zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Y Tế - Sức Khoẻ

» Y khoa - Dược

Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ ion amoni (NH4+) và nitrat (NO3-) từ bã mía tại phòng thí nghiệm hóa học Đại học Y Dược Hải Phòng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

19
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ ion amoni (NH4+) và nitrat (NO3-) từ bã mía tại phòng thí nghiệm hóa học Đại học Y Dược Hải Phòng trình bày các nội dung chính sau: Chế tạo vật liệu hấp phụ ion amoni (NH4+) và nitrat (NO3-) từ bã mía; Nghiên cứu khả năng hấp phụ của loại vật liệu trên đối với ion NH4+ và NO3- trong nước thải phòng thí nghiệm hóa Học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ ion amoni (NH4+) và nitrat (NO3-) từ bã mía tại phòng thí nghiệm hóa học Đại học Y Dược Hải Phòng

TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 515 - THÁNG 6 - SỐ ĐẶC BIỆT - PHẦN II - 2022 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ ION AMONI (NH4+) VÀ NITRAT (NO3-) TỪ BÃ MÍA TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG Nguyễn Văn Dưỡng* TÓM TẮT 38 LABOR - HAI PHONG UNIVERSITY Các ion NH4+ và NO3- khi vào cơ thể chúng OF MEDICINE AND PHARMACY chuyển hóa thành ion nitrit (NO2-) là hợp chất When entering the body, NH4+ and NO3- ions tiền ung thư. Hàng năm phòng thí nghiệm hóa are converted into nitrite ions (NO2-) which are học của trường Đại Học Y Dược Hải Phòng precancerous compounds. Every year, the thường dùng khá nhiều lượng hóa chất thí chemistry laboratory of Hai Phong University of nghiệm, trong đó có một lượng đáng kể hóa chất Medicine and Pharmacy often uses a lot of chứa NH4+, NO3- và NO2-. Vì vậy, chúng tôi đã laboratory chemicals, including a significant sử dụng phương pháp hấp phụ để loại bỏ các ion amount of chemicals containing NH4+, NO3- and trên ra khỏi nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ NO2-. Therefore, we used the adsorption method bã mía. Vật liệu hấp phụ (VLHP) từ bã mía bằng to remove the above ions from the water by using an adsorbent made from bagasse. Adsorbent phương pháp than hóa bởi axit sufuric đặc 98%. material (VLHP) from bagasse by carbonization Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu hấp phụ by concentrated sulfuric acid 98%. The research than hoạt tính từ bã mía có khả năng hấp phụ rất results show that the activated carbon adsorbent tốt đối với NH4+ và NO3- có trong nước thải của from bagasse has a very good adsorption capacity phòng thí nghiệm Hóa Học – Đại Học Y Dược for NH4+and NO3- present in the wastewater of Hải Phòng, sau hấp phụ hàm lượng NH4+ và NO3- the Chemistry laboratory - Hai Phong University đều đạt qui chuẩn “QCVN 24:2009/BTNMT”. of Medicine and Pharmacy, after adsorption. Từ khóa: Hấp phụ, than hoạt tính NH4+ and NO3- content meet the standard "QCVN 24:2009/BTNMT". SUMMARY Keywords: Adsorption, activated carbon RESEARCH AND PRODUCTION OF MATERIALS FOR SUPPLYING I. ĐẶT VẤN ĐỀ AMONIUM (NH4+) AND NITAT (NO3-) Các hóa chất phát thải