Nghiên cứu biến tính xơ mướp bằng axit citric để hấp phụ một số ion kim loại nặng trong nước

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu biến tính xơ mướp bằng axit citric để hấp phụ một số ion kim loại nặng trong nước trình bày kết quả nghiên cứu biến tính xơ mướp bằng axit citric để chế tạo vật liệu hấp phụ và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng trong môi trường nước của vật liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu biến tính xơ mướp bằng axit citric để hấp phụ một số ion kim loại nặng trong nước

96 Vũ Thị Duyên, Giang Thị Kim Liên, Đinh Văn Tạc NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH XƠ MƯỚP BẰNG AXIT CITRIC ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM lOẠI NẶNG TRONG NƯỚC RESEARCH ON MODIFICATION OF LOOFAH FIBERS USING CITRIC ACID FOR ABSORBING SOME HEAVY METAL IONS IN WATER Vũ Thị Duyên1, Giang Thị Kim Liên2, Đinh Văn Tạc1 1 Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng; vtduyen@ued.udn.vn, dvt43cb@yahoo.com 2 Đại học Đà Nẵng; giangkimlien@gmail.com Tóm tắt - Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu biến tính xơ Abstract - This paper presents some results of a study of mướp bằng axit citric để chế tạo vật liệu hấp phụ và khảo sát các producing absorbent materials from loofah fibers using citric acid yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng modification and the effect of various factors on their efficiency in trong môi trường nước của vật liệu. Kết quả cho thấy xơ mướp, absorbing some heavy metal ions in water such as Cu2+; Pb2+; một loại phụ phẩm nông nghiệp, có khả năng hấp phụ tốt các ion Zn2+. Modification of loofah fibers by citric acid will increase heavy kim loại Cu2+; Pb2+; Zn2+. Quá trình biến tính xơ mướp bằng axit metal ion absorption of materials from 10-20%. Efficiency of the citric làm tăng hiệu suất hấp phụ ion kim loại nặng của vật liệu từ modification depends on concentration of citric acid and 10-20% so với vật liệu chưa biến tính. Hiệu quả biến tính phụ modification time. Also, the paper investigates the factors thuộc vào nồng độ của axit citric và thời gian biến tính. Các yếu tố affecting the absorption processs, such as absorption equilibrium ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ được khảo sát trong bài báo là time; pH environment and concentration ion M2+. The Langmuir nồng độ ion kim loại, thời gian và pH. Kết quả thực nghiệm cũng and Freundlich isotherm models are used to simulate the cho thấy quá trình hấp phụ được mô tả bằng cả hai mô hình hấp absorption isotherms. phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich. Từ khóa - xơ mướp; vật liệu hấp phụ; ion kim loại nặng; biến Key words - loofah fibers; absorbent; heavy metal ions; tính; axit citric. modification; citric acid. 1. Đặt vấn đề mướp có tác dụng thanh nhiệt giải độc) [3], thời gian gần Môi trường sống của chúng ta đang biến đổi mạnh mẽ. đây xơ mướp còn được biết đến như là nguồn nguyên liệu Các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao xanh cho ngành tiểu thủ công nghiệp. Xơ mướp được lấy từ thông vận tải, hoạt động khai khoáng