zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite hình thành từ than bã mía kết hợp với polyurethane foam ứng dụng xử lý xanh metylen trong nước thải dệt nhuộm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

15
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite hình thành từ than bã mía kết hợp với polyurethane foam ứng dụng xử lý xanh metylen trong nước thải dệt nhuộm nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ composit mới tạo thành do sự kết hợp từ biochar làm từ bã mía và polyurethane foam (PU foam). Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu này có khả năng loại bỏ xanh metylen cao và đặc biệt là không tạo ra lượng cặn lớn như các loại vật liệu xử lí thông thường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite hình thành từ than bã mía kết hợp với polyurethane foam ứng dụng xử lý xanh metylen trong nước thải dệt nhuộm

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE HÌNH THÀNH TỪ THAN BÃ MÍA KẾT HỢP VỚI POLYURETHANE FOAM ỨNG DỤNG XỬ LÝ XANH METYLEN TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Phạm Thị Hồng1, Đào Thị Thanh Vân, Nguyễn Thị Hậu, Phan Thị Thu Hảo 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: hongpt@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG xanh metylen cao và đặc biệt là không tạo ra lượng cặn lớn như các loại vật liệu xử lí Xanh metylen là chất hữu cơ thường được thông thường. sử dụng nhất trong các ngành công nghiệp dệt nhuộm, giấy, cao su, nhựa, da và mĩ phẩm. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nước thải từ làng nghề thủ công nhiều khi không được xử lý hiệu quả sẽ chứa thuốc 2.1. Thuốc nhuộm nhuộm làm đổi màu nước tự nhiên. Các độc tố Thuốc nhuộm được sử dụng trong nghiên này khi thải ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng cứu này là xanh metylen công nghiệp nguyên rất lớn tới hệ sinh thái thủy sinh [1]. Nguy chất (Khối lượng: 319.86, Công thức phân tử: hiểm hơn cả, xanh metylen có thể gây viêm C16H18N3SCl. Dung dịch làm việc (500 mg/L) da, kích ứng da, rối loại chức năng của thận, được pha bằng cách lấy 0.5g thuốc nhuộm pha sinh sản và hoạt động của hệ thần kinh trung trong 1lít nước cất. Giá trị pH của dung dịch ương của con người nếu bị phơi nhiễm [2]. được điều chỉnh bằng HCl và NaOH. Mặt khác, xanh metylen là chất hữu cao phân tử có cấu trúc vòng thơm và khó bị phân hủy 2.2. Chế tạo than biochar từ bã mía sinh học do đó rất không thể xử lý bằng phương pháp dựa vào khả năng tự làm sạch Bã mía được xử lý sơ bộ bằng cách cắt nhỏ của hệ sinh thái tự nhiên. kích thước khoảng 1.5 - 2cm, sau đó được rửa Hiện nay, để xử lí nước bị ô nhiễm bởi chất lại với nước sạch và được rửa bằng nước nóng hữu cơ khó phân hủy, xu hướng chung đó là trong khoảng 15 phút. Bã mía được vớt ra để chế tạo các vật liệu chi phí thấp có khả năng ráo và sấy khô ở 105C trong 3 giờ. Sau đó bã hấp phụ cao [3]. PU foam thường được sử mía được biến tính bằng axit citric trong một dụng trong công nghiệp với nhiều ưng dụng giờ ba mươi phút. Các mẫu nguyên liệu sau khác nhau. Gần đây các nhà khoa học trên thế khi được biến tính với hóa chất tiến hành nung giới phát hiện ra một đặc tính của PU foam đó bằng lò nung trong điều kiện thiếu khí. là có khả năng sử dụng vật liệu lọc nước với 2.3. Tổng hợp vật liệu PU foam và bã mía hiệu quả cao trong hấp phụ. Mặt khác theo nghiên cứu của EL-Shahawi và cộng sự, vật Than bột sẽ được trộn với lượng nước phù liệu này tạo được cấu trúc tốt, và khả năng