LỜI MỞ ĐẦU. Nguồn tài nguyên nước. Các phương pháp xử lý nước. Phương pháp hóa lý.
Phương pháp hóa học. Phương pháp cơ học. Vật liệu nano từ tính. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano.
Phương pháp đồng tạo phức. Phương pháp đồng kết tủa. Phương pháp tổng hợp đốt cháy gel polymer. Phương pháp thủy nhiệt.
Tổng quan về vật liệu cobalt spinel ferrite CoFe2O4. Các phương pháp tổng hợp CoFe2O4. Ứng dụng của vật liệu CoFe2O4. Vật liệu composite.
Khái niệm composite. Phân loại vật liệu composite. Vật liệu nano composite. Tổng quan về dầu vỏ hạt điều.
Tổng quan về Triethanolamine. Chất rửa giải hấp phụ ion kim loại. Hóa chất và thiết bị. Tổng hợp hạt nano từ tính CoFe2O4.
Làm giàu -OH trên bề mặt hạt nano từ tính CoFe2O4-(OH)n. Tổng hợp Triethanolamine anacardate từ dầu vỏ hạt điều. Tổng hợp nanocomposite dầu vỏ hạt điều. Ứng dụng nanocomposite xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng.
Dựng đường chuẩn. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nanocomposite đến khả năng xử lý ion kim loại. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý ion kim loại. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc (thời gian hấp phụ) đến khả năng xử lý ion kim loại.
Khảo sát khả năng thu hồi tái sử dụng nanocomposite. So sánh khả năng xử lý ion kim loại nặng của các loại vật liệu. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. Tổng hợp nano từ tính CoFe2O4.
Kết quả làm giàu –OH trên CoFe2O4. Kết quả tổng hợp Triethanolamine anacardate từ dầu vỏ hạt điều. Kết quả tổng hợp nano composite dầu vỏ hạt đều. Dựng đường chuẩn.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nanocomposite đến khả năng xử lý ion kim loại. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý ion kim loại. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc (thời gian hấp phụ) đến khả năng xử lý ion kim loại. Khảo sát khả năng thu hồi tái sử dụng nanocomposite.
So sánh khả năng xử lý ion kim loại nặng của các loại vật liệu. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 63 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. Thông số kỹ thuật của thiết bị.
Kết quả khảo sát tỷ lệ nao-OH/ Triethanolamine anacardate. Thông số xác định bước sóng cực đại. Kết quả đo quang dựng đường chuẩn. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nano composite CNSL đến khả hấp phụ ion kim loại Cr6+.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion kim loại Cr6+. Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lý ion kim loại Cr6+. Kết quả thu hồi tái sử dụng vật liệu nano composite. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của các loại vật liệu.
61 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Bể lắng trong xử lý nước thải. Cấu trúc cobalt spinel ferrite. Quả điều, hạt điều, dầu vỏ hạt điều.
Cấu trúc của Triethanolamine. Cấu trúc phân tử EDTA. Dụng cụ, thiết bị tổng hợp nano từ tính. Công thức Triethanolamine.
Hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả phân tích XRD của mẫu CoFe2O4. Kết quả SEM của hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả đo Tem của hạt nano từ tính CoFe2O4.
Kết quả đo VSM của hạt nano CoFe2O4. Kết quả đo FTIR của nano từ tính CoFe2O4. Kết quả đo FTIR làm giàu -OH của hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả so sánh FTIR của hạt Nano từ tính CoFe2O4 và CoFe2O4-(OH)n.
Kết quả đo FTIR của Triethanolamine ancardate được tổng hợp từ dầu vỏ hạt đều. Nano composite CNSL. Kết quả đo FTIR của nano composite. Kết quả đo FTIR của các vật liệu.
Kết quả đo VSM của Nano composite. Bước sóng cực đại của ion Crom VI 40ppm. Dung dịch Crom VI sau khi pha với thuốc thử DPC. Mối tương quan giữa nồng độ ion Cr (VI) và mật độ quang A.
Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của khối lượng nano composite đến hiệu suất xử lý ion kim loại Crom (VI). Đồ thi khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý ion kim loại Crom (VI). Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của thởi gian đến hiệu suất hấp phụ. Đồ thị khảo sát khả năng thu hồi tái sử dụng nano composite CNSL.
Đồ thị so sánh khả năng hấp phụ của vật liệu đến hiệu suất xử lý ion kim loại Crom (VI). 62 xi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT - TNN: Tài nguyên nước - CNSL: dầu vỏ hạt điều - TEA: Triethanolamine - SDS: Sodium dodecyl sulfate - VSM: Vibrating sample magnetometer (Từ kế mẫu rung) - XRD: X-ray diffraction - FT-IR: Fourier-transform infrared spectroscopy - SEM: Scanning Electron Microscope (kính hiển vi điện tử quét) - TEM: Transmission electron microscopy (kính hiển vi điện tử truyền qua) - EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid - DPC: 1,5-Diphenylcacbarzit 1 LỜI NÓI ĐẦU Nước là yếu tố quan trọng đối với tự nhiên và cuộc sống con người. Là một trong những nguyên liệu hầu như không thể thiếu trong tất cả các ngành sản xuất để tạo ra các sản phẩm, các nhu yếu phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu sống của con người. Tất cả các quá trình sản xuất hầu như đều sử dụng nước và đồng nghĩa với việc tạo ra nguồn nước thải.
