Xu Ly Kl Nang Bang Vo Trung

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

MỤC LỤC CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................ 7 1.1 Đặt vấn đề: ................................................................................................................ 7 1.2 Sự cần thiết của đề tài: ............................................................................................. 7 1.3. Mục đích của đề tài:................................................................................................. 8 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: .......................................................................... 8 1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng: ............................................................. 8 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu: ....................................................................................... 9 CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC ............................................................................................................ 11 2.1. Giới thiệu về Chì: ................................................................................................... 11 2.1.1. Đặc tính của Chì: ......................................................................................... 11 2.1.2. Ứng dụng của Chì: ....................................................................................... 12 2.1.3. Các nguồn phát sinh Chì: ............................................................................ 12 2.2. Giới thiệu về Cadimi: ............................................................................................. 14 2.2.1. Đặc tính của Cadimi: ................................................................................... 14 2.2.2. Ứng dụng của Cadimi: ................................................................................. 14 2.2.3. Các nguồn phát sinh Cadimi: ...................................................................... 15 2.3. Giới thiệu về vỏ trứng gà: ...................................................................................... 15 2.3.1. Cấu tạo vỏ trứng: ......................................................................................... 15 2.3.2. Tính chất lớp protein: .................................................................................. 17 2.4. Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng (Pb2+ và Cd2+): .......................................... 18 CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG VỎ TRỨNG GÀ ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG ........................................................................................... 23 3.1. Lý thuyết hấp phụ: ................................................................................................. 23 3.2. Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ: .......................................................................... 23 3.3. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir: ..................................................................... 24 3.4. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundich: .................................................................... 25 3.5. Lý thuyết phƣơng pháp cực phổ: ........................................................................... 26 3.5.1. Giải thích sóng cực phổ: .............................................................................. 27 Trang 1

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

3.5.2. Các hiện tƣợng ngăn cản việc xác định: ..................................................... 29 3.5.3. Độ chọn lọc: .................................................................................................. 29 3.5.4. Độ nhạy: ....................................................................................................... 29 3.5.5. Độ chính xác: ................................................................................................ 29 CHƢƠNG IV: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 30 4.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị:.................................................................................... 30 4.1.1. Hóa chất: ...................................................................................................... 30 4.1.2. Dụng cụ: ....................................................................................................... 30 4.1.3. Thiết bị: ........................................................................................................ 30 4.2. Chuẩn bị mẫu, hóa chất cho việc phân tích: ......................................................... 30 4.2.1. Chuẩn bị mẫu: ............................................................................................. 30 4.2.2. Cách thực hiện đo bằng máy cực phổ: ........................................................ 31 4.3. Các bƣớc thực hiện trƣớc khi thí nghiệm: ............................................................. 32 4.4. Tiến hành thực nghiệm: ........................................................................................ 32 4.4.1. Với ion kim loại Chì: .................................................................................... 32 4.4.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: ....................................................................... 32 4.4.1.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C) đối với ion kim loại Chì: ............................................................................................................. 33 4.4.1.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Chì: ............................... 33 4.4.1.4. Khảo sát lƣợng ion Chì tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Chì: ................................................ 33 4.4.1.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Chì: ........................................................................... 34 4.4.2. Với ion kim loại Cadimi: ............................................................................. 34 4.4.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: ....................................................................... 34 4.4.2.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C) đối với ion kim loại Cadimi: ....................................................................................................... 35 4.4.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Cadimi: ......................... 35 4.4.2.4. Khảo sát lƣợng ion Cadimi tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Cadimi: ................................ 35 Trang 2

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

4.4.2.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Cadimi: ..................................................................... 36 CHƢƠNG V: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT. ................................................................. 37 5.1. Khảo sát sự hấp phụ của vỏ trứng với Chì (Pb2+):................................................. 37 5.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: ............................................................................. 37 5.1.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (30oC, 60oC, 80oC, 105oC, 120oC) đối với ion kim loại Chì: ......................................................................................................................... 37 5.1.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Chì: .......................................... 42 5.1.4. Khảo sát lƣợng ion Chì tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Chì:............................................................ 46 5.1.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 30 0C đối cới ion kim loại Chì: ........................................................................................ 49 5.2. Khảo sát hấp phụ của vỏ trứng với Cadimi: .......................................................... 51 5.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: .............................................................................. 51 5.2.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C) đối với ion kim loại Cadimi:................................................................................................................... 52 5.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Cadimi: .................................... 56 5.2.4. Khảo sát dung lƣợng hấp phụ cực đại của vỏ trứng sấy ở 300C đối với ion kim loại Cadimi ở nhiệt độ phòng nghiên cứu khoảng 300C: .............................. 58 5.2.5 Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 30 0C đối cới ion kim loại Cadimi: .................................................................................. 62 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ......................................................... 65 6.1. Kết luận:................................................................................................................. 65 6.2. Khuyến nghị: ......................................................................................................... 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 66

Trang 3

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: Ô nhiễm kim loại nặng trong sông Sài Gòn năm 1996 ......................................... 7 Bảng 2: Hàm lượng trung bình của Chì trong một số khoáng chất ................................. 13 Bảng 3: Kết quả khử ion Cd2+ bằng keo tụ hydroxit Cadimi .......................................... 19 Bảng 4: Tổng hợp các phương án khử Chì trong nước thải ............................................. 21 Bảng 5: Cách pha mẫu dung dịch ion Pb2+ thí nghiệm .................................................. 34 Bảng 6: Mẫu khối lượng trứng thí nghiệm ...................................................................... 34 Bảng 7: Cách pha mẫu dung dịch ion Cd2+ thí nghiệm .................................................. 36 Bảng 8: Mẫu khối lượng trứng thí nghiệm ...................................................................... 36 Bảng 9: Kết quả thí nghiệm xây dựng đường chuẩn ........................................................ 37 Bảng 10: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 4,05 ................................................................. 38 Bảng 11: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 38 Bảng 12: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 5,04 ................................................................. 39 Bảng 13: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 39 Bảng 14: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 6,03 ................................................................. 40 Bảng 15: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 40 Bảng 16: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 7,02 ................................................................. 41 Bảng 17: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 41 Bảng 18: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm thứ 1 .......................................................... 42 Bảng 19: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 43 Bảng 20: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm thứ 2 .......................................................... 44 Bảng 21: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 45 Bảng 22: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm ................................................................... 46 Bảng 23: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 47 Bảng 24: Kết quả trước hấp phụ ..................................................................................... 49 Bảng 25: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 50 Bảng 26: Kết quả thí nghiệm xây dựng đường chuẩn ...................................................... 51 Bảng 27: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 3,95 ................................................................. 52 Bảng 28: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 52 Bảng 29: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 4,95 ................................................................. 53 Trang 4

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 30: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 53 Bảng 31: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 5,95 ................................................................. 54 Bảng 32: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 54 Bảng 33: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 6,88 ................................................................. 55 Bảng 34: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 55 Bảng 35: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm thứ 1 .......................................................... 56 Bảng 36: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 57 Bảng 37: Kết quả trước hấp phụ ..................................................................................... 63 Bảng 38: Kết quả sau hấp phụ ........................................................................................ 63

MỤC LỤC HÌNH Hình 1: Ảnh chụp bề mặt vỏ trứng .................................................................................. 16 Hình 2: Glycoprotein dạng mạng lưới sợi ....................................................................... 16 Hình 3: Cấu trúc của protein .......................................................................................... 18 Hình 4: Cường độ dòng điện của máy cực phổ ............................................................... 32 Hình 5: Đồ thị đường chuẩn ion Pb2+ ........................................................................... 37 Hình 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến sự hấp phụ của vỏ trứng gà với ion Chì .......... 42 Hình 7: Ảnh hưởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng đối với ion Pb2+ = 0,01572mg/ml .............................................................................................. 44 Hình 8: Ảnh hưởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng đối với nồng độ ion Pb2+ = 0,0275 mg/ml ...................................................................................................... 46 Hình 9: Dạng đường thẳng của phương trình Langmuir ................................................. 48 Hình 10: Dạng đường cong của phương trình Langmuir lượng trứng thí nghiệm 0,1g.... 49 Hình 11: Ảnh hưởng của liều lượng trứng (300C) đến quá trình hấp phụ Pb2+ ở nồng độ CPb  1,5549 ( g / ml ) .................................................................................................... 50 2