hấp hợp và lượng PU foam với tỷ lệ than : nước : phụ hằng ổn định với nhiệt độ [4]. Trong PU foam là (3g :15ml : 2ml, 3g :15ml :3ml, nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu chế tạo 3g :15ml :4ml, 3g :15ml :8 ml, 3g :15ml :10 vật liệu hấp phụ composit mới tạo thành do sự ml ), để phản ứng trong 15 phút.Vật liệu sau kết hợp từ biochar làm từ bã mía và đó được đem nung ở khoảng nhiệt độ khác polyurethane foam (PU foam). Kết quả nghiên nhau từ 200 - 300C trong những khoảng thời cứu cho thấy vật liệu này có khả năng loại bỏ gian 30 - 90 phút. 406
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Bảng 1. Thành phần cấu tạo cho vào 2 lớp bọt foam là khác nhau để đảm của vật liệu composite từ PU và than bảo độ xốp của 2 lớp là khác nhau. PU Nhiệt Thời gian Than Nước foam 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mẫu độ nung nung (g) (ml) (ml) (oC) (phút) 3.1. Tính chất của vật liệu D1 3 15 2 250 60 Kết quả đo được từ nghiên cứu, diện tích D2 3 15 3 250 60 bề mặt của than bã mía là 881.9m2/g và của D3 3 15 4 250 60 vật liệu composit là 667.87m2/g. Sự khác nhau này là do PU foam vốn có diện tích bề D4 3 15 8 250 60 mặt nhỏ hơn than biochar. Tuy nhiên hình 1 D5 3 15 10 250 60 cho thấy PU foam có đặc tính có thể tạo ra 2.4. Tính chất vật liệu các mao mạch lớn, giúp cho chất ô nhiễm hữu cơ cao phân tử dễ dàng khuếch tán vào Vật liệu nghiên cứu được kiểm tra bằng bên trong tâm hấp phụ. phương pháp chụp bề mặt BET để xác định tổng diện tích bề mặt, phân bố kích thước khoảng hổng, và tổng thể tích lỗ hổng. Các mẫu này được xác định dựa trên phương pháp hấp phụ và nhả hấp phụ Nitơ ở nhiệt độ 77.350K. Cấu trúc và hình dáng mao quản của vật liệu được phân tích dựa vào ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử SEM. 2.5. Thí nghiệm hấp phụ với xanh metylen Hình 1. Hình dáng mao mạch Các thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ của vật liệu composite tạo thành chất ô nhiễm tới khả năng hấp phụ của vật liệu được tiến hành với các nồng độ dung 3.2. Hấp phụ cân bằng đẳng nhiệt langmuir dịch xanh metylen lần lượt là 5mg/l, 10mg/l, Thí nghiệm cho thấy sự hấp phụ của vật 15mg/l, 20mg/l, 25mg/l, 30mg/l, 40mg/l. liệu composit phù hợp với đặc tính hấp phụ Lấy 10mL xanh metylen với nồng 20mg/L của hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với hệ số phản ứng hấp phụ xảy ra ở các nhiệt độ khác hồi quy của phương trình R = 0.99, dung nhau là 20C, 30C, 40C, 50C và 60C tại các trọng hấp phụ cực đại là 3.89mg/g và hệ số K giá trị pH khác nhau từ 2 đến 10. Nồng độ xanh là 0.38 metylen sau đó được xác định bằng máy đo quang DR5000 với bước sóng là 400 - 625nm. 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ p than và PU foam 2.6. Thí nghiệm kiểm tra khả năng hấp Các mẫu vật liệu được nung ở 250C và 60 phụ trên cột phút. Với mẫu D1, D2, D3, D4 có hàm lượng PU thêm vào lần lượt là 2ml, 3ml, 4ml, 8 ml, Sử dụng mô hình cột lọc kích thước nhỏ, 10ml trộn với 3g than. Thí nghiệm cho thấy đường kính 2cm, chiều dài 20cm, sử dụng 4g khi khi hàm lượng PU foam càng lớn trong vật liệu composite nhồi vào cột và lớp trên, vật liệu composit thì khả năng xử lí metylen lớp dưới vật liệu kết hợp thêm bọt PU foam xanh ngày càng giảm. Khả năng xử lí giới không pha trộn sao cho chiều cao bọt foam hạn ở tỉ lệ than : PU là 3g : 3ml. Điều này nguyên chất lớp trên đạt 1cm và chiều cao cho thấy khi bổ sung thêm than vào vật liệu lớp dưới bọt foam đạt 1cm, hàm lượng PU sẽ làm tăng tính hấp phụ của PU foam. 407