ngày càng tăng là quả mướp chín già, được sử dụng làm vật cọ rửa, làm nguyên nhân làm cho môi trường bị phá hủy trầm trọng. miếng bọt biển trong phòng tắm và nhà bếp nhờ đặc tính Ô nhiễm môi trường, trong đó ô nhiễm nguồn nước đang thấm nước và chống vi khuẩn tốt của nó. Có chức năng là vấn đề bức xúc của toàn cầu. tương tư bọt biển, vừa bền lại vừa nhẹ, xơ mướp có thể được dùng để sản xuất bao bì, vật dụng sàng lọc, băng nẹp Ở Việt Nam, đang tồn tại một thực trạng, đó là nước thải giá rẻ, chất xơ tăng cường cho các vật liệu khác và cố định ở hầu hết các cơ sở sản xuất kinh doanh, đặc biệt là các cơ sở hóa tế bào cho công nghệ sinh học. Ngoài ra, xơ mướp còn sản xuất nhỏ và các làng nghề chỉ được xử lý sơ bộ, thậm chí có khả năng xử lý nước thải, hấp thụ chất nhuộm độc hại thải trực tiếp ra môi trường. Hậu quả là môi trường nước, kể thải ra từ công nghiệp nhuộm vải bò [4]. cả nước mặt và nước ngầm, ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Theo Báo cáo Môi trường quốc gia Trong bài báo này, chúng tôi trình bài kết quả nghiên năm 2012 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, trong số 614 cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp và khảo sát khả cụm công nghiệp đang hoạt động, chỉ có 18 cụm công năng hấp phụ ion kim loại nặng (Cu2+; Pb2+; Zn2+) trong nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung; hầu hết các môi trường nước. làng nghề trên cả nước không có hệ thống xử lý nước thải. 2. Phương pháp nghiên cứu Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức của con người, Mướp già được loại bỏ vỏ và phơi khô, sau đó tách hạt siết chặt công tác quản lí môi trường thì việc tìm ra mướp riêng, chỉ lấy phần xơ. Xơ mướp được ngâm rửa phương pháp nhằm loại bỏ các ion kim loại nặng ra khỏi trong nước cất, xử lý sơ bộ bằng dung dịch NaOH 0,1M để môi trường nước có ý nghĩa hết sức to lớn. tách bớt lignin, loại bỏ các tạp chất cơ học, thành phần sáp, Cho đến nay, có nhiều nghiên cứu khoa học về các axit béo có trong sợi, sau đó sấy khô lại ở 600C. Nguyên phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước đã mang lại liệu thô được xay, rây thành bột có kích thước 0,5mm. nhiều kết quả khả quan. Một trong số đó là phải kể đến Biến tính xơ mướp bằng axit citric (C6H8O7.H2O): phương pháp tổng hợp vật liệu hấp phụ để loại bỏ ion kim Cân 3g xơ mướp ngâm vào 40ml dung dịch axit citric có loại nặng trong nước từ những nguyên liệu có sẵn trong tự nồng độ thay đổi từ 0,2M – 1,0M trong 5 giờ. Sau đó, xơ nhiên với quy trình đơn giản, chi phí thấp nhưng mang lại mướp được lấy ra khỏi dung dịch axit citric, sấy khô ở hiệu quả cao [1, 2]. 600C trong 5 giờ, và tiếp tục biến tính ở 1200C trong Mướp là loại cây ăn quả quen thuộc, được trồng ở khắp khoảng thời gian thay đổi từ 1h đến 6h. Vật liệu sau khi các nước thuộc vùng Nam Á, Đông Nam Á và cả ở vùng biến tính được ngâm trong nước cất trong 4 giờ, lặp lại Bắc Á như Trung Quốc và Nhật Bản. Mướp ngoài tác dụng quá trình này 3 lần, nhằm rửa hết axit citric dư. Sau đó làm rau ăn (quả mướp), là thuốc chữa bệnh (lá, thân, rễ, xơ sấy lại ở 600C trong 5 giờ, bảo quản trong bình hút ẩm.
