Nghiên Cứu Sử Dụng Dầu Vỏ Hạt Điều Để Tổng Hợp Vật Liệu Nanocomposite Ứng Dụng Xử Lý Nước

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu sử dụng dầu vỏ hạt điều để tổng hợp vật liệu nanocomposite trên nền sodium anarcardate, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Đinh Huy Nguyên
• Người hướng dẫn: ThS. Hoàng Thị Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.Hcm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Dầu Vỏ Hạt Điều Để Tổng Hợp Vật Liệu Nanocomposite Trên Nền Sodium Anarcardate Ứng Dụng Xử Lý Nước
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
• NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 3. DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 4. DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 5. LỜI NÓI ĐẦU
• 6. NGUỒN TÀI NGUYÊN NƯỚC
• 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
• 7.1. Phương pháp hóa lý
• 8. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 8.1. Tổng hợp hạt nano từ tính CoFe2O4 và làm giàu -OH trên bề mặt hạt
• 8.2. Tổng hợp Sodium anarcardate từ dầu vỏ hạt điều
• 8.3. Tổng hợp nanocomposite dầu vỏ hạt điều
• 8.4. Ứng dụng nanocomposite xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng
• 8.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Crom (VI) đến khả năng xử lý ion kim loại
• 8.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nanocomposite đến khả năng xử lý ion kim loại
• 8.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý ion kim loại
• 8.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc (thời gian hấp phụ) đến khả năng xử lý ion kim loại
• 8.4.5. Xác định các chỉ số sau khảo sát
• 8.4.6. Khảo sát khả năng thu hồi tái sử dụng nanocomposite
• 8.4.7. So sánh khả năng xử lý các ion kim loại nặng của các loại vật liệu
• 9. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực xử lý nước. Vật liệu nanocomposite có khả năng hấp phụ tốt các ion kim loại nặng, giúp cải thiện chất lượng nước. Việc sử dụng dầu vỏ hạt điều không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một phương pháp xử lý nước hiệu quả và bền vững.

1.1. Đặc điểm và tính chất của dầu vỏ hạt điều

Dầu vỏ hạt điều chứa nhiều hợp chất hữu cơ có khả năng tạo ra các vật liệu nanocomposite. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng dầu này có tính chất hóa lý đặc biệt, giúp tăng cường khả năng hấp phụ của vật liệu. Việc phân tích các thành phần trong dầu vỏ hạt điều là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về khả năng ứng dụng của nó trong xử lý nước.

1.2. Tầm quan trọng của vật liệu nanocomposite trong xử lý nước

Vật liệu nanocomposite có khả năng hấp phụ cao, giúp loại bỏ các ion kim loại nặng trong nước. Sự phát triển của các vật liệu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về ứng dụng của vật liệu nanocomposite trong xử lý nước thải.

II. Vấn đề ô nhiễm nước và thách thức trong xử lý

Ô nhiễm nước là một trong những vấn đề nghiêm trọng hiện nay, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Việc xử lý nước thải hiệu quả là một thách thức lớn, đòi hỏi các phương pháp tiên tiến và bền vững.

2.1. Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước

Các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp thải ra nhiều chất ô nhiễm, bao gồm các ion kim loại nặng. Những chất này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người mà còn làm suy giảm chất lượng nước. Việc xác định nguyên nhân ô nhiễm là bước đầu tiên trong việc tìm kiếm giải pháp xử lý hiệu quả.

2.2. Thách thức trong việc xử lý nước thải

Xử lý nước thải hiện nay gặp nhiều khó khăn do sự đa dạng của các chất ô nhiễm. Các phương pháp truyền thống thường không đủ hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn các ion kim loại nặng. Do đó, cần phát triển các vật liệu mới như nanocomposite để cải thiện hiệu suất xử lý nước.

III. Phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều

Phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm chiết xuất dầu, tổng hợp sodium anarcardate và tạo ra nanocomposite. Các bước này cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất trong việc xử lý nước.

3.1. Quy trình chiết xuất dầu vỏ hạt điều

Quy trình chiết xuất dầu từ vỏ hạt điều bao gồm các bước như làm sạch, nghiền và chiết xuất bằng dung môi. Dầu thu được sẽ được phân tích để xác định các thành phần hóa học có lợi cho việc tổng hợp nanocomposite.

3.2. Tổng hợp sodium anarcardate từ dầu vỏ hạt điều

Sodium anarcardate được tổng hợp từ dầu vỏ hạt điều thông qua phản ứng hóa học. Quá trình này cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc nghiên cứu các điều kiện phản ứng là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất tổng hợp.

3.3. Tạo ra nanocomposite từ sodium anarcardate

Nanocomposite được tạo ra từ sodium anarcardate thông qua quá trình kết hợp với các hạt nano từ tính. Quá trình này giúp tăng cường khả năng hấp phụ của vật liệu, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu nanocomposite trong xử lý nước

Vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều đã được thử nghiệm trong nhiều ứng dụng xử lý nước. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả năng hấp phụ cao đối với các ion kim loại nặng, giúp cải thiện chất lượng nước một cách hiệu quả.

4.1. Khả năng hấp phụ ion kim loại nặng

Nghiên cứu cho thấy nanocomposite có khả năng hấp phụ tốt các ion kim loại nặng như Cr(VI), Pb(II). Việc sử dụng vật liệu này trong xử lý nước thải giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

4.2. Hiệu suất xử lý nước thải

Kết quả khảo sát cho thấy hiệu suất xử lý nước thải của nanocomposite đạt mức cao, với khả năng loại bỏ đến 90% các ion kim loại nặng. Điều này chứng tỏ tính khả thi của vật liệu trong ứng dụng thực tiễn.

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

Nghiên cứu về vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều mở ra nhiều triển vọng trong lĩnh vực xử lý nước. Việc phát triển và ứng dụng vật liệu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp bền vững cho vấn đề ô nhiễm nước.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu nanocomposite từ dầu vỏ hạt điều có khả năng hấp phụ cao và hiệu suất xử lý tốt. Những kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng của vật liệu trong xử lý nước thải.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của nanocomposite trong các lĩnh vực khác nhau. Việc phát triển các vật liệu mới từ nguồn tài nguyên tái tạo sẽ là một xu hướng quan trọng trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DẦU VỎ HẠT ĐIỀU ĐỂ TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE TRÊN NỀN SODIUM ANARCARDATE ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC Giảng viên hướng dẫn: ThS. HOÀNG THỊ THANH Sinh viên thực hiện: ĐINH HUY NGUYÊN MSSV: 18055151 Lớp: DHVC14 Khoá: 2018 – 2022 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DẦU VỎ HẠT ĐIỀU ĐỂ TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE TRÊN NỀN SODIUM ANARCARDATE ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC Giảng viên hướng dẫn: ThS. HOÀNG THỊ THANH Sinh viên thực hiện: ĐINH HUY NGUYÊN MSSV: 18055151 Lớp: DHVC14 Khoá: 2018 – 2022 Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022 i TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Độc lập – Tự do - Hạnh phúc ----- // ----- ----- // ----- NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Đinh Huy Nguyên MSSV: 18055151 Chuyên ngành: Công nghệ Hóa Vô cơ Lớp: DHVC14 1. Tên đề tài khóa luận/đồ án: Nghiên cứu sử dụng dầu vỏ hạt điều để tổng hợp vật liệu nanocomposite trên nền sodium anarcardate ứng dụng xử lý nước. Nhiệm vụ: - Đánh giá các tính chất hóa lý dầu vỏ hạt điều.

- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite từ dầu vỏ hạt điều. - Phân tích và đánh giá các sản phẩm. - Khảo sát ứng dụng của các sản phẩm tổng hợp được trong xử lý nước. Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: 4.

Ngày hoàn thành khóa luận tốt nghiệp: 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ThS. Hoàng Thị Thanh Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn chuyên ngành ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin cảm ơn các thầy cô Khoa Công nghê Hóa học của Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là ThS.