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 3.6. Hấp phụ thụ động trên côt của vật liệu composite với xanh metylen Trong khoảng tốc độ dòng khảo sát: 10 ml/phút; 15 ml/phút; 20 ml/phút hiệu suất hấp phụ của vật liệu hấp phụ composit đối với xanh etylen tương ứng là: 73.16%; 68.89%; 56.85% cho thấy khả năng hấp phụ xanh metylen trên cột của vật liệu hấp phụ chế tạo từ than bã mía và PU foam là khá tốt. Hình 2. Ảnh hưởng của tỉ lệ than : PU foam Tốc độ dòng 10 ml/phút khả năng hấp phụ trên cột của vật liệu composit là tốt nhất. tới hiệu quả hấp phụ dung dịch xanh metylen Cấu trúc composite tạo thành bởi than và 4. KẾT LUẬN PU foam vừa có thể tạo được các mao mạch Than hoạt tính và vật liệu composite được lớn khiến xanh metylen tiếp cận tốt hơn vào điều chế trong phòng thí nghiệm từ nguyên tâm và vừa có các mao mạch nhỏ do than liệu là bã mía kết hợp với hợp chất biochar tạo nên nên có thể xử lí hiệu quả 80% Polyurethane foam cho hiệu quả xử lý khá xanh metylen. Tỉ lệ trộn đạt hiệu quả xử lí tốt khả quan 80%. Composite chế tạo từ bã mía nhất là 3g than và 2 ml PU foam ở điều kiện tối ưu kết hợp với PU foam với tỷ lệ pha trộn là than bã mía: PU foam : nước 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ xanh cất = 3g : 2ml : 15ml, hỗn hợp sau đó được metylen ban đầu đến hiệu quả hấp phụ nung trong nhiệt độ tối ưu là 250C trong 60 phút. Quá trình hấp phụ của vật liệu Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu composite tuân theo quy luật hấp phụ đẳng composit xử lý tốt nhất khi nồng độ xanh nhiệt Langmuir với hệ số hồi quy của phương metylen thấp, 5mg/l đạt trên 80%. Khi nồng trình R = 0.99 dung lượng hấp phụ cực đại độ xanh metylen tăng lên 40mg/l thì hiệu suất vật liệu hấp phụ mới là 3.89mg/g. hấp phụ giảm dần tuy nhiên sự khác biệt về hiệu suất xử lý xanh metylen ở nồng độ cao 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO và nồng độ thấp không lớn lắm. Điều này cho [1] Mohammed, M., A. Shitu, and A. Ibrahim, thấy vật liệu có thể áp dụng tốt đối những 2014, Removal of methylene blue using low trường hợp ô nhiễm hữu cơ phân tử cao cost adsorbent: a review. Rese J. Chem. Sci, ISSN, 2231: p. 606X 3.5. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ tới [2] Shama, S. and A. Imran, 2011, Adsorption khả năng hấp phụ của vật liệu of Rhodamine B dye from aqueous solution Giá trị pH trong môi trường ảnh hưởng rất onto acid activated mango (Magnifera indica) leaf powder: equilibrium, kinetic lớn tới hiệu suất hấp phụ xanh metylen của and thermodynamic studies. J. Toxi. Envi. vật liệu. Môi trường axit có khả năng hấp phụ Heal. Sci, 3(10): p. 286-297. nhỏ nhất (hiệu suất gần 74%) trong khi pH [3] Velmurugan, P., V. Rathinakumar, and G. trung tính có hiệu suất hấp phụ cao nhất (hiệu Dhinakaran, 2011, Dye removal from suất đạt gần 80%). Khi pH tăng cao thì khả aqueous solution using low cost adsorbent. năng hấp phụ giảm dần. Nghiên cứu này Inte. J. Envi. Sci, 1(7): p. 1492-1503. cũng chỉ ra rằng nhiệt độ hấp phụ tối ưu của [4] El-Shahawi, M., et al., 2015, Kinetics and vật liệu là nhiệt độ phòng và khi nhiệt độ thermodynamic characteristics of cadmium càng tăng, khả năng hấp phụ giảm dần. Khi (II) sorption from water using procaine hydrochloride physically impregnated nhiệt độ lên tới 50oC và 60oC thì hiệu suất xử polyurethane foam. J. Indu. Engi. Chem, lí giảm dưới 50%. 28: p. 147-152. 408

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.