Tải bản đầy đủ
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ

Tải bản đầy đủ

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ
STT

1
2
3
4

Lượng vật
liệu
0,2
0,5
1
1,5

Vật liệu M1
CPb sau
H(%)
hấp phụ
(ppm)
8,6
56,7
6,9
65,5
6,8
67,1
5,8
70,6
2+

Vật liệu M2
CPb sau
H(%)
hấp phụ
(ppm)
3,3
83,5
1,2
93,9
0,7
96,5
0,6
96,7
2+

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào lượng vật
liệu M1 và M2
Từ kết quả thực nghiệm ta thấy rằng khi lượng vật liệu tăng lên thì hiệu
suất hấp phụ cũng tăng tuyến tính. Ở vật liệu M2 khi lượng vật liệu là 1 gam
ta thu được hiệu suất hấp phụ khá lớn là 96,5 % và khi tiếp tục tăng lượng vật
liệu lên 1,5 gam hiệu suất thu được tăng lên không đáng kể, vì vậy chọn
lượng vật liệu hấp phụ là 1 gam với vật liệu M2 cho thí nghiệm tiếp theo. Đối
với vật liệu M1, khi tăng lượng vật liệu đến 1,5 gam thì hiệu suất hấp phụ vẫn
tiếp tục tăng. Điều này có thể được giải thích như sau: Vì vật liệu M1 là đá
ong chưa biến tính nên khả năng hấp phụ Pb2+ kém, khi tăng lượng vật liệu
lên 1,5 gam hấp phụ vẫn chưa đạt cân bằng nên hiệu suất vẫn tiếp tục tăng. Từ
đó có thể thấy rằng đá ong biến tính có khả năng hấp phụ Pb 2+ với hiệu suất
khá cao và tốt hơn rất nhiều so với đá ong chưa biến tính và em chọn vật liệu
M2 để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Pb2+ đầu vào đến khả năng hấp phụ.
3.2.4.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Pb2+ đầu vào đến khả năng hấp phụ
của đá ong biến tính.
Sau khi khảo sát lượng vật liệu em tiếp tục khảo sát nồng độ ban đầu,
từ đó xác định được dạng hấp phụ và tính được dung lượng hấp phụ cục đại
qmax của đá ong biến tính.
Để khảo sát nồng độ ban đầu em tiến hành như sau:
35

Chuẩn bị 9 bình tam giác 250 ml đánh số thứ tự từ 1 - 9 thêm vào đó
100 ml dung dịch Pb2+ có nồng độ thay đổi 20, 50, 100, 150, 200, 250, 300,
350, 400 (mg/l), điều chỉnh pH = 6. Cho vào mỗi bình 1 gam vật liệu và tiến
hành lắc trong vòng 120 phút. Để lắng 5 – 10 phút, lọc lấy dung dịch sau hấp
phụ, hút chính xác thể tích dung dịch sau hấp phụ theo thứ tự (các bình 1, 2,
3, 4 mỗi bình hút 5 ml; các bình 5, 6, 7 mỗi bình hút 1 ml; các bình 8, 9 hút
mỗi bình 5 ml định mức thành 50 ml sau đó hút 5 ml dung dịch sau định mức
ở mỗi bình) đem xác định nồng độ còn lại của Pb2+ sau hấp phụ bằng phương
pháp chiết – trắc quang, tiến hành như mục 2.3.3 với các điều kiện tối ưu như
bảng 3.4 từ đó tính hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ.
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến khả năng hấp phụ.
STT
Co (mg/l) Ce (mg/l) Qe(mg/g)
Ce/Qe
logQe
logCe
1
20
1,11
1,89
0,59
0,28
0,05
2
50
3,25
4,68
0,70
0,67
0,51
3
100
9,25
9,08
1,02
0,96
0,97
4
150
13,90
13,61
1,02
1,13
1,14
5
200
26,85
17,32
1,55
1,24
1,43
6
250
35,00
21,50
1,63
1,33
1,55
7
300
56,96
24,30
2,30
1,39
1,76
8
350
102,80
24,72
4,16
1,39
2,01
9
400
149,80
25,02
5,99
1,40
2,18
2+
2+
(Co là nồng độ Pb ban đầu, Ce là nồng độ Pb sau hấp phụ, Qe là dung
lượng hấp phụ)
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào nồng độ
ban đầu.
Kết quả thực nghiệm cho thấy khi nồng độ Pb 2+ tăng thì tải trọng hấp
phụ của vật liệu cũng tăng dần. Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ
thị biểu diễn sự phụ thuộc Ce/Qe và Ce theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir và Freandlich của vật liệu đá ong biến tính được mô tả như hình.
Hình 3.10. Phương trình tuyến tính theo Langmuir của vật liệu.