Hoàng Thị Thanh đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình em thực hiện đề tài này. Và em cũng xin cảm ơn gia đình, cha mẹ đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cả hai mặt về vật chất và tinh thần giúp em hoàn thành đề tài. Do thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm không cao trong nghiên cứu, và đây cũng là lần đầu tiên em thực hiện nên rất khó tránh khỏi thiếu sót trong việc nghiên cứim đánh giám trình bày ý kiến mặc dù bản thân em đã có cố gắng. Em mong các thầy (cô) thông cảm và đóng góp ý kiến.

Cuối cùng, em xin gửi lời chúc sức khỏe đến toàn thể thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa học, ThS. Hoàng Thị Thanh, luôn hạnh phúc, thành công trong công việc. Em xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 Sinh viên thực hiện Đinh Huy Nguyên iii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.

Phần đánh giá: (thang điểm 10) • Thái độ thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Kỹ năng trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: …… …. Điểm bằng chữ:. Hồ Chí Minh, ngày …. năm 2022 Trưởng bộ môn Giảng viên hướng dẫn Chuyên ngành (Ký ghi họ và tên) iv NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN.

Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 Giảng viên phản biện (Ký ghi họ và tên) v MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TÔT NGHIỆP. ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN. iii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN. iv MỤC LỤC.

v DANH MỤC BẢNG BIỂU. vii DANH MỤC HÌNH ẢNH. viii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT. Nguồn tài nguyên nước.

Các phương pháp xử lý nước. Phương pháp hóa lý. Phương pháp hóa học. Phương pháp cơ học.

Vật liệu từ tính. Tổng quan về vật liệu cobalt spinel ferrite CoFe2O4. Các phương pháp tổng hợp CoFe2O4. Ứng dụng của vật liệu CoFe2O4.

Vật liệu nano từ tính. Vật liệu composite. Khái niệm composite. Phân loại vật liệu composite.

Vật liệu nano composite. Vật liệu giải hấp phụ các ion kim loại EDTA. Tổng quan về dầu vỏ hạt điều. Tổng hợp hạt nano từ tính CoFe2O4.

Làm giàu -OH trên bề mặt hạt nano từ tính CoFe2O4-(OH)n. Tổng hợp Sodium anarcardate từ dầu vỏ hạt điều. Tổng hợp nanocomposite dầu vỏ hạt điều. Ứng dụng nanocomposite xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng.

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. Tổng hợp hạt nano từ tính CoFe2O4 và làm giàu -OH trên bề mặt hạt. Tổng hợp Sodium anarcardate từ dầu vỏ hạt điều. Tổng hợp nanocomposite dầu vỏ hạt điều.

Ứng dụng nanocomposite xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Crom (VI) đến khả năng xử lý ion kim loại. 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. Xác định các chỉ số sau khảo sát. Khảo sát khả năng thu hồi tái sử dụng nanocomposite. So sánh khả năng xử lý các ion kim loại nặng của các loại vât liệu.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 50 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3. Kết quả khối lượng nanocomposite thu được sau tổng hợp. Kết quả đo quang của dung dịch chuẩn gốc Cr(VI).

Thông số và kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Crom (VI) đến khả năng xử lý ion kim loại. Thông số và kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nanocomposite đến khả năng xử lý ion kim loại. Thông số và kết quả khảo sát ảnh hưởng độ pH của dung dịch đến khả năng xử lý ion kim loại. Thông số và kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắc dung dịch đến khả năng xử lý ion kim loại.

Thông số và kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng nanocomposite. Thông số và kết quả so sánh khả năng xử lý ion crom (VI) của vật liệu. 48 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Hình minh họa các domain từ [13].

Định hướng các moment từ của paramagnetic (a), ferromagnetic (b), antiferromagnetic (c), ferrimagnetic (d) [13]. Cấu trúc spinel [16]. Composite có cấu trúc không gian 3D [26]. Sản xuất vật liệu composite đúc bằng (a) ép trực tiếp, (b) ép gián tiếp, (1) đổ kim loại nóng chảy vào thiết bị đúc áp lực, (2) quá trình đúc ép [25].

Qúa trình hình thành "phun" [27]. Cấu trúc phân tử EDTA. Dụng cụ, thiết bị tổng hợp nano từ tính. Công thức Sodium Anacardate.

Hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả XRD của hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả SEM của hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả TEM của hạt nano từ tính CoFe2O4.

Kết quả FT-IR của hạt nano từ tính CoFe2O4. Kết quả FT-IR của hạt nano CoFe2O4-(OH)n. So sánh 2 phổ FT-IR của CoFe2O4 và CoFe2O4-(OH)n. Kết quả VSM của hạt nano từ tính CoFe2O4.

Kết quả FT-IR của dung dịch sodium anarcardate. Kết quả đo pH=10 trong quá trình khuấy. CTPT sodium anarcardate (M=386 g/mol). Kết quả FT-IR của nanocomposite CNSL.

So sánh 4 kết quả đo FT-IR có trong các thực nghiệm. Kết quả VSM của hạt nanocomposite CNSL. Đường cong từ trễ của CoFe2O4 và nanocomposite CNSL. Màu dung dịch biến đổi sau khi thêm chỉ thị DPC từ vàng cam sang tím.

Bước sóng cực đại của phức Crom(VI) - DPC. Mối tương quan giữa nồng độ ion Cr (VI) và mật độ quang. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) đến hiệu suất xử lý. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ nanocomposite đến hiệu suất xử lý.

độ pH của dung dịch chuẩn crom (VI). Ảnh hưởng của pH của dung dịch Crom (VI) đến hiệu suất xử lý. Ảnh hưởng thời gian lắc của dung dịch Crom (VI) đến hiệu suất xử lý. Quan hệ giữa thời gian lắc và dung lượng hấp phụ.

Ảnh hưởng của mẫu tái sử dụng mang đi xử lý. Kết quả so sánh hiệu xuất xử lý ion crom (VI) của các loại vật liệu. 48 x DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT - TNN: Tài nguyên nước - USD: United States dollar (Đô la) - EDTA: Ethylene Diamine Tetraacetic Acid - CNSL: Cashew nut shell liquid (Dầu vỏ hạt điều) - 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) - AAS: Atomic Absorption Spectrophotometric (phổ hấp thu nguyên tử) - ICP: Inductively Coupled Plasma - EDTA: Ethylene Diamine Tetraacetic Acid 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của xã hội, đời sống con người cũng được nâng lên một tầm cao mới. Cùng với đó là môi trường sống sẽ suy giảm, đặc biệt là môi trường nước do lượng nước thải tăng lên quá nhanh.

Nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm nguồn nước là do các hoạt động, sản xuất, sinh hoạt của con người. Nước thải còn gây ra mùi hôi ảnh hưởng đến cả nguồn không khí, sức khỏe con người. Nó cũng làm quá trình chuyển hóa và hòa tan oxy vào nước khó, làm cản trở quá trình sinh trưởng của vi sinh vật. Nhiều nghiên cứu, phương pháp xử lý nước thải được thế giới sử dụng, nhưng ta cần phải biết thành phần cũng như tính chất của nó để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp nhất.

Một trong các phương pháp xử lý tốt nhất là phương pháp hóa lý vì nó có thể hấp phụ các ion kim loại nặng một cách dễ dàng. Khả năng sử dụng hạt nano từ tính làm vật liệu nano composite đã được nhiều giáo sư, tiến sĩ nghiên cứu trước đây nhưng chưa ai thực hiện dầu vỏ hạt điều để tổng hợp. Vì vậy, em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng dầu vỏ hạt điều để tổng hợp vật liệu nanocomposite trên nền sodium anarcardate ứng dụng xử lý nước.” Và khảo sát, đánh giá hiệu suất xử lý nước, hiệu suất thu hồi tái sử dụng vật liệu, sẽ được gói gọn trong một số nhiệm vụ sau: - Đánh giá các tính chất hóa lý dầu vỏ hạt điều. - Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite từ dầu vỏ hạt điều.

- Phân tích và đánh giá các sản phẩm. - Khảo sát ứng dụng của các sản phẩm tổng hợp được trong xử lý nước. Nguồn tài nguyên nước Trong nhiều thế kỷ, các tầng chứa nước và sông là nguồn cung cấp nước cho người tiêu dùng nông nghiệp, thành phố và công nghiệp.