trong công nghiệp, ION SUPPLYING MATERIALS FROM nông nghiệp, đời sống và trong nghiên SUCCESSFUL LABOR AT CHEMICAL cứu…là nguyên nhân chính gây ra sự ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và môi trường sinh thái. Cùng với *Trường Đại Học Y Dược Hải Phòng Chịu trách nhiệm chính: Nguyễn Văn Dưỡng các hóa chất độc hại khác, các ion NH4+ và Email: duongnv@hpmu.edu.vn NO3- khi vào cơ thể chúng chuyển hóa thành Ngày nhận bài: 20.1.2022 ion nitrit (NO2-). Nitrit có tác dụng oxy hóa Ngày phản biện khoa học: 19.3.2022 hemoglobin (huyết sắc tố) chứa trong hồng Ngày duyệt bài: 20.6.2022 257
C«ng tr×nh nghiªn cøu KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG cầu, biến hemoglobin (Hb) thành Các thông số vật lý của vật liệu hấp phụ methemoglobin (MetHb) không có khả năng được xác định bằng phương pháp đo: diện vận chuyển O2. Mặt khác, nitrit sẽ kết hợp tích bề mặt riêng, chụp bề mặt vật liệu hấp với các axit amin trong thực phẩm làm thành phụ bằng kính hiển vi điện tử quét, đo phổ một họ chất nitrosamine là hợp chất tiền ung hồng ngoại Fourier. thư. Hàng năm phòng thí nghiệm hóa học Nồng độ của các ion NH4+ và NO3- được của trường Đại Học Y Dược Hải Phòng xác định bằng phương pháp trắc quang. thường dùng khá nhiều lượng hóa chất thí Hiệu suất quá trình hấp phụ được đánh giá nghiệm, trong đó có một lượng đáng kể hóa bằng cách so sánh nồng độ của các ion NH4+ chất chứa NH4+, NO3- và NO2-. Chúng tôi đã và NO3- trong nước thải trước và sau khi sử dụng phương pháp hấp phụ để loại bỏ các ngâm với vật liệu hấp phụ sau thời gian 30 phút. ion trên ra khỏi nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mục tiêu của đề tài: 3.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã mía - Mục tiêu 1: Chế tạo vật liệu hấp phụ ion Bã mía được rửa sạch bằng nước cất, amoni (NH4+) và nitrat (NO3-) từ bã mía. được phơi khô tự nhiên và được sấy khô ở - Mục tiêu 2: Nghiên cứu khả năng hấp nhiệt độ 80 - 90oC trong 24h sau đó cho vào phụ của loại vật liệu trên đối với ion NH4+ cốc thủy tinh và được đốt bằng axit H2SO4 và NO3- trong nước thải phòng thí nghiệm 98% theo tỉ lệ 1:1 về khối lượng, ngâm trong Hóa Học 24h. Vật liệu sau đó được rửa sạch nhiều lần bằng nước cất rồi ngâm trong dung dịch II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NaHCO3 2% trong 24h, tiếp tục rửa sạch vật 2.1. Đối tượng nghiên cứu: liệu bằng nước cất đến môi trường trung tính, Nước thải có chứa ion NH4+ và NO3- phát sấy khô ở 120 – 150oC trong vòng 6h rồi sinh tại phòng thí nghiệm hóa học – Đại Học nghiền nhỏ đến kích thước 0,25 -2mm, thu Y Dược Hải Phòng được VLHP. 2.2. Phương pháp nghiên cứu: - Phân tích hình thái bề mặt của vật liệu Chế tạo VLHP từ bã mía bằng phương chúng tôi chụp ảnh bề mặt và bên trong vật pháp than hóa bởi axit sufuric đặc 98%. liệu bằng kính hiển vi điện tử quét. 258
TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 515 - THÁNG 6 - SỐ ĐẶC BIỆT - PHẦN II - 2022 (C) Hình 3.1 a. Ảnh SEM của bã mía trước biến tính. b. Ảnh SEM của bã mía sau biến tính. c. Phổ FTIR của bề mặt bã mía sau biến tính. Kết quả trên hình 3.1(a, b) cho thấy có sự hình 3.1c cho thấy xuất hiện các dao động khác biệt đáng kể về hình thái bề mặt của bã liên kết tại số sóng 3340cm-1 đặc trưng cho mía đã biến tính so với nguyên liệu bã mía nhóm hydroxyl (O - H), 2365 – 2899cm-1: ban đầu. Theo đó, vật liệu đã biến thay đổi từ đặc trưng cho nhóm cacbonyl (O=C=O), hình thái dạng tấm với bề mặt tương đối 1200 - 1400 cm-1: đặc trưng cho liên kết C– nhẵn nhụi của sang hình thái dạng các sợi C, 1600 –1800 cm-1 : đặc trưng cho liên kết hình trụ đan xen nhau, cùng với sự xuất hiện C=C của anken, các dao động liên kết trong của các hốc rỗng của bã mía. Kết quả này có dải số sóng từ 600 – 900cm-1 đặc trưng cho thể được giải thích là do sự phân hủy các liên kết C-H của vòng aromatic. Ngoài ra, thành phần kém bền của bã mía trong quá còn xuất hiện thêm dao động liên kết tại số trình nhiệt phân và sự tạo thành các liên kết sóng 1033 cm-1 đặc trưng cho liên kết O-H mới. Các lỗ xốp trên bề mặt bã mía có dạng của phenol [10]. hình đa giác, kích thước lỗ xốp dao động 3.2. So sánh khả năng hấp phụ NH4+ và trong khoảng 20 - 100 nm với mật độ phân NO3- của VLHP trước và sau khi biến tính bố xấp xỉ 30 lỗ xốp/µm. Tính chất này dự Với cùng một lượng VLHP và ở các điều báo bã mía sau hấp phụ có khả năng làm vật kiện khác không đổi, chúng tôi tiến hành liệu hấp phụ các chất ô nhiễm. khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu vỏ Kết quả phân tích phổ hồng ngoại FTIR trấu trước và sau khi biến tính. trên thiết bị Nicolet 6700 FT-IR, USA trên Bảng 3.1. Khả năng hấp phụ các ion kim loại của VLHP trước và sau biến tính Hàm lượng ban Hàm lượng sau xử lý với VLHP Hiệu suất (%) của Ion đầu (mg) đã biến tính VLHP đã biến tính + NH4 0,5 0,0286 94,28 - NO3 0,5 0,0732 85,36 259
C«ng tr×nh nghiªn cøu KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG Kết quả trên bảng 3.1 cho thấy sau khi lượng NH4+ theo phương trình: y = 0,1804x - biến tính bã mía thì hiệu suất hấp phụ NH4+ 0,0002, trong đó y là mật độ quang và x là và NO3- đều tăng lên rõ rệt, ở đây có vai trò hàm lượng amoni (mg). rất lớn của quá trình than hóa. Tác dụng của NO3- được xác định theo phương pháp axit H2SO4 đặc làm cho than thu được có bề trắc quang với thuốc thử axit mặt riêng lớn hơn, mặt khác số tâm hấp phụ phenoldisulfonic tạo thành trao đổi cũng được tạo ra nhiều hơn dẫn đến nitrophenoldisulfonic trong môi trường kiềm. hiệu suất hấp phụ lớn. Đo mầu vàng đặc trưng của dung dịch có độ 3.3. Xây dựng đường chuẩn xác định hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 410 nm, NH4+ và NO3- bằng phương pháp trắc sau khi tiến hành thực nghiệm đã xác định quang được độ hấp thụ Abs (mật độ quang) phụ Amoni trong môi trường kiềm phản ứng thuộc vào hàm lượng NO3- theo phương với thuốc thử Nessler (K2HgI4). Sau khi tiến trình: y = 29,179x - 0,0211, trong đó y là mật hành thực nghiệm đã xác định được độ hấp độ quang và x là hàm lượng NO3- (mg). thụ Abs (mật độ quang) phụ thuộc vào hàm 3.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ NH4+ Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng (VLHP) đến quá trình hấp phụ NH4+ STT Khối lượng VLHP (g) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) 1 0,1 1 0,195 2 0,3 1 0,165 3 0,5 1 0,092 4 0,7 1 0,091 5 0,9 1 0,090 6 1,0 1 0,090 7 1,5 1 0,090 Kết quả trên bảng 3.2 cho thấy: hiệu suất của quá trình hấp phụ tăng dần khi lượng VLHP tăng từ 0,1g đến 0,5g. Hiệu suất tăng lên không đáng kể khi tăng thêm khối lượng VLHP. Chọn khối lượng VLHP tối ưu là 0,5 g. Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ NH4+ STT pH Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) 1 1 1 0,153 2 2 1 0,097 3 3 1 0,286 4 4 1 0,307 5 5 1 0,409 6 6 1 0,504 7 7 1 0,698 260
TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 515 - THÁNG 6 - SỐ ĐẶC BIỆT - PHẦN II - 2022 Kết quả trên bảng 3.3 cho thấy: khi pH = 1- 2 thì khả năng hấp phụ là tốt nhất. Chọn pH bằng 2 cho những nghiên cứu tiếp theo. Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ NH4+ STT Thời gian (phút) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) 1 10 1 0,252 2 15 1 0,159 3 20 1 0,146 4 25 1 0,107 5 30 1 0,095 6 40 1 0,094 7 50 1 0,094 Kết quả trên bảng 3.4 cho thấy: Hàm lượng NH4 được hấp phụ nhanh nhất ở 25 phút đầu, + và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 30 phút. Chọn thời gian bằng 30 phút cho những nghiên cứu tiếp theo. 3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ NO3- Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng VLHP đến quá trình hấp phụ NO3- STT Khối lượng (g) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) 1 0,1 1 0,675 2 0,3 1 0,278 3 0,5 1 0,126 4 1,0 1 0,107 5 2,0 1 0,099 6 3,0 1 0,098 7 4,0 1 0,098 Kết quả trên bảng 3.5 cho thấy: hiệu suất của quá trình hấp phụ tăng dần khi VLHP tăng từ 0,5 đến 2g. Hiệu suất tăng lên không đáng kể khi tăng thêm khối lượng VLHP. Chọn khối lượng VLHP tối ưu để hấp phụ ion NO3- là 2 g. Bảng 3.6. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ NO3- STT pH Nồng độ đầu (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) 1 2 1 0,216 2 3 1 0,104 3 4 1 0,099 4 5 1 0,099 5 6 1 0,101 6 7 1 0,107 7 8 1 0,231 261
C«ng tr×nh nghiªn cøu KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG Kết quả trên bảng 3.6 cho thấy: khi pH = 3 - 6 thì khả năng hấp phụ là tốt nhất. Chọn pH bằng 4 cho những nghiên cứu tiếp theo Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ NO3- STT Thời gian (phút) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ sau (mg/l) 1 10 1 0,525 2 15 1 0,291 3 20 1 0,161 4 25 1 0,097 5 30 1 0,095 6 40 1 0,091 7 50 1 0,091 Kết quả trên bảng 3.7 cho thấy: lượng tiến hành sử dụng vật liệu hấp phụ đã chế tạo NO3- được hấp phụ nhanh nhất ở 25 phút để hấp phụ NH4+ và NO3- đối với mẫu nước đầu, và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 30 thải chứa NH + và NO - của phòng thí 4 3 phút. Chọn thời gian bằng 30 phút cho những nghiệm Hóa Học – Đại Học Y Dược Hải nghiên cứu tiếp theo Phòng. Kết