Báo cáo tốt nghiệp nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir từ than maccadamia được hoạt hóa từ k2co3 để xử lý màu methylene orange
- 101 trang
- file .pdf
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH HẤP PHỤ
ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR TỪ THAN MACCADAMIA ĐƯỢC HOẠT
HÓA TỪ K2CO3 ĐỂ XỬ LÝ MÀU METHYLENE ORANGE
Sinh viên thực hiện : CAO VĂN MỸ NHƯ
Lớp : D17MTKT
Khoá : 2017 - 2020
Ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Giảng viên hướng dẫn : TS. ĐÀO MINH TRUNG
Bình Dương, tháng 12 năm 2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH HẤP PHỤ
ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR TỪ THAN MACCADAMIA ĐƯỢC HOẠT
HÓA TỪ K2CO3 ĐỂ XỬ LÝ MÀU METHYLENE ORANGE
Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
MSSV: 1724403010033
Lớp: D17MTKT
(Ký tên) (Ký tên)
TS. ĐÀO MINH TRUNG CAO VĂN MỸ NHƯ
Bình Dương, tháng 12 năm 2020
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài báo cáo tốt nghiệp “Nghiên cứu xây dựng
phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than Maccadamia được
hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange” là do em thực hiện với
sự hướng dẫn của TS. Đào Minh Trung.
Các kết quả nghiên cứu trong báo cáo tốt nghiệp là trung thực, chính xác
và chưa được tác giả khác công bố.
Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà em đã trình
bày trong báo cáo tốt nghiệp này.
Bình Dương, tháng 12 năm 2020
Trang i
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại Học Thủ
Dầu Một, đặc biệt là các thầy cô khoa Khoa Học Quản lý đã tận tâm chỉ bảo,
truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học
tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu – Thực nghiệm
trường Đại học Thủ Dầu Một đã tạo điều kiện để em được nghiên cứu hoàn
thành bài báo cáo tốt nghiệp này.
Để hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân
thành và sâu sắc đến các giảng viên trong khoa, đặc biệt là TS. Đào Minh
Trung đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ với những chỉ dẫn khoa học
quý giá trong suốt quá trình triển khai, nghiên cứu và hoàn thành đề tài.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, cha mẹ đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cả
vật chất và tinh thần giúp em hoàn thành chuyên đề.
Cuối cùng, em xin gửi lời chúc đến toàn thể thầy cô trong khoa cũng như
anh chị trong Trung tâm và các bạn lời chúc sức khỏe, luôn hạnh phúc, thành
công trong cuộc sống và trong công việc.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn.
Kính thư
Trang ii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
COD Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
FT-IR Fourier Transformation Infran tính
VN Tiêu chuẩn Việt Nam
THT Than hoạt tính
MO Methylene Orange
Trang iii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm ...................................... 6
Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm ....... 7
Bảng 2.3. Thành phần vỏ hạt Mắc – ca .......................................................... 17
Bảng 2.4. Tình hình trong nước và thế giới.................................................... 22
Bảng 2.5. Các hướng nghiên cứu ngoài nước ................................................ 23
Bảng 3.6. Những thiết bị sử dụng trong đề tài ............................................... 28
Bảng 3.7. Những hóa chất sử dụng trong đề tài ............................................. 29
Trang iv
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm ............................................................... 4
Hình 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều chế than hoạt tính bằng K 2CO3 ........ 31
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ màu Methyl
Orange– Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .................................... 34
Hình 4.4. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của pH lên màu MO của than
cốc Mắc-ca ...................................................................................................... 39
Hình 4.5. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của pH lên màu MO của than
hoạt tính K2CO3 ............................................................................................... 40
Hình 4.6. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của thời gian lên màu MO
của than cốc Mắc ca . ...................................................................................... 41
Hình 4.7. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của thời gian lên màu MO
của than hoạt tính K2CO3 . .............................................................................. 42
Hình 4.8. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian lên
màu MO của than cốc Mắc ca . ....................................................................... 43
Hình 4.9. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian tối
ưu lên màu MO của than cốc Mắc ca ............................................................. 44
Hình 4.10. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của thời gian lên màu MO
của than hoạt tính K2CO3 . .............................................................................. 44
Hình 4.11. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian tối
ưu lên màu MO của than hoạt tính K2CO3. ..................................................... 45
Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt của than cốc và
than hoạt tính K2CO3 ....................................................................................... 47
Trang v
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH .........................................................................................v
MỤC LỤC ................................................................................................................ vi
TÓM TẮT ................................................................................................................ ix
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................1
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.............................................................................2
1.3. ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................................2
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................2
1.4. Ý NGHĨA THỰC TIỄN ...................................................................................2
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC ...................................................................................2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................3
2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ............................................3
2.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm ................................................................3
2.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng ..........................................................4
2.1.2.1. Thuốc nhuộm hoạt tính ......................................................................4
2.1.2.2. Thuốc nhuộm trực tiếp .......................................................................5
2.1.2.3. Thuốc nhuộm hoàn nguyên ................................................................5
2.1.2.4. Thuốc nhuộm phân tán .......................................................................5
2.1.2.5. Thuốc nhuộm lưu huỳnh .....................................................................5
2.1.2.6. Thuốc nhuộm axit ...............................................................................5
2.1.2.7. Thuốc in, nhuộm pigmen ....................................................................5
2.1.3. Thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm ...................................6
2.1.4. Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường ................................................6
2.1.5. Ảnh hưởng .................................................................................................7
2.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ...............................................8
Trang vi
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
2.2.1. Phương pháp hấp phụ ................................................................................8
2.2.1.1. Cơ chế hấp phụ ..................................................................................8
2.2.1.2. Giải hấp phụ .....................................................................................10