Hình 12: Đồ thị đường chuẩn ion Cd2+ ........................................................................... 51 Hình 13: Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến sự hấp phụ của vỏ trứng gà với ion Cadimi .. 56 Hình 14: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ Cadimi của vỏ trứng gà sấy ở 300C với CCd  9,1884  1,4402 ( g / ml ) ............................................................ 58 2

Hình 15: Phương trình đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich dạng đường thẳng ................. 61

Trang 5

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 16: Phương trình Langmuir thể hiện sự hấp phụ cân bằng của 0,1 g trứng sấy 30 0C ở pH= 5,04 ..................................................................................................................... 61 Hình 17: Ảnh hưởng của khối lượng vỏ trứng (sấy ở 300C) đến khả năng hấp phụ Cd2+ ở môi trường có CCd 2  11,1039  1,358 (g / ml ) .............................................................. 64

Trang 6

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề: Ô nhiễm nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đang là một vấn đề nhức nhối hiện nay bởi những tác hại to lớn của chúng đến chất lượng môi trường và sức khỏe con người trên toàn thế giới. Đặc biệt từ khi cuộc cách mạng khoa học công nghệ ra đời một mặt năng suất lao động nâng cao một cách đáng kể, nhưng đồng thời kèm theo đó là mức độ tàn phá môi trường sống của chính chúng ta ngày càng đáng sợ và nghiêm trọng hơn. Nước thải công nghiệp kèm theo các chất độc hại như kim loại nặng đang là mối nguy hiểm đối với môi trường cũng như chất lượng cuộc sống của người dân. Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường nước cũng đang ở mức báo động. TP.Hồ Chí Minh (HCM), Đà Nẵng, Vinh, Hà Nội, Hải Phòng và các thành phố lớn là những nơi dẫn đầu về mức độ ô nhiễm. Ở TP.HCM, hầu hết các kênh rạch bị ô nhiễm trầm trọng: Ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vô cơ và sinh vật, ô nhiễm kim loại nặng. Đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng đang là vấn đề báo động ở các khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất. Bảng 1: Ô nhiễm kim loại nặng trong sông Sài Gòn năm 1996 Fe(g/l)

Mn (g/l)

Zn (g/l)

Cu (g/l)

Cd (g/l)

2

0,9

1,7

0,9

10

(Nguồn: www.hcmussh.edu.vn/USSH/ImportFile/Magazine/Journal051006024841.doc) Hiện nay các nhà khoa học trong và ngoài nước đang nỗ lực nghiên cứu các phương pháp khác nhau để loại bỏ kim loại nặng trong nước đến mức chấp nhận được đồng thời cũng đảm bảo tính hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài các phương pháp vật lý, hóa học cũng như sinh học đã và đang dùng hoặc đang được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng thì việc nghiên cứu sử dụng các vật liệu, chất liệu mới là vấn đề cần thiết cho bất cứ một ngành nghề nào. Đặc biệt sử dụng các vật liệu tự nhiên, tái sử dụng những phế thải thân thiện với môi trường luôn được đặt lên hàng đầu nhằm không gây tổn hại đến môi trường, đảm bảo cho sự phát triển bền vững mà vẫn đem lại hiệu của cao khi sử dụng. 1.2 Sự cần thiết của đề tài: Kim loại nặng (KLN) có vai trò thật sự to lớn trong quá trình phát triển của loài người, đặc biệt trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên chất thải có chứa kim loại nặng ở trạng thái ion (KLN tồn tại trong nước, đất…) thì nó lại cực kỳ độc hại với con người, thực vật, động vật nếu nó thâm nhập vào cơ thể. Tích lũy với nồng độ cao KLN có thể gây ung thư cho con người, động vật còn thực vật không phát triển được… Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp tối ưu nhất để loại bỏ ion kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm. Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu việc loại bỏ KLN ra khỏi môi trường nước. Trang 7

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Đề tài nghiên cứu sự hấp phụ của vỏ trứng gà nhằm tìm thêm một phương pháp mới có thể loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng. Hiện nay nguyên liệu vỏ trứng có rất nhiều và giá thành rất rẻ. Vỏ trứng có trong các lò ấp vịt, gà, các nhà máy sản xuất – chế biến bánh kẹo… Nếu nghiên cứu thành công khả năng hấp phụ của vỏ trứng đối với ion kim loại nặng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn, tận dụng được nguồn phế thải trong chăn nuôi và công nghiệp chế biến. Đây là một nét mới của đề tài, những đề tài tương tự chưa được nghiên cứu nhiều ở nước ta. 1.3. Mục đích của đề tài: - Tìm hiểu về hai loại ion KLN điển hình là Pb2+ và Cd2+: trạng thái tồn tại trong môi trường, ảnh hưởng của ion này lên con người, thực vật, động vật. - Tìm hiểu về vỏ trứng gà và nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ trứng đối với 2 loại ion KLN trên. - Nghiên cứu pH tối ưu, thời gian tối ưu, lượng Chì và Cadimi được hấp phụ tối ưu và ảnh hưởng của liều lượng cũng như khả năng hấp phụ Chì, Cadimi đối với vỏ trứng ở các nhiệt độ nung khác nhau. 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:  Đối tƣợng nghiên cứu: - Ion Pb2+ - Ion Cd2+ - Vỏ trứng gà công nghiệp  Phạm vi nghiên cứu: - Đề tài chỉ thực hiện trong phạm vi phòng thí nghiệm Công Nghệ Môi Trường (phòng B211) trường ĐH.SPKT TP.Hồ Chí Minh - Mẫu nước chứa Pb2+ và Cd2+ tự pha - Tìm hiểu phương pháp cực phổ - Tìm hiểu phương pháp hấp phụ 1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng: Ở nước ta cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu xử lý KLN trong nước thải. Dưới đây là vài công trình tiêu biểu: - Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lượng Cd, Zn, Pb trong nước thải khu công nghiệp Hòa Khánh – Liên Chiểu Đà Nẵng bằng phương pháp Von – Ampe hòa tan. Tác giả Lê Thị Mùi – Đại Học Sư Phạm thuộc Đại Học Đà Nẵng - Nghiên cứu xử lý nước thải chứa kim loại nặng Đồng, Kẽm, Niken, Chì bằng thiết bị phản ứng tạo hạt. Luận văn Thạc sĩ của Hồ Thị Xuân Tình. Trang 8

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

- Nghiên cứu bước đầu quá trình xử lý nước thải chứa kim loại nặng bằng việc sử dụng vật liệu chất thải rắn từ ngành chế biến Thủy sản. Luận văn Thạc sĩ của Dương Thanh Sang. - Bước đầu nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy Chì ở bèo tây và rau muống trong nền đất bị ô nhiễm. Tác giả Lê Đức, Trần Thị Tuyết Thu, Nguyễn Xuân Huân – ĐH Khoa Học Tự Nhiên, ĐH Quốc Gia Hà Nội. 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu:  Phƣơng pháp thống kê toán học: Đây là phương pháp quan trọng trong việc thu thập dữ liệu và xử lý số liệu nhằm tăng độ chuẩn xác. Phương pháp này dùng để thống kê với độ chính xác 95%, phân tích số liệu. Trong phương pháp này sử dụng phần mềm tính toán Microsoft Office Excel, máy tính bỏ túi Casio Fx-570MS.  Công thức tính toán: -

Giá trị trung bình: xtb  ( x1  x2  ...  xn ) / n   x / n

-

Độ lệch: d  ( x  x tb )

-

Độ lệch tiêu chuẩn: S 

-

Bậc tự do: K  n  1 (n là số mẫu)

-

Độ lệch tiêu chuẩn trung bình: S tb  S n

-

Phương sai:   S 2

-

Khoảng tin cậy:   Stb  t ,k với t ,k : hằng số Stiuden

-

Giá trị thực: x  xtb  

d

2

/(n  1)

 Phƣơng pháp thực nghiệm: Đây là phương pháp quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình thực hiện đề tài, toàn bộ thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm một cách khoa học và theo một logic nhất định nhằm đảm bảo kết quả mang lại tính hiện đại, khách quan nhất và ít sai số nhất.  Phương pháp hấp phụ.  Phương pháp cực phổ.  Phƣơng pháp đồ thị: Sử dụng đồ thị để biểu đạt các số liệu đã qua xử lý để có được cái nhìn toàn diện, trực quan hơn, qua đó có những nhận xét đánh giá đúng đắn để có hướng đi khoa học tiếp theo.