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 1 97 Hình ảnh SEM của bột xơ mướp trước và sau biến tính biết đến như là loại vật liệu có cấu trúc rỗng, khả năng được thực hiện trên kính hiển vi điện tử quét JSM - 6010 - thấm nước tốt, điều này giúp cho các phân tử chất tan dễ PLUS/LV. dàng thấm sâu vào các mao quản của vật liệu hấp phụ, do Hấp phụ ion kim loại nặng trong môi trường nước: vậy hiệu suất hấp phụ cao hơn vỏ trấu hay xơ dừa. Lấy 1g vật liệu hấp phụ (xơ mướp nguyên liệu thô và xơ Điều đáng quan tâm khác là với cùng một mẫu xơ mướp mướp đã biến tính bằng dung dịch axit citric) cho vào và các điều kiện như nhau, lượng ion Cu2+ bị hấp phụ cao bình tam giác chứa 100ml dung dịch ion M2+20ppm hơn so với ion Pb2+ và Zn2+. Điều này có thể được giải thích (Cu2+; Pb2+; Zn2+), khuấy bằng máy khuấy từ trong 30 là do bán kính ion Cu2+ (0,70Å) nhỏ hơn so với ion Zn2+ phút, điều chỉnh pH bằng 5. Sau khi hấp phụ, lọc bỏ xơ (0,74Å) và Pb2+ (1,12Å). Bán kính nhỏ khiến mật độ điện mướp, lấy phần dung dịch trong đem đi đo hàm lượng tích dương trên ion Cu2+ cao hơn các ion khác, khi hấp phụ M (II) còn lại trong dung dịch bằng phương pháp phổ hấp không xảy ra hiện tượng chèn lấn của nhiều ion trên cùng phụ nguyên tử (AAS) trên máy Perkin Elmer AA 800. một tâm hấp phụ, do đó hiệu suất hấp phụ cao [10, 11]. Hiệu suất quá trình hấp phụ H(%) và tải trọng hấp phụ Ngoài ra, do tính kim loại của Zn mạnh hơn Pb và Cu, nên được tính theo công thức: tính axit của các ion giảm dần theo thứ tự: Cu2+> Pb2+>Zn2+. Trong môi trường nước, ion Zn2+ có xu hướng tồn tại ở dạng H Co  C f .100% và q  C o  Cf V tự do, được làm bền bởi lớp dung môi solvat hóa, trong khi Co m ion Cu2+ hay Pb2+ lại có xu hướng tạo liên kết với các trung trong đó: C0; Cf lần lượt là nồng độ dung dịch trước và tâm hấp phụ mang điện tích âm của vật liệu hấp phụ để làm sau khi hấp phụ (mg/L); H là hiệu suất hấp phụ (%); q là bão hòa lớp vỏ electron. Do vậy, mặc dù bán kính ion Zn2+ tải trọng hấp phụ (mg/L); V: thể tích dung dịch (L); m: không lớn hơn nhiều so với Cu2+, nhưng hiệu suất hấp phụ khối lượng vật liệu hấp phụ (g). Cu2+ lại cao hơn đáng kể so với ion Zn2+. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp Để làm tăng khả năng hấp phụ của vật liệu, nhiều biện phụ ion Cu2+; Pb2+; Zn2+: Thời gian đạt cân bằng hấp pháp biến tính đã được công bố, trong đó có phương pháp phụ (pH = 5; t = 30 ÷150 phút); ảnh hưởng của pH este hóa xenlulozo bằng axit citric, được chứng minh làm (pH = 1÷7; t = 90 phút); ảnh hưởng của nồng độ M2+ tăng đáng kể khả năng tách loại các ion kim loại tan trong (pH = 5; t = 90 phút; C(M2+) = 5÷25ppm). nước của gỗ Aspen [7], vỏ đậu nành [8], xơ dừa, vỏ trấu [1]. Do đó, để cải thiện hiệu quả xử lý ion kim loại nặng của xơ 3. Kết quả và thảo luận mướp, chúng tôi chọn axit citric làm tác nhân biến tính. 3.1. Hấp phụ ion kim loại nặng bằng xơ mướp chưa biến tính 3.2. Biến tính xơ mướp bằng axit citric Xơ mướp sau khi được xử lý sơ bộ, sấy khô, nghiền 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ tác nhân biến tính nhỏ, được đem hấp phụ ion kim loại nặng (M2+) trong môi Xơ mướp được biến tính bằng axit citric có nồng độ trường nước. Hiệu suất hấp phụ Cu2+; Pb2+; Zn2+ của thay đổi từ 0,2M đến 1M, thời gian biến tính ở 1200C là nguyên liệu xơ mướp thô được biểu diễn trên Hình 1. 