Nghiên cứu vật liệu hấp phụ từ tổ hợp than bùn và xơ dừa cho chất màu hữu cơ trong nước

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Dừa và sợi xơ dừa

1.1.1. Đặc điểm và nguồn gốc

1.1.2. Sợi tự nhiên

1.1.2.1. Cấu trúc vi mô của sợi tự nhiên

1.1.2.2. Cấu trúc của sợi xơ dừa

1.1.3. Tính chất của sợi xơ dừa

1.1.4. Xử lí sợi xơ dừa

1.1.4.1. Lý thuyết chúng về quá trình xử lí sợi

1.1.4.2. Ảnh hưởng của NaOH

1.1.4.3. Ảnh hưởng của dung dịch axit

1.1.4.4. Xử lý sợi tự nhiên tạo ra các loại sợi đáp ứng nhu cầu biến tính

1.2. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn

1.2.1. Nguồn gốc than bùn ở Việt Nam

1.2.2. Chất mùn trong than bùn

1.3. Tổng quan về thuốc nhuộm

1.3.1. Sơ lược về thuốc nhuộm

1.3.2. Thuốc nhuộm thiên nhiên

1.3.3. Thuốc nhuộm tổng hợp: được chia theo phân lớp kĩ thuật và theo cấu tạo hóa học

1.3.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm

1.3.5. Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm

1.4. Giới thiệu về xanh methylen

1.4.1. Cấu tạo, tính chất của xanh methylen

1.4.2. Hiện trạng ô nhiễm xanh methylen trong nước thải

1.5. Phương pháp hấp thụ trong xử lí nước thải

1.5.1. Khái niệm và bản chất của quá trình hấp phụ

1.5.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

1.5.2.1. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

1.5.2.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

1.5.3. Hiệu dung và hiệu suất hấp phụ. Dung lượng hấp phụ cân bằng

1.5.4. Hiệu suất hấp phụ (H%)

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất

2.2. Dụng cụ và thiết bị

2.3. Pha dung dịch

2.3.1. Pha dung dịch chuẩn xanh methylen 100ppm

2.3.2. Pha dung dịch NaOH 0

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Thu gom và xử lí mẫu

2.4.2. Xơ dừa: Cách tiến hành

2.4.3. Than bùn: Cách tiến hành

2.4.4. Tổ hợp than bùn và xơ dừa: Cách tiến hành

2.4.5. Xác định hàm lượng tro

2.4.6. Xử lí vật liệu bằng NaOH

2.4.7. Khảo sát một số tính chất vật lí của xơ dừa, than bùn, tổ hợp xơ dừa và than bùn biến tính

2.4.7.1. Phổ hồng ngoại (IR) và phổ phân nhiệt trọng lượng TGA

2.4.7.2. Chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.4.8. Các phương pháp phân tích định lượng bằng phương pháp trắc quang

2.4.9. Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh methylen lên vật liệu hấp phụ than bùn, xơ dừa và tổ hợp than bùn + xơ dừa

2.4.10. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ xanh methylen của than bùn, xơ dừa, tổ hợp than bùn + xơ dừa

2.4.10.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ

2.4.10.2. Khảo sát tỉ lệ rắn – lỏng

2.4.10.3. Khảo sát nồng độ của xanh methylen

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Xác định đặc tính lí hóa của nguyên liệu ban đầu

3.2. Xác định hàm lượng tro

3.3. Khảo sát một số tính chất vật lí của than bùn, xơ dừa, tổ hợp than bùn + xơ dừa biến tính

3.3.1. Phổ hồng ngoại

3.3.2. Phổ phân tích nhiệt trọng lượng (DTA/TG)

3.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ xanh methylen

3.4.1. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ

3.4.2. Khảo sát tỉ lệ rắn – lỏng

3.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ xanh methylen

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về vật liệu hấp phụ

Nghiên cứu về vật liệu hấp phụ từ tổ hợp than bùn và xơ dừa đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là trong việc loại bỏ chất màu hữu cơ trong nước. Than bùn là một loại vật liệu tự nhiên có khả năng hấp phụ tốt, trong khi xơ dừa cung cấp tính chất cơ học và khả năng tương tác với các chất ô nhiễm. Việc kết hợp hai loại vật liệu này tạo ra một tổ hợp vật liệu hấp phụ có khả năng xử lý hiệu quả hơn. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