36

Hình 3.11. Phương trình tuyến tính theo Frendlich của vật liệu.
Bảng 3.9. Các thông số phương trình Langmuir.
Phương trình
y = 0,035x + 0,528

K(L/g)
0,066

R2
0,994

qmax(mg/g)
28,57

Bảng 3.10. Các thông số của phương trình Frendlich.
Phương trình
y = 0,535x + 0,397

Kf (mg.g-1)(mg.L-1)
3,43

R2
0,945

n
2,53

Các phương trình thu được từ mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir và Freundlich cho thấy sự hấp phụ các ion kim loại Pb 2+ trên vật
liệu đá ong biến tính khi biểu diễn theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir có
các hệ số tương quan R2> 0,99; trong khi phương trình đường đẳng nhiệt hấp
phụ Freundlich có các hệ số tương quan R 2< 0,98, vì vậy có thể giả thiết là
quá trình hấp phụ trên vật liệu tuân theo cơ chế hấp phụ đơn lớp Langmuir.
Dung lượng hấp phụ cực đại của Pb2+ lên đá ong biến tính là
28,57 mg/g.
3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của các ion đến khả năng hấp phụ của vật liệu.
Em tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các ion nặng: Cu 2+, Zn2+, Co2+,
Ni2+. Nồng độ ban đầu của Pb2+ 20ppm lượng vật liệu dùng để khảo sát là 1g.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion được liệt kê qua các bảng 3.11; 3.12;
3.13; 3.14
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu
STT
Nồng độ Cu2+
thêm vào (ppm)
Hiệu suất hấp
phụ Pb2+ của vật
liệu (%)

1

2

3

4

5

5

10

20

50

100

95,40

95,31

89,40

85,40

80,70

Bảng 3.12. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu
STT
Nồng độ Zn2+
thêm vào (ppm)
Hiệu suất hấp
phụ Pb2+ của vật
liệu (%)

1

2

3

4

5

5

10

20

50

100

95,10

94,87

87,60

84,30

78,32

37

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của ion Co2+ đến khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu
STT
Nồng độ Co2+
thêm vào (ppm)
Hiệu suất hấp
phụ Pb2+ của vật
liệu (%)

1

2

3

4

5

5

10

20

50

100

95,12

94,90

94,65

89,30

84,67

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của ion Ni2+ đến khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu
STT
Nồng độ Ni2+ thêm vào
(ppm)
Hiệu suất hấp phụ Pb2+
của vật liệu (%)

1

2

3

4

5

5

10

20

50

100

94,60

94,34

84,50

79,70

74,01

Dựa vào kết quả thực nghiệm, khi nồng độ của các ion nhỏ hơn nồng
độ của Pb2+ thì hầu như không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu.
Tuy nhiên khi nồng độ của các kim loại bằng và lớn nồng độ của Chì đã ảnh
hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu.
3.3. Đánh giá độ lặp của phương pháp.
Để đánh giá độ lặp của phương pháp em tiến hành như sau: Chuẩn bị
10 bình tam giác đánh số thứ tự từ 1 – 10 sau đó tiến hành hút vào mỗi bình
100,00 ml dung dịch Pb2+ 20ppm và cho hấp thụ vào đá ong với các điều kiện
tối ưu trên. Để lắng 5 – 10 phút, lọc lấy dung dịch sau hấp phụ, hút chính xác
mỗi bình 5 ml đem xác định nồng độ còn lại của Pb2+ sau hấp phụ bằng
phương pháp chiết – trắc quang, tiến hành như mục 2.3.3 với các điều kiện tối
ưu như bảng 3.4 từ đó tính hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ.
Độ lặp của phương pháp được đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương
đối của theo công thức sau:

RSD =

S
_

C

_

× 100%

S=

∑ (Ci − C ) 2
n −1

Trong đó : RSD : độ lệch chuẩn tương đối
S : độ lệch chuẩn
Ci hàm lượng chất phân tích sau lầm đo thứ i
38

