Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu chế tạo bằng phương pháp hấp thụ tĩnh như thời gian, pH, khối lượng vật liệu hấp phụ, nồng độ đầu, nhiệt độ... Nghiên cứu cơ chế hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của vật liệu bã chè. Mời các bạn cùng tham khảo!
TỔNG QUAN
Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải, bao gồm phương pháp cơ học, sinh học, hóa lý, hấp phụ và hóa học Trong số đó, phương pháp hấp phụ đang ngày càng được chú ý nhờ vào những ưu điểm vượt trội Vật liệu hấp phụ có thể được chế tạo từ nguyên liệu tự nhiên và phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, không yêu cầu thiết bị phức tạp và không thải ra môi trường các tác nhân độc hại.
Hấp phụ: là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (rắn – khí, rắn – lỏng, khí – lỏng, lỏng – lỏng) Trong đó:
Chất hấp phụ là chất có khả năng hút các phần tử từ pha khác tiếp xúc với bề mặt của nó Khả năng hấp phụ của chất này tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt riêng; tức là, bề mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp phụ càng mạnh.
Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ
Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ
Pha mang: hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt, trong đó các phần tử bị hấp phụ gắn vào bề mặt của chất hấp phụ Ngược lại, quá trình giải phóng các phần tử này ra khỏi bề mặt được gọi là desorption Tùy thuộc vào bản chất của lực tương tác giữa các phân tử, hấp phụ có thể được phân loại thành hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
1.1.1.1 Hấp phụ vật lý Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm ứng, định hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với nhiều nguyên tử trên bề mặt Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình không chọn lọc và thuận nghịch, tạo ra cân bằng động giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Nhiệt lượng giải phóng trong quá trình này dao động từ 2 đến 6 kcal/mol Quá trình hấp phụ vật lý ít bị ảnh hưởng bởi bản chất hóa học của bề mặt và không gây biến đổi cấu trúc của các phân tử liên quan.
1.1.1.2 Hấp phụ hóa học Định nghĩa: Hấp phụ hóa học được gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí…) Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Cấu trúc electron phân tử các chất tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol Đặc điểm: Chất bị hấp phụ chỉ hình thành một lớp đơn phân tử hấp phụ, giữa chúng hình thành hợp chất bề mặt
Hấp phụ hóa học yêu cầu có sự tương tác hóa học mạnh mẽ giữa bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, thể hiện tính đặc thù cao Quá trình này không thể đảo ngược.
Sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý là tương đối, do ranh giới giữa chúng không rõ rệt Trong nhiều quá trình hấp phụ, cả hai loại hấp phụ thường xảy ra đồng thời Ở nhiệt độ thấp, hấp phụ vật lý chiếm ưu thế, nhưng khi nhiệt độ tăng, khả năng hấp phụ vật lý giảm và hấp phụ hóa học trở nên mạnh mẽ hơn.
Hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch, trong đó các phần tử chất có thể di chuyển trở lại pha mang sau khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ Khi lượng chất hấp phụ tích tụ ngày càng nhiều, tốc độ di chuyển ngược lại cũng gia tăng Khi tốc độ hấp phụ bằng với tốc độ giải hấp phụ, quá trình đạt trạng thái cân bằng Dung lượng hấp phụ của một hệ xác định phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ chất trong pha thể tích, được biểu diễn bằng các hàm q = f(T, p) hoặc q = f(T, C) Ở nhiệt độ cố định, dung lượng hấp phụ còn phụ thuộc vào áp suất hoặc nồng độ, thể hiện qua các phương trình q = f(p) hoặc q = f(C).
Trong đó: q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) T: Nhiệt độ p: Áp suất C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l) [7]
Dung lượng hấp phụ cân bằng:
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất được hấp phụ trên mỗi đơn vị khối lượng chất hấp phụ khi đạt trạng thái cân bằng, dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ nhất định.
Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức: m
- q: dung lượng hấp phụ (mg/g)
- V: thể tích dung dịch (ml )
- m: khối lượng chất hấp phụ (g )
- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)
- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)
Trong quá trình hấp phụ, các phần tử không bị hấp phụ đồng thời Điều này xảy ra vì các phần tử chất bị hấp phụ cần phải khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ, sau đó tiếp tục khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất hấp phụ.
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung dịch ban đầu
- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)
- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) [9]
+ Đối với hệ lỏng - rắn, quá trình hấp phụ xảy ra theo các giai đoạn chính sau:
- Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch: Các phần tử chất bị hấp phụ chuyển từ pha thể tích đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ
- Giai đoạn khuếch tán màng: phần tử chất hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản
- Giai đoạn khuếch tán trong mao quản: các phần tử chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ
- Giai đoạn hấp phụ thực sự: các phần tử chất bị hấp phụ được gắn chặt vào bề mặt chất hấp phụ
Quá trình hấp phụ có thể được xem như một phản ứng nối tiếp, trong đó giai đoạn có tốc độ chậm nhất quyết định tốc độ toàn bộ quá trình Trong động học hấp phụ, giai đoạn khuếch tán trong và ngoài thường là những giai đoạn chậm nhất, do đó ảnh hưởng lớn đến toàn bộ quá trình này Dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào các giai đoạn này và sẽ thay đổi theo thời gian cho đến khi đạt trạng thái cân bằng.
Tốc độ hấp phụ v được định nghĩa là sự biến thiên nồng độ của chất bị hấp phụ theo thời gian, được biểu diễn bằng công thức dt v = dx Hiện tượng này phụ thuộc bậc nhất vào sự thay đổi nồng độ theo thời gian.
