BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ION KIM LOẠI NẶNG
BẰNG LÕI KIM
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV2010 - 42

S KC 0 0 2 8 6 6

Tp. Hồ Chí Minh, 2010

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN
NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ION KIM
LOẠI NẶNG BẰNG LÕI NGÔ
MÃ SỐ : SV2010-42

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƢỜI CHỦ TRÌ : ĐOÀN THỊ THANH PHÚ
NGƢỜI THAM GIA : NGÔ THỊ MỸ HƢƠNG
NGUYỄN THỊ THỦY
ĐƠN VỊ : KHOA CN HÓA HỌC – THỰC PHẨM

TPHCM 12/2010
0


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

LỜI CẢM ƠN


Sau thời gian dài tìm hiểu và nghiên cứu nhóm chúng em đã hoàn thành xong đề tài của
mình.Để hoàn thành đề tài thành công, chúng em luôn được các thầy cô hướng dẫn và động
viên.
Chúng em xin chân thành cám ơn Ban quản lí Nghiên Cứu Khoa Học cùng các thầy cô khoa
công nghệ hóa học và thực phẩm đã tạo điều kiện cho chúng em làm quen và thực hiện đề
tài nghiên cứu khoa học một cách tốt nhất.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Văn Sức đã định hướng và nhiệt
tình hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài.
Chúng em xin gửi lời cám ơn đến cô Hồ Thị Yêu Ly, cô Lê Thị Bạch Huệ và các cô trong
bộ môn công nghệ môi trường đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt cho chúng em hoàn
thành đề tài.
Và xin cám ơn các bạn trong lớp 07 môi trường đã giúp đỡ và cổ vũ tinh thần cho chúng tôi.

1


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

MỤC LỤC

PHẦN I : ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................4
CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG ...............................................................4
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...............................................................................................4
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ........................................................................4
1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ......................................................................4
1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..........................................................................4
1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 5
CHƢƠNG II : TỒNG QUAN ...........................................................................6

2.1 TỔNG QUAN VỀ CHÌ ................................................................................6
2.2 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ NÔNG NGHIỆP ...............7
CHƢƠNG III : PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 10
3.1 KHÁI NIỆM VỀ HẤP PHỤ ...................................................................... 10
3.2XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION ...........14
3.3PHƢƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG .................................................. 15
CHƢƠNG IV : THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT .................................... 16
4.1 HÓA CHẤT VÀ VẬT LIỆU SỬ DỤNG ................................................... 16
4.2 DỤNG CỤ .................................................................................................. 16
4.3 THIẾT BỊ ................................................................................................... 17
4.4 MỘT SỐ LƢU Ý ........................................................................................ 17
PHẦN II : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ................................................................. 18
CHƢƠNG V : THỰC NGHIỆM .................................................................... 18
5.1 XỬ LÝ MẪU LÕI NGÔ ............................................................................ 18
5.2 PHA DUNG DỊCH CHUẨN CHÌ 1000ppm 500ml .................................. 18
5.3 PHA DUNG DỊCH ĐỆM ........................................................................... 18
5.4 PHA DUNG DỊCH KNO3 0.1M................................................................ 19
5.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .................................................................... 19

CHƢƠNG VI: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ...................................................... 24
6.1 KẾT QUẢ CHỤP SEM ,FTIR .................................................................. 24
2


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

6.2 XÁC ĐỊNH pHzpc ....................................................................................... 27
6.3 LẬP ĐƢỜNG CHUẨN .............................................................................. 27

6.4 KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA pH ................................................. 28
6.5 ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN ............................................................ 30
6.6 ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ BAN ĐẦU CHÌ .................................... 31
6.7 ẢNH HƢỞNG CỦA LIỀU LƢỢNG CHẤT HẤP PHỤ .......................... 31
6.8 ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ ........................................................................ 33

PHẦN III : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 36
I KẾT LUẬN.................................................................................................... 36
II KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 38
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 39

3


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

PHẦN I : ĐẶT VẤN ĐỀ
CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề :
Hiện nay, ô nhiễm môi trường là một vấn đề bức xúc được mọi người quan tâm, đặc biệt ô
nhiễm môi trường nước.Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên, là thành phần không thể
thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường nước cũng đang ở
mức báo động.Ô nhiễm nước ở các sông hồ ở nội thành Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Tp Đà
Nẵng đang ở mức trầm trọng, các chỉ tiêu quan trắc đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều
lần, thậm chí hàng trăm lần. Nước ngầm ở một số vùng, đặc biệt là các khu công nghiệp và
đô thị có nguy cơ cạn kiệt vào mùa khô và ở một số nơi đã có dấu hiệu bị ô nhiễm.Ô nhiễm
kim loai nặng trong nước ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, các cơ sở sản xuất gây ảnh