1 10
C = ∑ Ci
n n=1
_

_

C

: Nồng độ trung bình của chất phân tích sau n lần lặp lại.
Bảng 3.15. Kết quả đánh giá độ lặp của phương pháp.
Độ lệch
Độ
chuẩn
lệch
tương
chuẩn
đối
(S)
RSD(%
)

Nồng độ Pb2+ (ppm) còn lại

b1

b2

b3

b4

b5

b6

b7

b8

b9

b10

1,0
9

1,1
0

1,11

1,1
2

1,11

1,0
9

1,1
2

1,11

1,1
0

1,11

0,011

0,995%

Từ kết quả thu được ở bảng 3.15 ta thấy phương pháp có độ lặp tốt với
độ lệch chuẩn tương đối RSD < 5%. Đây là một phương pháp tốt dùng để xác
định hàm lượng chì nhỏ trong mẫu phân tích.
3.4. Xử lý mẫu giả.
Chuẩn bị mẫu giả với thể tích 100 ml trong đó có các ion với nồng độ
Pb2+ 20 ppm; Cu2+ 10ppm, Co2+ 20 ppm; Zn2+ 10 ppm; Ni2+ 10 ppm cho vào
bình tam giác 250 ml, điều chỉnh pH = 6. Cân 1 gam đá ong biến tính cho vào
bình tam giác tiến hành lắc trong 120 phút.Sau đó để lắng 5 – 10 phút, lọc lấy
dung dịch sau đem xác định nồng độ còn lại của Pb 2+ sau hấp phụ bằng
phương pháp chiết – trắc quang, tiến hành như mục 2.3.3 với các điều kiện tối
ưu như bảng 3.4. Kết quả thu được như bảng sau:
Bảng 3.16. Kết quả xử lý mẫu giả
Nồng độ
Lượng Pb2+ Lượng Pb2+ Lượng Pb2+ Hiệu suất
ion ảnh
ion ảnh
ban đầu
sau hấp
đã hấp phụ
hấp phụ
hưởng
hưởng
(ppm)
phụ (ppm)
(ppm)
(%)
(ppm)
Cu2+
10
2+
Zn
10
20
1,13
18,87
94,35
2+
Co
20
Ni2+
10
Với nồng độ Pb2+ trong mẫu giả là 20 ppm. Khi có mặt các ion ảnh
hưởng với các nồng độ tương ứng: Cu 2+ 10 ppm, Zn2+ 10 ppm, Co2+ 20 ppm,
Ni2+ 10 ppm được hấp phụ lên 1 gam vật liệu. Sau khi hấp phụ xác định lại
39

nồng độ Pb2+ thì thấy được khả năng hấp phụ Pb 2+ lên đá ong biến tính đạt
94,35 %, có thể tin tưởng vào kết quả trên.
3.5. Xử lý mẫu thực.
Mẫu thực: mẫu nước thải được lấy ở Khu Công nghiệp Thụy Vân, TP
Việt Trì, Phú Thọ.
Trên cơ sở của phương pháp chiết trắc quang tiến hành xác định hàm
lượng Pb2+ trong mẫu nước thải. Để đánh giá khả năng xử lý hàm lượng Pb 2+
trong mẫu bằng vật liệu biến tính từ đá ong theo phương pháp tĩnh. Em tiến
hành xử lý như sau:
*Xác định hàm lượng Pb2+ bằng phương pháp thêm chuẩn:
Chuẩn bị thí nghiệm: Chuẩn bị 7 bình định mức 25 ml, lấy vào mỗi
bình 10 ml mẫu, thêm lượng Pb2+ tăng dần theo thứ tự 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ppm,
thêm 10 ml thuốc thử, điều chỉnh về pH = 7, tiến hành lắc chiết trong 30 phút,
sau đó chiết bằng 15 ml dung môi CHCl 3. Đem đo mật độ quang xác định lại
hàm lượng Pb2+. Kết quả đưa ra ở bảng sau:

Bảng 3.17. Kết quả xác định Pb2+ trong mẫu thực bằng phương pháp thêm
chuẩn
STT

Thể tích mẫu
(ml)

Lượng chất
Kết quả xác Hiệu suất thu
tiêu chuẩn
định (ppm)
hồi (%)
thêm vào
(ppm)
1
10
0
0,4
2
10
1
1,41
101%
3
10
2
2,39
99,5
4
10
3
3,4
100%
5
10
4
4,35
98,7%
6
10
5
5,42
100,4%
7
10
6
6,41
100,2%
2+
Phân tích mẫu thực đã xác định được hàm lượng Pb trong nước thải là
0,4 ppm. Kết quả có độ tin cậy dựa vào phương pháp thêm chuẩn với hiệu
suất thu hồi đạt từ ( 98,75 – 101) %.
*Xử lý mẫu thực bằng vật liệu từ đá ong:

40

Mẫu lấy về được xử lý axit hóa để giữ lượng Pb 2+ sau đó xử lý bằng vật
liệu đá ong được chuẩn bị ở mục 2.4. Sau đó xác định lượng Pb 2+ còn lại sau
xử lý bằng phương pháp chiết trắc quang.
Chuẩn bị thí nghiệm: Hút 100 ml mẫu vào bình tam giác 250 ml đã có
1 gam vật liệu, điểu chỉnh pH = 6 và tiến hành lắc trong 120 phút. Để lắng 5 –
10 phút, lọc lấy dung dịch xác định lượng Pb2+ sau hấp phụ.
Hút 10 ml dung dịch sau xử lý, thêm 5 ml thuốc thử, điều chỉnh pH = 7
tiếp tục tiến hành như mục 2.3.3 sau đó đo mật độ quang xác định lượng Chì
còn lại tiến hành 5 lần thí nghiệm. Kết quả thu được trong bảng sau:

Bảng 3.18. Kết quả xử lý mẫu thực.
STT
Thể tích mẫu (ml)
Hàm lượng Pb2+ sau xử lý (ppm)
1
10
0
2
10
0
3
10
0
4
10
0
5
10
0
2+
Với mẫu nước thải có hàm lượng Pb là 0,4 mg/l (đã được xác định
bằng phương pháp chiết trắc quang) đã được xử lý hoàn toàn bằng đá ong
biến tính.

41

KẾT LUẬN
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, với mục đích biến tính đá ong và
ứng dụng vào làm giàu ion kim loại chì bằng phương pháp phổ hấp thụ phân
tử UV - VIS, em đã đạt được các kết quả sau:
1. Đã nghiên cứu, xây dựng qui trình chuyển hoá khoáng vật đá ong
thành chất hấp phụ bằng phương pháp biến tính hoá - lý: sấy, nung, tăng diện
tích lỗ xốp, tăng các trung tâm hấp phụ và kích thích hoạt tính hấp phụ.
2. Khảo sát các điều kiện tối ưu xác định Pb 2+ bằng phương pháp chiết
trắc quang.
Các điều kiện tạo phức
Pb2+ - PAN
Bước sóng tối ưu
560nm
pH tối ưu
7,0
Thời gian lắc chiết
30 phút
Tỉ lệ thuốc thử
CPAN : CPb = 2 : 1
3. Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Pb 2+ lên
đá ong theo phương pháp tĩnh như sau:
- Khảo sát và xác định pH tối ưu cho sự hấp phụ Pb 2+ của vật liệu hấp
phụ M1 và M2: pH thích hợp cho sự hấp phụ Pb2+ của cả 2 vật liệu là 6.
2+

42

- Khảo sát và xác định được thời gian đạt cân bằng hấp phụ Pb 2+ : Thời
gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 là 120 phút, còn vật liệu M1 là 150
phút
- Khảo sát và xác định được lượng vật liệu dùng để hấp phụ 100 ml
2+
Pb 20 ppm với vật liệu M2 đạt hiệu suất 95% trở lên là 1 gam.
- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Pb 2+ đến khả năng hấp phụ
của vật liệu hấp phụ đá ong biến tính : tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu
đối với Pb2+ là 28,57mg/g với hệ số K = 0,066 (L/g).
- Đánh giá phương pháp thông qua độ lặp của phương pháp: kết quả thu
được phương pháp độ lặp lại tốt RSD < 5%.
- Xử lý mẫu giả: mẫu giả gồm Pb2+ 20 ppm; Cu2+ 10 ppm, Co2+ 20 ppm;
Zn2+ 10 ppm; Ni2+ 10 ppm. Nồng độ Pb2+ sau hấp phụ là 1,13 ppm; hiệu suất
hấp phụ đạt 94,35%.
- Xử lý mẫu thực: mẫu thực là mẫu nước thải khu Công Nghiệp Thụy
Vân, TP Việt Trì, Phú Thọ xác định được hàm lượng chì trong mẫu bằng
phương pháp chiết trắc quang là 0,4 mg/l. Sử dụng đá ong biến tính để xử lý
Pb2+ trang mẫu. Kết quả thu được là lượng Pb 2+ đã được xử lý hoàn toàn bằng
vật liệu đá ong biến tính.
Từ những kết quả nhận được em thấy rằng, đá ong là vật liệu có khả
năng hấp thụ Chì, khi được biến tính trở thành vật liệu hấp phụ thì đá ong biết
tính có khả năng hấp phụ Chì với hiệu suất khá cao 95% trở lên với dung
lượng cực đại là 28,57 mg/g. Từ đó chúng ta có thể dùng đá ong biến tính để
xử lý nguồi nước ô nhiễm chì, và ứng dụng nó vào việc tách và làm giàu Chì
phục vụ cho việc phân tích.