Trong đó: β: hệ số chuyển khối
C0: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm ban đầu (mg/l)
Ccb là nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm t (mg/l), trong khi k là hằng số tốc độ hấp phụ Dung lượng hấp phụ tại thời điểm t được ký hiệu là q (mg/g), và qm đại diện cho dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren
) q (q dt k dq t e 1 t (1.7) Dạng tích phân của phương trình trên là:
2,303t lgq k ) q lg(q e t e 1 (1.8) Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:
2 t e 2 t k (q q ) dt dq (1.9) Dạng tích phân của phương trình này là: t e
- qe , qt là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian t (mg/g)
- k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian -1 ) và bậc hai (g.mg -1 thời gian -1 ) biểu kiến
1.1.3 Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Khi nhiệt độ không thay đổi, đường biểu diễn q = fT (P hoặc C) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ, mô tả sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ Đối với chất hấp phụ là rắn và chất bị hấp phụ là lỏng hoặc khí, đường hấp phụ đẳng nhiệt được thể hiện qua các phương trình như Henry, Freundlich và Langmuir.
Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng nhất áp dụng cho hệ hấp phụ rắn - khí được nêu ở bảng 1.1
Bảng 1.1: Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Tên phương trình Phương trình Bản chất của sự hấp phụ
Vật lý và hóa học
Henry vk p Vật lý và hóa học
Frendlich vk p , 1 n (n > 1) Vật lý và hóa học
1ln o m v C p v a Vật lý và hóa học
Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước
Ô nhiễm môi trường nước chủ yếu xuất phát từ việc khai thác mỏ, với kim loại nặng là một trong những tác nhân chính Nhu cầu sử dụng kim loại ngày càng tăng đã dẫn đến sự gia tăng trong khai thác, nhưng việc xử lý nước thải từ quy trình này vẫn chưa được chú trọng đúng mức, khiến kim loại nặng tiếp tục phát tán vào môi trường.
Sản xuất quặng và sử dụng sản phẩm từ quặng gây ô nhiễm môi trường do sự hiện diện của các ion kim loại nặng Quá trình sản xuất này không chỉ làm tăng sự hiện diện của các ion kim loại nặng mà còn góp phần vào ô nhiễm môi trường.
Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng chưa được chú ý và quan tâm đúng mức
Ngành công nghiệp dệt nhuộm tại Việt Nam là một trong những lĩnh vực lớn và lâu đời, nhưng cũng tiêu thụ một lượng nước khổng lồ và thải ra nhiều nước thải độc hại Nước thải này chứa độ kiềm, độ màu và hàm lượng chất hữu cơ cao, do sử dụng nhiều hóa chất trong quy trình sản xuất Một số loại thuốc nhuộm có thể gây độc hại và là tác nhân gây ung thư khi xâm nhập vào thực phẩm và nguồn nước sinh hoạt Do đó, việc xử lý nước thải để giảm thiểu ô nhiễm đến mức cho phép là bắt buộc trước khi thải ra môi trường tự nhiên ở Việt Nam Để đánh giá chất lượng nước, các thông số cụ thể được sử dụng.
1 Tổng cacbon hữu cơ ( TOC): là tỷ lệ giữa khối lượng cacbon so với khối lượng hợp chất TOC được tính dựa trên công thức của hợp chất bằng gam hoặc miligam cacbon theo thể tích (mg/m 3 , mg/l)
2 Nhu cầu oxy lý thuyết ( ThOD): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một đơn chất ThOD được tính bằng gam hoặc miligam oxy theo thể tích dựa theo các phương trình phản ứng giữa các hchc và oxy (mg/m 3 , mg/l)
3 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): là lượng oxy cần thiết để phân huỷ các hchc bằng vi sinh vật Thông số này rất quan trọng, nó là thông số cơ bản đánh giá mức độ ô nhiễm, BOD càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao Đơn vị mg/l, g/m 3
4 Nhu cầu oxy hoá học (COD): là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hoá học các hợp chất hữu cơ [1].
Sơ lược về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là các hợp chất hữu cơ có màu sắc, có khả năng hấp thụ một phần của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và gắn kết hiệu quả vào vật liệu dệt trong các điều kiện nhất định Tính chất gắn màu của thuốc nhuộm rất quan trọng trong quá trình nhuộm vải.
Thuốc nhuộm có thể được chia thành hai loại: nguồn gốc thiên nhiên và tổng hợp Đặc điểm nổi bật của thuốc nhuộm là độ bền màu và khả năng chống phân hủy dưới tác động của môi trường, điều này vừa là yêu cầu trong ngành nhuộm vừa là thách thức trong xử lý nước thải Màu sắc của thuốc nhuộm phụ thuộc vào cấu trúc hóa học, bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu.
Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ electron π không cố định như: C C , C N , N N , NO 2 …
Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận electron như: NH 2 , OO
, SO H 3 , OH… đóng vai trò tăng cường của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ electron [5, 10, 12]
Thuốc nhuộm tổng hợp có sự đa dạng lớn về thành phần hóa học và màu sắc, cũng như nhiều ứng dụng khác nhau Chúng được phân loại thành các họ và loại khác nhau dựa trên cấu tạo và tính chất của chúng Hai phương pháp phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất là dựa trên cấu trúc hóa học và ứng dụng thực tế của chúng.
Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học bao gồm các nhóm chính như thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm inđizo và thuốc nhuộm phenazin.
Thuốc nhuộm thương mại được phân loại theo đặc tính áp dụng, một phương pháp đã được thống nhất toàn cầu Đặc biệt, thuốc nhuộm cho tơ sợi xenlulo được chú trọng, bao gồm các loại như thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit và thuốc nhuộm hoạt tính Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm để làm rõ hơn về các loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.
Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo (N N) phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo (monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo)
Thuốc nhuộm trực tiếp là loại thuốc nhuộm anion có cấu trúc tổng quát Ar─SO3Na Khi hòa tan trong nước, nó phân ly thành dạng anion và bám màu vào sợi Đáng chú ý, 92% trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thuộc nhóm thuốc nhuộm azo.
