Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại Cr (VI) trong môi trường nước của polyaniline

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO  
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  
HỒ THỊ THU HIỀN  
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM  
LOẠI Cr(VI) TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA  
POLYANILINE  
Chuyên ngành: Công nghệ hóa học  
Mã số: 60.52.75  
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT  
Đà Nẵng - Năm 2015  
Công trình được hoàn thành tại  
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. LÊ MINH ĐỨC  
Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Đình Lâm  
Phản biện 2: TS. Châu Thanh Nam  
Luận văn đã được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp  
Thạc sỹ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng ngày 7 tháng 3 năm 2015  
Có thể tìm hiểu luận văn tại:  
Trung tâm Thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng  
Thư viện trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng  
1
MỞ ĐẦU  
1. Tính cấp thiết của đề tài  
Nƣớc không chỉ là phƣơng tiện của nhiều hoạt động của đời  
sống mà còn là một thành tố thiết yếu tạo nên cơ thể con ngƣời. Có  
thể khẳng định rằng nếu thiếu nƣớc sạch con ngƣời không thể tồn tại.  
Ngoài tác động trực tiếp đến chất lƣợng sống của con ngƣời, sự  
xuống cấp nghiêm trọng của nguồn nƣớc cả về số lƣợng lẫn chất  
lƣợng còn kéo theo những hệ lụy nghiêm trọng đến hệ sinh thái tồn  
tại trong nguồn nƣớc nhƣ thực vật, động vật và cả hệ vi sinh vật. Ở  
Việt Nam đang tồn tại một thực trạng đó là nƣớc thải ở hầu hết các  
cơ sở sản xuất chỉ đƣợc xử lí sơ bộ thậm chí thải trực tiếp ra môi  
trƣờng. Hậu quả là môi trƣờng nƣớc kể cả nƣớc mặt và nƣớc ngầm ở  
nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Vì vậy, bên cạnh việc  
nâng cao ý thức của con ngƣời, siết chặt công tác quản lí môi trƣờng  
thì việc tìm ra phƣơng pháp nhằm loại bỏ các ion kim loại nặng, các  
hợp chất hữu cơ độc hại là vấn đề cấp bách.  
Đã có nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhằm tách các ion  
kim loại nặng ra khỏi môi trƣờng nhƣ: phƣơng pháp hóa lý, phƣơng  
pháp hấp phụ, phƣơng pháp trao đổi ion, phƣơng pháp sinh học,  
phƣơng pháp hóa học…Trong đó phƣơng pháp hấp phụ là một  
phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến bởi nhiều ƣu điểm so với các  
phƣơng pháp khác. Việc nghiên cứu tạo ra các loại vật liệu hấp phụ  
mới vẫn thu hút đƣợc nhiều quan tâm của các nhà khoa học.  
Hƣớng nghiên cứu ứng dụng các polyme dẫn làm vật liệu hấp  
phụ để xử lý môi trƣờng đã có những kết quả bƣớc đầu, mở ra hƣớng  
nghiên cứu mới trong sử dụng loại vật liệu này. Polyaniline (PANi)  
có khả năng trao đổi, hấp phụ một số kim loại nặng. PANi ổn định  
trong môi trƣờng nƣớc, dễ tổng hợp và rẻ tiền.  
Qua đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim  
loại Cr(VI) trong môi trƣờng nƣớc bằng vật liệu polyaniline” sẽ đƣa  
ra đƣợc những đánh giá về khả năng hấp phụ cũng nhƣ các yếu tố  
2
ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ các kim loại nặng của loại vật liệu  
hấp phụ này.  
2. Mục đích nghiên cứu  
Bằng phƣơng pháp hóa học, tổng hợp vật liệu hấp phụ PANi,  
vật liệu sau khi tổng hợp khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại  
Cr(VI) của vật liệu hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc và đánh giá khả  
năng hấp phụ với các mẫu nƣớc thải công nghiệp thực tế.  
3. Đối tƣợng nghiên cứu  
Đối tƣợng đƣợc nghiên cứu ở đây là PANi và Cr(VI) và phạm  
vi nghiên cứu chỉ ở quy mô phòng thí nghiệm Khoa Hóa- Trƣờng  
Đại học Bách khoa- ĐHĐN.  
4. Phƣơng pháp và thiết bị nghiên cứu  
Thực hiện tổng hợp PANi bằng phƣơng pháp hóa học, khảo sát  
các tính chất của PANi bằng các phƣơng pháp: Phƣơng pháp kính  
hiểm vi điện tử quét (SEM) phƣơng pháp phổ hấp thu hồng ngoại  
(FTIR), phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử (AAS), phƣơng pháp phân  
tích nhiệt trọng lựơng TGA và phƣơng pháp hấp phụ (mô hình hấp  
phụ langmuir)  
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn  
Đánh giá đƣợc khả năng hấp phụ ion kim loại Cr(VI) của vật  
liệu hấp phụ PANi trong môi trƣờng nƣớc và từ đó sẽ tìm ra một quá  
trình chuẩn để tạo ra vật liệu hấp phụ trong xử lí môi trƣờng.  
Kết quả đề tài góp phần vào việc tìm ra đƣợc 1 loại vật liệu  
mới có khả năng ứng dụng trong xử lí môi trƣờng đem lại hiệu quả  
kinh tế cao.  
6. Cấu trúc của luận văn  
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN  
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM  
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  
3
CHƢƠNG 1  
TỔNG QUAN  
1.1. GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ  
1.1.1. Hiện tƣợng hấp phụ  
1.1.2. Hấp phụ vật lý  
1.1.3. Hấp phụ hóa học  
1.2. HẤP PHỤ TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC  
1.3. CÂN BẰNG HẤP PHỤ  
1.3.1. Dung lƣợng hấp phụ cân bằng.  
1.3.2. Hiệu suất hấp phụ  
1.4. CÁC MÔ HÌNH CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH HẤP  
PHỤ  
1.4.1. Mô hình động học hấp phụ  
1.4.2. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ  
1.5. TỔNG QUAN VỀ POLYMER DẪN  
1.6. POLYANILINE (PANi)  
1.6.1. Tổng quan  
1.6.2. Cấu trúc của polyaniline  
1.6.3. Phân loại PANi  
1.6.4. Tính chất của polyaniline  
1.6.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng dẫn điện của  
PANi  
1.6.6. Phƣơng pháp tổng hợp polyanline  
1.6.7. Ứng dụng của polyaniline  
1.7. TÍNH CHẤT ĐỘC HẠI CỦA CROM.  
1.8. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  
1.8.1. Phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA)  
1.8.2. Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR)  
1.8.3. Phƣơng pháp phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX)  
1.8.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ  
4
CHƢƠNG 2  
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  
2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT  
2.1.1. Dụng cụ  
2.1.2. Thiết bị  
- Máy đo pH Precisa 900 (Thụy Sỹ)  
- Tủ sấy Jeio tech ( Hàn Quốc)  
- Rây 0,09mm  
- Máy hút chân không  
- Bình hút ẩm  
- Kính hiển vi điện tử quét SEM-EDX Jeol 6490 – JED 2300  
(Nhật Bản)  
- Máy quang phổ hồng ngoại FTIR (Fourrier Transformation  
InfraRed)  
- Máy khuấy từ tạo hỗn hợp đồng nhất  
2.1.3. Hóa chất  
- Nƣớc cất 2 lần  
- Anilin (độ tinh khiết > 99,5%)  
- K2Cr2O7  
- H2SO4 (98%)  
- Ammonium persulfate (APS, 98%)  
- NaOH  
- HCl  
- Axeton  
- Metanol  
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  
2.2.1. Tổng hợp PANi theo phƣơng pháp hóa học  
Tổng hợp PANi có nhiều phƣơng pháp, tuy nhiên trong đề tài  
này chúng tôi sử dụng phƣơng pháp hóa học để tổng hợp PANi, quá  
trình thí nghiệm đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trƣờng  
ĐHBK Đà Nẵng.  