Trang 9

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

 Phƣơng pháp so sánh: Các hiệu quả đạt được phải so sánh với các tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn WHO hay tiêu chuẩn của EPA để đánh giá khả năng thực tế của các kết quả đó.

Trang 10

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC 2.1. Giới thiệu về Chì: 2.1.1. Đặc tính của Chì: Chì (tên La-tinh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự nguyên tử là 82, khối lượng nguyên tử bằng 297,19, nóng chảy ở 327,40C, sôi ở 1.7250C, khối lượng riêng bằng 11,34g/cm3. 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, có thể dùng dao cắt được và dễ nghiền thành bột. Chì được coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường. Tuy nhiên, chỉ cần bổ sung một lượng nhỏ các nguyên tố như antimon, bismuth, arsen, đồng hay kim loại kiềm thổ là có thể tăng độ cứng của Chì lên đáng kể. Vì vậy trong công nghiệp chế tạo máy, Chì thường được sử dụng dưới dạng hợp kim. Chì có mật độ phân tử cao, hấp thụ tia X tốt. Đồng thời, các đồng vị của Chì là những đồng vị bền vững nhất trong các dãy phóng xạ: sự phân rã liên tục của các nguyên tố này trong dãy phóng xạ cuối cùng đều tạo thành đồng vị của Chì. Hơi Chì có vị ngọt ở họng nên trong quá khứ một số nơi người ta lén cho Chì vào trong rượu để làm cho rượi ngọt. Hiện nay, một số rượu thuốc ở Trung Hoa cũng như một số thuốc cổ truyền vẫn thịnh hành ở vùng Trung Đông đều có chứa một lượng Chì đáng kể. Về mặt phản ứng với các axit, Chì khó bị tác dụng bởi HCl, H2SO4 loãng. Nhưng H2SO4 đặc đun nóng tác dụng với Chì cho PbSO4 và tạo khí aerosol (SO3). Chì hòa tan trong HNO3 tạo thành Chì nitrat và khí NO2.  Định tính Chì: -

Tác dụng với H2S trong môi trường clohydric cho kết tủa PbS đen.

-

Tác dụng với KI cho kết tủa vàng tan trong nước nóng và lại kết tinh thành tinh thể vàng óng khi để nguội.

-

Tác dụng với K2 SO4 cho kết tủa màu vàng của PbCrO4 tan trong dung dịch KOH, không tan trong axit axetic.

-

Tác dụng với HCl và H2SO4 đều cho kết tủa clorua và sulfat.

-

Chì có ái lực mạnh với lưu huỳnh, trong tự nhiên thường tồn tại dưới dạng sulfit.

-

Chì nguyên chất ở trong không khí thường được phủ nhanh bởi một lớp oxít mỏng PbO.

-

Chì khó bị ăn mòn, chỉ tan trong các axit sulfuaric và nitric đậm đặc.

Trang 11

Báo cáo nghiên cứu khoa học

-

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trong các hợp chất, Chì thường có số oxy hóa +2 và +4. Những hợp chất của Chì +2 thì bền hơn.

Chì và các hợp chất của Chì là những chất độc. Chì không bị phân hủy và có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật thông qua chuỗi thức ăn. 2.1.2. Ứng dụng của Chì: - Chì là một trong những kim loại thông dụng nhất từ trước tới nay. Con người đã khai thác và sử dụng Chì từ rất xa xưa, vào khoảng thời kỳ Đồ Đồng hoặc Đồ Sắt. Ngày nay, Chì được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Nhờ những tính chất đặc biệt như dễ nấu chảy, dễ gia công, dễ tái chế, dễ tạo hợp kim, khó bị ăn mòn… nên Chì được sử dụng hầu như ở tất cả các loại hình sản xuất công nghiệp. Đứng đầu là công nghiệp chế tạo ắc-quy, chiếm tới 60% lượng Chì được con người sử dụng. Tiếp theo là ngành sản xuất đạn dược, vỏ bọc dây cáp, cán ép tấm Chì, hàn tổng cộng chiếm 15%. Ngoài ra, Chì còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất sơn, ngành gốm sứ, sản xuất bột màu, matít… Trong ngành chế tạo máy và ngành xây dựng, người ta dùng Chì để chế tạo các khớp nối đường ống, van, các chi tiết máy móc có tiếp xúc với môi trường ăn mòn và nhiều cơ cấu trong các công trình lộ thiên. Đặc biệt, trong các lĩnh vực công nghiệp có sử dụng chất phóng xạ, Chì là kim loại duy nhất được dùng để chế tạo các container chứa chất thải phóng xạ cũng như xây dựng các kết cấu ngăn tia X. - Trong nông nghiệp, người ta sử dụng một số hợp chất của Chì có tính kháng sinh làm thuốc trừ sâu. Vào khoảng thời gian từ thập niên 30 đến thập niên 90 của thế kỷ 20, Chì được sử dụng rất rộng rãi trong giao thông dưới dạng tetraalkyl; Chì là chất chống kích nổ trong xăng. Ngoài đạn dược, Chì còn được dùng để chế tạo nhiều chi tiết trong vũ khí quân sự. Trong lĩnh vực thương mại cũng như trong đời sống hằng ngày, con người cũng sử dụng Chì dưới rất nhiều hình thức khác nhau, chẳng hạn như: vỏ đựng đồ uống, đồ nấu bếp, mỹ phẩm, dược phẩm, đồ chơi trẻ em, đồ điện… 2.1.3. Các nguồn phát sinh Chì: Nguồn tự nhiên: Trong tự nhiên, Chì là nguyên tố vi lượng có trong thành phần của vỏ trái đất. Hàm lượng Chì trong vỏ trái đất khoảng 13,0µg/g (Fergusson, 1990). Chì tồn tại trong khoảng 84 khoáng chất, điển hình nhất là galen PbS. Hàm lượng Chì trong một số khoáng chất tiêu biểu được cho ở bảng dưới đây:

Trang 12

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 2: Hàm lƣợng trung bình của Chì trong một số khoáng chất Khoáng chất

Hàm lƣợng Chì (µg/g)

Ultramafic – igneous (đá hỏa thành)

1

Basaltic – igneous

6

Granitic – igneous

18

Đá phiến sét và đất sét

20

Đá phiến sét đen

30

Đá vôi

9

Đá cát kết (sa thạch)

12 (Nguồn: GS.TSKH – Lê Huy Bá – Độc học môi trường, 2000)

