Nghiên cứu khả năng hấp phụ mnii feiii từ vật liệu cây sen trong xử lý môi trường

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng

1.2. Giới thiệu chung về ion kim loại nặng

1.2.1. Sơ lược về kim loại nặng

1.2.2. Giới thiệu về mangan và tác dụng sinh hóa của mangan

1.2.3. Giới thiệu về sắt và tác dụng sinh hóa của sắt

1.3. Quy chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp

1.4. Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng

1.4.1. Phương pháp kết tủa

1.4.2. Phương pháp trao đổi ion

1.4.3. Phương pháp hấp phụ

1.4.3.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ

1.4.3.1.1. Các khái niệm

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Thiết bị và hóa chất. Pha chế các dung dịch. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ cây sen

2.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu

2.1.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ cây sen

2.1.3. Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của TS chế tạo được

2.1.3.1. Xác định điểm đẳng điện của TS

2.1.3.2. Xác định chỉ số hấp phụ iot của TS

2.1.4. Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II) và Fe(III)

2.1.4.1. Xây dựng đường chuẩn Mn(II)

2.1.4.2. Xây dựng đường chuẩn Fe(III)

2.1.5. So sánh khả năng hấp phụ của NL và TS chế tạo được. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Mn(II), Fe(III) của TS theo phương pháp hấp phụ tĩnh

2.1.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH

2.1.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian

2.1.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng

2.1.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

2.1.5.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu

2.1.6. Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Mn(II), Fe(III) bằng phương pháp hấp phụ động trên cột

2.1.6.1. Chuẩn bị cột hấp phụ

2.1.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng

2.1.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất giải hấp

2.1.7. Xử lý mẫu nước thải chứa Mn(II), Fe(III) theo phương pháp tĩnh

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả nghiên cứu một số đặc trưng hóa lí của TS chế tạo được

3.1.1. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM). Diện tích bề mặt riêng. Phổ hồng ngoại IR

3.1.2. Xác định thành phần hóa học của TS

3.1.3. Điểm đẳng điện của TS. Chỉ số hấp phụ iot của TS

3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Mn(II) và Fe(III)

3.2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn Mn(II)

3.2.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn Fe(III)

3.3. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của NL và TS

3.4. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Mn(II) và Fe(III) của TS

3.4.1. Ảnh hưởng của pH

3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian

3.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng

3.4.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ

3.4.5. Nhiệt động lực học hấp phụ Mn(II), Fe(III) của TS

3.4.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu

3.5. Kết quả khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Mn(II), Fe(III) theo phương pháp hấp phụ động đối với TS

3.5.1. Ảnh hưởng của tốc độ dòng

3.5.2. Kết quả giải hấp thu hồi Mn(II), Fe(III)

3.6. Kết quả xử lý nước thải chứa Mn(II), Fe(III) theo phương pháp hấp phụ tĩnh

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hấp phụ kim loại nặng

Nghiên cứu tập trung vào hấp phụ kim loại nặng như Mn(II) và Fe(III) từ nguồn nước thải bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ cây sen. Hấp phụ ion kim loại là phương pháp hiệu quả để xử lý nước thải, đặc biệt khi sử dụng vật liệu tự nhiên như sinh khối thực vật. Cây sen được chọn làm nguyên liệu do tính sẵn có và khả năng hấp phụ cao. Quá trình hấp phụ được khảo sát qua các yếu tố như pH, thời gian, nhiệt độ, và nồng độ ion kim loại.

1.1. Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được sử dụng để loại bỏ kim loại nặng trong môi trường. Vật liệu hấp phụ từ cây sen được chế tạo và đánh giá qua các phương pháp như SEM, BET, và IR. Kết quả cho thấy vật liệu có diện tích bề mặt lớn, cấu trúc xốp, và khả năng hấp phụ cao đối với Mn(II) và Fe(III).

1.2. Ảnh hưởng của pH và thời gian

Khảo sát ảnh hưởng của pH và thời gian đến quá trình hấp phụ cho thấy, pH tối ưu cho hấp phụ Mn(II) là 6, trong khi Fe(III) đạt hiệu quả cao nhất ở pH 4. Thời gian hấp phụ tối ưu là 60 phút, đảm bảo cân bằng giữa hiệu suất và thời gian xử lý.

II. Xử lý môi trường

Nghiên cứu đề xuất ứng dụng vật liệu hấp phụ từ cây sen trong xử lý môi trường, đặc biệt là xử lý nước thải chứa kim loại nặng. Vật liệu thân thiện môi trường này không chỉ hiệu quả mà còn giảm chi phí xử lý. Kết quả thử nghiệm trên mẫu nước thải thực tế cho thấy khả năng loại bỏ Mn(II) và Fe(III) đạt hiệu suất trên 90%.

2.1. Xử lý nước thải

Xử lý nước thải bằng vật liệu hấp phụ từ cây sen được thực hiện qua hai phương pháp: hấp phụ tĩnh và hấp phụ động. Phương pháp hấp phụ động trên cột cho hiệu suất cao hơn, đặc biệt khi tốc độ dòng chậm và nồng độ chất giải hấp phù hợp.

2.2. Tái sử dụng vật liệu

Vật liệu hấp phụ có thể tái sử dụng nhiều lần thông qua quá trình giải hấp phụ. Sử dụng EDTA để giải hấp Mn(II) và HNO3 cho Fe(III) cho hiệu suất thu hồi trên 85%, đảm bảo tính kinh tế và bền vững.

III. Ứng dụng cây sen

Cây sen không chỉ mang ý nghĩa văn hóa mà còn có giá trị kinh tế và môi trường. Nghiên cứu khai thác sinh khối thực vật từ cây sen để chế tạo vật liệu hấp phụ mở ra hướng đi mới trong xử lý ô nhiễm. Ứng dụng cây sen trong xử lý nước không chỉ giảm thiểu chất thải nông nghiệp mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Chế tạo vật liệu

Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ từ cây sen bao gồm các bước: thu thập nguyên liệu, xử lý nhiệt, và hoạt hóa. Vật liệu thu được có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn, và khả năng hấp phụ cao đối với Mn(II) và Fe(III).

3.2. Hiệu quả kinh tế

Sử dụng vật liệu tự nhiên như cây sen giúp giảm chi phí sản xuất và tăng tính bền vững. So sánh với các vật liệu hấp phụ khác, vật liệu từ cây sen có hiệu quả tương đương nhưng giá thành thấp hơn, phù hợp với điều kiện kinh tế của các nước đang phát triển.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu khả năng hấp phụ mnii feiii từ vật liệu hấp phụ chế tạo từ cây sen