5
2.2.2. Xác định vi cấu trúc màng PANi  
Vi cấu trúc màng PANi đƣợc xác định bằng phƣơng pháp SEM  
thực hiện trên kính hiển vi điện tử quét SEM-EDX Jeol 6490 – JED  
2300 (Nhật Bản). Mẫu đƣợc gửi đo tại Trung tâm đánh giá hƣ hỏng  
vật liệu, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam.  
2.2.3. Xác định thành phần của màng PANi  
Thành phần của PANi đƣợc xác định bằng phƣơng pháp FTIR  
trên máy quang phổ hồng ngoại FTIR (Fourier Transformation  
InfraRed) tại trƣờng Đại Học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng  
2.2.4. Phƣơng pháp đo nhiệt trọng lực TGA  
Cân khoảng 0,5mg mẫu đã đƣợc sấy khô trên cân điện tử. Sau  
đó cho lần lƣợt vào các lọ đốt bằng platin đặt trong máy điều nhiệt  
với tốc độ 100C/phút. Mẫu đƣợc đo trên máy NETZSCH STA  
409/PC/PG tại trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội.  
2.2.5. Phƣơng pháp phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX)  
Xác định thành phần pha của PANi bằng phƣơng pháp EDX  
mẫu đƣợc gửi tại trung tâm đánh giá hƣ hỏng vật liệu – Viện Khoa  
học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam.  
2.2.6. Phƣơng pháp phổ hấp phụ nguyên tử AAS  
Dung dịch sau khi hấp phụ xong đƣợc lọc, bỏ bã và gửi để xác  
định nồng độ của ion kim loại Cr(VI) trong dung dịch sau hấp phụ  
bằng phƣơng pháp hấp phụ nguyên tử (AAS) tại Trung tâm đánh giá  
hƣ hỏng vật liệu – Viện khoa học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học  
Việt Nam.  
2.2.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ  
ion kim loại Cr(IV) của vật liệu hấp phụ  
+ Nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ  
+ Thời gian hấp phụ  
+ Liều lƣợng của chất hấp phụ  
+ Môi trƣờng pH của dung dịch  
+ Dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu  
6
+ Áp dụng với mẫu nƣớc thải công nghiệp  
2.3. CHUẨN BỊ DUNG DỊCH Cr(VI)  
CHƢƠNG 3  
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  
3.1. TỔNG HỢP PANI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC  
3.1.1. Hóa chất và thiết bị  
3.1.2. Tổng hợp  
Mẫu đƣợc tổng hợp theo trình tự sau: lấy 0,91ml monomer  
Anilin 0,2M phân tán trong 70,69ml nƣớc cất cho vào bình định mức  
100ml + 8,4ml dung dịch H2SO4 đậm đặc 1M, tiến hành khuấy ở  
nhiệt độ phòng (250C) bằng máy khuấy từ trong 4h.  
Cho 2,28gam chất oxi hóa amonipesunfat (APS) vào 20ml  
nƣớc cất khuấy đều, sau đó cho vào buret và nhỏ từ từ xuống bình  
định mức đang khuấy trộn từ 30 phút đến 60 phút, có thể nhận thấy  
phản ứng xảy ra ngay từ những phút đầu tiên khi cho chất oxi hóa  
vào. Màu của hỗn hợp chuyển sang màu xanh và đen dần. Tiếp tục  
khuấy trong vòng 9h. Sau đó tắt máy khuấy, để dung dịch qua đêm  
và tiến hành lọc.  
Hỗn hợp đƣợc lọc trên phễu lọc chân không, trong suốt quá  
trình lọc dùng nƣớc cất rửa liên tục cho đến khi pH=7, tiếp theo là  
rửa bằng dung dịch axeton : methanol theo thể tích 1:1 để loại bỏ hết  
monomer còn dƣ trong sản phẩm, lấy sản phẩm ra cho vào đĩa thủy  
tinh sạch, sấy khô sản phẩm ở nhiệt độ 600C trong 4h, sau đó cho  
mẫu vào lọ thủy tinh có nút mài và cất giữ trong bình hút ẩm[12].  