hưởng không nhỏ đến sức khỏe con người và chất lượng nguồn nước.Có nhiều phương pháp
khác nhau để xử lí kim loại nặng nhưng chúng ta đang hướng đến những phương pháp sử
dụng vật liệu thiên nhiên, ít gây ảnh hưởng đến môi trường, hiệu quả cao và chi phí thấp
như vỏ dừa, vỏ trấu, dương sỉ, lõi ngô... Một trong số những vật liệu được sử dụng là lõi ngô
để hấp phụ ion Pb2+ đó là đề tài của nhóm chúng em.
1.2 Mục đích nghiên cứu :
+ Tìm hiểu về ion Pb2+ : trạng thái tồn tại trong môi trường, ảnh hưởng của ion này đối với
con người và động thực vật.
+ Tìm hiểu về lõi ngô và nghiên cứu khả năng hấp phụ của lõi ngô đối với ion Pb 2+.
+ Nghiên cứu pH tối ưu, thời gian tối ưu, lượng chì được hấp phụ tối ưu và ảnh hưởng của
liều lượng.
1.3 Đối tƣợng nghiên cứu :
+ Ion Pb2+
+ Lõi ngô
1.4 Phạm vi nghiên cứu :
+ Dùng lõi ngô để hấp phụ dung dịch chì Pb2+
+ Mẫu nước chứa chì tự pha.
+ Tìm hiểu phương pháp cực phổ.
4


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

+ Tìm hiểu phương pháp hấp phụ.
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu :
 Phương pháp tham khảo một số tài liệu liên quan tới nước thải chì và phương pháp hấp
phụ kim loại nặng.



Phương pháp tính toán xử lý số liệu sử dụng các hàm toán học trong excel.

 Phương pháp thực nghiệm : tiến hành đo đa ̣c tại phòng thí ng

hiệm và khách quan sử

dụng máy cực phổ.
 Phương pháp mô phỏng bẳng đồ thị.
 Phương pháp so sánh: So sánh các kết quả thực nghiệm để đánh giá các kết quả thu được
và so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam

5


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

CHƢƠNG II : TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về chì:
2.1.1 Tìm hiểu về kim loại nặng:
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3. Một số kim loại nặng
có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên tố vi lượng. Một số không cần thiết
cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có thể không gây độc hại gì. Kim loại nặng gây độc
hại với môi trường và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho
phép.
2.1.2 Tìm hiểu về chì:
♦Tính chất vật lí:
-


Chì là kim loại có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nước,
không cháy, chì rất mềm dễ gia công.

-

Chì là một chất rắn, nóng chảy ở nhiệt độ 600.61K, có nhiệt độ sôi là 2022K.

-

Khối lượng nguyên tử bằng 297,19 nóng chảy ở 327,40C, khối lượng riêng bằng
11,34 g/cm3.

♦Tính chất hóa học
 Tác dụng với H2S trong môi trường clohydric cho kết tủa PbS đen.
 Tác dụng với K2SO4 cho kết tủa màu vàng của PbCrO4 tan trong dung dịch KOH,
không tan trong axit axetic.
 Chì không tác dụng với HCl, H2SO4 do có lớp muối không tan phủ bên ngoài.
 Chì tan nhanh trong dung dịch H2SO4 đặc nóng tạo muối tan Pb(HSO4)2.
 Chì dễ tan trong dung dịch HNO3, tan chậm trong HNO3 đặc nóng
 Chì không tác dụng với nước nhưng có không khí thì chì lại bị tiếp tục ăn mòn thành
Pb(OH)2.
♦ Độc tính của chì
Chì (Pb): là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người. Chì gây độc cho hệ thần
kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa
hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức
độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm

6



NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

độc nặng có thể gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào
thải mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc.
- Chì đi vào cơ thể con người qua nước uống, không khí và thức ăn bị nhiễm chì.
- Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển
hoá vitamin D.
- Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì trong nước uống: £ 0,05 mg/ml.
- Chì còn gây độc đối với hệ sinh thái trên cạn: làm giảm hoạt tính của đất, ảnh hưởng tới sự
tăng trưởng của thực vật.
2.2 Tổng quan về vật liệu hấp phụ từ sản phẩm nông nghiệp:
2.2.1 Nấm đông cô :
 Nấm hương hay còn gọi là nấm đông cô (danh pháp học:lentunila edodes) là một
loại nấm ăn có nguồn gốc bản địa ở Đông Á.
 Nấm đông cô có dạng như cái ô, đường kính 4-10 cm, màu nâu nhạt, khi chín chuyển
thành nâu sậm. Nấm đông cô có một chân đính vào giữa tai nấm. Mặt trên tai nấm màu
nâu, mặt dưới có nhiều bản mỏng xếp lại.
 Nấm đông cô không những là một món ăn ngon, mà người ta phỏng đoán còn có tác
dụng chữa bịnh như hạn chế ung thư, tăng sức đề kháng . Nấm có vị rất đậm đà cho nên
chỉ cầm một ít cũng có thể tạo được một món ăn thơm tho.Trong nấm có chứa chất
Letinan, một chất có tác dụng hỗ trợ sự sản xuất insulin làm thuận lợi cho lượng đường
trong máu cũng như hỗ trợ sự sản xuất interferon của cơ thể. Người ta cũng nói rằng
trong trường hợp bị stress hoặc kiệt sức chất letinan cũng làm cho cơ thể khoẻ lại.
Trong nấm người ta còn tìm được chất Eritadenin (đại họcWien) có khả năng làm giảm
cholesterol trong cơ thể.
 Do đó nấm đông cô được dùng để nghiên cứu hấp phụ chì.
2.2.2 Vỏ trấu :

