Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI) của vật liệu chế tạo từ bã chè và ứng dụng xử lý nước thải mạ điện

ĐẠI HỌC THÁ I NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

MAI QUANG KHUÊ

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr(VI)
CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO TỪ BÃ CHÈ
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2015


ĐẠI HỌC THÁ I NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

MAI QUANG KHUÊ

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr(VI)
CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO TỪ BÃ CHÈ

VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MẠ ĐIỆN
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số : 66.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Trà Hương

THÁI NGUYÊN - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI) bằng vật liệu chế tạo từ
bã chè và ứng dụng xử lý nước thải mạ điện” là do bản thân tôi thực hiện. Các số
liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.
Thái nguyên, tháng 4 năm 2015
Tác giả luận văn

Mai Quang Khuê

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

i

tnu.edu.vn/


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hương, cô giáo trực tiếp
hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các
thầy cô Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong
quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí
nghiệm Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên và các bạn đồng
nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Em xin cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Tuyên Quang, Ban Giám hiệu, tập thể
giáo viên Trường Trung học Phổ thông Chiêm Hóa tỉnh Tuyên Quang đã tạo điều
kiện giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất


mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và
những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn
được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015
Tác giả

MAI QUANG KHUÊ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

2

tnu.edu.vn/


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................................ vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN........................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về Crom ................................................................................................ 3
1. 1.1. Vai trò của Crom................................................................................................ 3
1.1.2. Độc tính của Crom .............................................................................................. 3
1.1.3. Quá trình trao đổi chất ........................................................................................
3
1.1.4. Độ độc hại ........................................................................................................... 4
1.1.5. Ảnh hưởng của Crom đối với động thực vật ...................................................... 4
1.1.6. Ảnh hưởng của Crom đối với con người ............................................................ 4
ệp ........................ 5
1.2. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng.......................................................................... 6
1.3. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước ............................................................. 8
1.3.1. Công nghệ mạ điện, khai thác khoáng sản và luyện kim ................................... 8
1.3.2. Công nghệ sản xuất các hóa chất vô cơ ..............................................................
9
1.3.3. Quá trình sản xuất sơn, mực và thuốc nhuộm ....................................................
9
1.4. Các phương pháp xử lý nước thải chứa Crom(VI) ................................................ 9
1.4.1. Phương pháp hóa học.......................................................................................... 9
1.4.2. Phương pháp trao đổi ion ..................................................................................
10
1.4.3. Phương pháp điện hóa.......................................................................................
11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

3

http://www.lrctnu.edu.vn/


1.4.4. Phương pháp hấp phụ........................................................................................
12
1.4.5. Phương pháp sinh học .......................................................................................
12
1.5.
1.5

.................................................................... 13
................................................................................................... 13

1.5.2. Cân bằng hấp phụ ............................................................................................. 13

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

4

tnu.edu.vn/


1.5.3. Kỹ thuật hấp phụ ...............................................................................................
14

.........................................................................................

15
1.5.5. Hiệu suất hấp phụ ............................................................................................. 16
1.5.6. Quá trình hấp phụ động trên cột .......................................................................
16
1.5.7. Quá trình chuyển khối trong cột ....................................................................... 17
1.5.8. Phương trình tính toán hấp phụ động trên cột hấp phụ ....................................
18
1.5.9.

....................................................... 20

1.6. Đặc tính vật liệu có nguồn gốc cellulose ............................................................. 23
1.7. Giới thiệu về cây chè ........................................................................................... 25
1.8. Tình hình nghiên cứu về vật liệu hấp phụ bã chè ................................................ 26
1.8.1. Sử dụng bã chè, các chất thải chè chưa biến tính ............................................. 27
1.8.2. Sử dụng bã chè, các chất thải chè biến tính ...................................................... 28
1.9. Định lượng Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang .............................................. 28
1.9.1. Nguyên tắc ........................................................................................................ 28
1.9.2. Các yếu tố cản trở ............................................................................................. 29
1.9.3. Phản ứng tạo phức của Cr(VI) với 1,5-diphenylcacbazide .............................. 29
1.10. Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm ....................................................... 29
1.10.1. Phương pháp phồ Hồng ngoại (IR)................................................................. 29
1.10.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét qua (SEM) ................................................ 30
Chương 2: THỰC NGHIỆM ................................................................................... 31
2.1. Dụng cụ và hóa chất............................................................................................. 31
2.1.1. Thiết bị .............................................................................................................. 31
............................................................................................................ 31
2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH (VLHP) .................................... 31
2.3. Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của VLHP ........................................ 31
2.4. So sánh hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của bã chè chưa biến tính và VLHP.............. 32
2.5. Xác định điểm đẳng điện của bã chè chưa biến tính và VLHP .......................... 32
2.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của ion Cr(VI) của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

