Nghiên cứu đánh giá khả năng tách và làm giàu ion kim loại từ chất hấp phụ điều chế từ vỏ trấu

• Tác giả: Phạm Thị Loan
• Người hướng dẫn: Pgs. Nguyễn Xuân Trung
• Trường học: Trường đại học khoa học tự nhiên - đại học quốc gia hà nội
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Đánh Giá Khả Năng Tách, Làm Giàu Và Xác Định Lượng Vết Một Số Ion Kim Loại Của Chất Hấp Phụ Điều Chế Từ Vỏ Trấu
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sơ lược về đồng, chì, kẽm, cadimi. Độc tính của đồng, chì, kẽm, cadimi
• 1.2. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion đồng, chì, kẽm, cadimi
• 1.3. Phương pháp phân tích công cụ xác định kim loại nặng
• 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV - VIS
• 1.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
• 1.4. Các phương pháp tách, làm giàu lượng vết các kim loại
• 1.4.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết
• 1.4.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng
• 1.4.3. Phương pháp chiết pha rắn (SPE)
• 1.5. Cấu tạo, tính chất vật lí của PAN
• 1.6. Khả năng tạo phức của PAN
• 1.7. Vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Dụng cụ và hóa chất
• 2.3. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ
• 2.3.1. Chuẩn bị vỏ trấu
• 2.3.2. Điều chế vật liệu cacbon từ vỏ trấu
• 2.3.3. Biến tính vật liệu bằng PAN
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ trên máy AAS-6800
• 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo phổ
• 3.1.2. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng (HCl)
• 3.1.3. Khảo sát độ rộng khe đo
• 3.1.4. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu
• 3.1.5. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetilen
• 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F-AAS
• 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của loại axit
• 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền
• 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation
• 3.2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại kiềm
• 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại kiềm thổ
• 3.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại hóa trị ba Al, Fe
• 3.2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại nặng
• 3.3. Đánh giá chung
• 3.4. Tổng hợp các điều kiện đo F-AAS
• 3.5. Khoảng tuyến tính của phép đo F-AAS
• 3.6. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của các kim loại
• 3.6.1. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Đồng
• 3.6.2. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Chì
• 3.6.3. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Kẽm
• 3.6.4. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Cadimi
• 3.7. Biến tính PAN lên vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu
• 3.7.1. Khảo sát pH tối ưu hấp phụ PAN vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu
• 3.7.2. Đánh giá khả năng hấp phụ PAN lên vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu
• 3.8. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách và làm giàu ion kim loại theo phương pháp tĩnh
• 3.8.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion kim loại (Cu2+, Pb2+, Cd2+, Zn2+)
• 3.8.2. Khảo sát khả năng hấp thu ion kim loại (Cu2+, Pb2+, Cd2+, Zn2+) của vật VL1 và VL2
• 3.9. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách và làm giàu ion kim loại theo phương pháp động
• 3.9.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng tách và làm giàu
• 3.9.2. Khảo sát lượng vật liệu cho vào cột
• 3.9.3. Chuẩn bị cột chiết
• 3.9.4. Khảo sát tốc độ nạp mẫu
• 3.9.5. Khảo sát thể tích mẫu
• 3.9.6. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại
• 3.9.7. Khảo sát loại chất rửa giải
• 3.9.8. Khảo sát nồng độ chất rửa giải
• 3.9.9. Khảo sát tốc độ rửa giải
• 3.9.10. Khảo sát thể tích rửa giải
• 3.9.11. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại có trong mẫu đến độ thu hồi của các ion kim loại Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+
• 3.10. Đánh giá độ lặp lại của phương pháp
• 3.11. Độ thu hồi – hệ số làm giàu
• 3.12. Khảo sát khả năng tái sử dụng
• 3.13. Phân tích mẫu giả
• 3.14. Phân tích mẫu thật
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về khả năng tách và làm giàu ion kim loại từ vỏ trấu

Nghiên cứu khả năng tách và làm giàu ion kim loại từ chất hấp phụ vỏ trấu đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong hóa phân tích. Vỏ trấu, một loại chất thải nông nghiệp, đã được chứng minh có khả năng hấp phụ tốt đối với các ion kim loại nặng như đồng, chì, kẽm và cadimi. Việc sử dụng vỏ trấu không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra một nguồn nguyên liệu giá trị cho các ứng dụng trong xử lý nước thải.

