Header Page 1 of 16.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
---------------------

NGUYỄN THÙY DƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION
KIM LOẠI NẶNG TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO
TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thái Nguyên, năm 2008

Footer Page 1 of 16.


Header Page 2 of 16.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
---------------------

NGUYỄN THÙY DƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION
KIM LOẠI NẶNG TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO
TỪ VỎ LẠC VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: Hóa phân tích

1.3.2. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử .................. 13
1.4. Sơ lược về một số kim loại nặng........................................ 14
1.4.1. Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng .......... 14
1.4.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặng đối với con người và
môi trường .............................................................................................. 15
1.4.3.

, crom,

đồng, mangan, niken và chì ...................................................................... 15
1.4.3.1. Tính chất độc hại của cadimi ............................. 15
1.4.3.2. Tính chất độc hại của crom................................ 16

Footer Page 3Sốofhóa
16.bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 4 of 16.

1.4.3.3. Tính chất độc hại của đồng ................................ 16
1.4.3.4. Tính chất độc hại của mangan ............................ 17
1.4.3.5. Tính chất độc hại của niken ............................... 17
1.4.3.6. Tính chất độc hại của chì ................................... 18
1.4.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion kim loại
nặng ........................................................................................................ 18
Chương 2: THỰC NGHIỆM ................................................................. 20
2.1. Thiết bị và hóa chất........................................................... 20
2.1.1. Thiết bị ....................................................................... 20

nghiệp .................................................................................................... ..19
Bảng 2.1: Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử có ngọn lửa của một số kim
loại......................................................................................................... ..23
Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cd(II) ................. ..24
Bảng 2.3: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cr(VI) ................. ..24
Bảng 2.4: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cu(II) .................. ..25
Bảng 2.5: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Mn(II) ................. ..25
Bảng 2.6: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Ni(II) .................. ..25
Bảng 2.7: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Pb(II) .................. ..26
Bảng 2.8: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cd(II) ................................ ..27
Bảng 2.9: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cr(VI) ............................... ..27
Bảng 2.10: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cu(II) .............................. ..28
Bảng 2.11: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Mn(II).............................. ..29
Bảng 2.12: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Ni(II) ............................... ..29
Bảng 2.13: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Pb(II) ............................... ..30
Bảng 2.14: Ảnh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ Cd(II), Cr(VI), Cu(II),
Mn(II), Ni(II) và Pb(II) của VLHP .......................................................... ..33
Bảng 2.15: Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến sự hấp phụ Cd(II) và
Cr(VI) của VLHP ................................................................................... ..35
Bảng 2.16: Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến sự hấp phụ Cu(II) và
Mn(II) của VLHP ................................................................................... ..36
Bảng 2.17: Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến sự hấp phụ Ni(II) và
Pb(II) của VLHP .................................................................................... ..38
Bảng 2.18: Kết quả tách loại Ni(II) khỏi nước thải của nhà máy
quốc phòng............................................................................................. ..41

Footer Page 5Sốofhóa
16.bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Footer Page 6Sốofhóa
16.bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 7 of 16.

Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP
đối với Cr(VI)......................................................................................... ..36
Hình 2.22: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối
với Cu(II) ............................................................................................... ..37
Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP
đối với Cu(II) ......................................................................................... ..37
Hình 2.24: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối
với Mn(II) .............................................................................................. ..37
Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP
đối với Mn(II)......................................................................................... ..37
Hình 2.26: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối
với Ni(II)................................................................................................ ..38
Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP
đối với Ni(II) .......................................................................................... ..38
Hình 2.28: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối
với Pb(II) ............................................................................................... ..39
Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của VLHP
đối với Pb(II) .......................................................................................... ..39

Footer Page 7Sốofhóa
16.bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Do đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion

kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lý môi
trường”.

Footer Page 8Sốofhóa
16.bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 9 of 16.

2
Mục tiêu
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ đó (pH, thời gian,
nồng độ ion kim loại).
- Thử nghiệm khả năng hấp phụ của vỏ lạc với một kim loại.
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc.
- Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của vỏ lạc (bằng phổ IR và ảnh chụp
SEM).
- Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: pH, thời gian, nồng độ của ion kim
loại đến sự hấp phụ trên.
- Xử lý nguồn nước thải của khu công nghiệp, khu chế xuất.
Phương pháp nghiên cứu
- Kết hợp kỹ thuật phòng thí nghiệm và các phương pháp hoá lý để chế
tạo và khảo sát đặc điểm bề mặt vỏ lạc trước và sau khi hoạt hoá.
- Định lượng các ion kim loại bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử.


.

,l

.

ên [6] [11].

Footer Page 10
Số of
hóa16.
bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 11 of 16.

4
.
G
với

.
.
:đ

-

.

q

(Co Ccb ).V
m

(1.1)

:
q: d

(mg/g).

V: t

(l).
(g).

Co: n

(mg/l).

Ccb: n

(mg/l)

Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ
dung dịch ban đầu.
H



thự
.

[1].
:
v

dx
dt

(1.3)

gian:
V

dx
dt

(C0

Ccb )

k (qmax

(1.4)

q)

:

.
V

thì
: p

Langmuir,…[6] [11].
Mô hình

Henry

Phương trình

y: l
:
a = K. P

(1.5)

:
K: h
a: l
P

(mol/g)
(mmHg)

[11].
Mô hình



lg k

(1.7)

:
k: h

n: h

1

[11].
Mô hình

:
Langmuir có dạng:
q

q max

b.Ccb
1 b.Ccb

(1.8)

:
q: d

(mg/g)

Số of
hóa16.
bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
qmax .b

(1.9)




Header Page 16 of 16.