4

http://www.lrctnu.edu.vn/


VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh .............................................................. 32
2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH .............................................................................. 32
2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian .................................................................... 32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

5

tnu.edu.vn/


2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP...................................................... 33
2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ...................................................................... 33
2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước vật liệu..................................................... 33
2.6.6. Khảo sát ảnh hưởng của ion lạ.......................................................................... 33
2.6.7. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu ........................................................ 35
2.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của ion Cr(VI) của
VLHP theo phương pháp hấp phụ động ............................................................ 35
2.7.1. Chuẩn bị cột hấp phụ ........................................................................................ 35
2.7.2. Giải hấp vật liệu sau khi hấp phụ Cr(VI).......................................................... 36
2.7.3. Tái sử dụng vật liệu .......................................................................................... 37
2.8. Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr(VI) ................................................................ 37
2.8.1. Xử lý nước thải nhà máy Khóa Việt Tiệp - Hà Nội theo phương pháp tĩnh ..........
37
2.8.2. Xử lý nước thải nhà máy Khóa Việt Tiệp - Hà Nội theo phương pháp động ........
37
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 38
3.1. Lập đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI)......................................................... 38
3.2. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của VLHP ........................... 38
3.3. So sánh hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của bã chè chưa biến tính và VLHP.............. 43
3.4. Điểm đẳng điện của bã chè chưa biến tính và VLHP .......................................... 43
3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của ion Cr(VI) của
VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh .............................................................. 45
3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ................................................................... 48
3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP...................................................... 49
3.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ...................................................................... 50
3.5.5. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước vật liệu..................................................... 51
3.5.6. Khảo sát ảnh hưởng của ion lạ.......................................................................... 52
3.5.6.1. Ảnh hưởng của các anion đến quá trình hấp phụ .......................................... 52
3.5.7. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu ........................................................ 54
3.6. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI) theo mô hình h ấp phụ đẳng
nhiệt Langmuir ................................................................................................. 55
3.7. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI) theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

6

http://www.lrctnu.edu.vn/


Freundlich .......................................................................................................... 56

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

7

tnu.edu.vn/


3.8. Động học hấp phụ Cr(VI) .................................................................................... 57
3.9. Nhiệt động lực học hấp phụ Cr(VI) của VLHP ................................................... 60
3.10. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của ion Cr(VI) của
VLHP theo phương pháp hấp phụ động .......................................................... 62
3.10.1. Thí nghiệm với dung dịch Cr(VI) tự pha........................................................ 62
3.10.2. Giải hấp vật liệu sau khi hấp phụ Cr(VI)........................................................ 65
3.10.3. Tái sử dụng vật liệu ........................................................................................ 67
3.11. Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr(VI) ............................................................... 68
3.11.1. Xử lý nước thải nhà máy Khóa Việt Tiệp -Hà Nội theo phương pháp tĩnh ..........
68
3.11.2. Xử lý nước thải nhà máy Khóa Việt Tiệp- Hà Nội theo phương pháp động ........
69
3.12. Mô hình xử lý nước thải mạ điện....................................................................... 70
KẾT LUẬN................................................................................................................ 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 74
PHỤ LỤC................................................................................................................... 77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

8

tnu.edu.vn/


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT

Từ viết tắt

Từ nguyên gốc

1

BET

2

BTNMT

3

IR

4

QCVN

5

SEM

6

VLHP

7

M2

Bã chè chưa biến tính

8

M4

Bã chè biến tính bằng KOH

Brunauer – Emmet - Teller (Diện tích bề mặt riêng)
Bộ tài nguyên môi trường
Infrared (IR) spectroscopy (Phổ hồng ngoại)
Quy chuẩn Việt Nam
Seaning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét)
Vật liệu hấp phụ