1.1. Tại sao vỏ trấu là chất hấp phụ tiềm năng

Vỏ trấu có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn, giúp tăng cường khả năng hấp phụ các ion kim loại. Nghiên cứu cho thấy rằng các nhóm chức năng trên bề mặt vỏ trấu có thể tương tác với các ion kim loại, tạo ra các phức chất ổn định.

1.2. Các ion kim loại phổ biến trong nghiên cứu

Các ion kim loại như Cu2+, Pb2+, Zn2+, và Cd2+ thường được nghiên cứu do tính độc hại của chúng đối với sức khỏe con người và môi trường. Việc tách và làm giàu các ion này từ nước thải là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Thách thức trong việc tách và làm giàu ion kim loại

Mặc dù vỏ trấu có nhiều ưu điểm, nhưng việc tách và làm giàu ion kim loại vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các yếu tố như pH, nồng độ ion kim loại, và thời gian tiếp xúc đều ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ. Ngoài ra, sự hiện diện của các ion kim loại khác có thể gây cản trở quá trình tách.

2.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

pH của dung dịch có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp phụ của vỏ trấu. Nghiên cứu cho thấy rằng ở pH tối ưu, khả năng hấp phụ các ion kim loại đạt hiệu quả cao nhất.

2.2. Sự cạnh tranh giữa các ion kim loại

Khi nhiều ion kim loại có mặt trong cùng một mẫu, sự cạnh tranh giữa chúng có thể làm giảm hiệu quả tách. Việc xác định các điều kiện tối ưu để giảm thiểu sự cạnh tranh là rất quan trọng.

III. Phương pháp tách và làm giàu ion kim loại từ vỏ trấu

Có nhiều phương pháp được áp dụng để tách và làm giàu ion kim loại từ vỏ trấu. Các phương pháp này bao gồm chiết pha rắn, kết tủa, và chiết lỏng-lỏng. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng.

3.1. Phương pháp chiết pha rắn SPE

Phương pháp chiết pha rắn (SPE) sử dụng vỏ trấu đã được biến tính để tách các ion kim loại. Phương pháp này cho phép thu hồi ion kim loại với độ chính xác cao và thời gian thực hiện ngắn.

3.2. Phương pháp kết tủa

Kết tủa là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để tách ion kim loại. Tuy nhiên, phương pháp này có thể tạo ra nhiều chất thải và cần được tối ưu hóa để giảm thiểu tác động đến môi trường.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng tách ion kim loại

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vỏ trấu có khả năng tách và làm giàu các ion kim loại với hiệu suất cao. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc biến tính vỏ trấu có thể cải thiện đáng kể khả năng hấp phụ. Kết quả này mở ra hướng đi mới trong việc xử lý nước thải.

4.1. Hiệu suất hấp phụ của vỏ trấu

Các thí nghiệm cho thấy rằng vỏ trấu có thể hấp phụ lên đến 90% các ion kim loại trong điều kiện tối ưu. Điều này chứng tỏ tiềm năng lớn của vỏ trấu trong xử lý nước thải.

4.2. Ứng dụng thực tiễn trong xử lý nước thải

Với khả năng tách và làm giàu ion kim loại, vỏ trấu có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải, giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

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

Nghiên cứu khả năng tách và làm giàu ion kim loại từ vỏ trấu không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực xử lý nước thải và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vỏ trấu

Với sự phát triển của công nghệ, việc nghiên cứu và ứng dụng vỏ trấu trong xử lý nước thải sẽ ngày càng được chú trọng. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình và mở rộng quy mô ứng dụng.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hấp phụ của vỏ trấu và thử nghiệm trong các điều kiện thực tế để đánh giá hiệu quả và khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải.