I. Tổng hợp vật liệu compozit PANI và phụ phẩm nông nghiệp
Nghiên cứu tập trung vào tổng hợp vật liệu compozit từ PANI và các phụ phẩm nông nghiệp như mùn cưa, vỏ đỗ, vỏ lạc, rơm, vỏ trấu. Phương pháp hóa học được sử dụng để tạo ra các vật liệu này, nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có. PANI được chọn do tính dẫn điện tốt, bền nhiệt và thân thiện với môi trường. Các phụ phẩm nông nghiệp được kết hợp để tăng hiệu quả hấp phụ kim loại nặng.
1.1. Phương pháp tổng hợp
Quá trình tổng hợp bao gồm việc kết hợp PANI với các phụ phẩm nông nghiệp thông qua phản ứng hóa học. Các tỉ lệ monome/PPNN được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất chuyển hóa anilin. Phương pháp này đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của vật liệu compozit.
1.2. Đặc tính vật liệu
Các vật liệu compozit được phân tích bằng các phương pháp như phổ hồng ngoại (IR), đo độ dẫn điện, kính hiển vi điện tử quét (SEM), và nhiễu xạ tia X (X-Ray). Kết quả cho thấy cấu trúc vật liệu đồng nhất và có khả năng hấp phụ kim loại nặng cao.
II. Khả năng hấp phụ kim loại nặng
Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng Pb(II), Cr(VI), và Cd(II) của vật liệu compozit. Các yếu tố ảnh hưởng như thời gian, pH, nồng độ ban đầu và bản chất vật liệu được khảo sát. Kết quả cho thấy vật liệu compozit có hiệu suất hấp phụ cao, đặc biệt ở pH thích hợp.
2.1. Ảnh hưởng của pH
pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ. Kết quả cho thấy Cr(VI) được hấp phụ tốt nhất ở pH thấp, trong khi Pb(II) và Cd(II) đạt hiệu suất cao ở pH trung tính. Điều này liên quan đến sự thay đổi điện tích bề mặt của vật liệu.
2.2. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich được sử dụng để mô tả quá trình hấp phụ. Mô hình Langmuir phù hợp hơn, cho thấy hấp phụ xảy ra trên bề mặt đồng nhất. Các thông số như dung lượng hấp phụ cực đại (qmax) và hằng số Langmuir (KL) được xác định.
III. Ứng dụng thực tế và ý nghĩa môi trường
Nghiên cứu không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm mà còn được áp dụng thực tế trong xử lý nước thải công nghiệp. Vật liệu compozit được sử dụng để loại bỏ các ion kim loại nặng từ nước thải nhà máy kẽm điện phân. Kết quả cho thấy hiệu suất loại bỏ cao, đặc biệt là với Pb(II) và Cd(II).
3.1. Xử lý nước thải công nghiệp
Vật liệu compozit được thử nghiệm trên mẫu nước thải thực tế. Kết quả cho thấy khả năng loại bỏ Pb(II) và Cd(II) đạt trên 90%, chứng minh tiềm năng ứng dụng trong xử lý môi trường và quản lý chất thải công nghiệp.
3.2. Tính bền vững
Việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường. Nghiên cứu góp phần vào việc phát triển các vật liệu bền vững và giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng.