3h, sau đó đem hấp phụ các ion Cu2+; Pb2+ và Zn2+. Kết quả thực nghiệm về sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ ion kim loại nặng vào nồng độ tác nhân biến tính được thể hiện trên Hình 2. Hình 1. Hiệu suất hấp phụ các ion Zn2+; Pb2+ và Cu2+ của nguyên liệu xơ mướp thô Kết quả thực nghiệm cho thấy, xơ mướp có khả năng hấp thụ cả 3 loại ion Zn2+; Pb2+ và Cu2+. Hiệu suất hấp phụ khoảng 50% - 65% và giảm dần theo thứ tự Cu2+> Pb2+ ≈ Zn2+. So với các loại phụ phẩm nông nghiệp Hình 2. Đồ thị phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ các ion Zn2+, khác, xơ mướp có hiệu suất xử lý ion kim loại nặng cao Pb2+ và Cu2+ bằngxơ mướp vào nồng độ tác nhân biến tính hơn (so với vỏ trấu) hoặc ngang bằng (so với xơ dừa) [1]. (axit citric), biến tính 3h ở 1200C Như đã biết, xơ mướp là vật liệu lignoxenlulozo trong Từ Hình 2 ta thấy, biến tính xơ mướp bằng axit citric làm thành phần chứa các polime như xenlulozo, tăng hiệu suất xử lý ion kim loại của vật liệu hấp phụ từ hemixenlulozo, pectin, lignin và protein. Các polime này 10%-20%. Hiệu quả biến tính phụ thuộc vào nồng độ axit có khả năng hấp phụ nhiều loại chất tan, đặc biệt là các citric và bản chất của ion bị hấp phụ. Tăng nồng độ axit ion kim loại hóa trị II [5,6]. Ngoài ra, xơ mướp còn được citric, hiệu suất hấp phụ các ion lúc đầu tăng nhanh, sau tăng
98 Vũ Thị Duyên, Giang Thị Kim Liên, Đinh Văn Tạc 2+ chậm. Hiệu suất hấp phụ cực đại đối với ion Cu đạt 85,2% điều kiện: nồng độ axit citric là 0,6M, thời gian nung ở tại nồng độ axit citric là 0,6M. Trong khi đó, hiệu suất hấp 1200C thay đổi từ 1h đến 6h. Đồ thị phụ thuộc của hiệu phụ ion Pb2+ đạt 58% và ion Zn2+ đạt 56%. Biến tính xơ suất hấp phụ ion Cu2+; Pb2+ và Zn2+ vào thời gian biến mướp bằng dung dịch axit citric bão hòa cho hiệu suất xử lý tính được thể hiện trên Hình 5. ion Pb2+ xấp xỉ 70%; đối với ion Zn2+ chỉ đạt ở mức 60%. Kết quả thực nghiệm có thể được giải thích dựa vào tác dụng làm xốp cấu trúc bề mặt xơ mướp của axit citric. Thật vậy, phân tích hình ảnh SEM của xơ mướp trước và sau biến tính (Hình 3) ta thấy, xơ mướp sau biến tính có bề mặt xù xì với nhiều khe rãnh sâu hơn so với nguyên liệu thô ban đầu, điều này làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc và là một trong các nguyên nhân dẫn đến khả năng hấp phụ của vật liệu tăng. (a) (b) Hình 5. Đồ thị phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ các ion Zn2+; Pb2+ và Cu2+ bằng xơ mướp biến tính bằng axit citric 0,6M vào thời gian biến tính ở 1200C Hình 3. Ảnh SEM của vật liệu thô (a) và xơ mướp sau biến tính Kết quả thực nghiệm cho thấy, tăng thời gian biến tính bằng axit citric 0,6M, biến tính 3h ở 1200C từ 1h đến 6h thì hiệu suất hấp phụ ion kim loại lúc đầu Tác dụng hoạt hóa xơ mướp của axit citric còn có thể tăng, sau đó có xu hướng giảm nhẹ, quá trình hấp phụ đạt được lý giải là do trong quá trình ngâm, các phân tử axit cân bằng ở 5 giờ. Quy luật này giống nhau với cả ba loại citric thấm sâu vào mao quản của vật liệu. Khi nung ở ion: Cu2+; Pb2+ và Zn2+. 