7
Hình 3.1. PANi sau khi tổng hợp  
3.2. PHỔ HỒNG NGOẠI CỦA PANi TRƢỚC HẤP PHỤ  
Hình 3.2. Phổ FITR của PANi trước khi hấp phụ  
Dựa vào các tài liệu [16] phân tích phổ hồng ngoại của PANi,  
tiến hành đọc phổ đồ của PANi thu đƣợc trƣớc hấp phụ, thu đƣợc kết  
quả phân tích nhƣ sau:  
+ Trong vùng từ 3423- 2924 cm-1  
Đặc trƣng cho dao động hóa trị của liên kết N-H và C-H thơm  
của C6H5-H  
+ Trong vùng từ 1560-1482 cm-1  
Đặc trƣng cho dao động hóa trị của nhóm liên kết vòng  
Quinoid, của nhóm C=C trong vòng thơm trong PANi và hƣớng tới  
hình thành trạng thái dẫn trong PANi. Trùng với tài liệu đã đƣợc  
công bố trƣớc đó [9]  
+ Trong vùng 1297-1105 cm-1  
8
Là đặc trƣng cho dao động của các liên kết C-N trong vòng  
thơm và N-quinoid-N.  
Kết quả phân tích phổ hồng ngoại chứng tỏ mẫu thu đƣợc có  
cấu trúc của PANi dạng muối và PANi thu đƣợc ở trạng thái oxy hóa  
nhƣ trong tài liệu đã công bố [14].  
3.3. KẾT QUẢ ẢNH SEM CỦA PANi TRƢỚC HẤP PHỤ  
Hình 3.3. Ảnh chụp SEM của PANi  
Từ hình 3.3 ta có thể nhìn thấy rằng PANi tạo thành có cấu trúc  
khá xốp nên nó thuận lợi cho việc hấp phụ ion kim loại nặng trong  
nƣớc. Kích thƣớc của các hạt khoảng 0,5-2µm, PANi có dạng sợi và  
tƣơng đối đồng đều và với cấu trúc dạng sợi này thì độ dẫn điện của  
PANi sẽ tăng lên đáng kể [19].  
3.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ  
TRÌNH HẤP PHỤ CỦA PANi  
3.4.1. Ảnh hƣởng pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI) của  
PANi  
9
Tiến hành: Dung dịch Cr(VI) nồng độ 10,12ppm đƣợc cho vào  
các bình nón với thể tích 50ml, pH trong các bình nón đƣợc điều  
chỉnh từ 1÷7. Bỏ vào mỗi bình nón 0,1g PANi dạng bột để khảo sát  
khả năng hấp phụ Cr(VI) của PANi. Dung dịch đƣợc khuấy liên tục  
bằng máy khuấy từ ở tốc độ 150 vòng/phút trong thời gian là 50 phút  
ở nhiệt độ phòng thí nghiệm. Sau đó lấy mẫu đem đi lọc, bỏ bã rắn và  
dung dịch đƣợc gửi đi để xác định nồng độ còn lại của ion Cr(VI)  
trong dung dịch sau hấp phụ.  
(a)  
(b)  
Hình 3.4. Dung dịch Cr(VI) trước (a) và sau (b) khi xử lý hấp  
phụ Cr(VI)bằng PANi ở các giá trị pH khác nhau  
10  
Bảng 3.1. Ảnh hưởng pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI)  
pH  
1
Ct (mg/l)  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
Cs (mg/l)  
3,95  
q (mg/g)  
3,03  
H (%)  
60,5  
79,45  
66,8  
59,9  
50,3  
46,5  
39,1  
2
2,08  
4,02  
3
2,82  
3,34  
4
3,91  
2,99  
5
4,77  
2,52  
6
5,35  
2,33  
7
6,09  
1,96  
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cr(VI)  
Dựa vào bảng 3.1 và đồ thị 3.5 ta thấy tại pH = 2 thì hiệu suất  
hấp phụ Cr(VI) cao nhất, càng tăng pH thì hiệu suất hấp phụ của vật  
hấp phụ càng giảm.  
