Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh methylene trong dung dịch nước bằng vật liệu lá thông ba lá Pinus kesiya tại Đà Lạt

Nghiên cứu trình bày khả năng xử lý xanh methylene nhờ quá trình hấp phụ của vật liệu hấp phụ được chế tạo từ lá thông ba lá Penus Kesiya trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau về thời gian hấp phụ, khoảng pH và nồng độ của xanh methylene. Nghiên cứu nhằm tìm kiếm giải pháp xử lý thuốc nhuộm xanh methylene với chi phí thấp và thân thiện với môi trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh methylene trong dung dịch nước bằng vật liệu lá thông ba lá Pinus kesiya tại Đà Lạt HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METHYLENE TRONG DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU LÁ THÔNG BA LÁ PINUS KESIYA TẠI ĐÀ LẠT Lê Thị Xuân - 1513122 Lê Thị Như Quỳnh - 1513109 Trần Thị Ngọc Mai - 1510427 Lớp HHK39, Khoa Hóa học 1. MỞ ĐẦU Xanh methylene là một loại thuốc nhuộm được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp dệt nhuộm, thường được sử dụng trực tiếp để nhuộm màu vải, sợi bông hay dùng để nhuộm giấy; nhuộm các sản phẩm từ tre nứa và chế mực viết. Xanh methylene có thể gây ra các bệnh về mắt, da, đường hô hấp, đường tiêu hóa và thậm chí gây ung thư. Nồng độ xanh methylene trong nước quá cao sẽ cản trở sự hấp thụ oxy vào nước từ không khí do đó làm cản trở sự sinh trưởng của các động thực vật, gây ra hiện tượng xáo trộn hoạt động của vi sinh vật và ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của nước. Nghiên cứu trình bày khả năng xử lý xanh methylene nhờ quá trình hấp phụ của vật liệu hấp phụ được chế tạo từ lá thông ba lá Penus Kesiya trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau về thời gian hấp phụ, khoảng pH và nồng độ của xanh methylene. Nghiên cứu nhằm tìm kiếm giải pháp xử lý thuốc nhuộm xanh methylene với chi phí thấp và thân thiện với môi trường. 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Vật liệu: Lá thông ba lá ( Pinus kesiya) khô được thu thập tại Đà Lạt; Dung dịch chất hữu cơ xanh methylene 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU • Thu thập và sử dụng lá thông khô tạo thành 3 vật liệu hấp phụ là: Vật liệu thô, vật liệu có xử xử lý bazo, vật liệu có xử lý acid. • Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu • Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của vật liệu • Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến khả năng hấp phụ của vật liệu • Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ. Xây dựng đường đẳng nhiệt và xác định dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu. 40 HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sử dụng phương pháp trắc quang so màu. 5. KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METHYLENE CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ 5.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ của vật liệu Nhận xét: Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng trong miền pH khảo sát dung lượng hấp phụ xanh methylene tăng khi pH tăng. Điều này có thể được giải thích như sau, ở giá trị pH thấp (nồng độ H+ cao) thì xảy ra sự hấp phụ cạnh tranh giữa ion H+ và cation MB+, do đó làm giảm dung lượng hấp phụ xanh methylene của vật liệu. Với giá trị pH=8 thì bề mặt vật liệu tích điện âm, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp phụ cation MB+. Như vậy, pH=8 là giá trị pH tối ưu cho quá trình hấp phụ xanh methylene. Kết quả này phù hợp với một số nghiên cứu hấp phụ xanh methylene của một số vật liệu có nguồn gốc tự nhiên. Ngoài ra, dung lượng hấp phụ xanh methylene tại pH=8 của ba loại vật liệu tăng dần theo thứ tự như sau: qLT < qLTB < qLTA 5.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian Hình 3.4. Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ của vật liệu vào thời gian Nhận xét: Khi thời gian hấp phụ tăng thì dung lượng hấp phụ tăng. Trong khoảng thời gian từ 10 đến 90 phút dung lượng hấp phụ tăng tương đối nhanh và dần ổn định 41 HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 trong khoảng thời gian từ 120 240 phút. Do vậy, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 120 phút. Kết quả này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo. Ngoài ra, dung lượng hấp phụ xanh methylene tại thời điểm cân bằng của ba loại vật liệu tăng dần theo thứ tự như sau: qLT < qLTB < qLTA. 5.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu Hình 3.5. Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ xanh methylene ban đầu Nhận xét: Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu suất hấp phụ xanh methylene giảm khi tăng nồng độ xanh methylene ban đầu. Điều này có thể giải thích rằng, vì khối lượng vật liệu được giữ cố định nên số lượng tâm hấp phụ là cố định, do đó khi ở nồng độ thấp, lượng chất hấp phụ ít, khả năng hấp phụ là hoàn toàn, hiệu suất hấp phụ cao. Khi ở nồng độ cao, lượng xanh methylene nhiều, vượt quá so với số lượng tâm hấp phụ cho nên sẽ còn nhiều chất hấp phụ không bị hấp phụ, do đó hiệu suất hấp phụ sẽ giảm đi 5.4. Nghiên cứu động học hấp phụ 5.4.1. Động học hấp phụ của vật liệu LT Hình 3.6. Động học biểu kiến bậc nhất của quá trình hấp phụ xanh methylene bằng vật liệu LT 42 HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2018 Hình 3.7. Động học biểu kiến bậc hai của quá trình hấp phụ xanh methylene bằng vật liệu LT 5.4.2. Động học hấp phụ của vật liệu LTB Hình 3.8. Động học biểu kiến bậc nhất của quá trình hấp phụ xanh methylene bằng vật liệu LTB Hình 3.9. Động học biểu kiến bậc hai của quá trình hấp phụ xanh methylene bằng vật liệu LTB 43 Kỷ yếu tóm tắt Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên 2018 5.4.3 ...