120oC đầu tiên, các phân tử axit đa chức này sẽ chuyển Sự tăng hiệu quả biến tính xơ mướp bằng axit citric thành dạng anhydric, tiếp theo là phản ứng este hóa xảy ra khi tăng thời gian nung vật liệu từ 1h đến 5h có thể được giữa anhyđric axit và các nhóm hydroxyl của xenlulozo. giải thích dựa vào cơ chế biến tính. Sự gia nhiệt ở 1200C Tại vị trí phản ứng, do vậy đã xuất hiện hai nhóm chức axit làm cho nước bị bay hơi, tạo điều kiện cho axit citric (từ axit citric) có khả năng trao đổi ion. Cơ chế hoạt hóa chuyển thành anhydric, đồng thời thúc đẩy cân bằng este xenlulozo bằng axit citric được biểu diễn trên Hình 4 [8]. hóa giữa anhydric với xenlulozơ của xơ mướp, làm tăng H 2C  COOH H 2C  CO\ H 2C  COOR số lượng trung tâm hấp phụ (là các nhóm chức axit của | | O | axit citric được gắn trên xenlulozo). Thời gian nung tăng, T 0C / HOC  COOH   H2O  HOC  CO   ROH  HOC  COOH lượng nước mất càng nhiều, hiệu quả biến tính càng cao. | | | Tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian nung, quá trình tách H 2C  COOH H 2C  COOH H 2C  COOH nước sẽ tiếp tục xảy ra với các nhóm chức axit còn lại của Hình 4. Phản ứng este hoá giữa xenlulozo và axit citric axit citric, làm giảm số lượng trung tâm hấp phụ, nên khả Tăng nồng độ axit, số phân tử tác nhân biến tính thấm sâu năng hấp phụ ion kim loại nặng giảm. vào các mao quản của xơ mướp nhiều hơn, do đó làm tăng 3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng của hiệu suất của phản ứng este hóa giữa axit citric và xenlulozơ, xơ mướp biến tính nên làm tăng khả năng hấp phụ. Khi các trung tâm hấp phụ đã 3.3.1. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ bão hòa axit citric, việc tiếp tục tăng nồng độ axit không còn có ý nghĩa trong việc cải thiện hiệu quả biến tính. Sự tăng mạnh hiệu suất hấp phụ ion Cu2+ so với Pb2+ và Zn2+ của xơ mướp sau biến tính có thể liên quan đến việc tạo phức chất bền giữa anion citrat (Cit3-) với ion Cu2+, trong khi Pb2+ tạo phức không bền, còn Zn2+ không tạo phức với Cit3- (Bảng 1). Bảng 1. Hằng số không bền của phức chất giữa ion kim loại Cu2+; Pb2+ và axit citric [9] Công thức pKb Công thức pKb - 6- CuCit 14,21 Cu(OH)2(Cit)2 18,77 2- - Cu(OH)Cit 16,35 PbCit 5,74 Hình 6. Ảnh hưởng của thời gian đến tải trọng hấp phụ ion 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian biến tính kim loại bằng xơ mướp biến tính Ảnh hưởng của thời gian biến tính đến hiệu suất hấp Thay đổi thời gian hấp phụ ion kim loại từ 30 phút đến phụ ion kim loại nặng của xơ mướp được khảo sát trong 150 phút. Kết quả thực nghiệm về sự thay đổi tải trọng
