Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nước thải bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ mùn cưa

Đề tài tiến hành nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ mùn cưa và đánh giá khả năng hấp phụ các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd trong mẫu nước thải. Các kết quả khảo sát cho thấy vật liệu hấp phụ chế tạo từ mùn cưa có thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với Cu, Pb, Zn, Cd dao động trong khoảng 20 - 30 phút; khoảng pH hấp phụ tối ưu dao động trong khoảng 4,5 - 5,5; tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu đạt 79,37 mgCu/g; 28,01 mgPb/g; 83,33 mgZn/g; 32,57 mgCd/g. Vật liệu sau quá trình sử dụng được giải hấp bằng 400 - 500 mL axit HNO3 0,2M cho 4,7 g vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nước thải bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ mùn cưa THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nước thải bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ mùn cưa Study on adsorption capacity of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd) in wastewater using fabricated material from sawdust Đinh Thị Thúy Hằng1, Phạm Thị Tuyết2, Nguyễn Thị Xoan3 1 Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, dinhthuyhanghp@vimaru.edu.vn 2 Công ty TNHH Coats Phong Phú 3 Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng Tóm tắt Đề tài tiến hành nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ mùn cưa và đánh giá khả năng hấp phụ các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd trong mẫu nước thải. Các kết quả khảo sát cho thấy vật liệu hấp phụ chế tạo từ mùn cưa có thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với Cu, Pb, Zn, Cd dao động trong khoảng 20 - 30 phút; khoảng pH hấp phụ tối ưu dao động trong khoảng 4,5 - 5,5; tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu đạt 79,37 mgCu/g; 28,01 mgPb/g; 83,33 mgZn/g; 32,57 mgCd/g. Vật liệu sau quá trình sử dụng được giải hấp bằng 400 - 500 mL axit HNO3 0,2M cho 4,7 g vật liệu. Từ khóa: Mùn cưa, khả năng hấp phụ, kim loại nặng. Abstract The research succeeded in fabricating adsorption material using sawdust and then assessing its adsorption capacity towards heavy metals including Cu, Pb, Zn, Cd in wastewater. The results revealed that the adsorption balance duration for Cu, Pb, Zn, Cd ranged from 20 - 30 minutes at optimum pH at 4.5 - 5.5; The maximum adsorption load of such material were investigated to be 79.37 mgCu/g; 28.01 mgPb/g; 83.33 mgZn/g; 32.57 mgCd/g. Fabricated material after use was totally desorbed with 400 - 500 mL of HNO3 solution (0.2M) for 4.7 g material. Keywords: Sawdust, adsorption capacity, heavy metals. 1. Mở đầu Hiện nay, loại bỏ kim loại nặng, phẩm nhuộm trong nước là một vấn đề chính trong xử lý môi trường bởi vì tính độc hại của chúng ngay cả khi ở nồng độ thấp [1, 3]. Nguồn phát sinh những chất ô nhiễm này là từ các quá trình sản xuất công nghiệp, ví dụ khai mỏ, công nghiệp dệt, sản xuất sơn, thuốc nhuộm [2],... Do vậy việc tìm kiếm và nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ có khả năng xử lí các ion kim loại gây ô nhiễm nước là rất cần thiết. Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi công bố kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ kim loại nặng của vật liệu chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên, phổ biến và rẻ tiền là mùn cưa. 2. Thực nghiệm 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu được lựa chọn là mẫu nước thải có hàm lượng kim loại nặng cao. Vật liệu hấp phụ được lựa chọn nghiên cứu được chế tạo từ mùn cưa. 2.2. Phương pháp chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) từ mùn cưa Nguyên liệu mùn cưa lấy về cắt nhỏ và rây lấy cỡ hạt phù hợp. Mùn cưa được hoạt hóa bằng cách ngâm và khuấy trong dung dịch HNO3 10% trong 2 giờ, rửa lại vật liệu bằng nước sạch rồi đem phơi khô. Tiếp theo đem sấy ở nhiệt độ 105 oC trong 2 giờ và tiếp tục sấy khô ở 70oC trong 10 giờ để tránh phá vỡ cấu trúc xốp trong vật liệu. HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 596 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 2.3. Khảo sát một số thông số hoá lý cơ bản của VLHP Để nghiên cứu các đặc tính hóa lý cơ bản của vật liệu, nhóm tác giả sử dụng các dụng cụ thí nghiệm như ống đong, bình định mức, pipet, cốc thủy tinh,… (Schott Duran - Đức), cân phân tích (Sartorious - Đức), tủ sấy (Binder - Đức). Quy trình thực hiện theo các bước sau: - Cân một lượng xác định vật liệu chế tạo được, ghi lại khối lượng đã cân (md); - Chuyển sang ống đong và ghi lại thể tích của lượng VLHP này (Vd), bổ sung thêm nước cất vào ống đong, để trong thời gian trương nở 12 giờ; - Gạn hết nước cất còn dư, để cho vật liệu ráo nước (không sấy hoặc phơi khô) trong khoảng 12 giờ, tiến hành xác định lại thể tích (Vs) và khối lượng (ms) của VLHP sau khi trương nở; - Tiến hành tính toán các thông số theo các công thức đã nói trên. 2.4. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu Chuẩn bị mẫu thử có hàm lượng Cu là 102,3 mg/L, hàm lượng Pb là 89,06 mg/L, hàm lượng Zn là 95,59 mg/L, hàm lượng Cd là 88,14 ...