Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Ni2+ trong môi trường nước trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và ứng dụng vào xử lý môi trường

Các thành phần hữu cơ này có khả năng biến đổi để tạo ra các tâm hấp phụ để hấp phụ các cation kim loại nặng. Tuy nhiên, việc nghiên cứu sử dụng bã mía ứng dụng vào xử lí môi trường còn ít được quan tâm. Để góp phần vào việc tìm kiếm các vật liệu hấp phụ sẵn có, rẻ tiền cho việc xử lí môi trường, trong công trình này chúng tôi nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ bã mía đối với ion Ni2+ và thử sử dụng VLHP này để xử lí một mẫu nước thải có chứa ion Ni2+ .
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Ni2+ trong môi trường nước trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và ứng dụng vào xử lý môi trường T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Ni2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ BÃ MÍA VÀ ỨNG DỤNG VÀO XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG Hoàng Ngọc Hiền, Lê Hữu Thiềng (Trường ĐH Sư phạm - ĐH Thái Nguyên) 1. Mở đầu Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ các khu công nghiệp, các khu chế xuất đã dẫn tới sự tăng nhanh hàm lượng các ion kim loại nặng trong các nguồn nước thải. Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp tách loại các ion kim loại trong môi trường nước. Trong đó, việc tận dụng các phụ phNm nông nghiệp làm vật liệu để hấp phụ các ion kim loại nặng đang được nhiều người quan tâm[1],[2]. Nước ta là một nước nông nghiệp, do vậy nguồn phụ phNm nông nghiệp khá lớn. Một trong những phụ phNm nông nghiệp có số lượng lớn là bã mía. Cùng với sự phát triển mạnh của ngành mía đường, hàng năm các nhà máy đường thải ra một lượng lớn bã mía. Bã mía chiếm khoảng 26,8-32% lượng mía ép, bã mía khô chứa khoảng 34,5% xenlulozơ, 24% hemixenlulozơ, và 22-25% lignin [3]. Các thành phần hữu cơ này có khả năng biến đổi để tạo ra các tâm hấp phụ để hấp phụ các cation kim loại nặng. Tuy nhiên, việc nghiên cứu sử dụng bã mía ứng dụng vào xử lí môi trường còn ít được quan tâm. Để góp phần vào việc tìm kiếm các vật liệu hấp phụ sẵn có, rẻ tiền cho việc xử lí môi trường, trong công trình này chúng tôi nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ bã mía đối với ion Ni2+ và thử sử dụng VLHP này để xử lí một mẫu nước thải có chứa ion Ni2+. 2.Thực nghiệm 2.1. Dụng cụ hoá chất - Các hoá chất được sử dụng để nghiên cứu có độ tinh khiết PA. - Nồng độ ion Ni2+ được xác định bằng phương pháp đo quang với thuốc thử đimetylglyoxim và được đo trên máy UV 1700 Phamaspec (Shimadzu - Nhật Bản). - pH của dung dịch được xác định bằng máy đo pH 900 Precisa (Thuỵ Sĩ). - Máy lắc, máy nghiền bi, tủ sấy; các loại pipet, buret, bình tam giác,… 2.2.Chế tạo vật liệu hấp phụ Bã mía được xử lí sơ bộ bằng cách ngâm trong nước cất 3-4 giờ, rửa sạch sau đó sấy khô ở 1000C trong 24 giờ. Bã mía khô được nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi, rây và rửa bột bã mía thu được bằng nước cất nóng trong 1 giờ, sấy khô ở 1000C; cuối cùng được rửa bằng dung môi n-hexan/etanol (1:1) trên hệ thống sohxlet trong 4 giờ. Bã mía sau khi nghiền nhỏ, rửa và sấy khô được hoạt hoá bằng anhydrit succinic thu được VLHP.[2] 2.3 Khảo sát dung lượng hấp phụ của VLHP đối với ion Ni2+ Cân chính xác 0,5g VLHP cho vào cốc thuỷ tinh dung tích 100ml, thêm vào đó 50ml dung dịch Ni2+, lắc đều trong 2 giờ. Lọc thu lấy nước lọc, xác định nồng độ Ni2+ còn lại. Từ đó tính dung lượng hấp phụ của VLHP đối với Ni2+ theo công thức: q= 122 C0 − Cf .V m T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 Trong đó: C0, Cf là nồng độ Ni2+ trước và sau hấp phụ (mg/l); m là khối lượng VLHP (gam); V là thể tích dung dịch (lit). Kết quả được chỉ ra ở bảng 1. Bảng 1. Dung lượng hấp phụ của VLHP đối với ion Ni2+ Nồng độ Ni2+ trước hấp phụ (mg/l) 168,400 Nồng độ Ni2+ sau hấp phụ (mg/l) 2,840 Dung lượng hấp phụ (mg/g) 16,556 2.4 Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ Lấy 7 cốc thuỷ tinh dung tích 100ml, cho vào mỗi cốc 0,5g VLHP, thêm vào đó 50ml dung dịch Ni2+, lắc trên máy lắc trong các khoảng thời gian khác nhau từ 10 ÷ 120 phút. Lọc thu lấy nước lọc, xác định nồng độ Ni2+ còn lại. Kết quả được chỉ ra ở bảng 2 và hình 1. Bảng 2. Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ Thời gian (phút) 10 20 40 60 80 100 120 Nồng độ Ni2+ trước hấp phụ (mg/l) 168,40 168,40 168,40 168,40 168,40 168,40 168,40 Nồng độ Ni2+ sau hấp phụ (mg/l) 4,08 3,38 4,00 2,86 2,80 2,80 2,78 Dung lượng hấp phụ (mg/g) 16,43 16,47 16,53 16,55 16,56 16,56 16,56 Dung lượng hấp phụ (mg/g) 16.580 16.560 16.540 16.520 16.500 16.480 16.460 16.440 16.420 0 20 40 60 80 100 120 140 T hời gian (phút ) Hình 1. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ theo thời gian Qua bảng 2 và hình 1 chúng tôi thấy, trong khoảng thời gian khảo sát 10 ÷ 120 phút: từ 10 đến 60 phút dung lượng hấp phụ tăng nhanh, từ 60 phút trở đi dung lượng hấp phụ tăng chậm và tương đối ổn định. Do đó, chúng tôi chọn thời gian 60 phút để nghiên cứu tiếp theo. 2.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ Lấy 5 cốc thuỷ tinh dung tích 100ml, cho vào mỗi cốc 0,5g VLHP và 50ml dung dịch 2+ Ni có pH khác nhau trong khoảng từ 1,47 ÷ 6,24. Tiến hành sự hấp phụ trong 60 phút. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3 và hình 2. Bảng 3. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ pH 1,47 2,40 4,06 5,10 6,24 Nồng độ Ni2+ trước hấp phụ (mg/l) 172,60 172,00 177,40 182,00 184,80 Nồng độ Ni2+ sau hấp phụ (mg/l) 15,34 8,26 4,26 4,36 7,12 Dung lượng hấp phụ (mg/g) 15,726 16,374 17,314 17,764 17,768 123 Dung lượng hấp phụ (mg/g) T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 18 17.5 17 16.5 16 15.5 0 1 2 3 4 5 6 7 pH Hình ...