Vỏ trấu cũng giống như những phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p khác như : mùn cưa, xơ dừa, vỏ các
loại đậu, bã mía,.. đều có các c ấu trúc nhiều lỗ xố p và thành phầ n gồ m các polymer như:
cellulose, hemicelluloses, pectin, lignin và protein. Các polymer này có thể hấp phụ
nhiều loại chất tan đặc biệt là các ion kim loại hóa trị hai. Các hợp chất polyphenol như
tannin, lignin trong gỗ được cho là những thành phần hoạt động có thể hấp phụ các
kim loại nặng. Các vị trí anionic phenolic trong lignin có ái lực mạnh đối với các kim loại
7


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

nặng. Các nhóm acid galacturonic trong peptin là những vị trí liên kết mạnh với các cation.
Các nhóm hydroxyl trên cellulose cũng đóng một vai trò quan trọng trong khả năng trao đổi
ion của các lignocelluloses .
Dựa vào các đă ̣c tiń h đươ ̣c nói trên của vỏ trấ u mà ta có thể ứng du ̣ng vào viê ̣c nghiên
cứu chế ta ̣o vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ kim loa ̣i chì, đồng, kẽm.
2.2.3 Xơ dừa:
-

Ngày nay, xơ dừa - một phần của trái dừa – có rất nhiều công dụng: là nguyên liệu
sản xuất các loại nệm ngủ, vật liệu trang trí nội thất thân thiện với môi trường, làm
lưới phủ xanh đồi trọc, bảo vệ các công trình công nghiệp dưới biển bới độ bền, lâu
bị phân huỷ trong môi trường nước nặng, cách âm, cách nhiệt,v.v...

-

Và cũng được ứng dụng trong hấp phụ dung dịch chì.


-

Ngoài ra còn có vật liệu đó là lõi ngô cũng dùng để hấp thụ kim loại nặng như Pb 2+,
Cd, Zn...

-

Mà nhóm nghiên cứu ứng dụng lõi ngô vào hấp phụ dung dịch Pb 2+

-

Sau đây là vài nét về lõi ngô.

2.2.4 Đặc điểm về ngô:
-

Ngô là một loại cây trồng ngắn ngày, ngô là lương thực chính của đồng bào vùng

cao. Với người dân đồng bằng ngô chiếm vị trí thứ hai sau cây lúa nước. Cùng với cây lúa,
cây ngô đã đi vào nền văn hoá Việt Nam một cách tự nhiên góp phần tạo nên một nền văn
hoá đậm đà bản sắc dân tộc. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, giá
trị của cây ngô ngày càng được nâng lên.
-Cây ngô đem lại hiệu quả cao cho sản xuất vì có thể sử dụng vào nhiều mục đích như làm
lương thực, làm ngô quà, do vậy cần ưu tiên phát triển các giống ngô thực phẩm ngắn ngày,
cho thu nhập cao bên cạnh ngô ngọt, ngô rau. Ngô có thể trồng gối vụ, rải vụ và không chịu
áp lực bởi thời vụ, hiệu quả cao và phục vụ phát triển chăn nuôi.
-Ngô là loại vật liệu được thu thập từ khu vực nông nghiệp
-Thành phần của ngô nguyên hạt bao gồm nhiều sinh tố tự nhiên nhóm B như B1, B2, B6, và
một số khoáng chất cần thiết khác cho cơ thể. Đặc biệt một số vi chất đã có tỉ lệ vượt trội
hơn ở ngô khi so sánh với gạo lứt. Ngô nằm trong số những nguồn carbohydrat được

khuyên dùng cho những bệnh nhân tiểu đường.

8


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

-Chỉ số đường huyết thấp và tỉ lệ chất xơ cao của ngô giúp tăng cường cảm giác no đồng thời
làm chậm hấp thụ và chuyển hóa đường. Những loại bột ngô làm từ tinh bột tinh chế sẽ
không bao gồm thành phần chất xơ và chất đạm cũng như một số sinh tố và khoáng chất
vốn dĩ có nhiều trong phần vỏ ngoài của hạt ngô và mầm ngô.ngoài những thành phần quan
trọng trên ta không thể quên một thành phần không kém phần quan trọng từ ngô đó là lõi
ngô
-Từ lõi ngô các nhà khoa học Viện Công nghiệp thực phẩm đã tách chiết thành đường XOS
(xylooligosacarit). Đây là loại đường thường dùng trong công nghiệp thực phẩm, hoặc dùng
cho người bệnh tiểu đường
-Lõi ngô qua chế biến để giảm tải trọng của bê tông. Sản phẩm có thể nổi trên mặt nước mà
vẫn bảo đảm về độ nén và độ bền.
-Lõi ngô cũng là một thành phần quan trọng trong việc nghiên cứu làm loại bỏ được một số
tạp chất có trong chất thải công nghiệp. Đã có rất nhiều nghiên cứu tìm phương pháp hiệu
quả để loại bỏ chất gây ô nhiễm từ nước thải. Trong những năm gần đây chú ý đáng kể đã
được dành cho các nghiên cứu về loại bỏ các ion kim loại nặng từ các giải pháp bởi hấp thụ
bằng cách sử dụng vật từ nông nghiệp, vật liệu có sẵn với số lượng lớn giá thành rẻ và dễ
tìm. Chúng đại diện cho nguồn tài nguyên chưa sử dụng, phổ biến rộng rãi và thân thiện
môi trường.