2.2.1.3. Dung lượng và hiệu suất hấp phụ ....................................................10
2.2.1.4. Đặc tính của chất hấp phụ ...............................................................12
2.2.2. Phương pháp keo tụ - tạo bông ...............................................................14
2.2.3. Phương pháp tuyển nổi ...........................................................................14
2.2.4. Phương pháp trao đổi ion ........................................................................14
2.2.5. Phương pháp điện hoá .............................................................................15
2.2.5.1. Oxi hoá dương cực và khử âm cực ..................................................15
2.2.5.2. Tuyển nổi bằng điện .........................................................................15
2.2.5.3. Keo tụ điện hoá ................................................................................16
2.3. TỔNG QUAN VỀ MẮC-CA .........................................................................16
2.4. TỔNG QUAN VỀ THAN HOẠT TÍNH. ......................................................17
2.4.1. Khái niệm ................................................................................................17
2.4.2. Đặc điểm của than hoạt tính ....................................................................18
2.4.2.1. Cấu trúc của than hoạt tính .............................................................18
2.4.2.2. Cấu trúc của than nano ....................................................................18
2.4.3 Phương pháp chế tạo than hoạt tính .........................................................19
2.4.3.1. Quá trình than hóa ...........................................................................19
2.4.3.2. Quá trình hoạt hóa ...........................................................................19
2.4.3.3. Cơ chế làm việc của than hoạt tính ..................................................21
2.4.3.4. Ứng dụng của than hoạt tính ...........................................................21
2.4. TÌNH HÌNH TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI ...............................................22
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................28
3.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ...........................................................................28
3.1.1. Đối tượng thí nghiệm ..............................................................................28
3.1.2. Vật liệu thí nghiệm ..................................................................................28
3.1.3. Thiết bị và dụng cụ ..................................................................................28
3.1.4. Hóa chất ..................................................................................................29
3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................29
Trang vii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
3.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ..................................................................................30
3.3.1. Thí nghiệm 1: Điều chế nano than hoạt tính từ hạt Macca bằng tác nhân
hóa học K2CO3...................................................................................................30
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng hấp phụ màu Methyl Orange – Phương
trình đẳng nhiệt hấp phụ ....................................................................................33
3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................34
3.4.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu ....................................34
3.4.2. Phương pháp đo đạc và phân tích mẫu ...................................................34
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu .......................................................................34
3.4.4. Phương pháp thực nghiệm ......................................................................35
3.5.5. Phương pháp xây dựng phương trình hấp phụ. .......................................35
4.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VẬT LIỆU .............................................................36
4.1.1. Kết quả phân tích FT-IR .........................................................................36
4.1.2. Kết quả phân tích SEM ...........................................................................37
4.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU METHYL
ORANGE – PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ ................................38
4.2.1. Kết quả khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý ................................39
4.2.2. Kết quả khảo sát thời gian thích hợp cho quá trình xử lý .......................41
4.2.3. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ MO thích hợp cho quá trình xử lý
...........................................................................................................................42
4.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ TỪ
THAN HOẠT TÍNH K2CO3 VÀ THAN CỐC. ....................................................45
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................48
5.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................48
5.2. ĐỀ XUẤT ......................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................49
PHỤ LỤC .................................................................................................................57
PHỤ LỤC A: THIẾT BỊ MÁY MÓC ...................................................................57
PHỤ LỤC B : HÌNH ẢNH .....................................................................................59
PHỤ LỤC C. SỐ LIỆU ...........................................................................................66
Trang viii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do
đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể
và nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp
còn khó khăn hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như
chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra
môi trường. Từ đó, phương pháp xử lý nước thải bằng phương trình hấp phụ
từ than Mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 đang được áp dụng rộng rãi do hiệu
suất xử lý cao, vật liệu xử lý thân thiện với môi trường. Kết quả khảo sát than
hoạt tính K2CO3 cho thấy ở điều kiện phù hợp tương ứng pH = 8 ,thời gian xử
lý 240 phút và dung lượng hấp phụ vật liệu than nano than maccadamia
được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu methylene orange tốt nhất đạt 92,17 %
ở liều lương 1 g/l. Và kết quả khảo sát than cốc cho thấy ở điều kiện phù hợp
tương ứng pH = 7 ,thời gian xử lý 240 phút và dung lượng hấp phụ than cốc
Mắc ca để xử lý màu methylene orange tốt nhất đạt 88,41 % ở liều lượng 2
g/l. Kết quả khảo sát cho thấy rắng vật liệu có thể ứng dụng vào để xây dựng
phương trình đẳng nhiệt hấp phụ để xử lý nước.
Từ khóa: Xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
SUMMARY
In recent years, along with the development of our country's industry,
the environmental pollution has increased to an alarming level. Due to the
characteristics of a newly developed industry, there is no master plan and
many different reasons such as: economic conditions of many enterprises are
still difficult or processing costs affect profits, so most as industrial waste of
many factories has not been treated but discharged directly into the
environment. Since then, the method of treating wastewater by adsorption
equation from Macca coal activated from K2CO3 is being widely applied due
to its high treatment efficiency and environmentally friendly materials. The
survey results of K2CO3 activated carbon showed that under the appropriate
conditions, corresponding to pH = 8, treatment time of 240 minutes and
adsorption capacity of maccadamia charcoal activated from K 2CO3 to treat
methylene orange color reaching 92.17% at the salary dose of 1 g / l. And the
Trang ix
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
coking coal survey results showed that in the appropriate conditions,
corresponding to pH = 7, treatment time of 240 minutes and adsorption
capacity of macadamia for methylene orange color treatment best reached
88.41% at dose amount of 2 g/l. Survey results show that the material can be
applied to build an isothermal adsorption equation for water treatment.
