Kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc xử lý nước ô nhiễm, đặc biệt là nước chứa kim loại nặng.

3.1. Đánh giá hiệu quả của quá trình biến tính

Đánh giá hiệu quả của quá trình biến tính cho thấy rằng việc sử dụng sóng siêu âm kết hợp với axit sulfuric mang lại kết quả khả quan. Các mẫu than sau khi biến tính cho thấy khả năng hấp phụ cao hơn so với mẫu than chưa qua xử lý. Điều này chứng tỏ rằng sóng siêu âm không chỉ làm tăng diện tích bề mặt mà còn cải thiện tính chất hóa học của than, từ đó nâng cao hiệu suất hấp phụ. Kết quả này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp xử lý nước ô nhiễm hiệu quả hơn.