Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu hấp phụ Cu2+ trong dung dịch nước bằng vật liệu xơ dừa và than bùn

• Tác giả: Tăng Thị Phương Quyên
• Người hướng dẫn: TS. Trần Mạnh Lục
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Hóa phân tích môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu hấp phụ Cu2+ trong dung dịch nước bằng vật liệu xơ dừa và than bùn
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Dừa và sợi xơ dừa
• 1.1.1. Đặc điểm và nguồn gốc
• 1.1.2. Cấu trúc và tính chất của sợi xơ dừa
• 1.1.2.1. Cấu trúc của sợi xơ dừa
• 1.1.2.2. Tính chất của sợi xơ dừa
• 1.1.3. Xử lí sợi xơ dừa
• 1.1.3.1. Lý thuyết chúng về quá trình xử lí sợi
• 1.1.3.2. Ảnh hưởng của NaOH
• 1.1.3.3. Ảnh hưởng của dung dịch axit
• 1.1.3.4. Xử lý sợi tự nhiên tạo ra các loại sợi đáp ứng nhu cầu biến tính
• 1.2. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn
• 1.2.1. Nguồn gốc than bùn ở Việt Nam
• 1.2.2. Một số tính chất hóa lí của than bùn
• 1.2.3. Chất mùn trong than bùn
• 1.2.4. Than bùn Việt Nam
• 1.2.5. Trữ lượng và địa điểm phân bố
• 1.2.6. Đặc điểm chung
• 1.2.7. Tính chất vật lý
• 1.2.8. Đặc tính của một số nguồn than bùn của Việt Nam
• 1.2.9. Sử dụng than bùn sản xuất than bùn hoạt tính để xử lý nước sinh hoạt
• 1.2.10. Quá trình trao đổi, tích tụ các kim loại trong than bùn
• 1.3. Giới thiệu một số kim loại nặng điển hình
• 1.3.1. Khái quát chung
• 1.3.2. Đồng và vai trò của đồng trong tự nhiên. Hợp chất đồng (II)
• 1.3.3. Vai trò sinh học
• 1.3.4. Tính độc của đồng (Cu)
• 1.4. Hấp phụ ion kim loại nặng trong nước
• 1.4.1. Các khái niệm: Sự hấp phụ
• 1.4.2. Phân loại quá trình hấp phụ. Cơ chế hấp phụ
• 1.4.3. Phương trình mô tả quá trình hấp phụ
• 1.4.3.1. Phương trình hấp phụ Frendlich
• 1.4.3.2. Phương trình hấp phụ Langmuir
• 1.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
• 1.4.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 1.4.4.2. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt chất rắn
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất
• 2.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Xác định hàm lượng tro
• 2.3.2. Xử lý vật liệu bằng NaOH
• 2.3.3. Tổ hợp than bùn và xơ dừa
• 2.3.4. Phương pháp xác định đặc trưng cấu trúc XD, TB, XDTB
• 2.3.4.1. Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR)
• 2.3.4.2. Phương pháp phân tích nhiệt DTA/TG
• 2.3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ Cu2+ trong nước của XD, TB, XDTB hoạt hóa bằng NaOH
• 2.3.5.1. Hấp phụ bể
• 2.3.5.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
• 2.3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dầu ion Cu2+ đến quá trình hấp phụ
• 2.3.5.4. Ảnh hưởng của lực ion
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Đặc tính hóa lý của xơ dừa (XD), than bùn (TB), tổ hợp xơ dừa + than bùn (XDTB)
• 3.1.1. Xác định hàm lượng tro
• 3.1.2. Khảo sát một số tính chất vật lý của XD, TB, XDTB biến tính
• 3.1.3. Phổ hồng ngoại
• 3.1.4. Phổ phân tích nhiệt (DTA/TG)
• 3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ Cu2+ bằng XD, TB, XDTB
• 3.2.1. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ
• 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ Cu2+ đến quá trình hấp phụ
• 3.2.3. Đường động học hấp phụ Cu2+ theo Freundlich và Langmuir
• 3.2.4. Ảnh hưởng lực ion
• 3.2.4.1. Ảnh hưởng của lực ion Na2CO3
• 3.2.4.2. Ảnh hưởng của lực ion Na3PO4
• 3.2.4.3. Ảnh hưởng của lực ion NaCl
• 3.2.4.4. Ảnh hưởng của lực ion CaCl2
• 3.2.4.5. Ảnh hưởng của lực ion MgCl2
• 3.2.4.6. Ảnh hưởng của anion Am- đến XD, TB, XDTB
• 3.2.4.7. Ảnh hưởng của cation Mn+ đến XD, TB, XDTB
• MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nghiên cứu hấp phụ Cu2