Khi pH dung dịch cao các anion pha tạp đƣợc khử ra khỏi  
polymer. Mạch polymer hầu nhƣ không mang điện, quay trở lại trạng  
thái không mang điện.  
Ngoài ra trong dung dịch dicromat luôn tồn tại cân bằng:  
2-  
2CrO4 + 2H+ = Cr2O72- +H2O  
Trong môi trƣờng axit, cân bằng trên dịch chuyển sang phải,  
2-  
làm tăng nồng độ Cr2O7 , khi đó sự hấp phụ Cr(VI) chủ yếu là sự  
2-  
hấp phụ Cr2O7 . Xét về khối lƣợng thì Cr(VI) bị hấp phụ thì một  
2-  
anion Cr2O72- tƣơng đƣơng với hai anion CrO4 . Mặt khác, xét về ảnh  
11  
2-  
hƣởng của hiệu ứng không gian thì sự hấp phụ một anion Cr2O7  
2-  
thuận lợi hơn so với sự hấp phụ hai anion CrO4 . Nhƣ vậy, khi nồng  
độ Cr2O72- trong dung dịch lớn hơn nồng độ CrO42- thì lƣợng Cr(VI)  
bị hấp phụ càng cao [6]. Ta chọn pH=2 cho các khảo sát tiếp theo.  
3.4.2. Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI)  
của PANi  
Tiến hành: Thời gian hấp phụ đƣợc khảo sát từ 5 ÷120 phút.  
Trong thời gian hấp phụ, mẫu đƣợc khuấy trộn đều liên tục bằng mấy  
khuấy từ ở nhiệt độ phòng.  
Sau khi hấp phụ, mẫu đƣợc lọc, PANi đƣợc rửa sạch và sấy  
khô. Dung dịch đƣợc gửi xác định nồng độ Cr(VI) sau khi hấp phụ  
tại Trung tâm đánh giá hƣ hỏng vật liệu – Viện khoa học vật liệu –  
Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam bằng phƣơng pháp hấp phụ  
nguyên tử (AAS). Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng 3.2.  
(a)  
(b)  
Hình 3.6. Dung dịch Cr(VI)trước (a) và sau (b) khi xử lý hấp  
phụ bằng PANi ở thời gian khác nhau.  
12  
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ Cr(VI)  
Thời gian  
Ct (mg/l)  
10,25  
10,25  
10,25  
10,25  
10,25  
10,25  
10,25  
Cs (mg/l)  
6,22  
q (mg/g)  
2,02  
H (%)  
39,32  
55,90  
71,90  
76,78  
80,78  
83,51  
85,56  
5
10  
20  
30  
60  
90  
120  
4,52  
2,87  
2,88  
3,69  
2,38  
3,94  
1,97  
4,14  
1,69  
4,28  
1,48  
4,39  
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ Cr(VI)  
Kết quả thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.7 cho ta thấy khi thời  
gian hấp phụ tăng thì nồng độ Cr(VI) trong dung dịch sau hấp phụ  
giảm, đẫn đến hiệu suất hấp phụ và dung lƣợng hấp phụ tăng lên.  
Theo kết quả khảo sát sau khoảng 50 phút các đƣờng biểu diễn sự  
phụ thuộc của dung lƣợng hấp phụ vào thời gian có xu hƣớng tăng  
chậm, gần nhƣ không đổi chứng tỏ sự hấp phụ của vật liệu đã ổn định  
và đạt đến cân bằng hấp phụ. Ở đây tôi chọn khoảng thời gian là 60  
phút cho các thí nghiệm tiếp theo.  
3.4.3. Ảnh hƣởng của lƣợng chất hấp phụ đến hiệu suất của  
PANi.  
Tiến hành: Chuẩn bị 7 bình dung dịch, mỗi bình chứa 50ml  
13  
dung dịch Cr(VI) có nồng độ 10,12ppm. Dung dịch đƣợc điều chỉnh  
pH = 2. Vật liệu hấp phụ PANi đƣợc cho vào các bình với khối lƣợng  
0,1 ÷ 0,7g/l.  