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 1 99 2+ 2+ 2+ hấp phụ ion Cu , Pb , Zn của xơ mướp biến tính theo Khi tiếp tục tăng pH, kim loại chuyển sang dạng trung thời gian được thể hiện trên Hình 6. hòa (M(OH)2), thậm chí cả dạng anion (M(OH)3-), tải Từ Hình 6 ta thấy, tải trọng hấp phụ ion Cu2+ lớn hơn trọng hấp phụ có xu hướng giảm nhẹ. nhiều và tăng rõ rệt theo thời gian so với ion Pb2+ và Zn2+. Đối 3.3.3. Đường hấp phụ đẳng nhiệt với cả ba loại ion, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 90 phút. Mô hình đẳng nhiệt được áp dụng rộng rãi nhất cho 3.3.2. Ảnh hưởng của pH các quá trình hấp phụ là mô hình Langmuir và Freundlich. Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ kim loại nặng bằng Ở đây, dạng tuyến tính của hai mô hình đẳng nhiệt này xơ mướp biến tính vào pH của môi trường được thể hiện được sử dụng để phân tích dữ liệu đẳng nhiệt hấp phụ ion trên Hình 7. kim loại nặng M2+ bằng xơ mướp biến tính. Thay đổi nồng độ ban đầu của ion M2+ từ 5ppm đến 25ppm; điều kiện hấp phụ pH dung dịch là 5, thời gian hấp phụ là 90 phút. Kết quả xác định dạng tuyến tính của phương trình Langmuir và phương trình Freundich đối với các ion Cu2+, Pb2+, Zn2+ thể hiện trên Hình 9 và Hình 10. Kết quả thực nghiệm cho thấy, cả hai mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich đều mô tả tương đối chính xác sự hấp phụ các ion Cu2+; Pb2+ và Zn2+ lên vật liệu hấp phụ. Hệ số tương quan R2 của phương trình hồi qui dao động từ 0,96÷0,99 ≈1 đối với cả ba loại ion. Hình 7. Ảnh hưởng của pH môi trường đến tải trọng hấp phụ ion kim loại bằng xơ mướp biến tính Kết quả thực nghiệm cho thấy, tải trọng hấp phụ các ion Cu2+; Pb2+ và Zn2+ tăng dần khi môi trường chuyển từ axit sang trung tính. Tiếp tục tăng pH, tải trọng hấp phụ có xu hướng giảm nhẹ. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Pb2+ và Zn2+ của xơ mướp mạnh hơn ion Cu2+. Như đã biết, pH của môi trường là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, đặc biệt là hấp phụ ion kim loại. Trong môi trường axit mạnh, các Hình 9. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir kim loại chủ yếu tồn tại ở dạng ion mang điện tích đối với các ion Cu2+; Pb2+ và Zn2+ +2 (M2+) (Hình 8). Ở pH thấp, các nhóm OH của chất hấp phụ cũng có thể bị proton hóa và mang điện tích dương, do vậy xảy ra quá trình tương tác tĩnh điện đẩy với các cation kim loại, dẫn đến tải trọng hấp phụ giảm. Tăng pH, kim loại chuyển sang dạng mang điện tích +1 (MOH+), các nhóm OH trên bề mặt vật liệu hấp phụ bị deproton tồn tại dưới dạng -O- có khả năng hút các hạt mang điện tích dương, do vậy hiệu suất hấp phụ tăng. Vì tính axit của Cu2+ mạnh hơn Pb2+ và Zn2+, nên ion đồng dễ dàng tham gia phản ứng thủy phân. Thay đổi pH, nồng độ Cu2+ giảm mạnh hơn các ion khác (Hình 8), do vậy tăng pH tải trọng hấp phụ Cu (II) tăng chậm hơn so với Pb(II) và Zn(II). Hình 10. Dạng tuyến tính của phương trình Freundlich đối với các ion Cu2+; Pb2+ và Zn2+ Bảng 2. Các tham số đẳng nhiệt dạng tuyến tính: hằng số Freundlich (Kf), hệ số dị thể (n), tải trọng hấp phụ cực đại (qmax) và ái lực hấp phụ (B) các ion Cu2+, Pb2+, Zn2+ của xơ mướp biến tính Ion Mô hình qmax, mg/g B Kf n Cu2+ Langmuir 3,65 0,341 - - Freundlich 1,88 - 0,214 1,38 Pb2+ Langmuir 1,70 0,312 - - Freundlich 1,55 - 0,262 1,29 Zn2+ Langmuir 1,59 0,311 - - Hình 8. Giản đồ phụ thuộc của phần trăm M2+ vào pH Freundlich 1,58 - 0,267 1,29