 Nguồn nhân tạo: Các hoạt động nhân tạo của con người mới là những nguồn chủ yếu nhất phát thải Chì ra ngoài môi trường, gây tình trạng ô nhiễm và nhiễm độc Chì. Trong tổng lượng Chì phát sinh ra ngoài môi trường, Chì từ các hoạt động nhân tạo chiếm tới 95%. Chì được sử dụng hầu như ở mọi lĩnh vực trong đời sống con người, do đó nguồn gây ô nhiễm Chì cũng rất đa dạng, và cũng tồn tại ở mọi loại hình sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Phần tiếp theo sẽ trình bày những nguồn chính gây ô nhiễm Chì.  Trong công nghiệp:  Các nguồn phát thải Chì trong công nghiệp bao gồm: Công nghiệp khai khoáng và luyện kim: Đây là nguồn phát thải Chì lớn nhất trong công nghiệp. Không chỉ riêng ngành khai thác và tinh chế Chì mà cả ngành khai thác và tinh chế nhiều kim loại khác cũng phát sinh các chất thải chứa Chì. Những dòng thải chứa Chì trong loại hình công nghiệp này bao gồm: -

Chất thải rắn ở khu khai thác và tuyển quặng

-

Nước thải ở khu vực mỏ, khu tuyển quặng, luyện quặng

-

Khói thải lò luyện quặng

 Các ngành công nghiệp khác: Chất thải, chủ yếu là nước thải và chất thải rắn của các ngành công nghiệp có sử dụng Chì như: công nghiệp chế tạo ắc quy, sản xuất sơn, đạn dược, bột màu… cũng là nguồn phát thải rất đáng kể Chì ra môi trường

Trang 13

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

 Trong nông nghiệp: Nguồn phát thải Chì trong nông nghiệp chủ yếu là từ thuốc trừ sâu và từ khói thải của các máy nông nghiệp chạy bằng nhiên liệu xăng pha Chì. Qua quá trình sa lắng ướt, Chì sẽ xâm nhập vào nguồn nước ngầm, nước mặt…  Trong hoạt động quân sự: Chì được sử dụng trong ngành chế tạo đạn dược phục vụ cho mục đích quân sự chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng lượng Chì được con người sử dụng (chỉ đứng hàng thứ hai sau ngành sản xuất ắc quy). Chính vì vậy, nguồn phát thải ô nhiễm Chì từ các hoạt động quân sự là rất đáng kể. Ngoài đạn dược, Chì trong hoạt động quân sự còn được phát thải từ việc sử dụng xăng pha Chì trong các động cơ, xe cộ như xe tăng, máy bay, tàu chiến, xe quân dụng…  Trong hoạt động thƣơng mại và trong cuộc sống hằng ngày: Các nguồn phát thải Chì trong lĩnh vực này thường thải rác, không tập trung, khó kiểm soát nhưng lại gây ảnh hưởng trực tiếp nhất tới sức khỏe con người, đặc biệt là trẻ em. Có thể nêu tên một số nguồn điển hình như sau: vỏ đồ hộp, ắc quy, sơn, khói thuốc lá, đồ gốm sứ gia dụng, đồ chơi trẻ em, sách báo, kem đánh răng, dược phẩm, mỹ phẩm… Tất cả các vật dụng chứa Chì này sau khi hết hạn sử dụng đều được thải bỏ tại bãi chôn lấp rác. Vì vậy, bãi rác cũng là một nguồn gây ô nhiễm và nhiễm độc Chì rất nguy hiểm. Ngoài ra, nước thải sinh hoạt cũng là nguồn phát thải Chì vào môi trường nước. Chì trong nước thải sinh hoạt thường có xu hướng lắng xuống đáy cống thải. Vì vậy, phân tích bùn cống của hệ thống thoát nước thành phố cũng thường được tiến hành để xác định mức độ ô nhiễm Chì do các hoạt động sinh hoạt và thương mại tại đô thị gây ra. 2.2. Giới thiệu về Cadimi: 2.2.1. Đặc tính của Cadimi: Cadimi thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5, hiệu số nguyên tử là 48 của bảng hệ thống tuần hoàn, có khối lượng nguyên tử trung bình là 112,411 (đv.C). Cadimi là một kim loại quý hiếm, được xếp thứ 67 trong thứ tự của tài nguyên giàu. Nó không có chức năng về sinh học thiết yếu nhưng lại có tính độc hại cao đối với động vật và thực vật. Dạng tồn lưu của Cadimi thường bắt gặp trong môi trường không gây độc cấp tính. Chu kỳ bán hủy của Cadimi trong đất từ 15 đến 1.100 năm tùy loại đất. 2.2.2. Ứng dụng của Cadimi: Khác với các kim loại như Pb, Hg, Cu đã được con người sử dụng qua nhiều thế kỷ nay thì Cadimi mới được sử dụng rộng rãi từ thế kỷ XX. Theo Aylett (1979), Cadimi được tồn tại như một sản phẩm nấu chảy của Zn và các kim loại cơ bản khác và không có quặng nào được sử dụng chính làm nguồn Cadimi. Theo Nriagu (1988), việc sản xuất Cadimi trên thế giới tăng từ 11.000 tấn năm 1960 lên đến 19.000 tấn vào năm 1985 và Aylett (1979) đã xác định được việc sử dụng Cadimi vào các việc như: -

Làm lớp xi mạ bảo vệ cho thép Trang 14

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

-

Trong những hợp kim khác nhau

-

Trong chất màu (cho các chất nhựa, lớp men, đồ gốm)

-

Tạo chất làm chắc cho chất dẻo PVC

-

Trong tế bào pin khô Ni-Cd

-

Trong vũ khí quân dụng

-

Trong những hợp chất khác nhau như: chất bán dẫn, bộ phận kiểm soát lò phản ứng hạt nhân. 2.2.3. Các nguồn phát sinh Cadimi:

Về mặt ô nhiễm môi trường, theo Hulton (1882), những nguồn ô nhiễm KLN Cd chính gây ra do: -

Sự khai thác mỏ và tinh luyện Cd và Zn

-

Sự ô nhiễm khí quyển từ những khu công nghiệp và luyện kim.

-

Việc xả thải các chất thải có chứa Cd (thiêu hủy những vật nhựa và pin)

-

Bùn thải (nước bùn cống rãnh)

-

Các tro bụi hóa thạch

-

Trong phân lân

Ngay trước khi Cadimi được sử dụng vào lĩnh vực thương mại, thì sự nhiễm bẩn Cadimi đã được phát hiện rộng rãi trong các vật liệu và nó được coi như một tạp chất. Phân lân là một ví dụ cơ bản, hàm lượng Cadimi chứa trong phân lân biến động khác nhau. Việc sử dụng phân lân liên tục nhiều năm dẫn đến việc gia tăng đáng kể lượng Cadimi tích tụ trong đất nông nghiệp. Sự lắng đọng các hạt bụi do ô nhiễm không khí của các khu công nghiệp, đô thị cũng ảnh hưởng tới đất, nhất là với các nước công nghiệp, Cadimi từ những nguồn này được cây hấp thụ trực tiếp vào cây qua bộ lá. 2.3. Giới thiệu về vỏ trứng gà: 2.3.1. Cấu tạo vỏ trứng: Vỏ trứng gà có cấu tạo đơn giản, thành phần chủ yếu là CaCO3 chiếm 98,34% về khối lượng và một số nguyên tố khác. Trong vở trứng gà có một lớp protein (glycoprotein) dạng mạng lưới sợi. Trên vỏ trứng có những lỗ nhỏ giúp cho việc trao đổi khí với môi trường bên ngoài.

Trang 15

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 1: Ảnh chụp bề mặt vỏ trứng (Nguồn: bài giảng của Th.S Hồ Cường – GV ngành CN Thực Phẩm, trường ĐH.SPKT TP.HCM) Vỏ trứng gồm hai lớp: -

Lớp màng bên ngoài: Cấu tạo chủ yếu bởi protein, dày khoảng 2- 20µm, có nhiệm vụ bịt các lỗ trên vỏ trứng, lớp này dễ bị mất đi khi rửa.