Nghiên cứu hấp phụ Cu2+ trong nước bằng vật liệu xơ dừa và than bùn là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu môi trường. Ô nhiễm nước do kim loại nặng, đặc biệt là Cu2+, đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Việc tìm kiếm các vật liệu hấp phụ hiệu quả từ các nguồn tài nguyên tái tạo như xơ dừa và than bùn có thể giúp giải quyết vấn đề này. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng xơ dừa có khả năng hấp phụ tốt nhờ vào cấu trúc xốp và tính chất hóa lý của nó. Bên cạnh đó, than bùn cũng được biết đến với khả năng hấp phụ cao, nhờ vào thành phần hữu cơ phong phú. Sự kết hợp giữa hai loại vật liệu này có thể tạo ra một vật liệu hấp phụ hiệu quả hơn cho việc xử lý nước ô nhiễm.

1.1. Tầm quan trọng của việc xử lý Cu2 trong nước

Cu2+ là một trong những ion kim loại nặng phổ biến trong nước thải công nghiệp. Sự hiện diện của Cu2+ trong nước có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Do đó, việc loại bỏ Cu2+ khỏi nước là rất cần thiết. Các phương pháp truyền thống như lắng, lọc và hóa lý thường không đủ hiệu quả. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu hấp phụ mới từ biomaterials như xơ dừa và than bùn là một giải pháp khả thi. Những vật liệu này không chỉ có khả năng hấp phụ tốt mà còn thân thiện với môi trường và có chi phí thấp.

II. Tính chất và khả năng hấp phụ của vật liệu

Xơ dừa và than bùn đều có những đặc tính riêng biệt giúp tăng cường khả năng hấp phụ Cu2+. Xơ dừa có cấu trúc xốp, giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với ion Cu2+. Nghiên cứu cho thấy rằng, sau khi được hoạt hóa bằng NaOH, khả năng hấp phụ của xơ dừa tăng lên đáng kể. Than bùn, với thành phần hữu cơ phong phú, cũng cho thấy khả năng hấp phụ tốt đối với các ion kim loại nặng. Sự kết hợp giữa xơ dừa và than bùn tạo ra một vật liệu hấp phụ có khả năng xử lý nước hiệu quả hơn. Các thí nghiệm cho thấy rằng tải trọng hấp phụ cực đại của tổ hợp này cao hơn so với từng loại vật liệu riêng lẻ.

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

Khả năng hấp phụ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian cân bằng hấp phụ, nồng độ ion Cu2+ ban đầu và điều kiện môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng thời gian cân bằng hấp phụ tối ưu là khoảng 60 phút. Nồng độ ion Cu2+ ban đầu cũng ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ. Khi nồng độ tăng, khả năng hấp phụ cũng tăng lên cho đến khi đạt đến một điểm bão hòa. Các yếu tố khác như pH, nhiệt độ và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch cũng cần được xem xét để tối ưu hóa quá trình hấp phụ.

III. Ứng dụng thực tiễn và giá trị của nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc xử lý nước ô nhiễm. Việc sử dụng vật liệu xơ dừa và than bùn trong xử lý nước thải có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Hơn nữa, việc sử dụng các vật liệu tái tạo như xơ dừa và than bùn cũng góp phần vào việc phát triển các phương pháp xử lý nước bền vững. Các kết quả từ nghiên cứu này có thể được áp dụng trong các nhà máy xử lý nước thải, giúp cải thiện hiệu suất xử lý và giảm chi phí.

3.1. Khả năng mở rộng ứng dụng

Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu hấp phụ từ nguồn tài nguyên tái tạo. Các vật liệu này có thể được sử dụng không chỉ trong xử lý nước mà còn trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp, sản xuất thực phẩm và bảo vệ môi trường. Việc phát triển các công nghệ mới dựa trên nghiên cứu này có thể giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.