Thuốc nhuộm bazơ cation là loại thuốc nhuộm có khả năng nhuộm tơ tằm và bông với màu sắc bền vững Chúng bao gồm các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ, dễ tan trong nước và mang cation màu Trong số các loại thuốc nhuộm bazơ, thành phần hóa học được phân chia như sau: azo (43%), metin (17%), tryazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác.
Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước phân ly thành ion:
Thuốc nhuộm axit, với công thức hóa học ArSO 3 Na, tạo ra anion Ar SO 3 và ion Na , cho phép hình thành liên kết ion với các vật liệu có điện tích dương Chúng có khả năng tự nhuộm màu cho các loại sợi protein như len, tơ tằm và polyamit trong môi trường axit Về cấu tạo hóa học, 79% thuốc nhuộm axit là azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% thuộc các lớp hóa học khác.
Metylen xanh là một thuốc nhuộm bazơ cation phổ biến trong ngành dệt nhuộm, được sử dụng làm chất chỉ thị và thuốc trong y học Tuy nhiên, chất này khó phân hủy khi thải ra môi trường nước, gây ô nhiễm và ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất cũng như sinh hoạt.
Metylen xanh là một hợp chất hóa học thơm dị vòng có công thức phân tử là:
C16H18N3SCl Công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.6: Công thức cấu tạo của metylen xanh
Phân tử gam của metylen xanh là 319,85 g/mol, với nhiệt độ nóng chảy dao động từ 100 đến 110 °C Dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.3H2O), khối lượng phân tử của nó đạt 373,9 g/mol.
Metylen xanh (MB) là một chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dưới dạng cation MB + là C16H18N3S + :
Hình 1.7: Công thức cấu tạo của MB +
Metylen xanh là một tinh thể màu xanh lục, tan trong nước và etanol, được sử dụng trong hóa học phân tích như một chất chỉ thị với thế oxi hóa khử tiêu chuẩn 0,01V Dung dịch metylen xanh có màu xanh trong môi trường oxi hóa, nhưng sẽ chuyển sang không màu khi tiếp xúc với chất khử Chất này đã được áp dụng để phân tích một số nguyên tố theo phương pháp động học.
Thuốc nhuộm phẩm đỏ ĐH 120 (C44H24Cl2N14Na6O20S6 )
Là loại phẩm nhuộm có 2 nhóm hoạt tính aminoclorotrazin:
Hình 1.8: Công thức cấu tạo của phẩm đỏ ĐH120 [8]
Với nhóm hoạt tính này, phẩm đỏ hoạt tính có thể nhuộm các loại xơ sợi như: Xenlulozơ, len …
Phẩm đỏ (ĐH120) chứa các vòng benzen, napthalen và nhóm chức dễ tan trong nước (-SO3Na) Với màu sắc tươi sáng và độ bền màu cao, phẩm nhuộm đỏ (ĐH120) dễ dàng hòa tan trong nước.
Khi nhuộm, nhóm hoạt tính này sẽ tác dụng với vật liệu: [8]
Trong quá trình nhuộm, thuốc nhuộm ĐH120 và các loại thuốc nhuộm hoạt tính khác không chỉ phản ứng với xơ, sợi mà còn bị thủy phân khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm.
Phản ứng thủy phân giữa thuốc nhuộm ĐH120 và vật liệu nhuộm không đạt hiệu suất 100%, dẫn đến việc cần phải giặt hoàn toàn hàng nhuộm để loại bỏ thuốc nhuộm dư và thuốc nhuộm thủy phân Để đảm bảo độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, mức độ tổn thất của thuốc nhuộm hoạt tính dao động từ 10% đến 50%, đây là tỷ lệ tổn thất lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm.
Giới thiệu về VLHP bã chè
Chè, hay cây trà, có tên khoa học là Camellia sinensis, thuộc họ Theaceae, là loài cây có lịch sử trồng trọt lâu đời Cây trà xanh quanh năm, có hoa màu trắng, và cần khoảng 5 năm để bắt đầu thu hoạch, với thời gian thu hoạch kéo dài lên đến 25 năm Cây trà có vị đắng và chát, nhưng không độc.
Dựa vào đặc tính sinh trưởng của cây chè, các nhà thực vật học đã xác định rằng cây chè phát triển tốt nhất ở những vùng đất có điều kiện phù hợp Những điều kiện này bao gồm độ pH của đất, độ ẩm, ánh sáng mặt trời và nhiệt độ, tạo ra môi trường lý tưởng cho sự phát triển của cây chè.
- Quanh năm không có sương muối
- Có mưa đều quanh năm với lượng mưa trung bình khoảng 3000 mm/ năm
- Nằm ở độ cao 500-1000 mm so với mực nước biển, môi trường mát mẻ, không nắng quá hoặc ẩm quá
Những vùng đất thỏa mãn các điều kiện trên là:
- Nửa phía nam tỉnh Vân Nam (Trung Quốc)
- Bắc Miến Điện, Thái Lan và Lào
- Vùng núi phía đông bang Assam của Ấn Độ
Kể từ khi trà được du nhập vào phương Tây, nghiên cứu về các thành phần hóa học của cây chè đã bắt đầu từ năm 1827 (Oudry) Hiện nay, đã phát hiện có 13 nhóm với khoảng 120-130 hoạt chất khác nhau trong thành phần của chè.
Nhóm chất đường: glucoza, fructoza, tạo giá trị dinh dưỡng và mùi thơm khi chế biến ở nhiệt độ cao
Nhóm tinh dầu: metyl salixylat, citronellol, tạo nên hương thơm riêng của mỗi loại chè, chịu ảnh hưởng của khí hậu, loại đất và quy trình chế biến
Nhóm sắc tố trong trà bao gồm chất diệp lục, caroten và xanthophin, tạo ra màu sắc đa dạng từ xanh nhạt đến xanh lục sẫm, cũng như từ vàng đến đỏ nâu và nâu sẫm.
