Đề tài Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại Cu2+ & Zn2+ trong nước thải công nghiêp, xi mạ bằng phụ phẩm nông nghiệp (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại Cu2+ & Zn2+ trong nước thải công nghiêp, xi mạ bằng phụ phẩm nông nghiệp (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cu2+ & Zn2+ TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIÊP, XI MA ̣ BẰNG PHỤ PHẨM S NÔNGK C 0 0 0 2 8 1 NGHIỆP MÃ SỐ: SV 2009 - 40 S K C 0 0 3 3 2 1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2009
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƢỜNG o0o BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cu2+ & Zn2+ TRONG NƢỚ C THẢ I CÔNG NGHIÊP̣ XI MA ̣BẰNG PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Mã đề tài: SV 2009-40 GVHD: PGS.Ts.Nguyễn Văn Sứ c SVTH: Phạm Thị Thu Hiền MSSV: 05115059 Tp.Hồ Chí Minh-1/2010
3. NHẬN XÉ T CỦ A GIÁO VIÊN HƯỚ NG DÂÑ PGS. TS NGUYỄN VĂN SỮC
4. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đề tài này người nghiên cứu đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp và những kinh nghiệm thực tế từ thầy hướng dẫn. Bên cạnh đó em còn được sư ̣ hô ̃ trơ ̣ về măṭ kinh phí và taọ điều kiêṇ về moị măṭ để triển khai nghiêṃ thu đề tà i . Nhờ vậy mà ngườ i nghiên cứ u có thể hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu của mình. Xin gử i lờ i cảm ơn chân thà nh tớ i: - Ban giá m hiêụ nhà trườ ng đã taọ điều kiêṇ và hô ̃ trơ ̣ kinh phí thưc̣ hiêṇ đề tà i - Phòng quản lý nghiên cứu khoa học và các thầy cô trong bộ môn môi trường đã tạo điều kiêṇ triển khai và nghiêṃ thu đề tà i - Thầy Nguyễn Văn Sức, chủ nhiệm khoa công nghệ hóa học và thực phẩm, người đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo và đống góp ý kiến về kiến thức chuyên môn trong quá trình thực hiện đồ án. - Các bạn sinh viên lớp môi trường 05 trong đã chia sẻ, đóng góp ý kiến giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn. SVTH: Phạm Thị Thu Hiền
5. MỤC LỤC Chƣơng I: GIỚ I THIÊỤ CHUNG 1 1.1.Giớ i haṇ vấn đề: 2 1.2 Mục đích nghiên cứu 2 1.3. Thể thứ c nghiên cứ u 3 1.4. Các công trình nghên cứu có liên quan 4 Chƣơng II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T VỀ VỎ TRẤ U VÀ ION Cu2+ VÀ Zn2+ 5 2.1. Giớ i thiêụ chung về nướ c thải trong ngành công nghiêp̣ xi ma ̣ 7 2.2. Giớ i thiêụ về kim loaị năṇ g Đồng và Kem̃ 7 2+ 2.2.1. Kim loaị Đồng và ion Cu 7 2+ 2.2.2. Kim loaị Kẽm và ion Zn 10 2.3. Các phương pháp xử lý nước thải chứa kim loại Cu và Zn 11 2.4. Giớ i thiêụ về vỏ trấu 17 2.4.1. Trấu sấy 18 2 4.2 Trấu than 18 Chƣơng III: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T VỀ PHƢƠNG PHÁ P HẤ P PHU ̣ 20 3.1 Lý thuyết hấp phụ 20 3.2 Cân bằng và đẳng nhiêṭ hấp phu ̣ 21 3.3 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir 21 3.4 Phương trình đẳng nhiệt Freundich 23 Chƣơng IV: VÂṬ LIÊỤ VÀ PHƢƠNG PHÁ P NGHIÊN CƢ́ U 30 4.1 Dụng cụ, thiết bi ̣và hóa chất: 30 4.2 Chuẩn bi ̣mâũ 31 4.3 Cách thực hiện đo bằng máy đo cực phổ 32 4.4 Cách thức tiến hành đo mẫu hấp phụ ion Cu2+ bằng vỏ trấu 33 4.5 Cách thức tiến hành đo mẫu hấp phụ ion Zn2+ bằng vỏ trấu 36 Chƣơng IV KẾ T QUẢ VÀ THẢ O LUÂṆ 41 5.1 Xây dựng đường chuẩn Cu 41 2+ 5.2 Kết quả ảnh hưở ng của pH tớ i khả năng hấp phu ̣ion Cu 41 5.2.1 Ảnh hưởng đối với trấu sấy 41 5.2.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 42 2+ 5.3 Kết quả ảnh hưở ng của thờ i gian tớ i khả năng hấp phu ̣ion Cu 45 5.3.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 45 5.3.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 46 5.4 Kết quả ảnh hưởng của liều lượng trấu tới khả năng hấp phụ ion Cu2+ 47 5.4.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 47 5.4.2 Ảnh hưởng đối với trấu than 48 2+ 2+ 5.5 Kết quả ảnh hưở ng của nồng đô ̣kim loaị Cu tớ i khả năng hấp phu ̣ion Cu 49 5.5.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 49 5.5.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 52 5.6 Xây dưṇ g đườ ng chuẩn Kem̃ 55 2+ 5.7. Kết quả ảnh hưở ng của pH tớ i khả năng hấp phu ̣ion Zn 55 5.7.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 55
6. 5.7.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 57 2+ 5.8 Kết quả ảnh hưở ng của thờ i gian tớ i khả năng hấp phu ̣ion Zn 58 5.8.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 58 5.8.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 59 2+ 5.9 Kết quả ảnh hưở ng của liều lươṇ g trấu tớ i khả năng hấp phu ̣ion Zn 60 5.9.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 60 5.9.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 61 2+ 2+ 5.10 Kết quả ảnh hưở ng của nồng đô ̣kim loaị Zn tớ i khả năng hấp phu ̣ion Zn 62 5.10.1 Ảnh hưởng đối vớ i trấu sấy 62 5.10.2 Ảnh hưởng đối vớ i trấu than 64 Chƣơng VI: KẾ T LUÂṆ VÀ KHUYẾ N NGHI ̣ 71 6.1 Kết luâṇ 71 6.2 Khuyến nghi ̣ 71
7. Nghiên cứ u khả năng hấp phu ̣ ion kim loaị đồng và kẽm trong nướ c thải xi ma ̣ bằ ng vỏ trấu Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG Đặt vấn đề: Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hoá đất nước, chất thải công nghiệp cũng đang ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại, đòi hỏi phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý. Nước thải công nghiệp đặc biệt từ các nhà máy luyện kim, công nghệ mạ, các mỏ khoáng sản có chứa một hàm lượng lớn các kim loại phát sinh quá trình mạ kim loại chứa hàm lượng các kim loại nặng như crôm, niken, cacdimi, đồng, kẽm, Phần lớn nước thải từ các nhà máy, các cơ sở xi mạ được đổ trực tiếp vào cống thoát nước chung mà không qua xử lý triệt để, đã gây ô nhiễm cục bộ trầm trọng nguồn nước. Hàm lượng kim loại nặng cao là độc chất đối với sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con người. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của con người và sinh vật như gây ra các bệnh viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư, Việc nghiên cứu và tìm ra phương pháp xử lý triệt để vấn đề này nắm một vài trò cấp thiết. Đã có rất nhiều phương pháp được sử dụng để tách kim loại nặng ra khỏi nước thải công nghiệp như điện phân, thẩm thấu ngược, xử lý hoá học hay hấp phụ. Ở đây do phạm vi giới hạn về không gian và thời gian cũng như các điều kiện khách quan khác nên người nghiên cứu xin trình bày nghiên cứu về khả năng hấp phụ các ion 2+ 2+ kim loại đồng (Cu ) và kẽm (Zn ) trong nước thải công nghiêp̣ xi ma ̣bằng vật liệu tự nhiên cụ thể trong đề tài này là vỏ trấu sấy và vỏ trấu than. 1.1. Giớ i haṇ vấ n đề:  Phạm vi nghiên cứu: Phòng thí nghiệm công nghệ môi trường khoa CN hóa –Thực phẩm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM.  Đối tượng nghiên cứu: Do thời gian có giới hạn và trong phạm vi đề tài cấp trường nên người nghiên cứu chỉ tiến hành nghiên cứu và khảo sát đối với Chương I: Giớ i thiêụ chung 1
8. Nghiên cứ u khả năng hấp phu ̣ ion kim loaị đồng và kẽm trong nướ c thải xi ma ̣ bằ ng vỏ trấu 2 ion kim loại đồng (Cu2+) và kẽm (Zn2+ ) 2 loại vật liệu hấp phụ vỏ sấy (chưa biến tính) và vỏ trấu than ( xử lý đốt thành than ở nhiệt độ cao) 1.2. Mục đích nghiên cứu: 1.2.1. Mục Đích Tổng Quát: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu, Zn trong nước thải công nghiệp bằng vỏ trấu than và trấu sấy. 1.2.2. Mục Đích Chuyên Biệt: Tìm hiểu về ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước thải xi mạ tới sức khỏe con người, môi trường. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu, Zn bằng vỏ trấu. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và liều lượng chất hấp phụ, nồng độ các ion kim loại tới hiệu quả hấp phụ Khảo sát trên cột lọc với mẫu nước máy có chứa ion đồng và kem̃ (tư ̣ pha) 1.3. Thể thƣ́ c nghiên cƣ́ u: 1.3.1. Phương phá p nghiên cứ u: Phương pháp tham khảo một số tài liệu liên quan tới nước thải xi mạ và phương pháp hấp phụ kim loại nặng. Phương pháp tính toán xử lý số liệu sử dụng các hàm toán học trong excel. Phương pháp thực nghiệm: tiến hành đo đac̣ tại phòng thí nghiệm một cách tỉ mỉ và khách quan sử dụng máy cực phổ. Phương pháp mô phỏng bẳng đồ thị. Phương pháp so sánh: So sánh các kết quả thực nghiệm để đánh giá các kết quả thu được và so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam Chương I: Giớ i thiêụ chung 2