9



NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

CHƢƠNG III : PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Vài nét về hấp phụ :
3.1.1 Hấp phụ :
Trong hoá học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chât lỏng bị hút trên bề mặt
một chất rắn xốp. Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbent), chất rắn xốp
dùng để hút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ (adsorbate) và những khí không bị hấp phụ gọi
là khí trơ. Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ.
Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng gọi là nhiệt hấp phụ. Bề mặt càng
lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn.
3.1.2 Nhiệt hấp phụ :
• Nhiệt hấp phụ hóa học khá lớn, từ 40 ÷ 800 kJ/mol, nhiều khi gần bằng nhiệt của phản ứng
hóa học. Vì vậy nó tạo thành mối nối hấp phụ khá bền và muốn đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi
bề mặt xúc tác rắn cần nhiệt độ khá cao.
• Nhiệt hấp phụ lý học thường không lớn, gần bằng nhiệt hóa lỏng hay bay hơi của chất bị
hấp phụ ở điều kiện hấp phụ và thường nhỏ hơn 20 kJ/mol.
3.1.3 Lƣợng chất bị hấp phụ:
• Hấp phụ hóa học xảy ra rất ít, không hơn một lớp trên bề mặt xúc tác (đơn lớp)
• Hấp phụ lý học có thể tạo thành nhiều lớp (đa lớp)
3.1.4 Sự chọn lọc hấp phụ:
• Hấp phụ hóa học có tính chất chọn lọc cao, phụ thuộc vào tính chất bề mặt chất rắn và tính
chất của chất bị hấp phụ.
• Hấp phụ lý học không có sự chọn lọc, tất cả các bề mặt chất rắn đều có tính chất hấp phụ
lý học.
3.1.5 Sự phụ thuộc của nhiệt độ:
• Hấp phụ lý học thường xảy ra ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng thì lượng chất hấp phụ

giảm
• Hấp phụ hóa học thường tiến hành ở nhiệt độ cao hơn hấp phụ lý học, ở nhiệt độ thấp thì
lượng chất hấp phụ hóa học giảm và khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tối ưu thì lượng chất hấp
phụ hóa học cũng giảm
3.1.6 Tính chất của các điểm hấp phụ:
10


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

• Hấp phụ hóa học tạo thành mối nối bền vững và tính chất gần giống như mối nối hóa học.
Chúng có thể là mối nối hóa trị, ion, đồng hóa trị... Trong quá trình tạo thành mối nối có sự
di chuyển điện tử giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ, tức là có tác dụng điện tử phần tử
hấp phụ và bề mặt chất rắn.
• Hấp phụ lý học không hình thành mối nối. Sự tương tác giữa phân tử bị hấp phụ với các
electron của chất rắn rất yếu. Giữa chất rắn và phân tử bị hấp phụ được coi như là 2 hệ
thống, không phải là một hợp chất thống nhất.
3.1.7 Năng lƣợng hoạt hóa hấp phụ:
• Hấp phụ hóa học tiến hành chậm và có năng lượng hoạt hóa khá lớn gần bằng năng lượng
hoạt hóa của phản ứng hóa học, phụ thuộc bởi khoảng cách giữa các nguyên tử trong chất bị
hấp phụ và các trung tâm trên bề mặt chất rắn.
• Hấp phụ lý học tiến hành rất nhanh và năng lượng hoạt hóa bằng không.
3.1.8 Tính thuận nghịch của hấp phụ:
• Hấp phụ lý học bao giờ cũng là thuận nghịch, nói cách khác quá trình ở trạng thái cân
bằng động: hấp phụ ⇔ nhả hấp phụ
• Hấp phụ hóa học không phải bao giờ cũng là quá trình thuận nghịch. Tuỳ theo đặc tính
mối nối liên kết hóa học mà tính chất thuận nghịch ở quá trình hấp phụ khác nhau. Có
những quá trình hóa học khá bền vững, tạo thành các hợp chất hóa học, ví dụ như sự hấp