Keywords: Development of Langmuir isothermal adsorption equation from
macadamia activated from K2CO3 to treat Methylene Orange color
Trang x
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do
đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và
nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn
khó khăn hoặc do chí phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất
thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi
trường.
Tình trạng ô nhiễm nước thải phát sinh nhiều từ các hoạt động sản xuất,
sinh hoạt, đặc biệt tình trạng ô nhiễm màu trong nước. Vì chủ quan với quy
mô nhỏ, công nghệ thủ công nên thường không có hệ thống xử lý nước thải
hoặc xử lý chưa triệt để làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Ngoài ra, đặc thù của nghề dệt nhuộm là sử dụng rất nhiều hóa chất và
thuốc nhuộm, nên nước thải dệt nhuộm giả định thường có màu cao, chứa các
tạp chất tách ra từ xơ sợi (dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính
vào sợi), các hóa chất dùng trong công nghệ dệt nhuộm (hồ tinh bột, tinh bột
biến tính, dextrin, alginat. Khoảng 10 – 30% lượng thuốc nhuộm và hóa chất
sử dụng bị thải ra ngoài cùng với nước thải.
Nếu những chất này được xả trực tiếp vào nước sẽ gây ra nhiều ảnh
hưởng tới hệ sinh thái và môi trường sống xung quanh. Độ màu cao do lượng
thuốc nhuộm dư trong nước thải sẽ gây màu cho nguồn tiếp nhận, độ màu có
khả năng làm cản trở ánh sáng và làm chậm các quá trình quang hợp, ức chế
sự phát triển và sinh sản của sinh vật. Khi pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy
sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
Do những ảnh hưởng trên, nhiều phương pháp đã được áp dụng để xử lý
các thành phần ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm như xử lý bằng Chitosan
[1], xử lý bằng công nghệ màng nano [2], xử lý bằng vật liệu nano kết hợp
với biogum [3],… Ngoài những phương pháp trên, phương pháp xử lý nước
thải dệt nhuộm bằng phương trình hấp phụ từ than Mắc ca được hoạt hóa từ
K2CO3 đang được áp dụng rộng rãi do hiệu suất xử lý cao, vật liệu xử lý thân
thiện với môi trường. Đề tài “Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ
đẳng nhiệt Langmuir từ than Mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý
màu Methylene Orange” được đề xuất.
Trang 1
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Khảo sát được khả năng xử lý màu MO trong nước thải màu giả định
của vật liệu có nguồn gốc sinh học than hoạt tính làm từ vỏ Mắc-ca bằng tác
nhân hoạt hoá K2CO3.
- Xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt từ than Maccadamia được
hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange.
1.3. ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng: Nước thải diệt nhuộm
- Vật liệu: Than hoạt tính điều chế từ than Maccadamia được hoạt hóa từ
K2CO3.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đại học
Thủ Dầu Một.
- Nghiên cứu trên vật liệu Mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 để xây dựng
phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.
1.4. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
- Tìm ra các thông số tối ưu của vật liệu than hoạt tính K2CO3 làm từ vỏ
Mắc-ca để xử lý nước thải của một số nhà máy.
- Tiêu thụ một lượng lớn phụ phẩm công nghiệp là vỏ Mắc-ca.
- Tăng hiệu suất xử lý nước thải.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC
Tạo tiền đề cho các nghiên cứu xử lí nước thải khác bằng vật liệu than
hoạt tính K2CO3 làm từ vỏ Mắc-ca.
Trang 2
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
2.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm
Ngành công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành chứa nhiều hóa
chất gây ô nhiễm được thải ra sau nhiều giai đoạn nhuộm [4], [5]. Nước thải
từ các quá trình nhuộm được thải ra với độ màu khá cao [6], [7]. Theo nghiên
cứu của [6] độ màu có khả năng làm cản trở ánh sáng và làm chậm các quá
trình quang hợp, ức chế sự phát triển và sinh sản của sinh vật cũng như có
khuynh hướng tạo ra các ion chelate kim loại gây độc cho vi khuẩn trong
nước. Do đó, việc xả thải trực tiếp vào các vùng như sông, hồ,... không chỉ
ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái trong môi trường nước [4] mà còn ảnh
hưởng đến cuộc sống của những người dân ở các vùng lân cận [6], [7].
Trong nhiều thập kỉ qua, than hoạt tính là một trong những vật liệu hấp
thụ thông dụng nhất để loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm trong nguồn nước
[8], [9]. Tuy nhiên, bên cạnh khả năng xử lý với hiệu suất cao, than hoạt tính
được sử dụng với chi phí khá cao với khả năng thu hồi và tái sử dụng rất phực
tạp [9].
Trang 3
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
Nguyên liệu đầu vào Kéo sợi, chải, ghép đánh
ống
Nước, tinh bột, phụ da, Nước thải chứa tinh
hơi nước Hồ sợi bột, hóa chất
Dệt vải
Nước thải chứa hồ tinh
Enzym, NaOH Giũ hồ bột bị thủy phân, NaOH
NaOH, hóa chất, hơi Nấu Nước thải
nước
H2SO4, H2O2, chất tẩy Xử lý acid, giặt Nước thải
giặt
H2O2, CaOCl2, hóa chất Tẩy trắng Nước thải
H2SO4, H2O2, chất tẩy Giặt Nước thải
giặt
NaOH, hóa chất Làm bóng Nước thải
Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Nước thải
H2SO4, H2O2, chất tẩy Giặt Nước thải
giặt
Hơi nước, hồ, hóa chất Hoàn tất, vặng khô Nước thải
Sản phẩm
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm
2.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng
2.1.2.1. Thuốc nhuộm hoạt tính
Trang 4
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là
S-F-T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần
mang màu, thường là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim
loại hoặc ftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng.
Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các
amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
2.1.2.2. Thuốc nhuộm trực tiếp
Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử
lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm)
và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (mono, di and
poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn
có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo
phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
2.1.2.3. Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa
nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát
là R=C-O; trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm
đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi
không được xử lý, thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con
người.
2.1.2.4. Thuốc nhuộm phân tán
Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và
nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi
tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste,…) không ưa nước.
2.1.2.5. Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong
đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose.
2.1.2.6. Thuốc nhuộm axit
Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là
R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu. Các
thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon,
triaryl metan…
2.1.2.7. Thuốc in, nhuộm pigmen
Trang 5
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của
antraquinon,…
2.1.3. Thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm
Bảng 2.1. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm
Kết quả
Chỉ tiêu Đơn vị
Nước thải hoạt Nước thải Nước thải
pH - 10 - 11 > 11 >tẩy
12
COD mg/l 450 - 1.500 10.000 - 40.000 9.000 - 30.000
BOD5 mg/l 200 - 800 2.000 - 10.000 4.000 - 17.000
N tổng mg/l 5 - 15 100 - 1.000 200 - 1.000
P tổng mg/l 0.7 - 3 7 - 30 10 - 30
SS mg/l - - 120 - 1300
Màu Pt-Co 7.000 - 50.000 100.000 - 50.000 500 - 2.000
Độ đục FAU 140 - 1.500 8.000 - 200.000 1.000 - 5.000
(Nguồn: Khoa Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM)
Vì mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng rất khác nhau
nên công nghệ xử lý tương ứng cũng khác nhau. Do đó, các loại phải tách
riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân độc hại đối với vi sinh rồi nhập
chung xử lý bằng sinh học.
Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp
và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học, đồng thời có các chất trợ
trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa, nhiệt độ
nước thải rất cao, không thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học.
Vì vậy, ta phải tiến hành xử lý hoá lý trước đưa vào các công trình sinh học
nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh.
2.1.4. Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường
Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gồm có các chất ô nhiễm chính: Nhiệt
độ cao, các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ,
pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi; các hóa chất sử dụng trong quy trình
công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, Na2CO3,
Na2SO3,… các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất
Trang 6
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng tùy thuộc loại vải, màu và chủ yếu đi vào
nước thải của các công đoạn sản xuất.
Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm
Chất ô nhiễm trong nước
Công đoạn Đặc tính của nước thải
thải
Tinh bột, glucozo, carboxy
BOD cao (34 - 50% tổng
Hồ sợi, giũ hồ metyl xelulozo, polyvinyl
sản lượng BOD).
alcol, nhựa, chất béo và sáp.
NaOH, chất sáp và dầu mỡ, Độ kiềm cao, màu tối,
Nấu, tẩy tro, soda, silicat natri và xo BOD cao (30% tổng
sợi vụn. BOD).
Hipoclorit, hợp chất chứa Độ kiềm cao, chiếm 5%
Tẩy trắng
clo, NaOH, AOX, axit… BOD.
Độ kiềm cao, BOD thấp
Làm bóng NaOH, tạp chất.
(dưới 1% tổng BOD)
Các loại thuốc nhuộm, Độ màu rất cao, BOD khá
Nhuộm axitaxetic và các muối kim cao (6% tổng BOD), TS
loại cao.
Chất màu, tinh bột, dầu, đất Độ màu cao, BOD cao và
In
sét, muối kim loại, axit,… dầu mỡ.
Vệt tinh bột, mỡ động vật, Kiềm nhẹ, BOD thấp,
Hoàn thiện
muối. lượng nhỏ.
2.1.5. Ảnh hưởng
- Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với
thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
- Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác
hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi của tế bào.
- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác
hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước.
Trang 7
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
- Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho
dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh
hưởng xấu tới cảnh quan.
- Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan
trong nước ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
2.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
Phương pháp hóa lý là một trong những phương pháp xử lý nước thải
thông dụng nhất hiện nay. Các phương pháp thường được ứng dụng như: hấp
phụ, keo tụ - tạo bông, tuyển nổi, trích ly, trao đổi ion,...
2.2.1. Phương pháp hấp phụ
2.2.1.1. Cơ chế hấp phụ
Hấp phụ: Là hiện tượng tăng nồng độ của chất bị hấp phụ (adsorbate) lên
bề mặt chất hấp phụ (adsorbent). Chất đã bị hấp phụ chỉ tồn tại trên bề mặt
chất rắn (chất hấp phụ), không phân bố đều khắp trong toàn bộ thể tích chất
hấp phụ nên còn gọi là quá trình phân bố 2 chiều [10].
Điều này khác với quá trình hấp thụ: Chất bị hấp thụ sau khi được làm
giàu phân bố đều khắp trong thể tích chất hấp thụ [10].
Khi bị hấp phụ lên bề mặt một chất rắn, chất bị hấp phụ chiếm chỗ của
một cấu tử nào đó và đẩy nó ra khỏi vị trí mà nó đã gắn trên đó thì hiện tượng
này gọi là trao đổi ion [10].
Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ, trong đó [10]:
- Lực tương tác giữa các phân tử gây ra hấp phụ vật lý, trao đổi ion.
- Lực nội phân tử gây ra hấp phụ hóa học.
* Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là
tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp
phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [10].
* Hấp phụ trong môi trường nước:
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và bị hấp phụ khá phức tạp
vì trong hệ có ít nhất 3 thành phần gây tương tác là: nước – chất hấp phụ -
chất bị hấp phụ [10].
