Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng của vật liệu lai tạo Chitosan/oxit sắt và ứng dụng hấp phụ ion Niken (II) trong xử lử lý nước thải chứa kim loại nặng

Mục lục Lời mở đầu . . 1 Chương I Tổng quan về tài liệu . 9 I.1 Hiện trạng nước thải ở Việt Nam và các phương pháp xử lý . 9 I.1.1 Hiện trạng nước thải ở Việt Nam . . 9 I.1.2 Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm . 11 I.1.3 Các phương pháp xử lý nước thải . 11 I.1.3.1 Xử lý bằng phương pháp sinh học. . 11 I.1.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý . . 12 I.1.3.3 Xử lý bằng phương pháp hoá học . . 13 I.2 Các vật liệu mới . 14 I.2.1 Triển vọng phát triển phát triển của các vật liệu mới . 14 I.2.2 ứng dụng của các vật liệu mới trong xử lý môi trường . 14 I.2.2.1 Oxit sắt nanô . . 14 I.2.2.2 Chitosan . . 15 I.2.2.3 MnO2 nanô . . 15 I.3 Lý thuyết chung về hấp phụ . . 16 I.3.1 Khái niệm chung về hấp phụ . . 16 I.3.2 Đẳng nhiệt quá trình hấp phụ . . 17 I.3.2.1 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir . . 17 I.3.2.2 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich . . 19 I.4 Động học và nhiệt động học của quá trình hấp phụ . . 19 I.4.1 Động học của quá trình hấp phụ . . 19 I.4.2 Nhiệt động học của quá trình hấp phụ . . 20 I.5.1 Vật liệu Chitosan . 21 I.5.1.1 Nguồn gốc Chitosan . . 21 I.5.1.2 Cấu trúc và tính chất của Chitosan . 21 I.5.2 Oxit Sắt . 23 I.5.2.1 Cấu trúc tinh thể của Fe3O4 . 23 I.5.2.2 Tính chất vật lý . 26 I.5.2.3. Một số phương pháp hoa học tổng hợp oxit sắt . 26 chương ii: Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu 32 II.1 Hoá chất và dụng cụ . 32 II.2 Quy trình chế tạo vật liệu . . 32 II.3 Xây dựng đường chuẩn của Ni2+ . 34 II.4 Các phương pháp nghiên cứu . 35 II.4.1 Hiển vi điện tử quét (SEM) . . 35 II.4.2 Phổ phân tán năng lượng tia X (EDX) của vật liệu . . 35 II.4.3 Phân tích nhiệt . . 36 II.4.4 Nhiễu xạ tia X (XRD) . . 37 II.4.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại . . 38 Chương III: Kết quả và thảo luận . 34 III.1 Đặc trưng của vật liệu oxit sắt/ chitosan . 40 III.1.1 Sản phẩm Chitosan/ oxit sắt . 40 III.1.2 Hiển vi điện tử quét (SEM) . . 41 III.1.3 Phổ phân tán năng lượng tia X (EDX) của vật liệu . 42 III.1.4 Phương pháp phân tích nhiệt . . 43 III.1.5 Phổ hấp phụ hồng ngoại . . 44 III.1.6 Nhiễu xạ tia X (XRD) . . 46 III.2 Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni2+ của vật liệu Chitosan/oxit sắt . . 47 III.2.1 Xác định các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Ni2+ 47 II.2.1.1 Xác định thời gian cân bằng . . 47 III.2.1.2 Xác định ảnh hưởng của pH . 47 III.2.1.3. Nhiệt động học của quá trình hấp phụ . . 49 III.2.1.5. Động học của quá trình hấp phụ . . 50 Lời mở đầu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng đang gia tăng đến mức báo động. Do đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều nguyên nhân khác nhau như: Điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như các chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà xả thẳng ra môi trường; các quy định về quản lý và bảo vệ môi trường nước còn thiếu. Dẫn đến tình trạng môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Tại các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Hàm lượng nước thải của các nghành này có chứa xyanua vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùng dân cư. Hàm lượng ion kim loại trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người Nhiễm độc Asen trong thời gian dài làm tăng nguy có gây ưng thư bàng quang, thận, gan và phổi. Asen còn gây ra các chứng bệnh về tim. Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu trứng khác. Việc phát hiện ra các vật liệu đang mở ra một cuộc cách mạng công nghiệp mới là chế tạo ra nhưng vật liệu có độ cứng, độ dẻo mà các vật liệu cũ không có được. Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về khả năng ứng dụng của vật liệu mới để xử lý môi trường. Mới đây một nhà khoa học Nhật Bản có sáng kiến sử dụng hạt nanô từ tính lọc nước bằng cách cho một loài vi khuẩn chuyên ăn các chất bẩn lơ lửng trong nước bẩn đã được hoà tan thêm các hạt nanô từ tính và các nhà khoa học nước ta đã sử dụng kết hợp nanô từ tính Fe3O4 với Al2(SO4)3 để lọc nước, Al2(SO4)3 khi tan trong nước sẽ thuỷ phân tạo thành Al(OH)3 kết tủa dạng keo. Để góp phân tìm hiểu thêm về vấn đề này. Chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng của vật liệu lai tạo Chitosan/oxit sắt và ứng dụng hấp phụ ion Niken (II) trong xử lử lý nước thải chứa kim loại nặng” . Mục đích của đề tài là: ư Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Chitosan/oxit sắt. ư Nghiên cứu đặc trưng vật liệu lai tạo Chitosan/oxit sắt. ư Bước đầu nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni2+ của vật liệu Chitosan/ oxit sắt.