Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+, Ni2+ của than bã mía

Bài báo này thông báo kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+ , Ni2+ trong dung dịch nước của than bã mía (TBM). Ảnh hưởng của pH, nồng độ các ion kim loại và thời gian hấp phụ được nghiên cứu ở nhiệt độ phòng (25 ± 10C). Nồng độ của các ion Cu2+ , Ni2+ trước và sau hấp phụ được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+, Ni2+ của than bã míaLê Hữu Thiềng và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ86(10): 107 - 113NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cu2+, Ni2+ CỦA THAN BÃ MÍALê Hữu Thiềng*, Hứa Thị ThùyTrường Đại học Sư phạm - ĐHTNTÓM TẮTBài báo này thông báo kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+ , Ni2+ trong dung dịch nước củathan bã mía (TBM). Ảnh hưởng của pH, nồng độ các ion kim loại và thời gian hấp phụ đượcnghiên cứu ở nhiệt độ phòng (25 ± 1 0 C). Nồng độ của các ion Cu2+ , Ni2+ trước và sau hấpphụ được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS). Các kết quảthực nghiệm cho thấy pH thích hợp cho sự hấp phụ Cu 2+ , Ni 2+ tương ứng là 5,0 và 6,0. Thờigian đạt cân bằng hấp phụ là 25 phút cho Cu2+ và 30 phút cho Ni2+. Khảo sát nồng độtừ 24,286 mg/l đến 199,324 mg/l đối với Cu 2+ , từ 24,856mg/l đến 198,184 mg/l cho Ni 2+theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, kết quả nghiên cứu cho thấy : dung lượng hấp phụcực đại của TBM đối với Cu2+ và Ni2+ lần lượt là: 54,054 mg/g và 44,843 mg/g. TBM hấp phụCu2+ tốt hơn Ni2+. Động học hấp phụ Cu2+ và Ni2+ của TBM tuân theo phương trình bậc hai biểukiến của Lagergren.Từ khóa: hấp phụ, than bã mía, kim loại nặng, đồng, niken.MỞ ĐẦUHiện nay, môi trường nước ở nhiều đô thị,khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ônhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn.Vì vậy nghiên cứu và tìm biện pháp xử lý ônhiễm môi trường nước là cần thiết và cấpbách. Việc sử dụng than chế tạo từ các phụphẩm nông nghiệp như: vỏ trấu, vỏ lạc, vỏdừa, bã mía…để tách loại và thu hồi các kimloại nặng từ dung dịch nước đã được một sốtác giả trên thế giới nghiên cứu[1,2,3,4,6,7,8]. Các loại than này có khả năngứng dụng rất lớn trong xử lý các nguồn nướcbị ô nhiễm kim loại nặng.Ở Việt Nam, bã mía là phụ phẩm nông nghiệprất phổ biến. Ở bài báo trước [1], chúng tôi đãnghiên cứu sự hấp phụ Cu2+ và Ni2+ của thanvỏ lạc. Kết quả cho thấy khả năng hấp phụcủa than vỏ lạc là khá tốt. Trong bài báo nàychúng tôi trình bày một số kết quả nghiên cứukhả năng hấp phụ Cu2+ và Ni2+ của TBMtrong dung dịch nước.THỰC NGHIỆMHóa chất và thiết bị Hóa chất: H2SO4 98%, CuSO4.5H2O, NaOH,HNO3, NiSO4.6H2O, nước cất hai lần. Các hóachất dùng cho các thí nghiệm đều là loại tinhkhiết PA.* Thiết bị:- Máy nghiền, máy lắc, tủ sấy, máy đo pH.- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tửThermo (Anh).