-

Màng vỏ trứng bên trong: Dày khoảng 20µm, màng vỏ trứng bên ngoài dày khoảng 60µm, cấu tạo chủ yếu bởi glycoprotein dạng mạng lưới sợi: ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật tạo nên buồng khí.

Hình 2: Glycoprotein dạng mạng lƣới sợi (Nguồn: bài giảng của Th.S Hồ Cường – GV ngành CN Thực Phẩm, trường ĐH.SPKT TP.HCM) Các sắc tố: Chủ yếu là protoporphyrine (nâu) biliverdine và các phứt chất của kẽm.

Trang 16

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

2.3.2. Tính chất lớp protein: Protein (Protit hay Đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axít amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.  Cấu trúc của Protein có 4 bậc sau: -

Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi polypepetide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của axit amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein.

-

Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở gần nhau. Các protein sợi như keratin, Collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.

-

Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide. Chẳng hạn nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử... Các liên kết yếu hơn như liên kết hyđro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu.

-

Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hyđro.  Sự biến tính của Protein:

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ học... hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng,... các cấu trúc bậc hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó, kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu. Đó là hiện tượng biến tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau:

Trang 17

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức



Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử protein.



Khả năng giữ nước giảm.



Mất hoạt tính sinh học ban đầu.



Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do làm xuất hiện các liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza.



Tăng độ nhớt nội tại.



Mất khả năng kết tinh.



Protein thường bị hòa tan ở pH trung tính.



Khả năng bị phân hủy ở nhiệt độ cao.

Hình 3: Cấu trúc của protein 2.4. Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng (Pb2+ và Cd2+): Hiện có nhiều quy trình công nghệ để khử KLN ra khỏi nước thải: Keo tụ (kết tủa), lắng, lọc thông thường với hóa chất keo tụ là các hydroxit kim loại, sulfit, cacbonat và đồng keo tụ với hydroxit Nhôm và Sắt. Ngoài ra còn có các phương pháp khác như : trao đổi ion, hấp phụ, lọc qua màng, điện phân, phương pháp sinh học, kết tủa hóa học. Kết tủa hóa học là kỹ thuật thông dụng nhất để loại bỏ KLN hào tan trong nước thải. Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với KLN cần tách, ở pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp lắng. Hiệu quả của quá trình kết tủa hóa học phụ thuộc vào các yếu tố như: các ion KLN, nồng độ của chúng trong nước thải, tác nhân gây kết tủa, điều kiện phản ứng và các tác nhân cản trở.  Ƣu điểm của phƣơng pháp kết tủa hóa học: + Quá trình vận hành đơn giản Trang 18

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

+ Chi phí đầu tư thấp  Nhƣợc điểm của phƣơng pháp kết tủa hóa học: + Thời gian xử lý chậm + Chiếm diện tích xử lý lớn + Thể tích bùn cao + Phải xử lý bùn chứa KLN + Yêu cầu giám sát hệ thống liên tục  Kết tủa hydroxit kim loại Me(OH)n: Phương pháp truyền thống xử lý KLN là kết tủa hóa học của những hydroxit kim loại bằng việc keo tụ chúng thành những bông cặn lớn hơn, nặng hơn để có thể lắng được và sau đó tách ra khỏi nước. KLN hòa tan trong môi trường axit và kết tủa ở môi trường kiềm. Cho nên khi tăng pH của dung dịch chứa KLN sang môi trường kiềm sẽ làm chúng kết tủa. Bảng 3: Kết quả khử ion Cd2+ bằng keo tụ hydroxit Cadimi Phƣơng pháp

Keo tụ hydroxit

Keo tụ hydroxit + lọc

Keo tụ với Fe(OH)3 Keo tụ với phèn nhôm

pH

Đầu vào ion Cd2+ (mg/l)

Đầu ra ion Cd2+ (mg/l)

8

_

1

9

_

0,54

10

_

0,1

10

0,34

0,054

10

0,35

0,033

11

_

0,0008

11

_

0,0007

11,5

_

0,0014

6

_

0,05

6.4

0,7

0,39

Trang 19

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

 Kết tủa hudroxit kim loại MeS: Ngoài kết tủa KLN dưới dạng hydroxit còn kết tủa KLN dưới dạng sulfit. Một trong những thuận lợi chính của của vệc sử dụng chất kết tủa này so với hydroxit kim loại là khả năng hòa tan của dạng hợp chất kim loại này thấp hơn so với hydroxit kim loại. Me2+ + S2- → MeS↓ Tuy nhiên sử dụng sulfit trong kết tủa KLN yêu cầu thận trọng hơn trong việc sử dụng dưới dạng hydroxit. Sử dụng quá nhiều sulfit trong dung dịch có tính kiềm sẽ hình thành H2S, khí độc có mùi khó chịu.  Kết tủa carbonat kim loại (MeCO3): Na2CO3 là chất được sử dụng trong trường hợp này. Na2CO3 + Me2+ → MeCO3↓ + Na+ Nó có ưu điểm là các muối carbonat không hòa tan trở lại trong môi trường có tính kiềm. Ngoài ra nó còn có khả năng trung hòa.  Trao đổi ion: Dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu cơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm chức trao đổi ion. Quá trình trao đổi ion được tiến hành trong các cột cationit và anionit. Đây là phương pháp có hiệu suất cao, có thể thu hồi các sản phẩm có giá trị kinh tế. Ví dụ như quá trình trao đổi ion Ni2+: 2(R-SO3H)

+

Ni2+



(R-SO3)2Ni

+

H+

Trong đó R- là gốc hữu cơ của nhựa trao đổi ion, SO3 là gốc nhóm cố định của nhóm ion hoạt động – SO3H+. Khả năng trao đổi sẽ giảm khi hoặc cạn kiệt khi toàn bộ các nhóm hoạt tính của nhựa trao đổi ion bị thay thế bằng các ion kim loại. Để khôi phục khả năng trao đổi ion ngừơi ta có thể rửa vật liệu bằng các dung dịch có nồng độ cao của ion trao đổi của ion H+, hay Na+ … tùy theo lớp lọc là H- cationit hay Na- cationit… Ƣu điểm của phƣơng pháp trao đổi ion: + Thu hồi có chọn lọc KLN + Thể tích chất thải ít + Thể tích chất tái sinh ít + thiết bị gọn nhẹ Nhƣợc điểm của phƣơng pháp trao đổi ion: + Chi phí đầu tư cao + Vận hành phức tạp Trang 20

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 4: Tổng hợp các phƣơng án khử Chì trong nƣớc thải Quy trình xử lý

Nồng độ Pb2+ (mg/l) pH

Hiệu quả xử lý (%)

Đầu vào

Đầu ra

5,0 – 5,2

0,1

0,01

90

8,3

11,7

0,27

97,7

7,1

0,91

0,19

79,1

8,2

1,2

0,15

87,5

8,2

30

1

96

_

6,5

0,1

97

Pha vôi + lắng 6 giờ

7,7

98

39

40

Pha vôi + lắng 30 giờ

6,8

_

0,48

_

Xút + lắng 24 giờ

7

_

0,04

_

Vôi + Fe2(SO4)3 + lắng + lọc

10

5

0,25

95

Vôi +lắng + lọc

11,5

5

0,2 – 0,019

96 – 99,6

Xút + Na2CO3

9 – 9,5

5

0,01 – 0,03

99

Na2CO3 + lọc

6,4 – 8,7

10,2 – 70

0,2 – 3,6

82 – 99

Na2PO4 + lọc

7,2 – 7,5

3.0 – 5

0,2 – 3,6

83 – 93

6

5

0,25

95

10,4 – 10,8

45

1,7

96,2

Trao đổi ion

Pha vôi + lắng

Fe2(SO4)3 + lắng + lọc FeSO4 + lắng + lọc  Hấp phụ:

Hấp phụ là một qúa trình truyền khối mà trong đó các phần tử chất ô nhiễm (KLN…) trong pha lỏng chuyển dịch đến bề mặt pha rắn và được liên kết vào pha rắn. Chất ô nhiễm (KLN…) thâm nhập vào các mao quản của chất rắn (chất hấp phụ) nhưng không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn. Sự liên kết giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ có thể là liên kết vật lý hay hoá học. Trang 21

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hấp phụ hóa học: là sự hấp phụ kèm theo hiện tượng tạo thành các hợp chất hóa học trên bề mặt chất hấp phụ. Các phần tử bị thu hút có thể là các phân tử hay các ion. Hấp phụ vật lý: thực chất hấp phụ vật lý là hấp phụ phân tử, nghĩa là vật hấp phụ thu hút chất bị hấp phụ lên bề mặt của nó dưới dạng các phân tử, mà không phải là ion. Ƣu điểm của phƣơng pháp hấp phụ: + Thu hồi chọn lọc kim loại + Hiệu quả xử lý cao Nhƣợc điểm của phƣơng pháp hấp phụ: + Chi phí đầu tư cao + Quá trình tái sinh chất hấp phụ thì phức tạp  Lọc màng: Kỹ thuật lọc màng được áp dụng nhằm thu hồi tái sử dụng trực tiếp lượng KLN trong dòng thải của quá trình sản xuất. Ƣu điểm của phƣơng pháp lọc màng: + Chiếm diện tích nhỏ + Có thể tái sinh Nhƣợc điểm của phƣơng pháp lọc màng: + Chi phí vận hành và đầu tư rất cao + Yêu cầu trình độ công nhân vận hành phải có chuyên môn sâu Một vài kiểu lọc điển hình: + Lọc tinh(MF) + Thẩm thấu ngược(RO)  Điện phân: Là quá trình dựa trên cơ sở oxy hóa khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nước thải có chứa KLN khi cho dòng điện một chiều chạy qua. Với phương pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước, không bổ sung hóa chất, mà lại thích hợp với loại nước thải có nồng độ KLN cao. Tuy nhiên yêu cầu về năng lượng điện khá lớn. (Nguồn: Bài luận tốt nghiệp của SV Phạm Đức Tài, khóa 2004 ngành CN Môi Trường, trường ĐH SPKT TP.HCM)

Trang 22

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG VỎ TRỨNG GÀ ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG 3.1. Lý thuyết hấp phụ: Bên trong một vật rắn bao gồm các nguyên tử, giữa chúng có các liên kết cân bằng để tạo ra mạng liên kết cứng hoặc các mạng tinh thể có quy luật. Trong khi đó các nguyên tử nằm ở bề mặt ngoài không được cân bằng kết và có thể xảy ra quá trình ngược lại. Kết quả là nồng độ chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ cao hơn ban đầu. Hiện tượng đó gọi là hấp phụ. Vậy: “Sự hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi là sự hấp phụ bề mặt”. Hấp phụ chia làm hai dạng: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.  Hấp phụ vật lý: 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, khoảng dưới 20 kJ/mol.  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. -

Chất hấp phụ là chất có bề mặt thực hiện hấp phụ. Chất hấp phụ thường ở dạng rắn.

-

Chất bị hấp phụ là chất bị hút, dính lên bề mặt của chất hấp phụ.

Lực liên kết trong quá trình hấp phụ có thể là lực hút tĩnh điện, lực định hướng, lực tán xạ, trong trường hợp lực đủ mạnh có thể gây ra liên kết hóa học hay tạo phức, trao đổi ion. Theo thuyết Langmuir nguyên nhân của sự hấp phụ là:  Sự có mặt những phần tử hóa trị không bão hòa trên bè mặt chất hấp phụ. Khi hấp phụ do tác dụng lực hóa trị mà sinh ra liên kết hóa học.  Khoảng cách tác dụng của lực hóa trị rất ngắn không quá đường kính phân tử do đó chỉ hấp phụ một lớp.  Quá trình hấp phụ chỉ xảy ra những điểm đặc biệt gọi là tâm hấp phụ chứ không xảy ra trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ. Hoạt tính chất hấp phụ phụ thuộc vào số lượng tâm hấp phụ. 3.2. Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ: Trong hấp phụ chúng ta chú ý đến các đặc điểm sau: - Khả năng hấp phụ của một chất hấp phụ cho biết khối lượng chất hấp phụ cần thiết phải sử dụng hay thời gian hoạt động của sản phẩm thu được cho một chu kỳ hoạt động. Trang 23

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

- Tốc độ hấp phụ cho phép định lượng quy mô, độ lớn của thiết bị để đạt tới chất lượng của sản phẩm như mong muốn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ:  Bản chất của chất hấp phụ.  Nhiệt độ môi trường.  Áp suất.  Nồng độ chất hấp phụ, chất bị hấp phụ.  Thời gian tiếp xúc của các pha. Trong quá trình hấp phụ, khả năng hấp phụ của một chất rắn tăng lên khi nồng độ chất hấp phụ lớn lên (nhiệt độ không đổi). Ta xét hệ hai cấu tử, gọi khả năng hấp phụ của một chất là q , nồng độ chất hấp phụ là C , ta có phương trình q  f (C ) (1). Nếu gọi C 0 và C e lần lượt là nồng độ chất hấp phụ ban đầu và ở trạng thái cân bằng, V là thể tích dung dịch, m là khối lượng chất hấp phụ, thí nghiệm ở trạng thái tĩnh ta có thể xác (C  C e )  V (2) định: q  0 m Với đơn vị của q là: mg/g – mg chất hấp phụ/g chất bị hấp phụ 3.3. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir: Giả thuyết của Langmuir (1918): - Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về năng lượng. - Trên bề mặt chất rắn chia ra từng vùng nhỏ, các tâm hoạt động mỗi vùng chỉ tiếp nhận một phần tử chất hấp phụ. Trong trạng thái bị hấp phụ các phân tử trên bề mặt chất rắn không tương tác với nhau. - Quá trình hấp phụ là động, tức là quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ có tốc độ bằng nhau khi đạt trạng thái cân bằng. Tốc độ hấp phụ tỉ lệ với các vùng chưa bị chiếm chỗ (tâm hấp phụ), tốc độ nhả hấp phụ tỉ lệ thuận với các tâm đã bị hấp phụ chiếm chỗ. Tốc độ hấp phụ ra và nhả hấp phụ rd có thể tính bằng: ra  (n  ni )  k a  Ce (3) rd  ni  k d

n: là tổng số tâm ni: là số tâm đã bị chiếm chỗ ka, kd: hằng số tốc độ hấp phụ, nhả hấp phụ Khi đạt cân bằng ra  rd . Đặt:

ka K L  Ce  K L  được: ni  n  (4) kd 1  K L  Ce

Trang 24

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Vì mỗi tâm chỉ chứa một phân tử bị hấp phụ nên n được coi là nồng độ chất hấp phụ tối đa và ni = nồng độ chất bị hấp phụ trong trạng thái cân bằng với C e của chất hấp phụ: q  qm 

K L  Ce (5) 1  K L  Ce

Biểu thức (5) gọi là phương trình Langmuir được xây dựng cho hệ hấp phụ khí rắn, mô tả mối quan hệ giữa q và C. Biểu thức (5) ta có thể viết thành: 1 1 1 1 C 1 1    (6) hoặc e    C e (7 ) qe q m q m  K L Ce qe K L  q m q m Với: qe: nồng độ chất bị hấp phụ trong trạng thái cân bằng với Ce qm: nồng độ chất bị hấp phụ tối đa K: hằng số hấp phụ C: Nồng độ cân bằng của chất hấp bị hấp phụ Biểu thức (7) có dạng phương trình: y  a  x  b (8) Trong đó :

xi , yi : là các số liệu thực nghiệm a: hệ số góc b: hằng số Từ (7) và (8) ta suy ra: 1 1  a  q m  (9) qm a