phụ Oxy lên kim loại tạo Oxyt kim loại, hoặc khi hấp phụ lên than cho CO2, CO.
3.1.9 Trạng thái của chất bị hấp phụ:
• Hấp phụ vật lí: trạng thái và tính chất hóa lý của chất bị hấp phụ không thay đổi. Lực giữa
chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là lực Van der Waals.
• Hấp phụ hóa học: trạng thái của chất bị hấp phụ thay đổi hoàn toàn Nhiệt hấp phụ : Qhp =
nϕ – mD
Trong đó: D: năng lượng tạo thành mối nối ϕ: năng lượng phá vỡ mối nối m,n: số mối nối
tạo thành và bị phá vỡ tương ứng
3.1.10 Hấp phụ đẳng nhiệt (Isotherms)
Hấp phụ thường được mô tả thông qua đường hấp phụ đẳng nhiệt, là một hàm liên quan
giữa lượng chất bị hấp phụ (adsorbate) trên chất hấp phụ (adsorbent) và áp suất của nó (nếu
ở thể khí) hoặc nồng độ (nếu ở thể lỏng)ở nhiệt độ không đổi.
11


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

Phương trình toán học đầu tiên mô tả quá trình hấp phụ đẳng nhiệt của một chất khí được
Freundlich và Küster công bố năm 1894

Trong đó:

là lượng chất bị hấp phụ (adsorbate)
lượng chất hấp phụ (adsorbent)
là áp suất của chất bị hấp phụ (adsorbate)
và

là hằng số đặc trưng cho mỗi cặp adsorbent-adsorbat ở nhiệt độ nhất


định.
3.1.11 Hấp phụ hóa học : là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực có bản chất hóa học . Hấp
phụ hóa học thường xảy ra ở nhiệt độ cao với tốc độ hấp phụ chậm. Nhiệt hấp phụ hóa học
khoảng 80-400 kJ/mol, tương đương với lực liên kết hoá học. Hấp phụ hóa học thường kèm
theo sự hoạt hoá phân tử bị hấp phụ nên còn được gọi là hấp phụ hoạt hoá. Hấp phụ hóa học
là giai đoạn đầu của phản ứng xúc tác dị thể. Hấp phụ hóa học về bản chất khác với hấp phụ
vật lý.
 Đặc trƣng :
+ Xảy ra ở nhiệt độ cao
+ Loại tương tác: mạnh, xảy ra liên kết cộng hóa trị giữa chất bị hấp phụ và bề mặt
+ Chỉ xảy ra hấp phụ đơn lớp
+ Có năng lượng hoạt hóa cao
+ Mật độ electron tăng lên ở bề mặt phân cách chất hấp phụ-chất bị hấp phụ
+ Chỉ xảy ra thuận nghịch ở nhiệt độ cao
3.1.12 Hấp phụ vật lí : là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực hấp phụ có bản chất vật lí và
không hình thành liên kết hóa học, được thể hiện bởi các lực liên kết yếu như liên kết Van
Đơ Van, lực tương tác tĩnh điện hoặc lực phân tán London. Hấp phụ vật lý xảy ra ở nhiệt độ
thấp, nhiệt hấp phụ thường nhỏ hơn so với hấp phụ hóa học, khoảng dưới 20 kJ/mol. Sự hấp
phụ vật lí đặc trưng nhất là hấp phụ hơi nước trên bề mặt silicagen.
 Đặc trƣng :
+ Xảy ra ở nhiệt độ thấp, dưới nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ
+ Loại tương tác: Tương tác giữa các phân tử
12


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC


+ Xảy ra hấp phụ đa lớp
+ Năng lượng hoạt hóa thấp
+ Năng lượng trạng thái của chất bị hấp phụ không thay đổi
+ Thuận nghịch

3.1.13 Đẳng nhiệt hấp phụ
3.1.13.1 Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir :
Phương trình Langmiur – Hinshelwood (1916) là một trong những thuyết đầu tiên về
quá trình hấp phụ đẳng nhiệt, có biểu thức như sau:

q  q max 

K LC
1  K LC

Phương trình được xây dựng cho hệ hấp phụ khí - rắn, mà trong đó:
- Bề mặt chất hấp phụ phải đồng nhất về năng lượng;
- Bề mặt chất hấp phụ rắn có những vết nứt, các góc cạnh, các đỉnh nhọn, các tạp
chất...tạo nên những trung tâm hấp phụ. Tại những trung tâm hấp phụ tồn tại lực hấp
phụ, chúng là những lực hóa trị chưa bão hòa tạo ra trên bề mặt chất hấp phụ rắn một
trường lực hấp phụ. Mỗi trung tâm hấp phụ chỉ tiếp nhận một phân tử chất bị hấp phụ
(hấp phụ đơn lớp);
- Do các phần tử bị hấp phụ và bề mặt rắn không tương tác nhau nên các trung tâm hấp
phụ và chưa bị hấp phụ không ảnh hưởng lẫn nhau.

q  q max 

K LC
1  K LC


Như vậy, phương trình được xây dựng cho hệ hấp phụ khí,rắn phương trình
Langmuir mô tả mối quan hệ giữa q và C. Chứa hai thông số là: q m có một giá trị xác định
tương ứng với số tâm hấp phụ và hằng số KL phụ thuộc cặp tương tác giữa chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ với nhiệt độ. Tuy vậy phương trình trên cũng có thể áp dụng được trong môi
trường nước để phân tích các số liệu thí nghiệm.
13