Trang 8
KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH HẤP PHỤ
ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR TỪ THAN MACCADAMIA ĐƯỢC HOẠT
HÓA TỪ K2CO3 ĐỂ XỬ LÝ MÀU METHYLENE ORANGE
Sinh viên thực hiện : CAO VĂN MỸ NHƯ
Lớp : D17MTKT
Khoá : 2017 - 2020
Ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Giảng viên hướng dẫn : TS. ĐÀO MINH TRUNG
Bình Dương, tháng 12 năm 2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH HẤP PHỤ
ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR TỪ THAN MACCADAMIA ĐƯỢC HOẠT
HÓA TỪ K2CO3 ĐỂ XỬ LÝ MÀU METHYLENE ORANGE
Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
MSSV: 1724403010033
Lớp: D17MTKT
(Ký tên) (Ký tên)
TS. ĐÀO MINH TRUNG CAO VĂN MỸ NHƯ
Bình Dương, tháng 12 năm 2020
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài báo cáo tốt nghiệp “Nghiên cứu xây dựng
phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than Maccadamia được
hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange” là do em thực hiện với
sự hướng dẫn của TS. Đào Minh Trung.
Các kết quả nghiên cứu trong báo cáo tốt nghiệp là trung thực, chính xác
và chưa được tác giả khác công bố.
Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà em đã trình
bày trong báo cáo tốt nghiệp này.
Bình Dương, tháng 12 năm 2020
Trang i
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại Học Thủ
Dầu Một, đặc biệt là các thầy cô khoa Khoa Học Quản lý đã tận tâm chỉ bảo,
truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học
tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu – Thực nghiệm
trường Đại học Thủ Dầu Một đã tạo điều kiện để em được nghiên cứu hoàn
thành bài báo cáo tốt nghiệp này.
Để hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân
thành và sâu sắc đến các giảng viên trong khoa, đặc biệt là TS. Đào Minh
Trung đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ với những chỉ dẫn khoa học
quý giá trong suốt quá trình triển khai, nghiên cứu và hoàn thành đề tài.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, cha mẹ đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cả
vật chất và tinh thần giúp em hoàn thành chuyên đề.
Cuối cùng, em xin gửi lời chúc đến toàn thể thầy cô trong khoa cũng như
anh chị trong Trung tâm và các bạn lời chúc sức khỏe, luôn hạnh phúc, thành
công trong cuộc sống và trong công việc.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn.
Kính thư
Trang ii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
COD Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
FT-IR Fourier Transformation Infran tính
VN Tiêu chuẩn Việt Nam
THT Than hoạt tính
MO Methylene Orange
Trang iii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm ...................................... 6
Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm ....... 7
Bảng 2.3. Thành phần vỏ hạt Mắc – ca .......................................................... 17
Bảng 2.4. Tình hình trong nước và thế giới.................................................... 22
Bảng 2.5. Các hướng nghiên cứu ngoài nước ................................................ 23
Bảng 3.6. Những thiết bị sử dụng trong đề tài ............................................... 28
Bảng 3.7. Những hóa chất sử dụng trong đề tài ............................................. 29
Trang iv
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm ............................................................... 4
Hình 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều chế than hoạt tính bằng K 2CO3 ........ 31
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ màu Methyl
Orange– Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .................................... 34
Hình 4.4. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của pH lên màu MO của than
cốc Mắc-ca ...................................................................................................... 39
Hình 4.5. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của pH lên màu MO của than
hoạt tính K2CO3 ............................................................................................... 40
Hình 4.6. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của thời gian lên màu MO
của than cốc Mắc ca . ...................................................................................... 41
Hình 4.7. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của thời gian lên màu MO
của than hoạt tính K2CO3 . .............................................................................. 42
Hình 4.8. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian lên
màu MO của than cốc Mắc ca . ....................................................................... 43
Hình 4.9. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian tối
ưu lên màu MO của than cốc Mắc ca ............................................................. 44
Hình 4.10. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của thời gian lên màu MO
của than hoạt tính K2CO3 . .............................................................................. 44
Hình 4.11. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào thời gian tối
ưu lên màu MO của than hoạt tính K2CO3. ..................................................... 45
Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt của than cốc và
than hoạt tính K2CO3 ....................................................................................... 47
Trang v
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH .........................................................................................v
MỤC LỤC ................................................................................................................ vi
TÓM TẮT ................................................................................................................ ix
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................1
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.............................................................................2
1.3. ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................................2
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................2
1.4. Ý NGHĨA THỰC TIỄN ...................................................................................2
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC ...................................................................................2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................3
2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ............................................3
2.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm ................................................................3
2.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng ..........................................................4
2.1.2.1. Thuốc nhuộm hoạt tính ......................................................................4
2.1.2.2. Thuốc nhuộm trực tiếp .......................................................................5
2.1.2.3. Thuốc nhuộm hoàn nguyên ................................................................5
2.1.2.4. Thuốc nhuộm phân tán .......................................................................5
2.1.2.5. Thuốc nhuộm lưu huỳnh .....................................................................5
2.1.2.6. Thuốc nhuộm axit ...............................................................................5
2.1.2.7. Thuốc in, nhuộm pigmen ....................................................................5
2.1.3. Thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm ...................................6
2.1.4. Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường ................................................6
2.1.5. Ảnh hưởng .................................................................................................7
2.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ...............................................8
Trang vi
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
2.2.1. Phương pháp hấp phụ ................................................................................8
2.2.1.1. Cơ chế hấp phụ ..................................................................................8
2.2.1.2. Giải hấp phụ .....................................................................................10
2.2.1.3. Dung lượng và hiệu suất hấp phụ ....................................................10