Số hóa bởi
Trung tâm Học
liệu - ĐHTN iv

http://www
.lrctnu.edu.vn/


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ

(VI) trong nước thải công nghiệp................ 6

Bảng 2.1: Các thông số của cột hấp phụ......................................................................36
Bảng 2.2: Một số thông số của nước thải nhà máy Việt Tiệp – Hà Nội......................36
Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) .......................................................38
Bảng 3.2. Diện tích bề mặt riêng của bã chè chưa biến tính và VLHP .......................39
Bảng 3.3: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vào VLHP.............................. 43
Bảng 3.4: Kết quả xác định điểm đẳng điện của bã chè chưa biến tính và VLHP ..........
44
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của pH đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của VLHP ......
46
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ của VLHP
...........48
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ..... 49
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ...................... 50
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của kích thước vật liệu đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ.....51

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

v

tnu.edu.vn/


Bảng 3.10. Ảnh hưởng của ion Cl , SO24 , NO3 tới hiệu suất hấp phụ Cr(VI)
của VLHP ...................................................................................................52
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của ion , Na , K tới hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của VLHP
2
Cu
............53
Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI) đến dung lượng, hiệu suất
hấp phụ .....................................................................................................
54
Bảng 3.13: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b........................ 56
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá trình hấp
phụ ion Cr(VI) của VLHP........................................................................56
Bảng 3.15: Các hằng số của phương trình Freundlich đối với Cr(VI) ........................57
Bảng 3.16: Các số liệu hấp phụ của Cr(VI) ................................................................. 58
Bảng 3.17: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1 đối với Cr(VI)................... 59
Bảng 3.18: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2 đối với Cr(VI)................... 59
Bảng 3.19: Kết quả tính KD tại các nhiệt độ khác nhau ..............................................61
Bảng 3.20: Các thông số nhiệt động đối với quá trình hấp phụ Cr(VI) ......................61
Bảng 3.21. Kết quả thực nghiệm .................................................................................64
Bảng 3.22: Các hằng số hấp phụ động ........................................................................65

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

v

tnu.edu.vn/


Bảng 3.23: Kết quả giải hấp ion Cr(VI) bằng HNO3 có nồng độ khác nhau ..............66
Bảng 3.24: Khả năng hấp phụ ion Cr(VI) của VLHP mới và VLHP tái sinh .............67
Bảng 3.25: Hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI) ứng với VLHP mới, VLHP tái sinh lần
1 và VLHP tái sinh lần 2 ..........................................................................68
Bảng 3.26: Kết quả tách loại Cr(VI) khỏi nước thải ................................................... 68
Bảng 3.27: So sánh thời gian bảo vệ theo tính toán và theo thực nghiệm trên
mẫu nước thải mạ Cr(VI) .........................................................................70

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN vi

tnu.edu.vn/


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh ô nhiễm môi trường nước ............................................................. 8
Hình 1.2. Mô hình cột hấp phụ ................................................................................... 16
Hình 1.3. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột hấp
phụ theo thời gian.................................................................................... 17
Hình 1.4: Cấu trúc của cellulose ................................................................................. 24
Hình 1.5: Một cấu trúc giả thuyết của lignin .............................................................. 24
Hình 1.6: Hình ảnh về cây chè.................................................................................... 25
Hình 3.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) .....................................................
38
Hình 3.2: Hình thái học bề mặt của bã chè chưa biến tính ......................................... 39
Hình 3.3: Hình thái học bề mặt của VLHP................................................................. 39
Hình 3.4: Phổ hồng ngoại của bã chè chưa biến tính ................................................. 41
Hình 3.5: Phổ hồng ngoại của VLHP ......................................................................... 42
Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất hấp phụ của bã chè chưa biến tính và VLHP .........
43
Hình 3.7: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP ................................................ 45
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ của VLHP........
46
Hình 3.9 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ
của VLHP ................................................................................................ 48
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào Khối lượng VLHP......
50
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nhiệt độ.................
51

