Nghiên cứu đồng trùng hợp axit acrylic trên axit humic và khả năng hấp phụ Cd2+, Pb2+

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1.1. GIỚI THIỆU VỀ AXIT HUMIC

1.1.1. Nguồn gốc

1.2. Đặc điểm của axit humic

1.2.1. Tính chất vật lí

1.2.2. Cấu tạo và tính chất hóa học của axit humic

1.3. Ứng dụng của axit humic trong nông nghiệp và môi trường

1.4. Bản chất tương tác của axit humic với ion kim loại trong dung dịch nước

1.5. Ảnh hưởng sinh hóa của kim loại nặng đối với con người và sinh vật

1.6. Axit acrylic và tác nhân khơi mào

1.6.1. Tính chất vật lý

1.6.2. Tính chất hóa học

1.6.3. Điều chế axit acrylic

1.6.4. Ứng dụng của axit acrylic

1.6.5. Tác nhân khơi mào: Hệ Amonipesunfat (APS)

1.7. Phản ứng đồng trùng hợp ghép

1.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng trùng hợp ghép

1.8.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

1.8.2. Ảnh hưởng của thời gian

1.8.3. Ảnh hưởng của cấu trúc và hàm lượng monome

1.8.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào

1.8.5. Ảnh hưởng của pH

1.8.6. Ảnh hưởng của oxi

1.9. Cơ chế phản ứng đồng trùng hợp ghép AA lên axit humic sử dụng hệ khơi mào APS

1.10. Tính chất và độc tính một số kim loại nặng điển hình

1.10.1. Khái quát chung về kim loại nặng

1.10.2. Tính chất và độc tính của một số kim loại nặng điển hình: Chì, Cadimi

1.11. Hấp thụ ion kim loại nặng trong nước

1.11.1. Cơ chế hấp phụ

1.11.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

1.11.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian

1.11.2.2. Ảnh hưởng của tính tương đồng

1.11.2.3. Ảnh hưởng của pH

1.11.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại nặng

1.11.2.5. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt chất rắn

1.12. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất

2.2. Tách axit humic từ than bùn và xác định một số đặc tính lí hóa

2.2.1. Tách axit humic từ than bùn

2.2.2. Xác định một số đặc tính lí hóa của than bùn hoạt hóa và axit humic

2.2.3. Xác định hàm lượng tro

2.2.4. Xác định lượng nước hút ẩm không khí

2.3. Tiến hành đồng trùng hợp ghép

2.4. Các yếu tố khảo sát của quá trình đồng trùng hợp ghép với chất khơi mào APS

2.5. Cách xác định độ chuyển hóa

2.6. Khảo sát khả năng hấp phụ của Cd2+ và Pb2+ trong dung dịch của sản phẩm ghép

2.6.1. Cách tiến hành

2.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ cần khảo sát

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tinh chế axit humic từ than bùn và xác định một số đặc tính hóa lý

3.1.1. Địa điểm lấy mẫu và đặc tính nguyên liệu

3.1.2. Sơ đồ tinh chế axit humic từ than bùn

3.1.3. Kết quả thí nghiệm xác định một số đặc tính lý hóa của than bùn đã hoạt hóa và axit humic tinh chế

3.1.4. Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng tro

3.1.5. Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng hút ẩm không khí

3.1.6. Phổ hồng ngoại, ảnh SEM và giản đồ phân tích nhiệt của mẫu AH

3.1.6.1. Phổ hồng ngoại của axit humic tinh chế

3.1.6.2. Giản đồ phân tích nhiệt DTA/TG

3.1.6.3. Kính hiển vi điện tử quét của mẫu axit humic

3.2. Đồng trùng hợp ghép AA lên AH sử dụng tác nhân khơi mào APS

3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình ghép

3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào amonipesunfat đến quá trình ghép

3.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng monome đến quá trình ghép

3.2.4. Ảnh hưởng của pH đến quá trình ghép

3.2.5. Đặc tính hóa lý của sản phẩm ghép

3.2.5.1. Phổ hồng ngoại của sản phẩm ghép

3.2.5.2. Kính hiển vi điện tử quét của sản phẩm ghép

3.2.5.3. Giản đồ phân tích nhiệt trọng trường của sản phẩm ghép

3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng của sản phẩm ghép

3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ

3.3.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ

3.3.4. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của mỗi ion kim loại

3.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ đầu Cd2+ và Pb2+ đến khả năng hấp phụ