2.2.1.4. Đặc tính của chất hấp phụ ...............................................................12
2.2.2. Phương pháp keo tụ - tạo bông ...............................................................14
2.2.3. Phương pháp tuyển nổi ...........................................................................14
2.2.4. Phương pháp trao đổi ion ........................................................................14
2.2.5. Phương pháp điện hoá .............................................................................15
2.2.5.1. Oxi hoá dương cực và khử âm cực ..................................................15
2.2.5.2. Tuyển nổi bằng điện .........................................................................15
2.2.5.3. Keo tụ điện hoá ................................................................................16
2.3. TỔNG QUAN VỀ MẮC-CA .........................................................................16
2.4. TỔNG QUAN VỀ THAN HOẠT TÍNH. ......................................................17
2.4.1. Khái niệm ................................................................................................17
2.4.2. Đặc điểm của than hoạt tính ....................................................................18
2.4.2.1. Cấu trúc của than hoạt tính .............................................................18
2.4.2.2. Cấu trúc của than nano ....................................................................18
2.4.3 Phương pháp chế tạo than hoạt tính .........................................................19
2.4.3.1. Quá trình than hóa ...........................................................................19
2.4.3.2. Quá trình hoạt hóa ...........................................................................19
2.4.3.3. Cơ chế làm việc của than hoạt tính ..................................................21
2.4.3.4. Ứng dụng của than hoạt tính ...........................................................21
2.4. TÌNH HÌNH TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI ...............................................22
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................28
3.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ...........................................................................28
3.1.1. Đối tượng thí nghiệm ..............................................................................28
3.1.2. Vật liệu thí nghiệm ..................................................................................28
3.1.3. Thiết bị và dụng cụ ..................................................................................28
3.1.4. Hóa chất ..................................................................................................29
3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................29
Trang vii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
3.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ..................................................................................30
3.3.1. Thí nghiệm 1: Điều chế nano than hoạt tính từ hạt Macca bằng tác nhân
hóa học K2CO3...................................................................................................30
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng hấp phụ màu Methyl Orange – Phương
trình đẳng nhiệt hấp phụ ....................................................................................33
3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................34
3.4.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu ....................................34
3.4.2. Phương pháp đo đạc và phân tích mẫu ...................................................34
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu .......................................................................34
3.4.4. Phương pháp thực nghiệm ......................................................................35
3.5.5. Phương pháp xây dựng phương trình hấp phụ. .......................................35
4.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VẬT LIỆU .............................................................36
4.1.1. Kết quả phân tích FT-IR .........................................................................36
4.1.2. Kết quả phân tích SEM ...........................................................................37
4.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU METHYL
ORANGE – PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ ................................38
4.2.1. Kết quả khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý ................................39
4.2.2. Kết quả khảo sát thời gian thích hợp cho quá trình xử lý .......................41
4.2.3. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ MO thích hợp cho quá trình xử lý
...........................................................................................................................42
4.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ TỪ
THAN HOẠT TÍNH K2CO3 VÀ THAN CỐC. ....................................................45
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................48
5.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................48
5.2. ĐỀ XUẤT ......................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................49
PHỤ LỤC .................................................................................................................57
PHỤ LỤC A: THIẾT BỊ MÁY MÓC ...................................................................57
PHỤ LỤC B : HÌNH ẢNH .....................................................................................59
PHỤ LỤC C. SỐ LIỆU ...........................................................................................66
Trang viii
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do
đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể
và nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp
còn khó khăn hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như
chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra
môi trường. Từ đó, phương pháp xử lý nước thải bằng phương trình hấp phụ
từ than Mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 đang được áp dụng rộng rãi do hiệu
suất xử lý cao, vật liệu xử lý thân thiện với môi trường. Kết quả khảo sát than
hoạt tính K2CO3 cho thấy ở điều kiện phù hợp tương ứng pH = 8 ,thời gian xử
lý 240 phút và dung lượng hấp phụ vật liệu than nano than maccadamia
được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu methylene orange tốt nhất đạt 92,17 %
ở liều lương 1 g/l. Và kết quả khảo sát than cốc cho thấy ở điều kiện phù hợp
tương ứng pH = 7 ,thời gian xử lý 240 phút và dung lượng hấp phụ than cốc
Mắc ca để xử lý màu methylene orange tốt nhất đạt 88,41 % ở liều lượng 2
g/l. Kết quả khảo sát cho thấy rắng vật liệu có thể ứng dụng vào để xây dựng
phương trình đẳng nhiệt hấp phụ để xử lý nước.
Từ khóa: Xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
SUMMARY
In recent years, along with the development of our country's industry,
the environmental pollution has increased to an alarming level. Due to the
characteristics of a newly developed industry, there is no master plan and
many different reasons such as: economic conditions of many enterprises are
still difficult or processing costs affect profits, so most as industrial waste of
many factories has not been treated but discharged directly into the
environment. Since then, the method of treating wastewater by adsorption
equation from Macca coal activated from K2CO3 is being widely applied due
to its high treatment efficiency and environmentally friendly materials. The
survey results of K2CO3 activated carbon showed that under the appropriate
conditions, corresponding to pH = 8, treatment time of 240 minutes and
adsorption capacity of maccadamia charcoal activated from K 2CO3 to treat
methylene orange color reaching 92.17% at the salary dose of 1 g / l. And the
Trang ix
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
coking coal survey results showed that in the appropriate conditions,
corresponding to pH = 7, treatment time of 240 minutes and adsorption
capacity of macadamia for methylene orange color treatment best reached
88.41% at dose amount of 2 g/l. Survey results show that the material can be
applied to build an isothermal adsorption equation for water treatment.