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN vi

tnu.edu.vn/


Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Cl , SO24 , NO3 tới hiệu suất
hấp phụ Cr(VI) của VLHP ...................................................................... 52
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Cu 2 , Na , K tới hiệu suất hấp
phụ Cr(VI) của VLHP ............................................................................. 53
Hình 3.14: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Cr(VI) .......................... 55
Hình 3.15: Sự phụ thuộc của Ccb / q vào Ccb của Cr(VI) ............................................. 55
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb ...................................... 57
Hình 3.17: Đồ thị phương trình động học bậc 1 đối với Cr(VI)................................. 58
Hình 3.18: Đồ thị phương trình động học bậc 2 đối với Cr(VI)................................. 59
Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T của Cr(VI) .................. 61

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN vi

tnu.edu.vn/


Hình 3.20: Đường cong thoát với chiều cao cột VLHP Z = 44 mm, C 0 =
3

2

52,25mg/L, pH = 1,0; F = 1,0616 m /m /h, thể tích VLHP = 5 mL ....... 62
Hình 3.21: Đường cong thoát với chiều cao cột VLHP Z = 70,5 mm, C0 =
3

2

52,25mg/L, pH = 1,0; F = 1,0616 m /m /h, thể tích VLHP = 8 mL ....... 63
Hình 3.22: Đường cong thoát với chiều cao cột VLHP Z = 105 mm, C0 =
3

2

52,25mg/L, pH = 1,0; F = 1,0616 m /m /h, thể tích VLHP = 12 mL ..... 63
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn t = f(Z) tại C/C0 = 0,001 và 0,05; C0 = 52,25 mg/L, pH=1,0,
3

2

F=1,0616 m /m /h ..................................................................... 64
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn kết quả giải hấp ion Cr(VI) bằng axit HNO3 ................. 66
(VI) ứng với VLHP mới và VLHP tái sinh...... 68
Hình 3.26: Kết quả xử lý nước thải mạ Cr(VI), C0 = 64,575 mg/L, pH = 1,0; Z =
0,045m; khối lượng VLHP = 1g; thể tích VLHP = 5mL ........................ 69
Hình 3.27: Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải mạ điện chứa crom ................. 71

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN vii

tnu.edu.vn/


MỞ ĐẦU
Crom có đặc tính lý học (bền ở nhiệt độ cao, khó oxi hoá, cứng và tạo màu tốt…)
nên thường được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất pin, mạ điện, sản xuất
dệt nhuộm. Do đặc thù sản xuất, các ngành công nghiệp này tiêu thụ một lượng rất
lớn nước và cũng tạo ra một lượng nước thải công nghiệp chứa các ion kim loại nặng
đều cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Đây là nguyên nhân gây ô nhiễm
các nguồn tiếp cận: nước mặt, nước ngầm, hệ thống xử lý nước thải dẫn đến tích tụ
sinh học, ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Do pH trong nước thải có khoảng dao
động rất rộng nên ảnh hưởng đến khả năng hòa tan kim loại và luôn có sự biến
động về nồng độ kim loại nặng dẫn đến những khó khăn cho quá trình xử lý. Nước
thải phát sinh trong quá trình mạ điện kim loại chứa hàm lượng các kim loại nặng
rất 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, chúng có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh
học, ảnh hưởng đến sự sống của chúng về lâu về dài. Do đó, nước thải từ các quá
trình mạ điện kim loại không được xử lý, qua thời gian tích tụ trực tiếp hay gián tiếp,
sẽ tồn đọng trong cơ thể con người gây ra các bệnh nghiêm trọng, như viêm loét
da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư… Vì vậy, xử lý nước thải có chứa Cr(VI) từ
các quá trình sản xuất trước khi thải chúng ra môi trường là vấn đề cấp thiết không
chỉ trong nghiên cứu khoa học mà cả trong sản xuất công nghiệp. Các phương pháp
xử lý nước thải có chứa các loại kim loại nặng nói chung (crom, đồng, chì, thiếc,
niken…) được sử dụng ngày nay là: Phương pháp kết tủa hóa học, Phương pháp
màng, Phương pháp hấp phụ, Phương pháp điện hóa, Phương pháp trao đổi ion,
Phương pháp sinh học. Các phương pháp xử lý trên thông thường mắc phải một số
nhược điểm chung là sinh ra một số lượng bùn thải lớn do sử dụng khá nhiều hóa
chất để khử Cr(VI), trung hòa và kết tủa; công nghệ phức tạp, phải kết hợp nhiều
phương pháp (sử dụng cả nhựa cation và anion mới có thể loại bỏ được anion Cr(VI)
và cation Cr(III); tính không ổn định của hạt nhựa và màng do tính oxy hóa cao của
Cr(VI); giá đầu tư và chi phí vận hành quá cao và đòi hỏi tay nghề vận hành. Do đó,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

