Đề tài Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+ (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+ (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 SỬ DỤNG RƠM ĐỂ HẤP PHỤ PB+ S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: SV 2010 - 82 S K C 0 0 2 8 2 0 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2010
2. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN SỬ DỤNG RƠM ĐỂ HẤP PHỤ Pb2+ MÃ SỐ: SV2010-82 THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƢỜI CHỦ TRÌ : NGUYỄN VĂN DU NGƢỜI THAM GIA : NGUYỄN ĐỖ MAI THẢO : NGUYỄN THỊ LAN ĐƠN VỊ : KHOA CN HÓA VÀ THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH – 3/2011 1 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
3. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT LỜI CẢM ƠN Sau hơn 6 tháng nhận đề tài NCKH này, chúng em đã hoàn thành với sự hƣớng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn, sự giúp đỡ của các anh chị khóa trên cũng nhƣ các bạn cùng lớp và những nỗ lực của bản thân. Đó chính là nguồn động lực để chúng em có đƣợc kết quả trong báo cáo ngày hôm nay. Đầu tiên chúng em chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã hƣớng dẫn tận tình và định hƣớng đề tài cho chúng em. Cảm ơn cô Yêu Ly, cô Tuyết Nhung luôn nhiệt tình chỉ dẫn cho chúng em để có đƣợc kết quả tốt nhất. Chúng em cũng chân thành cám ơn cô Bạch Huệ, thầy Nguyễn Văn Sức đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em sử dụng phòng thí nghiệm và các thiết bị trong quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời, rất chân thành cảm ơn các bạn MT08 đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình suốt thời gian qua. TP HCM ngày 28.3.2011 2 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
4. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 2 MỤC LỤC 3 CHƢƠNG 1 6 GIỚI THIỆU CHUNG 6 Đặt vấn đề 6 Tình hình nghiên cứu về xử lý Pb2+ trong và ngoài nƣớc 8 Mục đích của đề tài 8 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 9 Phƣơng pháp nghiên cứu 9 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 10 CHƢƠNG 2 11 TỔNG QUAN VỀ CHÌ VẬT LIỆU 11 2.1. Sơ lƣợc về chì 11 2.2. Ứng dụng của chì 11 2.3. Độc tính của chì 12 2.4. Tác hại, ảnh hƣởng của chì 13 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chứa Pb2+ 16 2.5.1. Phƣơng pháp kết tủa hóa học 16 2.5.2. Phƣơng pháp trao đổi ion 18 2.5.3. Phƣơng pháp hấp phụ 19 2.5.4. Phƣơng pháp lọc màng 20 2.5.5. Phƣơng pháp điện phân 21 2.5.6. Phƣơng pháp sinh học 21 Đặc tính vật liệu có nguồn gốc cellulose 21 CHƢƠNG 3 25 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DÙNG RƠM HẤP PHỤ CHÌ 25 3 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
5. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT 3.1. Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp hấp phụ 25 3.2. Lý thuyết phƣơng pháp cực phổ 28 CHƢƠNG 4 31 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 4.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 31 4.1.1. Dụng cụ 31 31 4.1.2. Thiết bị 32 4.1.3. Hóa chất và vật liệu 4.1.4. Một số lƣu ý khi sử dụng thiết bi ,dụng cụ và hóa chất 32 4.2. Phƣơng pháp đo 32 4.2.2. Chuẩn bị mẫu 33 4.3. Tiến hành thực nghiệm 34 4.3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn 34 4.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến quá trình hấp phụ Pb2+ bằng rơm: 34 4.3.5. Thí nghiệm xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại 36 4.3.6. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc 36 CHƢƠNG 5 37 5.1. Kết quả chụp sem 37 5.2. Kết quả thí nghiệm 39 5.2.1. Bảng số liệu xây dựng đƣờng chuẩn 39 5.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH: 40 5.2.3. Kết quả khảo sát kích thƣớc tối ƣu: 43 5.2.4. Kết quả khảo sát khối lƣợng tối ƣu 45 5.2.5. Số liệu thí nghiệm xác định dung lƣợng hấp phụ cực đại 47 5.2.6. Số liệu thí nghiệm xác định thời gian tối ƣu 52 4 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
6. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT CHƢƠNG 6 54 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 54 6.1. Kết luận 54 6.2. Kiến nghị 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 5 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
7. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Đặt vấn đề Sau thời kỳ chiến tranh, đất nƣớc ta dần tiến bƣớc vào con đƣờng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhằm phát triển kinh tế đất nƣớc và thoát khỏi nền nông nghiệp lạc hậu. Tuy nhiên, nền công nghiệp mới trong thời kỳ đất nƣớc còn đang khó khăn, kinh tế kém phát triển đã để lại những hệ lụy nghiêm trọng trƣớc mắt và trong tƣơng lai cho cuộc sống ngƣời dân Việt Nam. Dƣới hình thức mở cửa thị trƣờng và kêu gọi sự đầu tƣ của các doanh nghiệp nƣớc ngoài, Việt Nam - một thị trƣờng trẻ và sôi động nhƣng những đầu tƣ về môi trƣờng còn hạn chế, các doanh nghiệp vì mục đích lợi nhuận đã bỏ qua vấn đề xử lý nƣớc thải, rác thải, không khí, khiến cho chất lƣợng cuộc sống ngày càng đi xuống, bệnh tật xuất hiện ngày càng nhiều. Dƣới những vấn đề cấp bách đang diễn ra hiện tại, chúng ta đã chú ý hơn trong việc phát triển bền vững, và đã đặt vấn đề môi trƣờng cùng tăng trƣởng kinh tế, xã hội làm nền móng cho sự phát triển các thế hệ tƣơng lai, đã có nhiều các công trình nghiên cứu và những phát minh mới để bảo vệ môi trƣờng sống hiện tại. Mặc dù tính khả thi và khả năng áp dụng rộng rãi đã đƣợc chú trọng và kiểm chứng, song việc nghiên cứu những vật liệu mới, công nghệ mới để tham gia vào việc xử lý các nguồn ô nhiễm với giá thành hợp lý, đảm bảo kinh tế phát triển vẫn là một thách thức đối với Việt Nam. Trong phạm vi nghiên cứu đề tài khoa học này, chúng em đã chú ý đến một kim loại nặng tồn tại rất nhiều trong tự nhiên và cuộc sống đó là kim loại chì. Chì là một nguyên tố hóa học với tên viết tắt Pb (Plumbum) là một kim loại nặng có số nguyên tử cao nhất trong số các kim loại bền. Chì đƣợc tìm thấy ở khắp mọi nơi, trong đất, nƣớc, sơn cũ, bụi, trong một số loại mỹ phẩm, và đặc biệt trong nƣớc thải công nghiệp từ các nhà máy in, nhà máy lắp ráp điện tử, các nhà máy tái chế pin và lọc chất thải. Trong các hoạt động lắp ráp điện tử, chì đƣợc tìm thấy trong việc hàn mạ; ngoài ra chì có rất nhiều trong acid sunfuric từ pin; trong các loại nƣớc rỉ rác , chì đƣợc tìm thấy dƣới dạng hợp chất chì tetra etyl. Khi hàm lƣợng chì trên đi vào trong nguồn nƣớc sinh hoạt làm ảnh hƣởng đặc biệt đến sức khỏe con ngƣời. Theo nhiều nghiên cứu của 6 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
8. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT các tổ chức y tế thế giới, chì là một kim loại nặng ảnh hƣởng rất lớn đến sức khỏe, có thể gây giảm sút trí thông minh, những vấn đề về hành vi, sự tăng trƣởng , gây ra bệnh thiếu máu, lãng tai, các bệnh tổn hại về thận. Bệnh ngộ độc chì đã đƣợc phát hiện từ lâu và gây những tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con ngƣời, nhất là ở trẻ em. Nhu cầu cuộc sống càng lên cao thì những vấn đề ô nhiễm và sức khỏe phát sinh ngày càng nhiều do đó cần phải quan tâm và giải quyết triệt để các vấn đề ô nhiễm môi trƣờng là hết sức cần thiết. Hiện nay, trên thế giới và Việt Nam, các vật liệu từ phụ phẩm nông nghiệp đã đƣợc phát hiện và nghiên cứu rất nhiều và khá thành công trong việc xử lý ô nhiễm nƣớc để loại bỏ các kim loại nặng tồn tại đến mức tối đa cho phù hợp với tiêu chuẩn sức khỏe con ngƣời. Việc tận dụng các nguyên liệu trên cũng đem lại nguồn lợi kinh tế cao đối với các doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ hiện tại, đồng thời hạn chế đƣợc ngân quỹ,ngân sách trong việc đầu tƣ xử lý nƣớc thải. Bên cạnh đó các nguyên liệu có cấu trúc cellulose có khả năng hấp phụ những kim loại trên cũng góp phần thu lại đƣợc các kim loại quý. Một trong những vật liệu mà chúng em muốn giới thiệu để góp phần giải quyết vấn đề hấp thụ chì trong nƣớc thải là rơm .Rơm là một phụ phẩm của nền sản xuất nông nghiệp nƣớc ta, đã có nhiều phát minh từ rơm đƣợc chú ý, ví dụ nhƣ sản xuất phân vi sinh, làm giá nuôi nấm rơm, sản xuất điện năng từ rơm, rơm đƣợc ép thành các khung kiện gỗ lớn để xây dựng nhà cửa Mỗi năm trung bình một nƣớc nông nghiệp có khoảng 3 triệu tấn rơm thải ra môi trƣờng. Tuy nhiên phần lớn cách xử lý rơm hiện nay là đốt cháy, gây ra khói bụi ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng không khí, theo các nhà khoa học, khói bụi từ rơm gây tác hại lớn đối với sức khỏe con ngƣời, đặc biệt là các bệnh mãn tính ở ngƣời già và trẻ em. Các nhà khoa học cho biết thành phần các chất gây ô nhiễm không khí do đốt rơm, rạ, tác động đến sức khỏe con ngƣời là hydrocacbon thơm đa vòng (viết tắt là PAH); dibenzo-p-dioxin clo hoá (PCDDs), và dibenzofuran clo hoá (PCDFs), là các dẫn xuất của dioxin rất độc hại, có thể là tác nhân tiềm ẩn gây bệnh ung thƣ. Vì thế, tận dụng đƣợc nguồn vật liệu này sẽ giảm thiểu tối đa đƣợc một khối lƣợng lớn rác thải cho môi trƣờng. Với những ƣu điểm nhƣ giá thành rẻ, nguồn 7 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+
9. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: ThS NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT nguyên liệu dễ kiếm, chúng em mong muốn đề tài nghiên cứu này sẽ góp phần làm phong phú thêm nguồn nguyên liệu xử lý nƣớc thải với hiệu quả kinh tế cao. 1.2. Tình hình nghiên cứu về xử lý Pb2+ trong và ngoài nƣớc a. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài Removal of lead from wastewater using Bagasse fly ash a sugar industry waste material Gupta, V K | Mohan, D | Sharma, S Separation Science and Technology (USA). Vol. 33, no. 9, pp. 1331-1343. June 1998 (Nguồn Coconut Shell Carbon for Treatment of Cadmium and Lead Containing Wastewater Arulanantham, A | Balasubramanian, N | Ramakrishna, T V Met. Finish. Vol. 87, no. 11, pp. 51-55. Nov. 1989 ( Nguồn b. Các nghiên cứu đã thực hiện trong nƣớc - Nghiên cứu chế tạo xử lý chì trong nƣớc từ vỏ ngao. Luận văn của Nguyễn Tuấn Nghĩa (Nguồn nghi%C3%AAn-c%E1%BB%A9u-ch%E1%BA%BF-t%E1%BA%A1o- v%E1%BA%ADt-li%E1%BB%87u-x%E1%BB%AD-l%C3%BD-ch%C3%AC-trong- n%C6%B0%E1%BB%9Bc-t%E1%BB%AB-v%E1%BB%8F-ngao) - Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lƣợng Cd, Pb trong nƣớc thải khu công nghiệp Hòa Khánh, Liên Chiểu, Đà Nẵng bằng phƣơng pháp Vôn- Ampe hòa tan. Tác giả Lê Thị Mùi- ĐH Sƣ phạm, ĐH Đà Nẵng 1.3. Mục đích của đề tài Đánh giá khả năng hấp phụ Pb của bột rơm thông qua phƣơng pháp hấp phụ theo mẻ. Từ đó đƣa ra những kết luận để có thể áp dụng vào thực tiễn. 8 Sử dụng rơm để hấp phụ chì Pb2+