Keywords: Development of Langmuir isothermal adsorption equation from
macadamia activated from K2CO3 to treat Methylene Orange color
Trang x
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do
đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và
nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn
khó khăn hoặc do chí phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất
thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi
trường.
Tình trạng ô nhiễm nước thải phát sinh nhiều từ các hoạt động sản xuất,
sinh hoạt, đặc biệt tình trạng ô nhiễm màu trong nước. Vì chủ quan với quy
mô nhỏ, công nghệ thủ công nên thường không có hệ thống xử lý nước thải
hoặc xử lý chưa triệt để làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Ngoài ra, đặc thù của nghề dệt nhuộm là sử dụng rất nhiều hóa chất và
thuốc nhuộm, nên nước thải dệt nhuộm giả định thường có màu cao, chứa các
tạp chất tách ra từ xơ sợi (dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính
vào sợi), các hóa chất dùng trong công nghệ dệt nhuộm (hồ tinh bột, tinh bột
biến tính, dextrin, alginat. Khoảng 10 – 30% lượng thuốc nhuộm và hóa chất
sử dụng bị thải ra ngoài cùng với nước thải.
Nếu những chất này được xả trực tiếp vào nước sẽ gây ra nhiều ảnh
hưởng tới hệ sinh thái và môi trường sống xung quanh. Độ màu cao do lượng
thuốc nhuộm dư trong nước thải sẽ gây màu cho nguồn tiếp nhận, độ màu có
khả năng làm cản trở ánh sáng và làm chậm các quá trình quang hợp, ức chế
sự phát triển và sinh sản của sinh vật. Khi pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy
sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
Do những ảnh hưởng trên, nhiều phương pháp đã được áp dụng để xử lý
các thành phần ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm như xử lý bằng Chitosan
[1], xử lý bằng công nghệ màng nano [2], xử lý bằng vật liệu nano kết hợp
với biogum [3],… Ngoài những phương pháp trên, phương pháp xử lý nước
thải dệt nhuộm bằng phương trình hấp phụ từ than Mắc ca được hoạt hóa từ
K2CO3 đang được áp dụng rộng rãi do hiệu suất xử lý cao, vật liệu xử lý thân
thiện với môi trường. Đề tài “Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ
đẳng nhiệt Langmuir từ than Mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý
màu Methylene Orange” được đề xuất.
Trang 1
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Khảo sát được khả năng xử lý màu MO trong nước thải màu giả định
của vật liệu có nguồn gốc sinh học than hoạt tính làm từ vỏ Mắc-ca bằng tác
nhân hoạt hoá K2CO3.
- Xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt từ than Maccadamia được
hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange.
1.3. ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng: Nước thải diệt nhuộm
- Vật liệu: Than hoạt tính điều chế từ than Maccadamia được hoạt hóa từ
K2CO3.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đại học
Thủ Dầu Một.
- Nghiên cứu trên vật liệu Mắc ca được hoạt hóa từ K2CO3 để xây dựng
phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.
1.4. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
- Tìm ra các thông số tối ưu của vật liệu than hoạt tính K2CO3 làm từ vỏ
Mắc-ca để xử lý nước thải của một số nhà máy.
- Tiêu thụ một lượng lớn phụ phẩm công nghiệp là vỏ Mắc-ca.
- Tăng hiệu suất xử lý nước thải.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC
Tạo tiền đề cho các nghiên cứu xử lí nước thải khác bằng vật liệu than
hoạt tính K2CO3 làm từ vỏ Mắc-ca.
Trang 2
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
2.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm
Ngành công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành chứa nhiều hóa
chất gây ô nhiễm được thải ra sau nhiều giai đoạn nhuộm [4], [5]. Nước thải
từ các quá trình nhuộm được thải ra với độ màu khá cao [6], [7]. Theo nghiên
cứu của [6] độ màu có khả năng làm cản trở ánh sáng và làm chậm các quá
trình quang hợp, ức chế sự phát triển và sinh sản của sinh vật cũng như có
khuynh hướng tạo ra các ion chelate kim loại gây độc cho vi khuẩn trong
nước. Do đó, việc xả thải trực tiếp vào các vùng như sông, hồ,... không chỉ
ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái trong môi trường nước [4] mà còn ảnh
hưởng đến cuộc sống của những người dân ở các vùng lân cận [6], [7].
Trong nhiều thập kỉ qua, than hoạt tính là một trong những vật liệu hấp
thụ thông dụng nhất để loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm trong nguồn nước
[8], [9]. Tuy nhiên, bên cạnh khả năng xử lý với hiệu suất cao, than hoạt tính
được sử dụng với chi phí khá cao với khả năng thu hồi và tái sử dụng rất phực
tạp [9].
Trang 3
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
Nguyên liệu đầu vào Kéo sợi, chải, ghép đánh
ống
Nước, tinh bột, phụ da, Nước thải chứa tinh
hơi nước Hồ sợi bột, hóa chất
Dệt vải
Nước thải chứa hồ tinh
Enzym, NaOH Giũ hồ bột bị thủy phân, NaOH
NaOH, hóa chất, hơi Nấu Nước thải
nước
H2SO4, H2O2, chất tẩy Xử lý acid, giặt Nước thải
giặt
H2O2, CaOCl2, hóa chất Tẩy trắng Nước thải
H2SO4, H2O2, chất tẩy Giặt Nước thải
giặt
NaOH, hóa chất Làm bóng Nước thải
Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Nước thải
H2SO4, H2O2, chất tẩy Giặt Nước thải
giặt
Hơi nước, hồ, hóa chất Hoàn tất, vặng khô Nước thải
Sản phẩm
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm
2.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng
2.1.2.1. Thuốc nhuộm hoạt tính
Trang 4
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là
S-F-T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần
mang màu, thường là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim
loại hoặc ftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng.
Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các
amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
2.1.2.2. Thuốc nhuộm trực tiếp
Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử
lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm)
và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (mono, di and
poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn
có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo
phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
2.1.2.3. Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa
nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát
là R=C-O; trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm
đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi
không được xử lý, thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con
người.
2.1.2.4. Thuốc nhuộm phân tán
Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và
nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi
tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste,…) không ưa nước.
2.1.2.5. Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong
đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose.
2.1.2.6. Thuốc nhuộm axit
Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là
R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu. Các
thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon,
triaryl metan…
2.1.2.7. Thuốc in, nhuộm pigmen
Trang 5
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của
antraquinon,…
2.1.3. Thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm
Bảng 2.1. Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm
Kết quả
Chỉ tiêu Đơn vị
Nước thải hoạt Nước thải Nước thải
pH - 10 - 11 > 11 >tẩy
12
COD mg/l 450 - 1.500 10.000 - 40.000 9.000 - 30.000
BOD5 mg/l 200 - 800 2.000 - 10.000 4.000 - 17.000
N tổng mg/l 5 - 15 100 - 1.000 200 - 1.000
P tổng mg/l 0.7 - 3 7 - 30 10 - 30
SS mg/l - - 120 - 1300
Màu Pt-Co 7.000 - 50.000 100.000 - 50.000 500 - 2.000
Độ đục FAU 140 - 1.500 8.000 - 200.000 1.000 - 5.000
(Nguồn: Khoa Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM)
Vì mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng rất khác nhau
nên công nghệ xử lý tương ứng cũng khác nhau. Do đó, các loại phải tách
riêng và xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân độc hại đối với vi sinh rồi nhập
chung xử lý bằng sinh học.
Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp
và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học, đồng thời có các chất trợ
trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật. Hơn nữa, nhiệt độ
nước thải rất cao, không thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học.
Vì vậy, ta phải tiến hành xử lý hoá lý trước đưa vào các công trình sinh học
nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử lý của vi sinh.
2.1.4. Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường
Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gồm có các chất ô nhiễm chính: Nhiệt
độ cao, các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ,
pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi; các hóa chất sử dụng trong quy trình
công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, Na2CO3,
Na2SO3,… các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất
Trang 6
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng tùy thuộc loại vải, màu và chủ yếu đi vào
nước thải của các công đoạn sản xuất.
Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm
Chất ô nhiễm trong nước
Công đoạn Đặc tính của nước thải
thải
Tinh bột, glucozo, carboxy
BOD cao (34 - 50% tổng
Hồ sợi, giũ hồ metyl xelulozo, polyvinyl
sản lượng BOD).
alcol, nhựa, chất béo và sáp.
NaOH, chất sáp và dầu mỡ, Độ kiềm cao, màu tối,
Nấu, tẩy tro, soda, silicat natri và xo BOD cao (30% tổng
sợi vụn. BOD).
Hipoclorit, hợp chất chứa Độ kiềm cao, chiếm 5%
Tẩy trắng
clo, NaOH, AOX, axit… BOD.
Độ kiềm cao, BOD thấp
Làm bóng NaOH, tạp chất.
(dưới 1% tổng BOD)
Các loại thuốc nhuộm, Độ màu rất cao, BOD khá
Nhuộm axitaxetic và các muối kim cao (6% tổng BOD), TS
loại cao.
Chất màu, tinh bột, dầu, đất Độ màu cao, BOD cao và
In
sét, muối kim loại, axit,… dầu mỡ.
Vệt tinh bột, mỡ động vật, Kiềm nhẹ, BOD thấp,
Hoàn thiện
muối. lượng nhỏ.
2.1.5. Ảnh hưởng
- Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với
thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
- Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác
hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi của tế bào.
- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác
hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước.
Trang 7
Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than
Maccadamia được hoạt hóa từ K2CO3 để xử lý màu Methylene Orange
- Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho
dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh
hưởng xấu tới cảnh quan.
- Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan
trong nước ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
2.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
Phương pháp hóa lý là một trong những phương pháp xử lý nước thải
thông dụng nhất hiện nay. Các phương pháp thường được ứng dụng như: hấp
phụ, keo tụ - tạo bông, tuyển nổi, trích ly, trao đổi ion,...
2.2.1. Phương pháp hấp phụ
2.2.1.1. Cơ chế hấp phụ
Hấp phụ: Là hiện tượng tăng nồng độ của chất bị hấp phụ (adsorbate) lên
bề mặt chất hấp phụ (adsorbent). Chất đã bị hấp phụ chỉ tồn tại trên bề mặt
chất rắn (chất hấp phụ), không phân bố đều khắp trong toàn bộ thể tích chất
hấp phụ nên còn gọi là quá trình phân bố 2 chiều [10].
Điều này khác với quá trình hấp thụ: Chất bị hấp thụ sau khi được làm
giàu phân bố đều khắp trong thể tích chất hấp thụ [10].
Khi bị hấp phụ lên bề mặt một chất rắn, chất bị hấp phụ chiếm chỗ của
một cấu tử nào đó và đẩy nó ra khỏi vị trí mà nó đã gắn trên đó thì hiện tượng
này gọi là trao đổi ion [10].
Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ, trong đó [10]:
- Lực tương tác giữa các phân tử gây ra hấp phụ vật lý, trao đổi ion.
- Lực nội phân tử gây ra hấp phụ hóa học.
* Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là
tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp
phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [10].
* Hấp phụ trong môi trường nước:
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và bị hấp phụ khá phức tạp
vì trong hệ có ít nhất 3 thành phần gây tương tác là: nước – chất hấp phụ -
chất bị hấp phụ [10].
Trang 8