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


Chương 1: TỔNG QUAN ...................................................................... 3
1.1 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ .................................. 3
1.1.1. Các khái niệm ............................................................. 3
1.1.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ ................... 5
1.1.2.1. Mô hình động học hấp phụ ................................ 5
1.1.2.2. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt ........................ 6
1.2. Giới thiệu về VLHP vỏ lạc ................................................ 9
1.2.1. Năng suất và sản lượng lạc .......................................... 9
1.2.2. Thành phần chính của vỏ lạc........................................ 10
1.2.3. Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp
làm VLHP ............................................................................................... 11
1.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ............................... 12
1.3.1. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử ............................. 12
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
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

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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Phổ IR của nguyên liệu ............................................................ ..22
Hình 2.2: Phổ IR của VLHP .................................................................... ..22
Hình 2.3: Ảnh chụp SEM của nguyên liệu ............................................... ..23
Hình 2.4: Ảnh chụp SEM của VLHP ....................................................... ..23
Hình 2.5: Đường chuẩn xác định nồng độ Cd(II) ...................................... ..24
Hình 2.6: Đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) ..................................... ..24
Hình 2.7: Đường chuẩn xác định nồng độ Cu(II) ...................................... ..25

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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1
Mở đầu
Hiện nay, thế giới đang rung hồi chuông báo động về thực trạng ô nhiễm
môi trường toàn cầu.
Nằm trong bối cảnh chung của thế giới, môi trường Việt Nam cũng đang
xuống cấp cục bộ. Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm môi trường là do
nguồn nước thải, khí thải,.. của các khu công nghiệp, khu chế xuất,…Các
nguồn nước thải này đều chứa nhiều ion kim loại nặng như: Cu(II), Mn(II),
Pb(II),… nhưng trước khi đưa ra ngoài môi trường hầu hết chưa được xử lý
hoặc xử lý sơ bộ, do vậy đã gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường
nước.
Đã có nhiều phương pháp được áp dụng nhằm tách loại các ion kim loại
nặng khỏi môi trường nước, như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ,
phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa
học,…Trong đó, phương pháp hấp phụ được áp dụng rộng rãi và cho kết quả
rất khả thi [12]. Một trong những vật liệu sử dụng để hấp phụ kim loại đang
được nhiều người quan tâm là các phụ phẩm nông nghiệp, như: vỏ trấu, bã
mía, lõi ngô,….[15] [17] [19]. Hướng nghiên cứu này có nhiều ưu điểm là sử Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3
Chương 1: TỔNG QUAN .
-
- - - ).
.
.
.
.
, l .
, l .
ên [6] [11]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
.
G
với
.
.
- : đ
.

: n (mg/l).
C
cb
: 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.

100.
)(
o
cbo
C
CC
H
(1.2)
1.1.2. .
1.1.2.1. ụ
-
:
- .
- .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
- thự
.
[1].
:


1.1.2.2 .
Có

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
.
V thì
: p

Langmuir,…[6] [11].
Mô hình Henry
Phương trình y: l
:
a = K. P (1.5)
:
K: h
a: l (mol/g)
P (mmHg)
[11].
Mô hình Freundlich
[10].
số :

n
cb
Ckq
1
.
(1.6)


q
max
: dung lư (mg/g)
b: uir
.C
cb
<< = q
max
.b.C
cb
.
.C
cb
>> = q
max
.
Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình
đường thẳng:

bq
C
qq
C
cb
cb
.
11
maxmax
(1.9)


2003 246 800 16.46 406 200
2004 258 700 17.44 451 100
2005 260 000 17.42 453 000
2006 246 700 18.70 462 500
2007 254 600 19.80 505 000
1.2.2.
Vỏ hạt chiếm khoảng 25 35% khối lượng hạt. Với sản lượng lạc hàng
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 Nước Protein Lipit Gluxit Đạm Lân Kali
Phần trăm (%) 10 4.2 2.6 18.5 1.8 0.2 0.5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11
là gluxit, : xenlulozơ, hemixenlu
.
.
Xenlulozơ: l h -glucozơ [C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]

: đ
:
Cr(III), Ni(II), Cu(II)
[17].
: n
3
PO
4
0.39 mmol/g [15].
1.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
1.3.1. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử
Ở điều kiện thường, nguyên tử không hấp thụ và không phát ra năng
lượng dưới dạng các bức xạ. Lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản, là trạng
thái bền vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử. Khi nguyên tử ở

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
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:
)..(

A = a . C
b
(1.12)
Trong đó:
a: hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hóa
hơi và nguyên tử hóa mẫu
b: hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng
nguyên tố (0 < b ≤ 1)
- Ở vùng nồng độ C nhỏ luôn tìm được giá trị C
o
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 C
x
> C
o
, 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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15
[1] [4].
1.4.2. loại


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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
17
gan. Sự thiếu đồng gây ra thiếu máu. Khi cơ thể bị nhiễm độc đồng có thể gây
một số bệnh về thần kinh, gan, thận, lượng lớn hấp thụ qua đường tiêu hoá có
thể gây tử vong [10].
1.4.3.4.
Mangan là kim loại màu trắng bạc, cứng, khó nóng chảy.
Trong tự nhiên mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ
ba trong các kim loại chuyển tiếp. Gần 95% mangan được dùng để chế tạo
thép trong ngành luyện kim.
Mangan là nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống. Ion mangan là chất hoạt
hoá một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo máu và sản
xuất kháng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Sự tiếp xúc nhiều với bụi
mangan làm suy nhược hệ thần kinh và tuyến giáp trạng [10].
1.4.3.5. ken
có màu trắng bạc, dễ rèn, dễ dát mỏng, được ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp luyện kim, mạ điện, sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ.
Niken có trong huyết tương người,…
, trong thu
.
a ,
.
Niken có thể gây các bệnh về da, tăng khả năng mắc bệnh ưng thư đường