intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Nghiên cứu tổng hợp, tính chất đặc trưng và khả năng hấp phụ kim loại nặng (Cu2+, Ni2+, Pb2+) trong môi trường nước của vật liệu carbon hoạt tính từ các nguồn sinh khối

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

Thêm vào BST
Báo xấu
31
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết tiến hành tổng hợp carbon hoạt tính từ nguồn sinh khối gồm bã trà, rơm rạ, vỏ chuối và vỏ sầu riêng sử dụng KOH làm chất hoạt hóa. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tổng hợp, tính chất đặc trưng và khả năng hấp phụ kim loại nặng (Cu2+, Ni2+, Pb2+) trong môi trường nước của vật liệu carbon hoạt tính từ các nguồn sinh khối

  1. Nghieân cöùu - Trao ñoåi Nghieân cöùu toång hôïp, tính chaát ñaëc tröng vaø khaû naêng haáp phuï kim loaïi naëng (Cu2+, Ni2+, Pb2+) trong moâi tröôøng nöôùc cuûa vaät lieäu carbon hoaït tính töø caùc nguoàn sinh khoái m BAÏCH LONG GIANG, NGUYEÃN DUY TRINH, TRAÀN VAÊN THUAÄN Vieän Kyõ thuaät Coâng ngheä cao NTT, Tröôøng Ñaïi hoïc Nguyeãn Taát Thaønh V aät lieäu cacbon hoaït tính ñöôïc toång hôïp töø caùc Söï oâ nhieãm nöôùc bôûi kim loaïi naëng trong thôøi nguoàn sinh khoái töï nhieân nhö baõ traø, rôm raï, gian daøi coù theå ñe doïa nghieâm troïng ñeán söùc khoûe voû chuoái vaø voû saàu rieâng söû duïng taùc nhaân con ngöôøi. Vieäc xaû thaûi kim loaïi naëng ra moâi tröôøng hoaït hoùa KOH. Caùc ñaëc tính caáu truùc cuûa vaät lieäu thöôøng baét nguoàn töø söï roø ræ caùc hoùa chaát trong coâng cacbon hoaït tính ñöôïc thöïc hieän baèng caùc phöông ñoaïn cuûa quaù trình luyeän kim, cheá taïo acqui, coâng phaùp nhö kính hieån vi ñieän töû queùt (SEM), phoå nhieãu ngheä deät nhuoäm vaø xöû lyù quaëng. Caùc kim loaïi nhö xaï tia X (XRD), phoå hoàng ngoaïi (FT-IR), giaûn ñoà phaân ñoàng, nicken, manganese ôû noàng ñoä cao hôn coù theå oá kích thöôùc loã xoáp vaø dieän tích beà maët rieâng theo gaây ra caùc aûnh höôûng nghieâm troïng ñeán söùc khoûe phöông phaùp BET. Keát quaû chæ ra raèng, carbon hoaït nhö suy tim, ñau ñaàu kinh nieân, thaäm chí gaây cheát tính toång hôïp ñöôïc coù ñoä xoáp cao, nhieàu nhoùm chöùc ngöôøi. Coù nhieàu phöông phaùp xöû lyù caùc vaán ñeà oâ vaø dieän tích beà maët lôùn (63.5 m2/g - 253.7 m2/g). Khaûo nhieãm naøy nhö: OÂxy hoùa khöû, keát tuûa hoùa hoïc, loïc saùt khaû naêng haáp phuï caùc ion kim loaïi naêng nhö maøng, trao ñoåi ion, kyõ thuaät ñieän hoùa. Tuy nhieân, Cu2+, Ni2+ vaø Pb2+ cuûa vaät lieäu cacbon hoaït tính nhöôïc ñieåm chính cuûa caùc phöông phaùp naøy thöôøng ñaõ toång hôïp cuõng ñöôïc tieán haønh vaø cho hieäu suaát laø chi phí cao hoaëc hieäu quaû thaáp . Phöông phaùp haáp haáp phuï cao, ñaït töø 85.7% ñeán 99.7%. phuï söû duïng carbon hoaït tính ñöôïc xem laø phöông phaùp ñaït hieäu quaû toát, tính öùng duïng cao, chi phí hôïp 1. Toång quan lyù vaø deã vaän haønh quy trình xöû lyù. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, coâng ngheä xöû lyù caùc Trong nghieân cöùu naøy, chuùng toâi tieán haønh toång chaát oâ nhieãm baèng carbon hoaït tính töø caùc nguoàn hôïp carbon hoaït tính töø nguoàn sinh khoái goàm baõ traø, sinh khoái nhaän ñöôïc nhieàu söï quan taâm nghieân cöùu rôm raï, voû chuoái vaø voû saàu rieâng söû duïng KOH laøm vaø xem nhö laø moät giaûi phaùp “xanh” trong coâng ngheä chaát hoaït hoùa. Ñaëc tính caáu truùc cuûa maãu vaät lieäu toång xöû lyù moâi tröôøng. Moät soá nghieân cöùu ñaõ chöùng minh hôïp ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua caùc phöông phaùp hoùa tieàm naêng trong vieäc chuyeån ñoåi caùc nguoàn sinh khoái lyù hieän ñaïi nhö XRD, SEM vaø FT-IR. Beân caïnh ñoù, naøy nhö baõ traø, rôm raï, voû chuoái vaø voû saàu rieâng chuùng toâi tieán haønh ñaùnh giaù khaû naêng haáp cuûa caùc thaønh caùc nguoàn carbon hoaït tính chi phí thaáp vaø maãu vaät lieäu than hoaït tính ñaõ toång hôïp döïa treân quaù hieäu suaát cao. Carbon hoaït tính coù nguoàn goác töø trình haáp phuï caùc ion kim loaïi naëng Cu2+, Ni2+, vaø Pb2+. nguoàn phuï phaåm noâng nghieäp coù caùc tính chaát hoùa lyù noåi baät nhö dieän tích beà maët rieâng lôùn, nhoùm chöùc 2. Thöïc nghieäm ña daïng vaø ñoä xoáp cao. Do ñoù, chuùng ñaõ ñöôïc söû 2.1. Toång hôïp carbon hoaït tính. duïng nhö laø vaät lieäu haáp phuï hieäu quaû ñoái vôùi caû caùc Carbon hoaït tính ñöôïc toång hôïp theo quy trình chaát höõu cô vaø voâ cô. Ñeå ñaït ñöôïc tính chaát nhö vaäy, goàm hai giai ñoaïn: (1) giai ñoaïn carbon hoùa caùc nguoàn sinh khoái naøy caàn ñöôïc xöû lyù vôùi caùc taùc nhaân nguoàn sinh khoái töï nhieân nhö baõ traø, rôm raï, voû chuoái hoùa hoïc, trong ñoù KOH ñöôïc xem laø chaát hoaït hoùa vaø voû saàu rieâng; (2) gia ñoaïn hoaït hoùa söû duïng KOH hieäu quaû, ít aûnh höôûng ñoái vôùi moâi tröôøng so vôùi caùc laøm taùc nhaân [2]. ÔÛ giai ñoaïn (1), maãu carbon hoùa taùc nhaân khaùc nhö ZnCl2, K2CO3. thu ñöôïc sau khi nung 30 g nguyeân lieäu ñöôïc sô cheá 26 Tµi nguyªn vµ M«i trưêng Kú 2 - Th¸ng 9/2017
  2. sô boä trong thieát bò nung daïng oáng vôùi doøng khí N2 lôùn. Hieän töôïng taêng cöôøng loã xoáp sau khi hoaït hoùa (99,99%; toác ñoä doøng 150 cm3/phuùt) ôû 400oC (toác baèng phöông phaùp hoùa hoïc coù theå ñöôïc giaûi thích ñoä gia nhieät 10 oC/phuùt) trong 1 h. Giai ñoaïn (2), 10 do ôû nhieät ñoä hoaït hoaù cao, taùc nhaân hoaït hoaù KOH g carbon hoùa ñieàu cheá ôû treân ñöôïc ngaâm trong dung phaûn öùng vôùi caùc nguyeân töû carbon trong caáu truùc dòch KOH (tyû leä khoái löôïng cuûa maãu carbon hoùa vaø cellulose theo caùc phaûn öùng döôùi ñaây vaø ñeå laïi caùc KOH laø 1:1) trong 24h. Sau ñoù, hoãn hôïp ñöôïc saáy loã xoáp trong caáu truùc cuûa cacbon hoaït tính: khoâ trong khoâng khí ôû 105oC trong 12 h vaø nung trong thieát bò nung oáng ôû treân nhöng nhieät ñoä gia nhieät laø 500 oC caùc ñieàu kieän khaùc giöõ nguyeân. Chaát raén thu ñöôïc sau khi röûa nhieàu laàn vôùi nöôùc ñeán khi dòch loïc trôû neân trung hoøa vaø saáy khoâ ôû 105 oC trong 12 h. Caùc maãu than hoaït tính ñöôïc cheá taïo töø baõ traø, Quaù trình naøy xaûy ra nhanh laøm boác hôi caùc khí rôm raï, voû chuoái vaø saàu rieâng laàn löôït ñöôïc kyù hieäu nhö CO2 vaø do ñoù giuùp hình thaønh nhieàu loã xoáp môùi laø TWAC, RHAC, BSAC vaø DSAC töông öùng. treân beà maët. 2.2. Ñaùnh giaù khaû naêng haáp phuï Hình 1. Keát quaû phaân tích aûnh SEM cuûa than hoaït 50 mg maãu carbon hoaït tính ñöôïc cho vaøo trong tính cheá taøo töø (A) baõ traø, (B) rôm raï, (C) voû chuoái   vaø (D) voû saàu rieâng bình tam giaùc chöùa 100 mL dung dòch Cu2+. Hoãn hôïp ñöôïc khaáy troän lieân tuïc trong boùng toái. Sau 3 giôø ñaït ñeán caân baèng haáp phuï, 10 mL dd ñöôïc laáy ra vaø ly taâm ôû 6000 voøng/phuùt ñeå loaïi boû caùc chaát raén coù trong dung dòch. Noàng ñoä ion Cu2+ coøn laïi ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp AAS theo coâng thöùc sau: 1), trong ñoù, Co vaø Ce laø noàng ñoä ban ñaàu vaø noàng ñoä caân baèng cuûa ion kim loaïi trong dung dòch. Quaù trình thí nghieäm tieán haønh töông töï vôùi caùc ion Ni2+ vaø Pb2+. 2.3.  Caùc phöông phaùp ñaëc tröng caáu truùc vaät lieäu AÛnh hieån vi ñieän töû queùt (SEM) cuûa caùc maãu vaät lieäu ñöôïc thöïc hieän treân maùy S4800 (Nhaät baûn) vôùi Hình 2A cho thaáy giaûn ñoà XRD cuûa carbon hoaït ñieän theá nguoàn 10 kV, ñoä phoùng ñaïi 7000. Phoå XRD tính ñöôïc cheá taïo töø caùc loaïi pheá phaåm noâng nghieäp ñöôïc ño treân maùy nhieãu xaï Ronghen D8 Advance khaùc nhau coù vuøng phoå roäng, gaàn nhö khoâng coù Bruker vôùi oáng phaùt tia baèng Cu–Kaù, toác ñoä queùt ñænh ñaëc tröng roõ reät cuûa caùc beà maët tinh theå. Nhö 0.02 o/s töø caùc goùc 2= 10o - 90o. Phoå FT-IR ñöôïc vaäy, caùc maãu carbon hoaït tính ôû daïng voâ ñònh hình. thöïc hieän treân maùy Nicolet 6700 spectrophotometer Phaân tích caùc nhoùm chöùc hoùa hoïc coù theå thöïc hieän trong vuøng 1300 cm-1 - 400 cm-1. Dieän tích beà maët ñöôïc baèng kó thuaät phoå hoàng ngoaïi FT–IR. Töø keát rieâng ñöôïc xaùc ñònh töø phaàn tuyeán tính trong phöông quaû phaân tích Hình 2B cho thaáy caùc maãu coù vuøng trình BET trong khoaûng P/Po baõ traø (215.4 m2/g) > Voû chuoái (63.5 m2/g) > caùc maãu carbon hoaït tính trong caáu truùc coù nhieàu loã Voû saàu rieâng (22.3 m2/g). Ngoaøi ra, phaân boá kích roãng, beà maët xoáp, do ñoù dieän tích hieäu duïng beà maët thöôùc haït ôû hình 5 cho thaáy caùc maãu coù kích thöôùc Tµi nguyªn vµ M«i trưêng Kú 2 - Th¸ng 9/2017 27
  3. loã xoáp khoâng ñoàng ñeàu, phaân boá traûi roäng khoaûng Baûng 2. Ñieàu kieän cheá taïo vaø keát quaû cheá taïo thöû o o o töø 7 A – 12 A, coù baùn kính chuû yeáu khoaûng töø 7.5 A nghieäm vaät lieäu haáp phuï o – 12.1 A. Hình 2. (A) Giaûn ñoà nhieãu xaï XRD, (B) Phoå haáp thuï hoàng ngoaïi FT-IR,  (C) caùc ñöôøng ñaúng haáp phuï nitro- gen, (D) Giaûn ñoà phaân boá kích thöôùc haït cuûa vaät lieäu carbon hoaït tính cheá taïo töø Baõ traø (TW), Rôm raï (RH), Voû chuoái (BS), Voû saàu rieâng (DS) nhau söû duïng taùc nhaân hoaït hoùa KOH. Caùc keát quaû TGA, XRD, SEM, FT-IR vaø phaân boá kích