quả được thể hiện trên bảng 3.8 3.6. Xử lý với mẫu thực và bảng 3.9 Sau khi đã tìm được các điều kiện tối ưu của quá trình hấp NH4+ và NO3-, chúng tôi Bảng 3.8. Kết quả xử lý NH4+ đối với mẫu nước thải Nồng độ NH4+ trong nước thải Nồng độ NH4+ trong nước thải Hiệu suất (mg/ml) sau khi xử lý ( mg/ml) (%) 10,17 1,18 88,34 Bảng 3.9. Kết quả xử lý NO3 với nước thải - Nồng độ NO3- trong thải Nồng độ NO3- trong nước thải sau khi Hiệu suất ( % ( mg/ml) xử lý ( mg/ml) ) 4,78 0,28 94,14 Kết quả trên cho thấy khả năng hấp phụ của vật liệu đối với NH4 và NO3 trong mẫu nước + - thải cho kết quả tốt, sau khi xử lý hàm lượng NH4+ và NO3- đều đạt qui chuẩn “QCVN 08:2008/BTNMT” IV. BÀN LUẬN tìm được các điều kiện tối ưu của quá trình Vật liệu hấp phụ được tạo ra từ bã mía có hấp phụ NH4+ và NO3- như: Khối lượng bã nhiều lỗ trống, xốp, có khả năng hấp phụ, mía tối ưu là 0,5gam đối với quá trình hấp quá trình than hóa bằng H2SO4 đặc làm tăng phụ NH4+ và 2 gam đối với quá trình hấp phụ khả năng hấp phụ của bã mía. Khảo sát và NO3-, pH = 1 – 2 tối ưu với quá trình hấp phụ 262
TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 515 - THÁNG 6 - SỐ ĐẶC BIỆT - PHẦN II - 2022 NH4+ và pH = 3 – 6 tối ưu đối với quá trình 2. Bộ Tài nguyên và Môi trường, “QCVN hấp phụ NO3-, thời gian đạt cân bằng hấp phụ 24:2009/BTNMT Quy chuẩn Quốc gia về chất lượng nước mặt,” 2009. của vật liệu đối với các ion NH4+ và NO3- là 3. M. Nujić, D. Milinković, M. Habuda-Stanić, 30 phút. “Nitrate removal from water by ion exchange”, Croatian Journal of Food Science V. KẾT LUẬN and Technology, vol. 9, pp. 182–186, 2017. Qua quá trình khảo sát nghiên cứu khả 4. M. Kalaruban, P. Loganathan, W.G. Shim, năng tách loại NH4+ và NO3- bằng vật liệu J. Kandasamy, G. Naidu, T.V. Nguyen, et hấp phụ than hoạt tính từ bã mía, chúng tôi al., “Removing nitrate from water using iron- thu được một số kết luận sau: modified Dowex 21K XLT ion exchange Vật liệu hấp phụ than hoạt tính từ bã mía resin: Batch and fluidised-bed adsorption có khả năng hấp phụ rất tốt đối với NH4+ và studies”, Separation and Purification Technology, vol. 158, pp. 62–70, 2016. NO3- có trong nước thải của phòng thí 5. Y. Zhang, X.L. Song, S.T. Huang, B.Y. nghiệm Hóa Học – Đại Học Y Dược Hải Geng, C.H. Chang, I.Y. Sung, “Adsorption Phòng, sau hấp phụ hàm lượng NH4+ và NO3- of nitrate ions onto activated carbon prepared đều đạt qui chuẩn “QCVN from rice husk by NaOH activation”, 24:2009/BTNMT” Desalination and Water Treatment, vol. 52, pp. 4935–4941, 2014. TÀI LIỆU THAM KHẢO 6. M. Inyang, B. Gao, P. Pullammanappallil, 1. Trần Quang Huy “Nghiên cứu chế tạo than W. Ding, and A. R. Zimmerman, hoạt tính từ xơ dừa bằng phương pháp oxy “Bioresource Technology Biochar from hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý anaerobically digested sugarcane bagasse,” nước thải”, Khóa luận tốt nghiệp – Trường Bioresour. Technol., 2010, vol. 101, no. 22, ĐHDL Hải Phòng 2012. pp. 8868–8872. 263

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.