100 Vũ Thị Duyên, Giang Thị Kim Liên, Đinh Văn Tạc Từ các phương trình đẳng nhiệt, xác định tải trọng hấp TÀI LIỆU THAM KHẢO phụ cực đại, ái lực hấp phụ các ion, hằng số Freundlich và [1] Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân hệ số dị thể (Bảng 2). Tải trọng hấp phụ cực đại và ái lực Thớm, “Nghiên cứu khả năng hấp phụ và trao đổi ion của xơ dừa hấp phụ giảm theo thứ tự: Cu2+> Pb2+> Zn2+. và vỏ trấu biến tính”, Tạp chí Phát triển KH&CN, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Số 11 (8), 2008, 5-12. 4. Kết luận [2] 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 Xơ mướp một loại phụ phẩm nông nghiệp có khả năng lý môi trường, 2008, luận văn thạc sĩ hóa học, Trường Đại học Sư hấp phụ các ion kim loại Cu2+, Pb2+, Zn2+ trong môi phạm, Đại học Thái Nguyên. trường nước với hiệu suất từ 50%-65%. Hiệu suất hấp [3] Trần Văn Nhủ, Hoàng Duy Tân, Từ điển tra cứu đông y dược, phụ phụ thuộc vào bán kính và lực axit của các ion. Ion có NXB. Tổng hợp Đồng Nai, 2011. lực axit mạnh, có bán kính nhỏ dễ hấp phụ hơn ion có bán [4] Marissa A. P., Ma. S. C., Rosito P. C., et al, Loofah Fiber as kính lớn và có lực axit yếu. Reinforcement Material for Composite, Philippine Journal of Science, 134 (2), 2005, 113-120. Biến tính xơ mướp bằng axit citric làm tăng hiệu suất [5] AndresY., CloirecP. L., Reddad, et al, Ni(II) and Cu(II) binding xử lý ion kim loại nặng của vật liệu từ 10-20%. Tại nồng properties of native and modified sugar beet pulp, Carbohydrate độ axit citric 0,6M, thời gian biến tính là 3h, hiệu suất hấp Polymers, 49, 2002, 23-31. phụ ion Cu2+ đạt 85,2%; hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ và [6] KupchikL.A., Mykola, T. K., and VeisocB.K., Evaluation of pectin Zn2+ lần lượt là 58% và 56%. binding of heavy metal ions in aqueous solutions. Chemosphere, 38(11), 1999, 2591-2596. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với cả ba loại ion là [7] James D., Roger M, SweenyMc, et al, Effect of Citric Acid 90 phút. Tăng pH của môi trường, hiệu suất xử lý ion kim Modification of Aspen Wood on Sorption of Copper Ion, Journal loại nặng tăng nhanh, sau đó giảm nhẹ. Ở pH = 5÷6, hiệu of Natural Fibers, 3(1), 2006, 43-58. suất hấp phụ đạt giá trị cao nhất. Sự hấp phụ các ion Cu2+; [8] Wayne E. Marshall, Dual-functional ion exchange resins from agricultural byproducts, United States Patent 7098327, 2006. Pb2+ và Zn2+ bởi xơ mướp biến tính tuân theo phương trình [9] Никольский Б.П. Новый справочник химика и технолога. đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich với hệ số tương quan Химическое равновесие. Свойства растворов. С.Пб.: АНО R2 ≈ 1. Tải trọng hấp phụ cực đại theo mô hình Langmuir: НПО “Профессионал”, 2004. qmax (Cu2+) = 3,65 mg/g; qmax (Pb2+) = 1,70 mg/g; [10] KadirveluK., Faur-BrasquetC., Le CloirecP., Removal of Cu(II), qmax (Zn2+) =1,59 mg/g; theo mô hình Freundlich: Pb(II), and Ni(II) by Adsorption onto Activated Carbon Cloths, qmax (Cu2+) = 1,88 mg/g; qmax (Pb2+) = 1,55 mg/g; Langmuir, 16, 2000,8404-8409. qmax (Zn2+) =1,58 mg/g. Ái lực hấp phụ giảm theo thứ tự: [11] Lê Thị Bạch, Lê Thanh Phước, “Khảo sát khả năng hấp thu các ion Cu2+ và Pb2+ của than bùn u minh”, Tạp chí Khoa học, Trường Đại Cu2+> Pb2+> Zn2+. học Cần Thơ, 19b, 2011, 48-55. (BBT nhận bài: 16/09/2015, phản biện xong: 02/10/2015)