- Nồng độ của Cu 2+ , Ni 2+ trong dung dịchtrước và sau hấp phụ được xác định bằngphương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọnlửa (F- AAS).Các điều kiện đo phổ F-AAS của Cu, Ni đượcchỉ ra ở bảng 1.Bảng 1. Các điều kiện đo phổ F-AAS của Cu, NiNguyên tốCuNi314.5232Khe đo (nm)0.50.5Cường độ đèn HCL(Imax)75%75%771.11.10.05 ÷ 2.50.1 ÷ 8.0Bước sóng (nm)Chiều cao đèn (mm)Tốc độ dòng khí (ml/phút)Khoảng tuyến tính mg/lChế tạo TBM từ nguyên liệu bã míaTel: 0982 859002Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên107http://www.lrc-tnu.edu.vnLê Hữu Thiềng và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆBã mía sau khi rửa sạch được cắt nhỏ, cho vàonước cất đun sôi trong 30 phút để loại bỏđường hòa tan, sau đó sấy khô ở 80 o Ctrong 24 giờ. Bã mía khô được nghiềnthành bột mịn (nguyên liệu đầu). Trộnnguyên liệu với H 2 SO 4 đặc theo tỉ lệ 1:1(nguyên liệu (g) : axit sunfuric (ml)), sau đóđem nung ở 150 o C trong 24 giờ. Nguyênliệu sau khi sấy được rửa sạch bằng nướccất hai lần và ngâm trong dung dịch NaHCO31% trong 24 giờ để loại bỏ axit dư. Lọc lấy bãrắn và tiếp tục sấy ở 150oC cho đến khô rồiđem nghiền nhỏ,rây thu lấy bột mịn có kíchthước hạt cỡ ≤0,02 mm, thu được TBM [2].Phương pháp thực nghiệmChúng tôi nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu 2+ ,Ni 2+ của TBM thông qua khảo sát ảnhhưởng của thời gian hấp phụ, pH, nồng độđầu của Cu 2+ , Ni 2+ , xác định dung lượnghấp phụ cực đại của TBM và nghiên cứuđộng học hấp phụ theo phương trình củaLagergren.Dung lượng hấp phụ của TBM được tínhtheo công thức:q(C0  Ccb )VmTrong đó:q: dung lượng hấp phụ (mg/g).V: Thể tích dung dịch (l ).m: Khối lượng chất hấp phụ (g ).C o , C cb : Nồng độ ban đầu, nồng độ tại thờiđiểm cân bằng của dung dịch (mg/l).Dung lượng hấp phụ cực đại của TBMđược xác định theo phương trình đẳngnhiệt Langmuir dạng tuyến tính:Ccb11.Ccb qqmqm .b86(10): 107 - 113b: hằng số Langmuir.Nghiên cứu động học hấp phụ của TBMtheo phương trình của Lagergren.Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậcnhất Lagergren [5].dqt k1 (qe  qt ).dtDạng tích phân của phương trình trên là:log(qe  qt )  log qe k1t2,303Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậchai có dạng:dqt k2 (qe  qt )2dtDạng tích phân của phương trình này là:t11 tqt k2 .qe2 qeTrong đó:qe , qt là dung lượng hấp phụ tại thời điểmcân bằng và tại thời điểm t (mg/g).k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (phút -1)và bậc hai (g.mg-1. phút-1) biểu kiến.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNKhảo sát ảnh hưởng của pH đến khả nănghấp phụ của TBMChuẩn bị các bình tam giác có dung tích100 ml. Cho 0,1g TBM vào mỗi bình vàthêm vào đó 100 ml dung dịch chứa riêngrẽ các ion kim loại Cu 2+ , Ni 2+ có nồng độxác định, pH thay đổi từ 1÷ 6. Tiến hànhlắc với tốc độ 250 vòng/phút trong 30phút ở nhiệt độ phòng (25 ± 1 0 C). Xácđịnh nồng độ còn lại của các ion kim loạitrong dung dịch tương ứng với các giá trịpH đó bằng phương pháp F- AAS.Kết quả được chỉ ra ở bảng 2 và hình 1.Trong đó:q m : dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).Bảng 2. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ của TBM1Co(mg/l)48,907Cu2+Ccb (mg/l)40,325248,90736,468pHq (mg/g)2,1463,109Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái NguyênCo (mg/l)49,064Ni2+Ccb (mg/l)42,546q(mg/g)1,62949,06438,3492,679108http://www.lrc-tnu.edu.vnLê Hữu Thiềng và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ348,90720,1157,19849,06423,9766,272448,90716,0798,20749,06420,9207,036548,90711,7119,29949, ...