Nhóm axít hữu cơ: gồm 8-9 loại khác nhau, có tác dụng tăng giá trị về mặt thực phẩm và có chất tạo ra vị
Nhóm chất vô cơ: kali, phốtpho, lưu huỳnh, flo,magiê, canxi,
Nhóm vitamin: C, B1, B2, PP,…: hầu hết tan trong nước, do đó người ta nói nước chè có giá trị như thuốc bổ
Nhóm glucozit: góp phần tạo ra hương chè và có thể làm cho nước chè có vị đắng, chát và màu hồng đỏ
Nhóm chất chát (tannin): chiếm 15%-30% trong chè, sau khi chế biến thì nó trở thành vị chát…
Nhóm chất nhựa có vai trò quan trọng trong việc tạo hương thơm và giữ cho mùi hương không bị bay hơi nhanh chóng, đặc biệt trong quá trình chế biến trà rời thành trà bánh.
Nhóm chất keo (petin): giúp bảo quản trà được lâu vì có tính năng khó hút ẩm Nhóm ancal: cafein, theobromin, theophylin, adenin, guanin,
Nhóm protein và axit amin: tạo giá trị dinh dưỡng và hương thơm cho chè
Nhóm enzim: là những chất xúc tác sinh học quan trọng trong quá trình biến đổi của cơ thể sống
Hình 1.9 : Hình ảnh cây chè
Chè được trồng tại gần 40 quốc gia trên toàn cầu, với tổng diện tích lên tới 2,25 triệu ha Trong đó, Trung Quốc dẫn đầu với 1,1 triệu ha, tiếp theo là Ấn Độ với 486 nghìn ha, Sri Lanka 190 nghìn ha, Thổ Nhĩ Kỳ 80 nghìn ha và Kenya 120 nghìn ha Những quốc gia này đóng góp khoảng 70% tổng sản lượng chè toàn thế giới.
Trong quá trình sản xuất chè, lá chè chất lượng cao được dùng để làm trà xanh khô, trong khi lá chất lượng thấp được sử dụng cho đồ uống trà và tách polyphenol, polysaccharide Một lượng lớn bã chè sau khi sử dụng thường bị vứt bỏ, dẫn đến lãng phí tài nguyên và vấn đề vệ sinh môi trường Bã trà chủ yếu chứa cellulose, hemicelluloses, lignin, tannin và protein, trong đó cellulose, hemicelluloses, lignin và tannin có khả năng hấp phụ các phẩm nhuộm trong môi trường nước.
Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh và phẩm đỏ ĐH120 trong môi trường nước và sử dụng bã chè, các chất thải chè làm vật liệu hấp phụ
Nghiên cứu về sự hấp phụ metylen xanh và phẩm nhuộm đỏ ĐH120 đã chỉ ra rằng hầu hết các vật liệu hấp phụ hiện tại đều là những vật liệu đắt tiền và ít phổ biến như than hoạt tính và TiO2, dẫn đến chi phí sản xuất cao và sự phụ thuộc vào nguồn cung nhập khẩu Do đó, trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc tìm kiếm các vật liệu hấp phụ chi phí thấp từ phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp, nhằm loại bỏ các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là metylen xanh và phẩm đỏ ĐH120 Những vật liệu này không chỉ có chi phí thấp mà còn hiệu quả cao, giúp giảm thiểu lượng bùn thải hóa học hoặc sinh học.
1.5.1 Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh
Nghiên cứu của Kumar và các cộng sự [20] đã chỉ ra rằng tro bay có khả năng hấp phụ metylen xanh, cho thấy nó có thể được sử dụng hiệu quả như một vật liệu hấp phụ để loại bỏ metylen xanh từ dung dịch nước.
Vadilvelan và các cộng sự đã nghiên cứu trạng thái cân bằng và động lực học hấp phụ metylen xanh lên trấu, phát hiện rằng quá trình hấp phụ này tuân theo phương trình động học bậc 2.
Nhóm nghiên cứu của Ghosh đã phát triển vật liệu hấp phụ từ cao lanh, cho thấy khả năng hiệu quả trong việc loại bỏ metylen xanh ở nồng độ thấp từ nước.
Nghiên cứu của Senthikumaar và các cộng sự cho thấy sự hấp phụ metylen xanh lên sợi cacbon và sợi đay được mô tả tốt theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir.
Nghiên cứu của Gurses và các cộng sự cho thấy rằng khả năng hấp phụ metylen xanh của đất sét giảm khi nhiệt độ tăng Quá trình hấp phụ này có thể đạt trạng thái cân bằng sau 1 giờ.
Battacharyya và cộng sự [21] đã nghiên cứu quy trình xử lý bã thải chè từ hộ gia đình ở Bangladesh để biến chúng thành vật liệu hấp phụ Kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại đạt 85,16 mg/g, cao hơn so với nhiều vật liệu hấp phụ khác được nghiên cứu gần đây Cân bằng hấp phụ được thiết lập trong vòng 5 giờ với nồng độ metylen xanh từ 20-50 mg/l.
Nhiều tác giả đã nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh trên các vật liệu như sợi thủy tinh, đá bọt, bề mặt thép không gỉ, đá trân châu và vỏ tỏi Kết quả cho thấy các vật liệu này có hiệu suất hấp phụ metylen xanh khá cao.
1.5.2 Một số hướng nghiên cứu hấp phụ phẩm nhuộm đỏ ĐH120
Nghiên cứu của tác giả Bùi Thanh Hương về "phân hủy quang xúc tác phẩm nhuộm xanh hoạt tính 2 và phẩm nhuộm đỏ ĐH120 bằng TiO2 Degussa p25 và tia tử ngoại" đã chỉ ra rằng TiO2 Degussa p25 kết hợp với tia tử ngoại có khả năng phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ bền vững, phức tạp và cồng kềnh như phẩm nhuộm đỏ ĐH120.