1 1 1 a  b  KL    (10) K L  qm b  qm b  1 b a

3.4. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundich: Khi quan sát mối tương quan giữa q và C từ thực nghiệm, Freundich (1906) nhận thấy nó có tính hàm mũ nên ông đưa ra phương trình mô tả hoàn toàn có tính chất kinh nghiệm. X  K .C 1 / n m

Trang 25

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hoặc: 1 X log    log K  log C n m

Trong đó: X: lượng chất bị hấp thụ (mg) M: Khối lượng chất hấp thụ (g) C: Nồng độ chất bị hấp thụ còn lại trong dung dịch sau khi quá trình hấp thụ xảy ra hoàn toàn (mg/l) K và n: hằng số Tuy là một phương trình theo kinh nghiệm nhưng phương trình Freundich được sử dụng hiệu quả để mô tả các số liệu cân bằng hấp thụ trong môi trường nước, đặc biệt là than hoạt tính và chất hữu cơ. 3.5. Lý thuyết phƣơng pháp cực phổ: Năm 1922 J.Heyrovsky (Tiệp Khắc) đã công bố một công trình mô tả một phương pháp phân tích điện hóa mới được gọi là phương pháp phân tích cực phổ. Chính nhờ công trình này mà 1959 ông được nhận giải thưởng Nobel. Trong phương pháp này, cường độ dòng điện phụ thuộc vào nồng độ chất bị điện ly (bị điện phân) trong dung dịch và vào thế điện cực. Trong những điều kiện xác định, tiến hành điện phân và đo cường độ dòng một dãy dung dịch chất bị điện phân đã biết trước nồng độ. Dựa vào đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện theo nồng độ, ta có thể xác định nồng độ của dung dịch cần phân tích bằng cách đo cường độ dòng điện trong quá trình điện phân dung dịch ấy ở những điều kiện đã điện phân các dung dịch chuẩn. Phương pháp này được gọi là phương pháp cực phổ. Theo J.Heyrovsky thì ưu điểm của phương pháp cực phổ chính là khả năng phân tích các dung dịch pha loãng đến 10 -5M, khi dùng các điện cực thủy ngân phân tích các mẫu mà thể tích của chúng nhỏ đến 0.05ml và khả năng xác định hầu như từng nguyên tố ở dạng này hay dạng khác và xác định được hàng trăm hợp chất hữu cơ.  Phƣơng pháp cực phổ có 2 đặc tính sau: Vị trí của cực phổ đồ (là đường cong Von – Ampe, trên đó chứa thông tin về thành phần định tính cũng như định lượng của dung dịch phân tích) trên trục thế có thể chỉ ra chất nào đã tham gia quá trình chuyển electron. Trong các điều kiện thực nghiệm dễ dàng thực hiện, trên giản đồ xuất hiện dòng khuếch tán giới hạn mà giá trị của nó phụ thuộc vào nồng độ của chất hoạt động điện. Trong phương pháp cực phổ người ta oxy hóa hay khử các chất trên một điện cực gọi là điện cực chỉ thị và dùng một điện cực loại hai có thế không đổi làm điện cực so sánh. Người ta hay dùng điện cực giọt thủy ngân làm điện cực chỉ thị vì: Trang 26

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Dùng cực thủy ngân thì điều kiện đạt được dòng khuếch tán luôn luôn được lặp lại Bề mặt của điện cực luôn luôn đổi mới khi giọt này được thay thế bằng giọt khác. Quá thế hydro trên thủy ngân rất lớn do đó có thể tiến hành khử nhiều chất, đặc biệt là các cation bị khử xuống kim loại tạo hỗn hống với thủy ngân. Các cực có thế biết trước được gọi là cực so sánh. Trên bề mặt của cực so sánh xảy ra phản ứng điện háo nhanh không bị giới hạn bởi hiện tượng khuếch tán. Điều quan trọng là bề mặt cực so sánh phải lớn hơn bề mặt chỉ thị rất nhiều. Các cực so sánh trong đó có các hệ điện hóa được dùng trong các cực tiêu chuẩn như cực calomen, cực thủy ngân sunfat, cực bạc clorua…là các cực so sánh được dùng rộng rãi nhất. 3.5.1. Giải thích sóng cực phổ: Ta lấy ví dụ khử ion Cadimi trên điện cực giọt thủy ngân để tạo ra hỗn hống. Tuy nhiên các kết luận sẽ được áp dụng cho các dạng điện cực, các quá trình anot và các phản ứng xảy ra để tạo ra các sản phẩm khác. Người ta cho rằng nửa phản ứng là thuận nghịch: Cd2+ + Hg + 2e  Cd(Hg) Sự thuận nghịch áp dụng cho cực phổ có nghĩa rằng qua quá trình chuyển electron xảy ra đủ nhanh và hoạt độ chất khử cực và sản phẩm phản ứng trong màng mỏng của bề mặt giới hạn giữa dung dịch và điện cực thủy ngân chỉ được xác định bằng thế điện cực. Như vậy đối với sự khử thuận nghịch của ion Cadimi có thể giả thiết rằng trong bất cứ thời điểm nào thì hoạt độ của chất khử và sản phẩm phản ứng trên bề mặt ranh giới được xác định bằng phương trình

Eđv  E A0 

0,0591 (aCd )0 lg  Eđcss (*) 2 (aCd 2 )0

Với: (aCd ) 0 : thể tích Cadimi kim loại hòa tan trong lớp bề mặt của thủy ngân.

(aCd 2 ) 0 : hoạt độ của ion Cadimi trong dung dịch nước.

Ký hiệu (0) ở các hoạt độ chỉ rằng số này được áp dụng cho bề mặt ranh giới của 2 môi trường. Eđv = Eđặt vào Eđcss = Eđiện cực so sánh

Hoạt độ của ion Cadimi trong lòng dung dịch và hoạt độ Cadimi kim loại trong lòng giọt thủy ngân thường khác nhau nhiều với các hoạt độ trên bề mặt. Bề dày của lớp màng mỏng được nói đến không vượt quá kích thước một vài phân tử. Eđv đây là thế đặt vào điện cực nhỏ giọt. E A0 thế khuếch tán của bán phản ứng khử Cd2+ để tạo ra hỗng hống bão hòa của

Cadimi. Trang 27

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hiệu giữa E A0 và thể tích tiêu chuẩn của bán phản ứng để tạo ra Cadimi lim loại là +0,5V. Khi Eđv đủ âm để gây ra một sự khử đáng kể các ion Cadimi. Vì phản ứng là thuận nghịch, hoạt độ của ion Cadimi trong lớp dung dịch bao quanh điện cực lại giảm đi, còn hoạt độ của Cadimi trong lớp ngoài của giọt thủy ngân tăng tức thời đến mức được xác định bằng phương trình (*) và qua nguyên tố điện hóa có một dòng điện tức thời chạy qua. Dòng điện này giảm nhanh đến 0 nếu như các ion Cadimi không linh động và không di chuyển đến bề mặt thủy ngân. Vì khi phản ứng xảy ra tức thời, cường độ dòng điện chỉ phụ thuộc tốc độ chuyển ion Cadimi từ lòng dung dịch đến bề mặt mà tại đây xảy ra phản ứng. Như vậy:

I  k ' VCd 2 Trong đó: I: dòng điện ở thế đã đặt vào Eđv K’: hệ số tỷ lệ.

