BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ KIM LOẠI TRONG NƯỚC
BẰNG POLYME SINH HỌC (BIOPOLYMER)
TÁCH TỪ BÙN THẢI SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
LÊ THỊ CHUNG
Hà Nội, Năm 2018
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ KIM LOẠI TRONG NƯỚC
BẰNG POLYME SINH HỌC (BIOPOLYMER)
TÁCH TỪ BÙN THẢI SINH HỌC
LÊ THỊ CHUNG
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN VIẾT HOÀNG
Hà Nội, Năm 2018
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 6
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................... 4
1.1. Kim loại – nguồn gốc phát sinh và mức độ ảnh hưởng ............................. 4
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh kim loại ..................................................................... 4
1.1.2. Mức độ ảnh hưởng của kim loại ................................................................. 4
1.2. Vài nét về kim loại đồng ............................................................................... 5
1.2.1. Giới thiệu chung kim loại đồng .................................................................. 5
1.2.2. Nguồn gốc phát sinh.................................................................................... 6
1.2.3. Các phương pháp xử lý kim loại đồng ........................................................ 8
1.3. Tổng quan về EPS ....................................................................................... 11
1.3.1. Khái niệm chung về EPS .......................................................................... 11
1.3.2. Đặc điểm thành phần hóa học của EPS ..................................................... 11
1.3.3. Một số tính chất chính của EPS ................................................................ 12
1.3.4. Các phương pháp tách EPS ....................................................................... 14
1.3.5. Ứng dụng của EPS trong xử lý kim loại ................................................... 18
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 20
2.2. Vật liệu thí nghiệm ........................................................................................... 20
2.2.1. Bùn thải ....................................................................................................... 20
2.2.2. Nước thải ..................................................................................................... 20
2.3. Thực nghiệm ..................................................................................................... 20
2.3.1. Quy trình vận hành thiết bị pilot xử lý nước thải sinh hoạt để lấy sinh khối
tách EPS ................................................................................................................ 20
2.3.2. Phương pháp tách thu EPS từ bùn thải sinh học nuôi cấy .......................... 21
2.4. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý ion kim loại Cu2+ của
polymer ngoại bào ................................................................................................... 24
2.4.1. Đánh giá ảnh hưởng của pH ........................................................................ 24
2.4.3. Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ EPS ........................................................ 25
2.5. Phương pháp phân tích ................................................................................... 25
2.5.1. Xác định khối lượng EPS thu được ............................................................. 25
2.5.2. Phân tích hàm lượng protein, polysaccharide và acid nucleic trong polymer
ngoại bào ............................................................................................................... 26
2.5.3. Đo phổ hồng ngoại ...................................................................................... 26
2.5.4. Phân tích xác định Cu2+ bằng phương pháp phổ hấp phụ nguyên tử AAS
theo TCVN 6193: 1996 ......................................................................................... 26
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 27
3.1. Thành phần, đặc tính của EPS tách từ bùn thải bằng các phương pháp
khác nhau ................................................................................................................. 27
3.1.1. Hàm lượng EPS ........................................................................................... 27
3.1.2. Thành phần hóa học của EPS thu được ...................................................... 29
3.2. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại .................................................................. 34
3.3. Hiệu quả xử lý Cu2+ của EPS tách bằng các phương pháp khác nhau ....... 37
3.4. Thử nghiệm đánh giá khả năng xử lý ion kim loại Cu2+ của EPS ............... 39
3.4.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý ....................................................... 39
3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả xử lý .............................. 40
3.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ EPS tới hiệu quả xử lý ......................................... 42
3.5. Kết quả thử nghiệm xử lý ion kim loại Cu2+ của EPS đối với mẫu nước
thải thực tế ............................................................................................................... 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 46
1. Kết luận ............................................................................................................ 46
2. Kiến nghị .......................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 48
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Quy trình tách EPS theo các phương pháp khác nhau .............................. 22
Hình 3.1. So sánh thành phần hóa học của EPS được tách bằng các phương pháp
khác nhau (PN, PS và AN là hàm lượng protein, polysaccharide và acid nucleic) .. 31
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa hiệu suất xử lý kim loại với hàm lượng Protein .......... 33
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa hiệu suất xử lý kim loại với hàm lượng Polysaccharide .... 34
Hình 3.4. Mối quan hệ giữa hiệu suất xử lý kim loại với hàm lượng Nucleic acid .. 34
Hình 3.5. Phổ IR của EPS được tách bằng các phương pháp khác nhau .................. 36
Hình 3.6. Thể hiện hiệu quả xử lý kim loại Cu2+ của EPS thô và EPS tinh tách bằng
các phương pháp khác nhau ...................................................................................... 37
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu(II) của EPS .... 40
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến khả năng hấp phụ Cu(II) của
EPS ............................................................................................................................ 41
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ EPS đến khả năng hấp phụ Cu(II) .. 43
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ của EPS đến khả năng hấp phụ
Cu(II) ......................................................................................................................... 44