http://www.lrctnu.edu.vn/


việc ứng dụng với quy mô công nghiệp các phương pháp trên đây vẫn còn nhiều
khác biệt ở các nước. Công nghệ xử lý bằng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

tnu.edu.vn/


phương pháp hấp phụ, với lớp lọc là vật liệu có nguồn gốc tự nhiên cho thấy khá phù
hợp với thực tiễn sản xuất ở nước ta. Các vật liệu hấp phụ nguồn gốc tự nhiên đã
được nghiên cứu và ứng dụng như: Vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ lạc, than bùn, xỉ than,
vỏ sò...
Chè là thức uống phổ biến của nhiều quốc gia trên thế giới như: Trung Quốc,
Ấn Độ, Srilanca, Indonexia, Ai Cập, Achentina, Braxin, Cộng hoà Liên Bang Nga... Ở
Việt Nam, chè được trồng trong khoảng 30 tỉnh, trung du 14 tỉnh trong đó vùng
trung du và miền núi phía Bắc chiếm khoảng trên 60%, Tây Nguyên khoảng 14%,
còn lại là các vùng khác.. Hiện nay cả nước có khoảng 130 nghìn ha chè các loại, năng
suất bình quân đạt hơn 77 tạ/ha, sản lượng chè của cả nước đạt gần 824 nghìn tấn
búp tươi. Việt Nam hiện đứng thứ 5 trên thế giới về sản lượng và xuất khẩu chè.
Trong quá trình sử dụng, một lượng lớn bã chè thường bị bỏ đi vào môi trường
không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng phí về tài nguyên, mà còn gây ra vấn đề
vệ sinh môi trường trong quá trình phân hủy.
Vì vậy, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI)
của vật liệu chế tạo từ bã chè và ứng dụng xử lý nước thải mạ
điện”.
Trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã chè biến tính bằng KOH (VLHP).
- Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của VLHP bằng phương pháp phổ hồng
ngoại (IR), phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp đo diện tích bề
mặt riêng (BET).
- Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
của VLHP chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh và theo phương pháp hấp
phụ động..
- Sử dụng VLHP chế tạo được thử xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI) theo
phương pháp hấp phụ tĩnh và hấp phụ
động.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

tnu.edu.vn/


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về Crom
1. 1.1. Vai trò của Crom