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

Biểu thức trên được viết thành:

C
1
1


C
q K L q max q max
có dạng phương trình đường thẳng y = ax + b, từ các số liệu thực nghiệm y i, xi mà ta có
được a là hệ số góc của phương trình đường thẳng, b là đoạn cắt của trục tung, từ đó ta có
thể rút được KL và qm.
Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ. Trong vùng nồng độ
nhỏ KC ≪ 1, khi đó q ≈ qmKC, mối quan hệ q, C được gọi là tuyến tính (còn gọi là vùng
đẳng nhiệt Henry). Trong vùng nồng độ cao thì KC ≫ 1, khi đó q ≈ qm tức là q không phụ
thuộc vào C nữa vì nó đã bão hòa, số tâm hấp phụ đã bị chiếm hết.
Chẳng hạn Langmuir-Blodgett máng: là một thiết bị phòng thí nghiệm được sử dụng
để nén đơn lớp của các phân tử trên bề mặt của một subphase nhất định (thường là nước) và

các hiện tượng bề mặt các biện pháp do quá trình nén này. Nó cũng có thể được sử dụng để
gửi một hoặc nhiều đơn lớp trên một bề mặt rắn.
3.1.13.2 Phƣơng trình Freundlich :
Đường hấp phụ đẳng nhiệt theo phương trình Freundlich là một đường cong hấp phụ
đẳng nhiệt dựa trên giả thuyết bề mặt chất hấp phụ là không đồng nhất, nhiệt hấp phụ vi
phân không thay đổi khi độ che phủ thay đổi và có sự tương tác lẫn nhau giữa các phân tử
bị hấp phụ.
Đối với chất hấp phụ có bề mặt đồng nhất:

Trong đó:

x: là lượng chất cần hấp thụ, (mg)
m: khối lượng than hoạt tính ,(mg)
C :là hàm lượng chất bị hấp phụ còn lại,(mg/l)
K ,n là hằng số
x/m=qe

14


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

Bằng cách logarit hai vế, phương trình trên được chuyển về dạng đường thẳng thể hiện
mối quan hệ tuyến tính giữa logC và log(X/m):

1
X
log    logK F  logC

n
m
Trong đó:
- X: lượng chất bị hấp phụ (mg)
- m: khối lượng chất hấp phụ (g)
- C: nồng độ chất bị hấp phụ còn lại trong dung dịch sau khi quá trình hấp phụ xảy ra
hoàn toàn (mg/l)
- KF: hệ số dung tích
- 1/n: tham số cường độ.
3.2 Xử lí nƣớc thải bằng phƣơng pháp trao đổi ion :
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kim loại như Zn,
Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và chất
phóng xạ.
Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý
cao. Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và
nứơc thải.
3.3 Phƣơng pháp keo tụ tạo bông :
Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các
chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình
lắng cặn.
Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là
BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa
vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào
15


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC


quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp.
Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thông thường nếu
tính toán tốt quá trình này có thể loại được 80 - 90% TSS, 40 - 70% BOD5, 30 - 60%
COD và 80 - 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thông thường chỉ loại
được 50 - 70% TSS, 30 - 40% chất hữu cơ.

16


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

CHƢƠNG IV: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
Trong quá trình nghiên cứu đã sử dụng các loại hoá chất và thiết bị như sau:
4.1 Hoá chất và vật liệu sử dụng :
Dung dịch chuẩn chì (II) của hãng merck(Đức) sản xuất.


NaOH loại sử dụng cho phòng thí nghiệm của Trung Quốc được pha

với nồng độ 1N.


HNO3 loại sử dụng cho phòng thí nghiệm của Trung Quốc được pha với

nồng độ 1N.


Nước cất




Dung dịch NH3 của Trung Quốc



Dung dịch axit axetic của Trug Quốc



Mẫu ngô mua tại chợ Từ Đức Quận Thủ Đức tp.HCM

4.2 Dụng cụ:


Cốc thuỷ tinh các loại 100, 200, … (ml)của hãng Duran (Đức).



Bình định mức 50 ml của hãng Isolab.



Ống đong 10, 50 (ml) của hãng SCHOTT (Đức)



Bình tam giác 100 ml, bóp cao su.