43

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

2.

3.
4.
5.
6.

7.

Tiếng việt
Trần Việt Anh “Khảo sát khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong
biến tính”, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học dân lập Hải Phòng
(2012).
Lên Văn Cát (2002), “Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước
và nước thải”, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia, NXB
Thống kê – Hà Nội.
“ Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ phát xạ và hấp thụ
nguyên tử” - phần I,II (1998).
Nguyễn Thạc Các, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1980), Cơ sở lý thuyết
Hóa học phân tích, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp Hà Nội.
Nguyễn Tinh Dung (2000) Hóa học phân tích, phần III – Các phương
pháp định lượng hóa học, NXB Giáo dục.
Đặng Ngọc Định (2006), “Nghiên cứu tách và xác định lượng vết Cr(III)
và Cr(IV) bằng phương pháp chết pha rắn và phương pháp phổ hấp thụ
nguyên tử không ngọn lửa”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học
tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Nguyễn Văn Định, Dương Ái Phương, Nguyễn Văn Đến “ Xác định các
kim loại Zn, Sn, Cd... trong mẫu kẽm tinh luyện bằng phương pháp phổ
phát xạ nguyên tử”
44

8.

9.
10.

11.
12.

13.
14.
15.

16.
17.

18.

19.
20.
21.

Đào Thị Thu Hà (2006) Nghiên cứu các điều kiện tối ưu, đánh giá một số
ion kim loại nặng: Cu, Pb, Cd trong nước sinh hoạt, nước bề mặt một số
sông hồ khu vự Hà Nội bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, Luận
văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội.
Phan Diệu Hằng “ Xác định hàm lượng Pb trong mẫu nước ngọt giải khát
Sprite bằng phương pháp Vôn – Ampe hòa tan”
Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung
(1999) Các phương pháp phân tích công cụ - phần 2, Đại học Khoa học
Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Trần Tứ Hiếu “Phân tích trắc quang – phổ hấp thụ UV – VIS” NXB
KHKT Hà Nội 2003, tái bản 2008.
Phạm Văn Huấn (2014) “ Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và
làm giàu chì phục vụ cho và xử lý chúng trong một số đối tượng môi
trường” Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội.
Trần Việt Hưng (2005) Khảo sát và nghiên cứu phân tích dư lượng một
số hóa chất... Luận án tiến sĩ dược học, Trường Đại học Dược Hà Nội.
Phạm Thị Xuân Lan (1979), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học tổng hợp Hà
Nội.
Phạm Luận (1996) Kết quả xác định một số kim loại nặng trong máu,
huyết thanh và trong tóc của công nhân khu Gang thép Thái Nguyên và
công nhân nhà máy in 1996.
Phạm Luận (1994) Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ phân tử UV –
VIS, Đại học tổng hợp Hà Nội.
Phạm Luận (1999/2003) Vai trò của muối khoáng và các nguyên tố vi
lượng đối với cuộc sống con người, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội.
Ngô Thị Việt Mai “Nghiên cứu tính chất hấp phụ của đá ong và khả năng
ứng dụng trong phân tích xác định kim loại nặng” Luận án tiến sĩ hóa
học, Trường ĐHKHTN, Đại học Quốc gia Hà Nội (2010).
N,L, Glick “ Hóa học đại cương II”, Lê Quyền Mậu, nhà xuất bản Đại
học và THCN - 1998.
Hoàng Nhâm (2000) “Hóa học vô cơ”, NXB Giáo dục, tập 2,3.
Nguyễn Ái Nhân (2007) Nghiên cứu sự tạo phức giữa Pb(II) với 1-(2pyridilazo) 2- naphthol (PAN) bằng phương pháp chiết trắc quang, ứng
dụng phân tích định lượng chì. Luận văn thạc sĩ.

45