3.3.6. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại và hệ số hấp phụ mỗi ion kim loại

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về axit humic

Axit humic là một thành phần quan trọng trong các chất hữu cơ của đất, được hình thành từ sự phân hủy sinh học của các chất thực vật. Chúng có khả năng tạo phức với các ion kim loại nặng, nhờ vào cấu trúc hóa học đa dạng với nhiều nhóm chức -OH và -COOH. Điều này giúp axit humic có khả năng hấp phụ các ion kim loại như Cd2+ và Pb2+, từ đó giảm nồng độ kim loại nặng trong nước. Việc nghiên cứu khả năng hấp phụ của axit humic không chỉ có ý nghĩa trong việc xử lý ô nhiễm môi trường mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng trong nông nghiệp. Theo nghiên cứu, axit humic có thể cải thiện tính chất đất, tăng cường khả năng giữ nước và dinh dưỡng cho cây trồng.

1.1 Nguồn gốc và đặc điểm của axit humic

Axit humic được hình thành từ sự phân hủy của các chất hữu cơ trong đất và nước. Chúng có màu nâu đen, không tan trong nước nhưng hòa tan trong dung dịch kiềm. Cấu trúc của axit humic rất phức tạp, chứa nhiều nhóm chức có khả năng tạo phức với ion kim loại. Điều này làm cho axit humic trở thành một chất hữu ích trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng axit humic có thể hấp phụ hiệu quả các ion kim loại nặng, từ đó giúp làm sạch nguồn nước bị ô nhiễm.

II. Đồng trùng hợp axit acrylic lên axit humic

Quá trình đồng trùng hợp axit acrylic lên axit humic được thực hiện nhằm tạo ra các copolyme mới với khả năng hấp phụ tốt hơn. Tác nhân khơi mào amonipesunfat (APS) được sử dụng để kích thích phản ứng này. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất khơi mào và pH đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình đồng trùng hợp. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể tạo ra sản phẩm ghép với tính chất hấp phụ vượt trội, có khả năng xử lý hiệu quả các ion kim loại nặng trong nước.

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng trùng hợp

Nhiệt độ và thời gian là hai yếu tố quan trọng trong quá trình đồng trùng hợp. Nghiên cứu cho thấy rằng tăng nhiệt độ có thể làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng cũng cần phải kiểm soát để tránh phân hủy sản phẩm. Thời gian phản ứng cũng cần được tối ưu hóa để đạt được độ chuyển hóa cao nhất. Ngoài ra, nồng độ chất khơi mào và pH cũng có ảnh hưởng lớn đến quá trình này. Việc điều chỉnh các yếu tố này sẽ giúp tạo ra sản phẩm có khả năng hấp phụ tốt hơn đối với các ion kim loại nặng.

III. Khả năng hấp phụ ion kim loại nặng

Khả năng hấp phụ của sản phẩm ghép axit acrylic và axit humic đối với các ion kim loại nặng như Cd2+ và Pb2+ đã được khảo sát. Các thí nghiệm cho thấy rằng sản phẩm ghép có khả năng hấp phụ cao, phụ thuộc vào nồng độ ion kim loại trong dung dịch, pH và thời gian tiếp xúc. Kết quả cho thấy rằng sản phẩm ghép có thể hấp phụ hiệu quả các ion kim loại nặng, từ đó góp phần làm sạch nguồn nước ô nhiễm. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng các copolyme trong xử lý nước thải.

3.1 Cơ chế hấp phụ

Cơ chế hấp phụ ion kim loại nặng của sản phẩm ghép chủ yếu dựa vào sự tương tác giữa các nhóm chức -COOH và -OH của axit humic với các ion kim loại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự hình thành phức chất giữa axit humic và ion kim loại là rất mạnh, giúp giảm nồng độ kim loại nặng trong nước. Hơn nữa, các yếu tố như pH và nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ, do đó cần được kiểm soát trong quá trình xử lý nước.

Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Quá Trình Đồng Trùng Hợp Axit Acrylic Trên Axit Humic Và Khả Năng Hấp Phụ Cd2+, Pb2+