Điều kiện hấp phụ: Thời gian 60 phút, khuấy trộn đều liên tục  
bằng máy khuấy từ. Dung dịch sau khi hâp phụ, đƣợc lọc và gửi mẫu  
để xác định hàm lƣợng Cr(VI) bằng phƣơng pháp hấp phụ nguyên tử  
(AAS) tại Trung tâm đánh giá hƣ hỏng vật liệu –Viện khoa học vật  
liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam. Kết quả thể hiện ở bảng 3.3  
Hình 3.8. Dung dịch Cr(VI) trước khi khảo sát ảnh hưởng của  
lượng hấp phụ  
Hình 3.9. Dung dịch Cr(VI) sau khi khảo sát ảnh hưởng của  
lượng hấp phụ  
14  
Bảng 3.3 ảnh hưởng của liều hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ  
Vật liệu hấp  
Ct(mg/l)  
Cs(mg/l)  
H(%)  
phụ(g/l)  
0,1  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
10,12  
7,31  
5,45  
3,18  
1,98  
1,25  
1,13  
1,09  
27,77  
46,15  
68,58  
80,43  
87,65  
88,83  
89,23  
0,2  
0,3  
0,4  
0,5  
0,6  
0,7  
Hình 3.10. Ảnh hưởng của liều hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ  
Hiệu suất hấp phụ của Cr(VI) đƣợc nghiên cứu khi thay đổi  
liều lƣợng chất hấp phụ từ 0,1 đến 0,7g ở nhiệt độ phòng. Nhìn vào  
đồ thị ta thấy khi tăng liều lƣợng chất hấp phụ thì hiệu suất hấp phụ  
của PANi có tăng lên đáng kể. Khi lƣợng chất hấp phụ PANi tăng  
hơn 0,5g/l thì hiệu suất hấp phụ tăng chậm dần và gần nhƣ không đổi  
ở các liều lƣợng hấp phụ lớn hơn.  
Điều này đƣợc giải thích là: số lƣợng tâm hấp phụ tăng, hiệu  
suất hấp phụ tăng. Nhƣng nồng độ Cr(VI) trong dung dịch không  
tăng thêm, hấp phụ đạt bão hòa.  
15  
3.4.4. Ảnh hƣởng của nồng độ Cr(VI) ban đầu đến dung  
lƣợng hấp phụ của PANi  
Tiến hành: cân 0,1g PANi và 50ml dung dịch Cr(VI) 10ppm  
cho vào lần lƣợt 7 bình nón 100ml đƣợc đánh số thứ tự, pH của dung  
dịch đƣợc điều chỉnh bằng 2, thời gian hấp phụ 60 phút và nồng độ  
của Cr(VI) thay đổi từ 5÷70ppm, khuấy 7 mẫu bằng máy khuấy từ  
với tốc độ khuấy 150 vòng/phút các thí nghiệm đƣợc tiến hành ở  
nhiệt độ phòng, dung dịch sau khi hấp phụ đƣợc lọc, bỏ bã và đem  
gửi đi xác định nồng độ Cr(VI) còn lại bằng phƣơng pháp hấp phụ  
nguyên tử (AAS) tại Trung tâm đánh giá hƣ hỏng vật liệu – Viện  
khoa học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam. Kết quả đƣợc  
thể hiện ở bảng 3.4.  
Hình 3.11. Dung dịch Cr(VI) trước khi khảo sát ảnh hưởng của  
Cr(VI) ban đầu  
Hình 3.12. Dung dịch Cr(VI) sau khi khảo sát ảnh hưởng  
Cr(VI) ban đầu  
16  
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) đến khả năng hấp phụ  
Ct (mg/l)  
5,17  
Cs (mg/l)  
0,79  
q (mg/g)  
21,90  
42,00  
50,45  
63,19  
69,24  
70,55  
76,70  
Cs/q (g/l)  
0,04  
H(%)  
84,72  
79,56  
52,52  
41,32  
34,95  
27,60  
22,00  
9,93  
2,03  
0,05  
19,21  
30,59  
39,63  
51,12  
69,73  
9,12  
0,18  
17,95  
25,78  
37,01  
54,39  
0,28  
0,37  
0,52  
0,71  
Hình 3.13. ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) đến hiệu suất hấp phụ  
Nhìn vào đồ thị 3.13 ta thấy khi tăng nồng độ Cr(VI) trong  
dung dịch thì hiệu suất hấp phụ giảm dần.  