9
1.2. Giới thiệu về VLHP vỏ lạc
1.2.1. Năng suất và sản lượng lạc
Lạc là cây công nghiệp ngắn ngày, được phát hiện và gieo trồng từ
khoảng 500 năm nay, giá trị kinh tế của lạc được chú ý khoảng 250 năm trở
lại đây.
Cây lạc có giá trị kinh tế cao và có nhiều công dụng, đặc biệt được
dùng làm thực phẩm, trong công nghiệp thực phẩm, trong kỹ nghệ, trong
trồng trọt,…
Phụ phẩm của cây lạc gồm: khô dầu, vỏ hạt và thân lá.
Thân và lá cây lạc có thể dùng làm thức ăn cho gia súc và các loại phân
bón có giá trị tương đương phân chuồng
Cho đến thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX, trên thế giới, lạc là cây họ đậu có
diện tích lớn nhất, hiện nay đứng hàng thứ hai trong số các cây lấy dầu thực
vật (về diện tích và sản lượng) với diện tích gieo trồng vào khoảng 20
triệu ha/năm, sản lượng vào khoảng 25.5


244 600

14.84

363 100

2002

246 700

16.23

400 400

2003

246 800

16.46

406 200

2004

258 700

17.44

451 100

năm khoảng 500 000 tấn thì khối lượng vỏ lạc có thể lên tới 150 000 tấn/năm.
Vỏ lạc có giá trị dinh dưỡng, thường được dùng để nghiền thành cám làm
thức ăn cho gia súc hoặc phân bón cho cây [25]. Sau đây là kết quả phân tích
thành phần vỏ lạc [9].
Bảng 1.2: Thành phần vỏ lạc
Thành phần
Phần trăm (%)

Nước Protein Lipit Gluxit Đạm Lân Kali
10

4.2

Footer Page 17
Số of
hóa16.
bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2.6

18.5

1.8

0.2

0.5





[17].

- Một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học khoa công nghệ môi
trường, trường đại học Mersin, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy, vỏ củ lạc, một trong
những phế phẩm lớn nhất, rẻ mạt của ngành công nghiệp thực phẩm, có thể sử
dụng để cải tạo ruộng, lọc các nguồn nước bị nhiễm kim loại độc do các nhà

Footer Page 18
Số of
hóa16.
bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 19 of 16.

12
máy thải ra, đặc biệt là ở các vùng đất, nguồn nước bị nhiễm ion kim loại và
vỏ của củ lạc có thể loại bỏ 95% ion đồng khỏi nước thải công nghiệp trong
khi mùn cưa của cây thông chỉ loại bỏ được 44%. Có thể đạt được hiệu quả
cao nhất nếu nước có tính axit yếu trong khi nhiệt độ lại ít có tác động đến
hiệu suất tách loại ion kim loại [26].
:c

ion

,


Header Page 20 of 16.

13
trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm sáng có bước sóng xác định vào
đám hơi nguyên tử thì các nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ các bức xạ có bước
sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ mà nó phát ra trong quá trình
phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ
chiếu vào và chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng
thái cơ bản.
Quá trình đó được gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự
do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố đó [8][14].
1.3.2. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử [8]
Trong vùng nồng độ C nhỏ của chất phân tích, mối quan hệ giữa cường
độ vạch phổ hấp thụ và nồng độ N của nguyên tố đó trong đám hơi cũng tuân
theo định luật Lambe Bear:
I I o .e

( K . N .L)

(1.10)

Trong đó:
Io: cường độ chùm sáng chiếu vào đám hơi nguyên tử
I: cường độ chùm sáng ra khỏi đám hơi nguyên tử
K : hệ số hấp thụ nguyên tử của vạch phổ tần số
L: bề dày lớp hấp phụ
Gọi A là mật độ quang hay độ tắt nguyên tử của chùm tia sáng cường độ
Io sau khi qua môi trường hấp thụ. A được tính bởi công thức:
A


- Ở vùng nồng độ C nhỏ luôn tìm được giá trị Co để b bắt đầu bằng 1, khi
đó mối quan hệ giữa A và C là sự phụ thuộc tuyến tính.
- Ở vùng nồng độ Cx > Co, 0 < b < 1, mối quan hệ giữa A và C là không
tuyến tính.
1.4. Sơ lược về một số kim loại nặng
1.4.1.

.
ược
,
3

Footer Page 21
Số of
hóa16.
bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 22 of 16.

15
[1] [4].
1.4.2.

loại

.


Header Page 23 of 16.

16
1.4.3.2.

rom

[10].

.
(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Với hàm lượng
nhỏ Cr(III) rất cần cho cơ thể, trong khi Cr(VI) lại rất độc và nguy hiểm.

quan trọng trong việc
. Tuy nhiên với

có thể
.
,

i,...[4].
1.4.3.3.
Đồng là kim loại màu đỏ, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, khó nóng chảy, được
phân bố rộng rãi trong tự nhiên và là nguyên tố quan trọng.
Hợp kim của đồng dễ chế hoá cơ học và bền với hoá chất. Trong công
nghiệp, đồng là kim loại màu quan trọng nhất, được dùng chủ yếu trong công
nghiệp điện, ngành thuộc da, công nghiệp nhuộm, y học,…
Đồng có một lượng bé trong thực vật và động vật. Trong cơ thể người,
đồng có trong thành phần của một số protein, enzym và tập trung chủ yếu ở


, trong thu
.
a

,

.
Niken có thể gây các bệnh về da, tăng khả năng mắc bệnh ưng thư đường
hô hấp,…

,

Footer Page 24
Số of
hóa16.
bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Header Page 25 of 16.

18
protein c

.C

bị nhiễm n

[4].