Nghiên cứu của Carla Albertina Demarchi và các cộng sự về việc sử dụng chitosan-sắt (III) kết ngang với glutaraldehyde (Ch-Fe) làm vật liệu hấp phụ cho nước thải dệt nhuộm chứa phẩm đỏ ĐH 120 cho thấy quá trình hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir-Freundlich và phương trình động học bậc hai của Lagergren.
Nghiên cứu của Abuzer Çelekli và các cộng sự đã chỉ ra rằng tảo Spirogyra majuscule có khả năng hấp phụ hiệu quả phẩm đỏ ĐH 120 và phẩm nhuộm vàng 81 Kết quả này cho thấy tảo Spirogyra majuscule có thể được sử dụng như một vật liệu hấp phụ tiềm năng trong xử lý nước thải ngành dệt may.
Edris Bazrafshan và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về khả năng hấp thụ phẩm đỏ ĐH120 của các bon ống nano đơn vách trong dung dịch Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các ống nano carbon đơn vách có hiệu quả trong việc loại bỏ thuốc nhuộm từ nước.
Nghiên cứu về khả năng hấp phụ phẩm đỏ ĐH120 trên các loại vật liệu hấp phụ như than hoa từ thân cây dừa và sợi đay cho thấy hiệu suất hấp phụ cao Kết quả này hứa hẹn mang lại tiềm năng trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm.
1.5.3 Một số hướng nghiên cứu sử dụng bã thải chè làm vật liệu hấp phụ
Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng bã thải chè và các phụ phẩm từ quá trình trồng chè có thể được xử lý để tạo ra vật liệu hấp phụ với chi phí thấp và hiệu quả cao Tuy nhiên, tại Việt Nam, dù hàng năm cũng phát sinh một lượng lớn bã thải chè, nhưng hầu như chưa có nghiên cứu nào được thực hiện về vấn đề này.
Nghiên cứu cho thấy bã thải chè có thể được xử lý và sử dụng trực tiếp hoặc qua biến tính để trở thành vật liệu hấp phụ hiệu quả cho các hợp chất hữu cơ như metylen xanh và metyl da cam, cũng như một số ion kim loại như Cu(II), Ni(II), Cr(III) và Pb(II).
* Sử dụng bã chè, các chất thải chè chưa biến tính
Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang
Để xác định hàm lượng của cấu tử cần phân tích, cần chuyển nó về hợp chất màu có khả năng hấp thụ ánh sáng bằng một thuốc thử phù hợp Việc đo lường khả năng hấp thụ ánh sáng của hợp chất màu sẽ giúp xác định nồng độ của cấu tử đó.
Phương pháp phân tích trắc quang dựa trên định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer-Lambert-Beer, trong đó độ hấp thụ quang (A) được tính theo công thức cụ thể.
A là độ hấp thụ (mật độ quang)
Io là cường độ của ánh sáng đi vào dung dịch
I là cường độ ánh sáng đi ra khỏi dung dịch
L là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua
C là nồng độ của chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch, trong khi ε là hệ số hấp thụ mol phân tử, phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ và bước sóng ánh sáng tới, với mối quan hệ ε = f(λ).
Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước sóng, bề dày của dung dịch và nồng độ của chất hấp thụ ánh sáng
Khi đo độ hấp thụ A tại một bước sóng λ nhất định với cuvet bề dày L, đường biểu diễn A = f(C) lý thuyết sẽ là một đường thẳng y = ax Tuy nhiên, do các yếu tố như bước sóng ánh sáng, độ pha loãng dung dịch, nồng độ H+, và sự hiện diện của các ion lạ, đồ thị không luôn có dạng đường thẳng cho mọi nồng độ Vì vậy, biểu thức (1.16) sẽ có dạng khác.
Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch
K : hằng số thực nghiệm b : hằng số có giá trị 0 < b 1 Nó là một hệ số gắn liền với nồng độ Cx
Khi nồng độ chất phân tích (Cx) nhỏ, hệ số hấp thụ b sẽ bằng 1, trong khi khi nồng độ Cx lớn, b sẽ nhỏ hơn 1 Đối với một chất phân tích trong một dung môi nhất định và trong cuvet có độ dày xác định, hệ số hấp thụ mol ε và chiều dài quang học L sẽ giữ nguyên giá trị Đặt K = k.ε.L, ta có thể xác định giá trị của b.
Phương trình (1.19) là nền tảng quan trọng để định lượng các chất bằng phương pháp phổ hấp thụ quang phân tử UV-Vis, hay còn gọi là phương pháp trắc quang Trong quá trình phân tích, chỉ vùng phổ nồng độ tuyến tính giữa A và C được sử dụng, và độ rộng của vùng tuyến tính này phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ quang cũng như các điều kiện thực nghiệm.
1.6.3 Phương pháp đường chuẩn Để xác định nồng độ của các nguyên tố trong mẫu phân tích theo phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử, ta có thể tiến hành theo phương pháp đường chuẩn
Cơ sở của phương pháp: Dựa trên sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ quang A vào nồng độ của cấu tử cần xác định trong mẫu A KC b
+ Pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b=1)
+ Đo độ hấp thụ quang A của các dung dịch chuẩn
Để xây dựng đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào nồng độ của cấu tử nghiên cứu, ta cần xác định mối quan hệ tuyến tính A = f(C) Đồ thị này được gọi là đường chuẩn và có hình dạng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
Để pha chế các dung dịch phân tích, cần xây dựng đường chuẩn và đo độ hấp thụ quang A dưới các điều kiện giống như khi tạo đường chuẩn, bao gồm việc sử dụng cùng dung dịch so sánh, cùng cuvet và cùng bước sóng Dựa vào các giá trị độ hấp thụ quang A thu được và đường chuẩn đã xác định, ta có thể tính toán nồng độ Cx.
Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm
1.7.1 Phương pháp phổ Hồng ngoại (IR)
Phân tích phổ hồng ngoại giúp xác định vị trí, cường độ và hình dạng của các vân phổ Phổ hồng ngoại thường được biểu diễn dưới dạng đường cong thể hiện phần trăm truyền qua (100I0/I) hoặc độ hấp thụ theo số sóng (cm-1) Sự hấp thụ của các nhóm nguyên tử được thể hiện qua các vân phổ tại những đỉnh phổ ở các số sóng cụ thể, được gọi là tần số.
Phổ hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong phân tích cấu trúc phân tử, cho phép xác định sự tồn tại của các nhóm liên kết thông qua tần số cường độ Sự chuyển dịch tần số và thay đổi cường độ phản ánh tương tác giữa các nhóm liên kết trong phân tử Hầu hết các nhóm nguyên tử trong hợp chất hữu cơ hấp thu trong vùng 4000 - 650 cm-1, với vùng 4000 – 1500 cm-1 được gọi là vùng nhóm chức, chứa các vân hấp thụ của các nhóm như OH, NH, C=O, C=N, C=C Vùng phổ nhóm chức được chia thành bốn vùng: 3650-2400 cm-1 với các dao động hóa trị của X-H; 2400-1900 cm-1 chứa các dao động hóa trị của nhóm liên kết ba hoặc hai liên kết đôi; 1900 - 1500 cm-1 với các dao động hóa trị của nhóm liên kết đôi và biến dạng của -NH2; và vùng 1500-700 cm-1, mặc dù chứa các vân hấp thụ của liên kết đơn, thường được dùng để nhận dạng toàn bộ phân tử hơn là xác định nhóm chức do sự tương tác mạnh giữa các dao động.
Phổ hồng ngoại của vật liệu hấp phụ được chế tạo từ bã chè đã được đo bằng máy IMPAC 410 – Nicolet (Đức) tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
1.7.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Phương pháp hiển vi điện tử quét hoạt động dựa trên việc sử dụng chùm điện tử quét lên bề mặt mẫu vật, từ đó thu nhận chùm tia phản xạ Qua việc xử lý chùm tia này, ta có thể thu thập thông tin chi tiết về hình ảnh bề mặt của mẫu, giúp tạo ra ảnh của đối tượng nghiên cứu.
Phương pháp kính hiển vi điện tử quét cho phép quan sát mẫu với độ phóng đại rất lớn, từ hàng nghìn đến hàng chục nghìn lần
Chùm điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ quang sẽ hội tụ lên mẫu nghiên cứu, tạo ra các điện tử phản xạ thứ cấp khi chạm vào mẫu Những điện tử này được gia tốc và chuyển đổi thành tín hiệu sáng, sau đó được khuếch đại và đưa vào mạng lưới điều khiển để tạo độ sáng trên màn hình Mỗi điểm trên mẫu tương ứng với một điểm trên màn hình, với độ sáng phụ thuộc vào lượng điện tử thứ cấp và bề mặt mẫu nghiên cứu Phương pháp SEM nổi bật với khả năng thu được hình ảnh ba chiều rõ nét mà không yêu cầu quá nhiều công đoạn chuẩn bị mẫu.
Tuy nhiên phương pháp này cho độ phóng đại nhỏ hơn phương pháp TEM
1.7.3 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)
Hiện nay phương pháp BET được ứng dụng rất phổ biến để xác định bề mặt riêng của các chất hấp phụ rắn
Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng phương trình BET ở dạng sau:
- V là thể tích chất bị hấp phụ tính cho một gam chất rắn
Vm là thể tích chất hấp phụ cần thiết để hình thành một lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt một gam chất tại áp suất cân bằng P.
- V/Vm = được gọi là phần bề mặt bị hấp phụ
Phương pháp BET có thể được sử dụng để xác định bề mặt riêng của tất cả các chất rắn, với điều kiện áp suất tương đối P/P0 nằm trong khoảng từ 0,05 đến 0,3 và hằng số.
C > 1 Phương pháp BET xác định diện tích bề mặt được đo tại Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
THỰC NGHIỆM
Thiết bị và hóa chất
- Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A- Switland
- Máy đo pH 2 số Precisa 900 (Thuỵ Sĩ)
- Tủ sấy Jeitech (Hàn Quốc), nhiệt độ sấy 95 0 C
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV mini 1240 (Shimadzu - Nhật Bản), dải đo 300 – 800 nm, cu vét thạch anh
- Máy lọc hút chân không
- Máy khuấy từ ra nhiệt, tốc độ khuấy 2000 vòng/phút
- Bình định mức, pipet, cốc thủy tinh
- Tất cả các hóa chất dùng trong các thí nghiệm đều thuộc loại PA.
Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP)
Bã chè sau khi thu thập từ các hộ gia đình và quán nước được rửa sạch nhiều lần bằng nước máy và nước cất để loại bỏ bụi bẩn Sau đó, bã chè được đun sôi nhiều lần nhằm loại bỏ cafein và tanin, tiếp tục được rửa bằng nước cất cho đến khi nước rửa không còn màu Cuối cùng, bã chè được sấy khô ở nhiệt độ 95°C trong 16 giờ, nghiền và rây đến kích thước khoảng 180 - 300μm, sau đó được bảo quản trong bình hút ẩm.
Khảo sát tính chất bề mặt của VLHP chế tạo được
Diện tích bề mặt riêng của vật liệu được xác định theo phương pháp BET trên máy ASAD 2010 của Mỹ
Hình thái bề mặt của vật liệu VLHP được phân tích thông qua kính hiển vi điện tử quét SEM, trong khi các nhóm chức trên bề mặt được xác định bằng phương pháp phổ hồng ngoại IR.
Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ
Chuẩn bị dung dịch NaCl 0,1M với pH ban đầu (pH i ) từ 0.94 đến 8.35, cho vào 9 bình nón 100ml mỗi bình 0,05g VLHP Tiến hành thêm dung dịch có pH i đã chuẩn bị vào các bình, để yên trong 48 giờ, sau đó lọc lấy dung dịch và xác định pH cuối (pH f ) Tính sự chênh lệch giữa pH ban đầu và pH cuối ( pH = pH i - pH f ) và vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của pH vào pH i Điểm giao nhau của đường cong tại pH = 0 sẽ xác định điểm đẳng điện.
Lập đường chuẩn xác định nồng độ
2.5.1 Lập đường chuẩn xác định nồng độ của metylenxanh
Tiến hành lập đường chuẩn theo các bước sau:
- Cân chính xác 0,025g metylen xanh trên cân điện tử 4 số Precisa XT 120A
- Pha lượng chất metylen xanh trên vào bình định mức 500ml ta được dung dịch gốc có nồng độ 50 mg/l, điều chỉnh dung dịch đến pH = 8
Từ dung dịch gốc, các dung dịch với nồng độ 10mg/l, 8mg/l, 5mg/l, 4mg/l, 1,5mg/l, 1mg/l và 0,5mg/l được pha chế Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch này được thực hiện ở bước sóng 665nm theo thứ tự: mẫu trắng và các dung dịch từ nồng độ thấp đến cao Kết quả đo được ghi lại trong bảng 2.1 và hình 2.1.
Bảng 2.1: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh với các nồng độ khác nhau
Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh
2.5.2 Lập đường chuẩn xác định nồng độ của phẩm đỏ ĐH120
- Cân chính xác 0,020 gam phẩm đỏ ĐH 120 trên cân điện tử 4 số Precia XT 120A (Thụy sỹ)
- Pha lượng chất phẩm đỏ ĐH 120 trên vào bình định mức 500ml ta được dung dịch gốc có nồng độ 20mg/l, điều chỉnh dung dịch đến pH = 9
- Từ dung dịch gốc trên, pha thành các dung dịch có nồng độ 20mg/l, 16mg/l, 12mg/l, 10mg/l, 8mg/l, 5mg/l, 4mg/l, 2mg/l
Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch được thực hiện ở bước sóng 510nm, theo thứ tự từ mẫu trắng đến dung dịch có nồng độ thấp và cao Kết quả thu được đã được trình bày trong bảng 2.2 và hình 2.2 với phương trình y = 0.1741x - 0.0088.
Bảng 2.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch phẩm đỏ ĐH120 với các nồng độ khác nhau
Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ phẩm đỏ ĐH 120
Khảo sát các số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, phẩm đỏ ĐH 120 của VLHP
2.6.1 Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Chuẩn bị các eclen 100ml, cho vào mỗi eclen 0,05g VLHP và 30ml dung dịch metylen xanh với nồng độ khảo sát và pH 8 đã được xác định chính xác Lắc đều trong khoảng thời gian 30, 60, 90, 120, 150, 180, và 210 giây.
Trong nghiên cứu này, mẫu được xử lý trong 240 phút ở nhiệt độ phòng khoảng 25 độ C với tốc độ lắc 200 vòng/phút Sau đó, dung dịch được ly tâm để thu hồi và điều chỉnh pH về mức 8 Cuối cùng, nồng độ metylen xanh còn lại trong dung dịch được xác định sau các khoảng thời gian hấp phụ khác nhau.
Chuẩn bị các eclen có dung tích 100ml, cho vào mỗi eclen 0,1g VLHP và 25ml dung dịch phẩm đỏ ĐH 120 trong thời gian 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210,
240 phút, pH là 9 ở nhiệt độ phòng (~ 25 o C) với tốc độ lắc 200 vòng/phút Tiến y = 0.0188x + 0.0004
Để xác định lại nồng độ phẩm đỏ ĐH 120 trong dung dịch sau khi hấp phụ, cần điều chỉnh pH về mức 9 và tiến hành lấy mẫu dung dịch với nồng độ C (mg/l) trong các khoảng thời gian khảo sát khác nhau.
2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ của VLHP
Sử dụng các bình eclen 100ml, mỗi bình chứa 0,05g VLHP và 30ml dung dịch metylen xanh với nồng độ 23,66 mg/l Điều chỉnh pH của dung dịch bằng NaOH 0,1M và HCl 0,1M đến các giá trị 2,51; 4,41; 5,83; 7,25; 8,20; 8,61; 9,17 Lắc mẫu trên máy lắc trong 120 phút ở nhiệt độ phòng (~25°C) với tốc độ 200 vòng/phút Sau đó, ly tâm để loại bỏ chất rắn, điều chỉnh pH về 8 và xác định lại nồng độ dung dịch metylen xanh.
Sử dụng các bình eclen 100ml, mỗi bình chứa 0,1g VLHP và 25ml dung dịch phẩm đỏ ĐH 120 với nồng độ 97,82 mg/l đã được xác định Điều chỉnh pH của dung dịch bằng NaOH 0,1M và HCl 0,1M đến các giá trị 2,20; 3,91; 5,01; 6,01; 7,20; 8,00; 8,90; 9,86; và 11,20 Tiến hành lắc trên máy lắc trong 150 phút ở nhiệt độ phòng (~ 25 oC) với tốc độ 200 vòng/phút Sau đó, ly tâm mẫu để loại bỏ chất rắn, điều chỉnh pH về 9 và xác định lại nồng độ dung dịch phẩm đỏ ĐH 120.
2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của VLHP
Cân VLHP vào mỗi eclen 100ml với các khối lượng lần lượt là 0,02g đến 0,08g Tiếp theo, thêm 30ml dung dịch metylen xanh có nồng độ 20,74mg/l và pH 8,17 vào mỗi eclen Thực hiện lắc trong 120 phút ở nhiệt độ phòng khoảng 25°C với tốc độ 200 vòng/phút Cuối cùng, tiến hành ly tâm các mẫu để xác định lại nồng độ dung dịch.