Điều này đƣợc giải thích là khi nồng độ Cr(VI) ban đầu còn  
thấp, các trung tâm hoạt động trên bề mặt của vật liệu hấp phụ vẫn  
chƣa đƣợc hấp phụ bởi các ion Cr(VI). Do đó lúc này, nồng độ  
Cr(VI) tăng thì hiệu suất hấp phụ tăng lên. Tuy nhiên đến một thời  
điểm nào đó, khi các trung tâm trên đã đƣợc che phủ hết bởi Cr(VI),  
thì khả năng hấp phụ của vật liệu Cr(VI) giảm rất mạnh. Bề mặt vật  
liệu hấp phụ trở nên bão hòa dần bởi Cr(VI) [7].  
17  
3.5. ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ  
Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của vật liệu hấp  
phụ đối với Cr(VI). Dựa vào đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir  
dạng tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb sẽ xác  
định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir  
Phƣơng trình Langmuir có dạng:  
C
q
1
C
qmax KL qmax  
Trong đó: qmax là dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg Cr(VI)/g  
PANi), KL là hằng số thực nghiệm Langmuir (l/mg)  
Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mô tả một quá trình hấp  
phụ có cấu trúc đồng nhất, có thể ƣớc lƣợng dung lƣợng hấp phụ tối  
đa của vật liệu hấp phụ. [23]  
Chuẩn bị 7 bình nón đánh số thứ tự, mỗi bình cho vào 0,1g vật  
liệu hấp phụ. Thêm 50ml dung dịch Cr(VI) với nồng độ thây đổi từ  
5÷70ppm.  
Điều kiện hấp phụ: thời gian 60 phút, pH=2, khuấy trộn liên  
tục bằng máy khuấy từ với tốc độ 150 vòng/phút, dung dịch sau khi  
hấp phụ đem đi lọc, bỏ bã, và gửi mẫu để xác định nồng độ của ion  
kim loại Cr(VI) còn lại trong dung dịch.  
Bảng 3.5 ảnh hưởng của Cr(VI) đến dung lượng hấp phụ  
Ct (mg/l)  
5,17  
Cs (mg/l)  
0,79  
q (mg/g)  
21,90  
42,00  
50,45  
63,19  
69,24  
70,55  
76,70  
Cs/q (g/l)  
0,04  
9,93  
2,03  
0,05  
19,21  
30,59  
39,63  
51,12  
69,73  
9,12  
0,18  
17,95  
25,78  
37,01  
54,39  
0,28  
0,37  
0,52  
0,71  
18  
Hình 3.14. Đường hấp phụ đẳng nhiệt của PANi  
Dựa vào số liệu thực nghiệm cho thấy mô hình hấp phụ đẳng  
nhiệt Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của PANi đối với Cr(VI).  
Từ kết quả thu đƣợc trên đồ thị hình 3.14 và dựa vào phƣơng  
trình thực nghiệm 1.4 ta xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại  
của PANi qmax = 83,33 (mg/g) và hằng số hấp phụ là K= 0,285 thu  
đƣợc nằm trong khoảng thuận lợi cho sự hấp phụ chứng tỏ PANi  
tổng hợp theo phƣơng pháp hóa học là vật liệu hấp phụ tƣơng đối tốt  
cho việc hấp phụ Cr(VI) gây ô nhiễm cho môi trƣờng.  
3.6. KẾT QUẢ PHỔ FTIR SAU HẤP PHỤ  
Hình 3.15. Phổ FTIR của PANi sau khi hấp phụ Cr(VI)  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 26 trang yennguyen 13460 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại Cr (VI) trong môi trường nước của polyaniline", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdftom_tat_luan_van_nghien_cuu_kha_nang_hap_phu_ion_kim_loai_cr.pdf