Và trước khi xả thải ra môi trường cần phải xử lý nguồn nước thải đó nhằm góp phần hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường. Nguồn nước thải có chứa rất nhiều các thành phần có hại như kim loại nặng, các vi khuẩn, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại trong quá trình sản xuất ở các khu công nghiệp, các khu dân cư, các nhà máy dệt nhuộm, các nhà máy xi mạ. Các doanh nghiệp trong và ngoài nước ở nhiều quốc gia phải đầu tư khoản chi phí cao để xây dựng các nhà máy để xử lý nước thải này. Đặc biệt là xử lý các nguồn nước thải xi mạ có chứa rất nhiều các kim loại nặng như: Chì, đồng, crom, kẽm, sắt.Hiện nay có rất nhiều phương pháp được sử dụng để loại bỏ các loại chất ô nhiễm này trong nước, tuy nhiên phương pháp được ứng dụng rộng rãi là sử dụng các loại hóa chất tạo đông nhằm loại bỏ gần như hoàn toàn các loại chất ô nhiễm có trong nước thải.
Có 2 nhóm chất keo tụ thường được sử dụng và mang lại hiệu quả cao có nguồn gốc từ tự nhiên và tổng hợp. Các chất keo tụ mang đặc tính tự nhiên được cho là vô hại đối với sức khỏe con người. Ngược lại các chất keo tụ có nguồn gốc tổng hợp hầu hết đều có chứa nhôm nên khi sử dụng có thể gây ra các bệnh về thần kinh ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe con người. Những năm gần đây vật liệu nano đang được quan tâm chú ý và đã được nghiên cứu rất nhiều vì những tính chất đặc biệt của chúng, hạt nano từ tính CoFe2O4 được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa có sự hỗ trợ của chất hoạt động bề mặt, các hạt nano mang từ tính nên rất dễ dàng thu hồi và tái sử dụng sau khi xử lý nước thải, giúp tiết kiệm được chi phí trong quá trình xử lý nước thải.
Để giảm bớt nồng độ các kim loại nặng có trong nguồn nước thải hiện này, đề tài “Nghiên cứu sử dụng dầu vỏ hạt điều để tổng hợp vật liệu nanocomposite trên nền Triethanolamine anacardate ứng dụng xử lý nước” đã ra đời với mong muốn thay thế các hóa chất công nghiệp dùng trong việc xử lý nước nói chung và các chất keo tụ nước nói riêng bằng việc sử dụng dầu vỏ hạt đều để kết hợp với hạt nano từ tính CoFe2O4 tạo ra hạt nanocomposite góp phần bảo vệ môi trường, mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nước và có khả năng tái sử dụng. Nguồn tài nguyên nước Nước được tìm thấy ở khắp mọi nơi như trên và dưới mặt đất, trong không khí, trong các sinh vật sống, trong lòng đất, và thậm chí còn được kết hợp với các khoáng chất khác nhau trong đá. Bao phủ hơn 70% bề mặt trái đất, nước duy trì sự sống trên trái đất. Nó đã gây ra sự trỗi dậy và sụp đổ của các nền văn minh vĩ đại và là tác nhân chính định hình bộ mặt của Trái Đất.
Nước quyết định khí hậu của một khu vực, hỗ trợ quá trình hình thành đất, tạo ra năng lượng thủy điện và đóng vai trò như một hệ thống giao thông chính cho hàng hóa và dịch vụ trên khắp thế giới. Nước là một phần không thể thiếu trong hầu hết các quá trình sản xuất và hóa chất. Nước được sử dụng hàng ngày để uống, nấu ăn, tắm rửa và giải trí. Trong thí nghiệm, công nghiệp sản xuất và khai thác, nước đóng một phần vô cùng quan trọng.
Ngoài ra, nước là một dung môi hữu cơ có thể hòa tan một số hóa chất như muối, đường, các loại acid, các kim loại kiềm,… Mặc dù nhiều chất lỏng có thể trông giống nước, nhưng không có chất nào khác trên Trái Đất có các đặc tính của nước. Một số đặc tính bao gồm: Lực hút mạnh giữa các hạt nước. Khả năng hòa tan gần như phổ biến. Khả năng giữ nhiệt lớn.
Độ giãn nở tốt khi đông lạnh. Khác với hầu hết các chất lỏng khác, nước có các tính chất đặc trưng như không màu, không mùi, không vị. Một giọt nước chứa hàng triệu hạt nước được gọi là phân tử. Phân tử nước được tạo thành từ một nguyên tử của nguyên tố oxy và hai nguyên tử của nguyên tố hydro.
Nước là một hợp chất đơn giản, nhưng do cấu trúc phân tử của nó mà nó có nhiều tính chất. Ion oxy mang điện tích âm (O2-) và ion hydro mang điện tích dương (H+). Điều này tạo ra một lực hút rất mạnh giữa các phân tử nước. Đầu dương của phân tử nước bị hút vào đầu âm của phân tử nước khác.
Liên kết giữ chúng lại với nhau được gọi là liên kết hydro. Hơi nước là nước ở trạng thái khí. Khi đun nóng, các phân tử nước bắt đầu tách và không liên kết do nhiệt bao quanh các phân tử. Nước ở trạng tháy lỏng có nhiều liên kết hydro nối các phân tử với nhau.
Điều này giải thích tại sao nước là một chất lỏng. Lực hút mạnh giữa các phân tử nước, do liên kết hydro, tạo ra sức căng bề mặt. Các phân tử nước tạo thành một lớp hoặc màng trên bề mặt của nước. Lớp màng này tạo ra ranh giới giữa không khí và nước.