Giấy lọc xanh của Trung Quốc sản xuất



Đũa thuỷ tinh , bình tia của Trung Quốc sản xuất



Pipet các loại 1ml, 2ml, 5ml, 10ml của hãng SCHOTT (Đức)



Micropipet (10-100µl) hiệu Labopette của Đức sản xuất

4.3 Thiết bị:
17


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC



GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

Cân phân tích có độ nhạy 4 chữ số, Model Explore Pro EP214 của hãng

OHAUS (Mỹ)



Cân điện tử có độ nhạy 2 chữ số. Model Adventurer Pro AV812 của hãng

OHAUS (Mỹ)


Máy đo pH WTW pH720 của hãng Inolab (đức)



Tủ sấy Medcenter Eirichturgen GmbH của hãng ECOCELL



Máy lắc IKA®KS260 Basic



Máy xay sinh tố hiệu National của Nhật Bản



Máy đo cực phổ 757 VA Computrace gắn với computer chuyên dụng (Thụy

Sĩ).
4.4 Một số lƣu ý khi sử dụng thiết bị ,dụng cụ và hóa chất :
 Trước khi thí nghiệm, các loại cốc lọ thuỷ tinh, đũa thuỷ tinh, pipet…đều phải được
rửa sạch, sau đó tráng lại bằng nước cất rồi đem sấy khô rồi mới được sử dụng.
 Việc định lượng các chất có khối lượng nhỏ phải sử dụng cân phân tích có 4 chữ số
để đảm bảo ít sai số nhất.

 Khi cần thu một thể tích nhỏ đưới 1ml thì sử dụng micropipette để thu được một thể
tích chính xác nhất.
 Mỗi một thí nghiệm sẽ được tiến hành lặp lại ít nhất 3 lần để có được kết quả khách
quan nhất

18


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

PHẦN II : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
CHƢƠNG V : THỰC NGHIỆM
5.1 Xử lý mẫu ( lõi ngô):


Lõi ngô được rửa sạch bằng nước cất sau đó đem vào tủ sấy ở 80oC, trong

vòng 3h.


Sấy đến khi thấy lõi ngô đã khô và giòn.

Hình 1: Hình lõi ngô đã được sấy khô


Dùng máy xay, nghiền nhỏ ngô .




Dùng ray để sàng lọc lõi ngô, phân loại các kích thước ,và lấy kích

thước là :
0.1 < Ø < 0.15mm
Sau đó đem bỏ vào cốc có nắp đậy.
5.2 Pha dung dịch chuẩn Pb2+(1000ppm) 500ml :


Cân 0.799g Pb(NO3) 2 định mức bằng nước cất đến 500ml.



Ta thu được dung dịch Pb2+ 1000ppm.

5.3 Pha dung dịch đệm :
Cách pha dung dịch đệm pH acetate gồm CH3COOH 2M và NH3 1M có pH = 4,57.

19


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC



GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

Với CH3COOH 2M : hút 28,596ml dung dịch gốc CH3COOH rồi định mức

bằng nước cất đến 250ml bằng ống đong.



Với NH3 1M : hút 18,682 ml dung dịch gốc NH3 rồi định mức bằng định mức

bằng nước cất đến 250ml bằng ống đong.


Sau đó, hút 41,39ml dung dịch CH3COOH 2M trên và NH3 1M thành 100ml.

Khi đó chúng ta sẽ được dung dịch đệm pH= 4,6.
5.4 Pha dung dịch KNO3

0.1 M

Muốn pha 500ml dung dịch KNO3
Ta có công thức :

0.1 M thì cần :

m = M × n = M × Cm × V
= 101.104×0.1×0.5
= 5.0552 (g)

Vậy ta cần 5.0552 (g) KNO3 0.1 M
5.5 Tiến hành thí nghiệm :
5.5.1 Khảo sát pHzpc ( pH tại thế zeta =0)
 Chuẩn bị 6 cốc đánh số thứ tự từ 1-6 .
 Hút 50ml dung dịch KNO3 ,chỉnh pH 2,4,6,8,10,12 theo thứ tự các cốc.
 Cân 0.1g lõi ngô cho vào erlen, sau đó cho dung dịch KNO3 đã chỉnh pH vào erlen
đã có lõi ngô. Sau đó, đậy lại liền.

 Đem các bình erlen đem lắc trong vòng 48h.
 Sau khi lắc xong đem lọc rồi đem đo pH lại.
 Ghi kết quả pH sau khi đo vào bảng số liệu.
5.5.2 Lập đƣờng chuẩn:
Ta dùng máy đo cực phổ 797VA.
Vhút

25

25

50

100

200

Vthực

25

50

100

200

400
20



NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

CPb(ppm)


0.025

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

0.05

0.1

0.2

0.4

Lấy ống đong 10ml ta lấy 10ml nước cất +0.5ml dung dịch đệm, định mức lên

10 ml .


Rửa chung và điện cực của máy cực phổ.



Cho mẫu vào chung của máy đo cực phổ .




Lấy micropipet hút 25μl dung dịch chì 10ppm , cho vào chung của máy cực

phổ.


Sau đó khởi động máy tính cùng thiết bị phân tích 757 VA Computrace.



Khởi động thiết bị 757 VA trên Desktop của máy tính.



Kích chuột vào mục Load Method trên thanh công cụ của chương trình đó.



Chọn V83, điều chỉnh lại thông số phân tích cho phù hợp với dung dịch

chuẩn : Pb =10 ppm


Tráng chung đo và điện cực bằng nước cất để tránh bị nhiễm tạp chất.



Đổ mẫu trong ống đo vào chung đo và tiến hành đo.