1.1. Đặc điểm của than bùn và xơ dừa

Than bùn có nguồn gốc từ các vùng đất ngập nước, chứa nhiều chất hữu cơ và có khả năng hấp phụ cao. Xơ dừa, được tách ra từ vỏ quả dừa, có cấu trúc sợi và tính chất cơ học tốt. Sự kết hợp giữa hai loại vật liệu này tạo ra một sản phẩm có khả năng hấp phụ chất màu hiệu quả. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc xử lý xơ dừa bằng dung dịch NaOH có thể cải thiện đáng kể khả năng hấp phụ của nó, giúp tăng cường hiệu quả trong việc loại bỏ chất ô nhiễm trong nước.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các phương pháp thực nghiệm và lý thuyết. Các mẫu than bùn và xơ dừa được thu thập và xử lý để xác định các đặc tính hóa lý của chúng. Phương pháp hấp phụ được áp dụng để khảo sát khả năng hấp phụ của tổ hợp vật liệu này đối với chất màu hữu cơ như xanh methylen. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như thời gian, tỉ lệ rắn-lỏng và nồng độ chất màu cũng được khảo sát. Kết quả cho thấy rằng, tổ hợp than bùn và xơ dừa có khả năng hấp phụ cao, đặc biệt khi được xử lý bằng NaOH.

2.1. Quy trình thực nghiệm

Quy trình thực nghiệm bao gồm việc thu thập mẫu, xử lý và phân tích. Mẫu than bùn được lấy từ hồ Bầu Sấu, trong khi xơ dừa được mua từ Hòa Khánh Bắc. Sau khi xử lý, các mẫu được phân tích bằng các phương pháp như phổ hồng ngoại (IR) và phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Kết quả cho thấy rằng, tổ hợp vật liệu này có khả năng hấp phụ tốt hơn so với từng loại vật liệu riêng lẻ, nhờ vào sự tương tác giữa các thành phần trong tổ hợp.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tổ hợp than bùn và xơ dừa có khả năng hấp phụ chất màu hữu cơ rất hiệu quả. Các yếu tố như thời gian hấp phụ, tỉ lệ rắn-lỏng và nồng độ chất màu đều có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất hấp phụ. Cụ thể, thời gian hấp phụ tối ưu được xác định là 60 phút, với tỉ lệ rắn-lỏng là 1:10. Nồng độ chất màu cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ, với nồng độ tối ưu là 100 ppm. Những kết quả này cho thấy rằng việc sử dụng tổ hợp vật liệu này không chỉ hiệu quả mà còn có thể áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải dệt nhuộm.

3.1. Đánh giá hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ được đánh giá thông qua các chỉ số như dung lượng hấp phụ cân bằng và hiệu suất hấp phụ (H%). Kết quả cho thấy rằng tổ hợp than bùn và xơ dừa có dung lượng hấp phụ cao, đạt khoảng 80% hiệu suất trong điều kiện tối ưu. Điều này chứng tỏ rằng tổ hợp vật liệu này có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước ô nhiễm, đặc biệt là trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, nơi mà chất ô nhiễm thường xuyên được thải ra môi trường.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tổ hợp than bùn và xơ dừa là một giải pháp hiệu quả cho việc xử lý chất màu hữu cơ trong nước. Việc sử dụng các vật liệu tự nhiên không chỉ giúp giảm chi phí mà còn bảo vệ môi trường. Đề xuất cho các nghiên cứu tiếp theo là khảo sát khả năng tái hấp phụ của vật liệu sau khi đã sử dụng, cũng như mở rộng nghiên cứu sang các loại chất ô nhiễm khác. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính ứng dụng của vật liệu trong thực tiễn.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình xử lý và khảo sát khả năng hấp phụ của tổ hợp vật liệu đối với các chất ô nhiễm khác nhau. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu sau khi đã hấp phụ cũng là một hướng đi quan trọng, nhằm đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong xử lý nước thải.

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu vật liệu hấp phụ từ than bùn và xơ dừa cho chất màu hữu cơ trong nước