thöôùc chæ ra vaät lieäu toàng hôïp ñöôïc coù ñoä xoáp cao, dieän tích beà maët rieâng lôùn vaø coù nhieàu nhoùm chöùc caàn thieát cho söï haáp phuï. Keát quaû khaûo saùt ñaùnh giaù khaû naêng haáp phuï caùc ion kim loaïi naëng Cu2+, Ni2+, Pb2+cuûa vaät lieäu carbon hoaït tính cheá taïo töø caùc nguoàn sinh khoái cho thaáy hieäu quaû xöû lyù loaïi boû ion kim loaïi Cu2+ ñaït treân 99,0%; Ni2+ ñaït treân 85,0%; Pb2+ ñaït treân 92,2%. Töø keát quaû nghieân cöùu cho thaáy tieàm naêng söû duïng caùc nguoàn sinh khoái töø pheá phuï phaåm noâng laâm nghieäp ñeå toång hôïp carbon hoaït tính cho caùc vaán ñeà xöû lyù ONMT töø caùc ion kim loaïi naëng. Baûng 1. Dieän tích beà maët BET, kích thöôùc loã xoáp, Taøi lieäu tham khaûo vaø theå tích DA caùc maãu carbon hoaït tính 1. L.G.B. Thuan Van Tran, Quynh Thi Phuong Bui, Trinh Duy Nguyen, Nhan Thi Hong Le, A com- parative  study  on  the  removal  efficiency  of  metal using sugarcane bagasse- derived ZnCl 2 -activated carbon by the response surface methodology, Ad- sorpt. Sci. Technol. 35 (2017) 72–85. 2. T. Van Thuan, B.T.P. Quynh, T.D. Nguyen, V.T.T. Ho, L.G. Bach, Response surface methodol- 3.2. Keát quaû ñaùnh giaù khaû naêng haáp phuï caùc ion kim ogy  approach  for  optimization  of  Cu2+,  Ni2+  and loaïi naëng Cu2+, Ni2+, Pb2+cuûa vaät lieäu Carbon hoaït tính Pb2+ adsorption using KOH-activated carbon from Caùc keát quaû haáp phuï caùc ion kim loaïi naëng banana  peel, Surfaces and Interfaces. 6 (2017) Cu , Ni2+ vaø Pb2+ cuûa vaät lieäu carbon hoaït tính cheá 2+ 209–217. taïo töø töø Baõ traø (TW), Rôm raï (RH), Voû chuoái (BS), 3. P. Sugumaran, V.P. Susan, P. Ravichan- Voû saàu rieâng (DS) ñöôïc trình baøy ôû Baûng 2, trong dran, S. Seshadri, Production and Characterization ñoù, Co: noàng ñoä ban ñaàu (mg/L) cuûa caùc ion kim of Activated Carbon from Banana Empty Fruit Bunch loaïi, H laø hieäu quaû xöû lyù loaïi boû ion kim loaïi (%). and  Delonix  regia  Fruit  Pod,  J.  Sustain. Energy Hieäu quaû loaïi boû caùc ion naøy ñaït treân 85% trong moâi Environ. 3 (2012) 125–132. tröôøng pH = 4.0-4.9. Trong ñoù, vaät lieäu carbon hoaït 4. M.S. Shafeeyan, W.M.A.W. Daud, A. Housh- tính ñöôïc ñieàu cheá töø voû saàu rieâng (DSAC) cho keát mand, A. Shamiri, A review on surface modification quaû loaïi boû caùc ion Cu2+ vaø Ni2+ toát nhaát, trong khi of activated carbon for carbon dioxide adsorption, J. TWAC cho keát quaû khaû quan ñoái vôùi tröôøng hôïp haáp Anal. Appl. Pyrolysis. 89 (2010) 143–151. phuï Pb2+. 5.J. Xu, L. Chen, H. Qu, Y. Jiao, J. Xie, G. Xing, 4. Keát luaän Preparation and characterization of activated carbon Vaät lieäu carbon hoaït tính ñaõ ñöôïc toång hôïp from reedy grass leaves by chemical activation with thaønh coâng töø caùc loaïi pheá phaåm noâng nghieäp khaùc H3PO4, Appl. Surf. Sci. 320 (2014) 674–680.n 28 Tµi nguyªn vµ M«i trưêng Kú 2 - Th¸ng 9/2017
ADSENSE

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.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0