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

tnu.edu.vn/


Crom là một nguyên tố vi lượng. Qua nghiên cứu, người ta thấy ở nồng độ
thấp Crom đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất như chuyển
hoá glucozơ trong máu [1], [4].
Với đặc tính lý hoá của Crom (bền ở nhịêt độ cao, khó oxi hoá, cứng và tạo
màu tốt…) nên nó ngày càng được sử dụng rộng rãi. Trong luyện kim Crom được
dùng để sản xuất các hợp kim với Niken và Molipden (Mo), để sản xuất thép chống
mòn và sử dụng trong công nghệ chế tạo máy. Crom được mạ lên bề mặt kim loại tạo
nên lớp mạ có độ bền hoá học cao, chịu được mài mòn, bề mặt sáng đẹp, phản xạ
ánh sáng tốt. Trong công nghiệp da Crom được dùng làm chất tẩy và chất làm bền
da, Cr(III) sunfat được sử dụng với tư cách là một hoá chất chính, tương tác giữa
Cr(III) và chất Collagen làm cho da bền có khả năng chống co ngót ngay cả ở nhiệt độ
cao). Ngoài ra Crom còn được dùng làm sắc tố để pha sơn và mực, làm cao su và
gốm…
1.1.2. Độc tính của Crom
Các kết quả nghiên cứu cho thấy Crom dù chỉ với một liều lượng nhỏ cũng là
nguyên nhân chính gây tác hại nghề nghịêp. Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế
(IARC) đã phân các chất hoá học theo 4 nhóm có khả năng gây ung thư [1], [4]:
- Nhóm 1: Tác nhân là chất gây ung thư ở người
- Nhóm 2A: Tác nhân có thể gây ung thư ở người
- Nhóm 2B: Tác nhân có lẽ gây ung thư ở người
- Nhóm3: Tác nhân không thể phân loại dựa trên tính gây ung thư ở người
- Nhóm 4: Tác nhân có lẽ không gây ung thư ở người
IARC đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1 (Tác nhân là chất gây ung thư ở người) và
Cr(III) vào nhóm 3 (Tác nhân không thể phân loại dựa trên tính gây ung thư
ở người).
1.1.3. Quá trình trao đổi chất
Trong nước, Crom tồn tại hai dạng Cr(III) và Cr(IV). Nhìn chung, sự hấp thụ của
Crom vào cơ thể con người tuỳ thuộc vào trạng thái oxi hoá của nó. Cr(VI) hấp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

tnu.edu.vn/


thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr(III) (mức độ hấp thụ qua đường ruột tuỳ thuộc
vào dạng hợp chất mà nó sẽ hấp thụ) và còn có thể thấm qua màng tế bào. Nếu
Cr(III) chỉ hấp thu 1% thì lượng hấp thu của Cr(VI) lên tới 50%. Tỷ lệ hấp thu qua phổi
không xác định được, mặc dù một lượng đáng kể đọng lại trong phổi và phổi là
một trong những bộ phận chứa nhiều Crom nhất. Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba
con đường: hô hấp, tiêu hoá và khi tiếp xúc trực tiếp với da. Con đường xâm nhập,
đào thải Crom ở cơ thể người chủ yếu qua con đường thức ăn, Cr(VI) đi vào cơ
thể dễ gây biến chứng, tác động lên tế bào, lên mô tạo ra sự phát triển tế bào
không nhân, gây ung thư, tuy nhiên với hàm lượng cao Crom làm kết tủa các protein,
các axit nuclêic và ức chế hệ thống men cơ bản. Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ
con đường nào Crom cũng được hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001mg/L; sau
đó chúng chuyển vào hồng cầu và hoà tan nhanh trong hồng cầu 10 ÷ 20 lần, từ
hồng cầu Crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận,
gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng Crom hoà tan dần
vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm [1], [4].
1.1.4. Độ độc hại
Các nghiên cứu cho thấy con người hấp thụ Cr(VI) nhiều hơn Cr(III) nhưng
độc tính của Cr(VI) lại cao hơn Cr(III) gấp khoảng 100 lần.
1.1.5. Ảnh hưởng của Crom đối với động thực vật
Người ta đã khảo sát ảnh hưởng của hợp chất Crom lên sự sống của cá chép
bằng cách ngâm trứng cá sau khi đã thụ tinh vào nước có chứa Cr(VI). Khi nồng độ
Crom từ 3,9 – 9,6 mmol/L và ở pH = 8, Crom không ảnh hưởng đến tỷ lệ trứng nở
nhưng khi nồng độ Crom đạt đến 9,6 mmol/L và ở pH = 6,3 tỉ lệ cá mắc bệnh khác
nhau về da và tử vong tăng. Nếu ngâm trứng vào dung dịch Cr(VI) có nồng độ 3,9
mmol/L và ở pH = 6,3 thì tỉ lệ cá mắc bệnh tủy sống tăng lên, mang và vây khô hơn,
khả năng chịu lạnh kém hơn. Người ta cũng thấy crom có gây ảnh hưởng đến quá
trình phát triển của thực vật: gây bệnh vàng lá cho lúa [1], [4].
1.1.6. Ảnh hưởng của Crom đối với con người

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐHTN

http://www.lrctnu.edu.vn/


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×