Sau đó đợi hiện kết quả và ghi vào.



Kế đó lấy micropipet hút 25μl dung dịch chì 10ppm thành 50μl dung dịch chì

10ppm , cho vào chung của cực phổ và tiếp tục đo & ghi kết quả.


Tiếp tục tương tự lần 3 hút 50μl dung dịch chì 10ppm thành 100μl dung dịch

chì 10ppm đo và ghi kết quả .


Tương tự lần 4 hút 100μl dung dịch chì 10ppm thành 200μl dung dịch chì

10ppm đo và ghi kết quả.


Tương tự lần 5 hút 200μl dung dịch chì 10ppm thành 400μl dung dịch chì

10ppm đo và ghi kết quả .

21


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC


5.5.3 Khảo sát sự ảnh hƣởng của pH :


Lấy 6 cốc đã tráng nước cất và sấy khô.



Sau đó lấy khoảng 30ml nước cất hút 5ml dung dịch chì 100ppm và đo pH

bằng 1(bằng dung dịch axit HNO3 và dung dịch NaOH với sai số là ±0.05) rồi định
mức lên 50ml .


Tương tự cho pH bằng 2,3,4,5,6.



Sau đó cho vào mỗi cốc vào bình erlen rồi thêm vào mỗi bình 0.1 g chất hấp

phụ lõi ngô.


Rồi đem đi lắc 60’.



Sau khi lắc xong lọc liền.




Rồi lần lượt lấy 0.5 ml dung dịch mẫu định mức lên 10ml + 0.5ml dung dịch

đệm và đem đo máy cực phổ rồi ghi kết quả lần lượt.


Lưu ý :



Ghi cẩn thận các giá trị pH tương ứng tránh nhầm lẫn.



Trước khi lấy mẫu nên trán pipet 1-2 lần.



Cân xong tất cả đủ 5 phần lõi ngô sau đó rồi bỏ lần lượt vào bình erlen.

5.5.4 Ảnh hƣởng của thời gian :
 Lấy 5 erlen đánh thứ tự từ 1→5.
 Lấy một cốc lớn khoảng 500ml lấy 500ml nước cất chỉnh pH=5 .
 Sau đó lấy một cái cốc nhỏ khoảng 100ml cho 2.5ml dung dịch chì 1000ppm cho vào
một ít nước cất đã chỉnh ở pH = 5 vào, rồi chỉnh pH = 5 .
 Kế đó cho dung dịch vào bình định mức 250ml cho thêm nước cất đã chỉnh ở pH = 5
vào cho đủ 250ml.
 Lắc cho thật đều, sao đó rót vào một bình định mức sạch 50 ml rồi cho vào bình
erlen.
 Cứ thế rót cho 4 cốc còn lại, cho mỗi bình erlen 0.1g chất hấp phụ.

22


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN SỨC

 Sau đó đem đi lắc 10 phút lấy ra lọc và đem đi đo bằng máy cực phổ.
 Tương tự lắc 20 phút , 30 phút, 40 phút, 60 phút lọc và đem đi đo.
 Ghi kết quả cẩn thận ở các lần đo.
5.5.5 Ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu của chì :
 Lấy 8 bình erlen đã tráng nước cất và sấy khô.
 Lấy một bình định mức 500ml lấy khoảng 500ml nước cất chỉnh pH = 5( là pH tối
ưu mà ta đã khảo sát ở trên).
 Sau đó lấy một cốc 50ml trán nứơc cất có pH = 5 rồi cho vào khoảng 5 ml nước cất
có pH = 5 và cho 0.5ml dung dịch chì 1000ppm sau đó cho khoảng 30 ml nước cất
sau đó chỉnh pH = 5 rồi định mức lên thành 50ml.
 Tương tự cho bình erlen thứ 2 hút 1ml dung dịch chì 1000ppm.
 Tương tự cho bình erlen thứ 3 hút 1.5ml dung dịch chì 1000ppm.
 Tương tự cho bình erlen thứ 4 hút 2ml dung dịch chì 1000ppm.
 Tương tự cho bình erlen thứ 5 hút 2.5ml dung dịch chì 1000ppm.
 Tương tự cho bình erlen thứ 6 hút 3ml dung dịch chì 1000ppm.
 Tương tự cho bình erlen thứ 7 hút 3.5ml dung dịch chì 1000ppm.
 Tương tự cho bình erlen thứ 8 hút 4 ml dung dịch chì 1000ppm.
 Sau đó cân 0.1g chất hấp phụ rồi đem đi lắc ở 60 phút.
 Sau 60 phút lấy ra đem lọc.
 Lấy 10ml dung dịch đó và lấy thêm 0.5ml dung dịch mẫu đó đem đi đo bằng máy
cực phổ và ghi lại kết quả.
5.5.6 Ảnh hƣởng của liều lƣợng chất hấp phụ :
 Lấy 10 bình erlen đã được rửa bằng nước cất và sấy khô.

 Sau đó lấy cốc 500ml lấy khoảng 500ml nước cất chỉnh pH = 5.
23