Cân VLHP vào mỗi eclen 100ml với các khối lượng lần lượt là 0,05g, 0,06g, 0,08g, 0,09g, 0,1g, 0,15g và 0,2g Tiếp theo, cho vào mỗi eclen 25ml dung dịch metylen xanh có nồng độ 97,82mg/l (đã xác định chính xác) với pH = 9 Thời gian lắc là 150 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25°C) với tốc độ lắc ổn định.
200 vòng/phút Tiến hành li tâm các mẫu lấy dung dịch xác định lại nồng độ
2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP
Chuẩn bị 100ml eclen, cho vào mỗi eclen 0,05g VLHP và 30ml dung dịch metylen xanh với các nồng độ: 51,28mg/l, 108,19mg/l, 174,14mg/l, 213,56mg/l, 243,13mg/l, 293,99mg/l, 335,32mg/l, 372,99mg/l, và 392,27mg/l (đã xác định chính xác nồng độ) Dung dịch có pH=8,15, lắc trong 120 phút ở nhiệt độ phòng (~25°C) với tốc độ 200 vòng/phút Cuối cùng, tiến hành ly tâm các mẫu để xác định lại nồng độ.
Chuẩn bị các eclen 100ml, cho vào mỗi eclen 0,1g VLHP và 25ml dung dịch phẩm đỏ ĐH120 với các nồng độ 97,82mg/l, 150,19mg/l, 198,14mg/l, 251,56mg/l, 303,26mg/l, 352,00mg/l, và 398,76mg/l, có pH=9 Thực hiện lắc trong 150 phút ở nhiệt độ phòng (~25°C) với tốc độ 200 vòng/phút Sau đó, tiến hành ly tâm các mẫu để xác định lại nồng độ.
2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của VLHP
Chuẩn bị 4 bình eclen 100ml, mỗi bình chứa 30ml dung dịch metylen xanh nồng độ 25,85 mg/l và pH 8,15 Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho từng bình lần lượt là 25°C, 35°C, 45°C và 55°C Thêm 0,05g VLHP vào mỗi bình và khuấy trong 120 phút với tốc độ 200 vòng/phút Cuối cùng, tiến hành ly tâm các mẫu để xác định lại nồng độ metylen xanh.
Chuẩn bị 4 bình eclen 100ml, mỗi bình chứa 25ml dung dịch phẩm đỏ ĐH 120 với nồng độ 97,82 mg/l và pH 9,16 Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho từng bình lần lượt là 25°C, 35°C, 45°C và 55°C Sau đó, thêm 0,1g VLHP vào mỗi bình và khuấy trong 120 phút với tốc độ 200 vòng/phút Cuối cùng, tiến hành ly tâm các mẫu để xác định lại nồng độ phẩm đỏ ĐH 120.
2.6.6 Nghiên cứu giải hấp phụ
Cân 0,05g VLHP vào 13 eclen có dung tích 100ml, đánh số thứ tự từ 1 – 13; cho tiếp vào mỗi eclen 30ml dung dịch metylen xanh có nồng độ là 23,66 mg/l
Nồng độ đã được xác định chính xác với pH = 8,17, lắc trong 120 phút ở nhiệt độ phòng (~ 25 oC) và tốc độ lắc 200 vòng/phút Sau đó, một mẫu được lấy ra và tiến hành ly tâm để xác định lại nồng độ metylen xanh Đối với 12 mẫu còn lại, dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M được sử dụng để điều chỉnh pH của các dung dịch đến các giá trị 1,5; 2,3; 3,2; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,5; 8,1; 8,5, sau đó tiếp tục lắc.
120 phút, ở nhiệt độ phòng (~25 o C ) với tốc độ lắc 200 vòng/phút Lấy mẫu li tâm và xác định lại nồng độ metylen xanh sau khi giải hấp
Cân 0,1g VLHP vào 9 eclen 100ml, đánh số từ 1 đến 9; thêm 25ml dung dịch phẩm đỏ ĐH 120 với nồng độ 97,82 mg/l và pH 8,9, lắc trong 150 phút ở nhiệt độ phòng (~25 oC) với tốc độ 200 vòng/phút Sau đó, lấy mẫu để xác định nồng độ phẩm đỏ ĐH 120 Dùng NaOH 0,1M và HCl 0,1M điều chỉnh pH cho 8 mẫu còn lại đến các giá trị 1,0; 2,0; 3,1; 4,0; 5,5; 6,5; 7,5; 8,1, rồi lắc tiếp trong 150 phút ở nhiệt độ phòng (~25 oC) với tốc độ 200 vòng/phút Cuối cùng, lấy mẫu li tâm để xác định lại nồng độ phẩm đỏ ĐH 120 sau khi giải hấp.
Xử lý thử mẫu nước thải dệt nhuộm
Mẫu nước thải chứa phẩm nhuộm đã được thu thập tại làng Dệt lụa Vạn Phúc, Hà Nội vào lúc 8 giờ sáng ngày 19 tháng 01 năm 2014 Quy trình lấy mẫu và bảo quản được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 4574 – 88.
- Dụng cụ lấy mẫu: chai polietylen sạch
- Mẫu nước thải được bảo quản bằng dung dịch HNO3
Cân 0,1g VLHP vào eclen 100ml, sau đó thêm 30ml nước thải dệt nhộm đã xử lý sơ bộ Sử dụng dung dịch HCl 1N và NaOH 1N để điều chỉnh pH về 8,5 Thực hiện quá trình hấp phụ ở nhiệt độ phòng trong 150 phút với tốc độ lắc 200 vòng/phút Sau khi hấp phụ, tiến hành ly tâm để lấy phần dung dịch Tổng cacbon hữu cơ (TOC) và nhu cầu oxy hóa học (COD) trong mẫu nước thải được xác định tại Trung tâm Hóa Môi trường – CTC, Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.