VCd 2 : tốc độ di chuyển ion Cadimi. Trong nguyên tố điện hóa, các ion hay các phân tử di chuyển do kết quả của khuếch tán, của đối lưu cơ học hay nhiệt độ và sức hút tĩnh điện. Trong phép đo cực phổ bằng mọi cách, người ta cố gắng loại trừ hai nguyên nhân cuối cùng của sự di chuyển. Để làm được điều này người ta triệt tiêu dao động hay khuấy trộn dung dịch và dùng một lượng thừa chất điện giải trơ. Nên khi loại bỏ được sự khuấy trộn cơ học và lực hút tĩnh điện thì việc chuyển Cadimi đến bề mặt điện cực chỉ thực hiện bằng khuếch tán. Tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với hiệu các nồng độ trong 2 lớp dung dịch nên ta có thể viết:

VCd 2  k ''  ([Cd 2  ]  [Cd 2  ]0 ) Với:

[Cd 2 ] nồng độ Cadimi trong lòng dung dịch ở đấy các ion Cadimi khuếch tán.

[Cd 2 ]0 nồng độ các ion Cadimi trong lớp gây ra do sự chuyển động của các ion Cadimi đến bề mặt của điện cực, điều này chỉ ra rằng:

I  k ' VCd 2  k '  k "  ([Cd 2 ]  [Cd 2 ]0 )  k ([Cd 2 ]  [Cd 2 ]0 )

[Cd 2 ]0 bị giảm khi Eđv canốt âm. Do vậy tốc độ khuếch tán và cường độ dòng điện tăng lên khi tăng thế đặt vào. Tuy nhiên nếu thế đặt vào đủ âm, nồng độ các ion Trang 28

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Cadimi trong lớp gần điện cực tiến gần đến 0 so với nồng độ trong lòng dung dịch. Trong những điều kiện này tốc độ khuếch tán và cường độ dòng trở nên hằng định nếu:

[Cd 2 ]0 << [Cd 2 ] Phương trình dòng khuếch tán có dạng:

I d  k[Cd 2 ]

Id

không phụ thuộc vào thế điện cực. Dòng khuếch tán ít tỉ lệ thuận với nồng độ chất khử cực trong lòng dung dịch. Hiện tượng này là cơ sở cho phép phân tích cực phổ định lượng. 3.5.2. Các hiện tƣợng ngăn cản việc xác định: - Oxy hòa tan: oxy trong nước cũng bị khử. Trong khoảng thế xảy ra phản ứng khử oxy thì nó (phản ứng này) sẽ ảnh hưởng đến phản ứng điện hóa chính mà ta nghiên cứu. Loại trừ oxy khỏi dung dịch bằng cách cho một luồng khí Nitơ chạy qua dung dịch trước khi tiến hành đo. - Thủy ngân trong điện cực thủy ngân để lâu bị oxy hóa, dẫn đến có một lớp oxit HgO bám xung quanh điện cực ngăn cản dòng điện phân tích. - Hóa chất trong điện cực kim loại bị hết hoặc khô sau nhiều lần sử dụng cũng dẫn đến hiện tượng ngăn cản dòng điện phân tích. - Sự thay đổi nhiệt độ, dòng dư, hiện tượng cực đại, sự hấp phụ tạo màng trên cực… 3.5.3. Độ chọn lọc: Độ chọn lọc của phương pháp phân tích cực phổ phụ thuộc vào thế nửa sóng của những chất trong dung dịch. Để xác định một chất nào đó cần tìm điều kiện để thế nửa sóng của nó khác thế nửa sóng của chất khác ít nhất là 250mV. 3.5.4. Độ nhạy: Độ nhạy của phương pháp cực phổ phụ thuộc vào cường độ và lặp lại của dòng dư. Phương pháp cực phổ có thể cho phép xác định tới các nồng độ 10-5 – 10-6N. 3.5.5. Độ chính xác: Sai số của phương pháp thường là 2 – 3%, trong số ít trường hợp đạt được đến 10% đối với nồng độ 10-3 – 10-4N.

Trang 29

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

CHƢƠNG IV: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị: 4.1.1. Hóa chất: - Dung dịch chuẩn Chì (Pb2+) 1mg/ml hãng Merck (Đức) sản xuất. - Dung dịch chuẩn Cadimi (Cd2+) 1mg/ml hãng Merck (Đức) sản xuất. - Pb(CHCOO)2.3H2O (dạng tinh thể); CdCl2 (dạng tinh thể); NH4CH3COO; Axit axetic (CH3COOH) 98%; KCl (dạng tinh thể) 98%; NaOH (dạng tinh thể). Tất cả đều được sản xuất tại Trung Quốc - Vỏ trứng gà công nghiệp của cơ sở trứng gia cầm Trịnh Thị Thông – tỉnh Đồng Nai. - Giấy lọc kích cỡ  = 100mm sản xuất tại Trung Quốc. - Nước cất được chưng cất 2 lần (gọi tắt là nước cất 2 lần). - Acid Sunfuric 98% loại sử dụng trong phòng thí nghiệm sản xuất tại Trung Quốc. 4.1.2. Dụng cụ: -

Cốc thủy tinh các loại: 20, 200, 500ml của hãng Duran( Đức). Bình định mức 25, 50ml của hãng Íolab Ống đong 50 ml của hãng Schott (Đức). Pipet 2, 5, 10 ml của hãng Schott (Đức). Micropipet 50, 100 µl hiệu Labopette do Đức sản xuất. Bình tia, bóp cao su, đũa thủy tinh của Trung Quốc. 5 bình nước khoáng loại 350ml đã được rửa sạch, tráng bằng nước cất 2 lần. 4.1.3. Thiết bị:

- Cân phân tích có độ nhạy 4 chữ số. Model ExplorerTM Pro EP214 của hãng Ohaus (Mỹ). - Máy lắc IKA®KS260 Basic. - Máy đo pH WTW pH720 của hãng Inolab (Đức). - Tủ sấy Medcenter Eirichturgen GmbH của hãng Ecocell. - Máy cực phổ Metrohm Ltd.CH – 9101 Herisau.Switzeland. - Máy say sinh tố hiệu National của Nhật Bản. 4.2. Chuẩn bị mẫu, hóa chất cho việc phân tích: 4.2.1. Chuẩn bị mẫu:  Chuẩn bị mẫu trứng: Vỏ trứng gà công nghiệp của cơ sở trứng gia cầm Trịnh Thị Thông – tỉnh Đồng Nai, vệ sinh bằng cách rửa sạch sau đó để khô tự nhiên. Đem đi say nhuyễn bằng máy say sinh tố thành bột vỏ trứng rồi đem sấy ở các nhiệt độ Trang 30

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C trong vòng 120 phút sau đó đem đi hút ẩm và lưu trữ lần lượt trong 5 chai nước khoáng.  Dung dịch chuẩn Pb2+: Dùng micropipett lấy 100μl Pb2+ 1000ppm cho vào bình định mức 50ml và được định mức bằng nước cất 2 lần. Ta được dung dịch Pb 2+ có nồng độ là 2μg/ml. Dùng cho việc xây dựng đường chuẩn.  Dung dịch Chì thí nghiệm: Cân chính xác 0,4577g Pb(CH3COO)2.3H2O rồi pha trong 250ml dung dịch acid axtic khoảng 10%. Ta được dung dịch Pb 2+ có nồng độ 1mg/l.  Dung dịch chuẩn Cd2+: Dùng micropipett lấy 100μl Cd2+ 1000ppm cho vào bình định mức 50ml và được định mức bằng nước cất 2 lần. Ta được dung dịch Cd2+ có nồng độ là 2μg/ml. Dùng cho việc xây dựng đường chuẩn.  Dung dịch Cadimi thí nghiệm: Cân chính xác 0,48g CdCl2 rồi pha trong 250ml nước cất. Ta được dung dịch Cd2+ có nồng độ 1mg/l.  Dung dịch acid axtic khoảng 10%: Lấy pipet hút 10ml acid axtic 99,5%, d=1,05 g/cm3 cộng với 400 ml nước cất 2 lần khuấy đều ta được dung dịch cần pha.  Pha dung dịch đệm có pH = 4,6: Cân một lượng NH4CH3COO sau đó cho vào nước cất và hòa tan. Sau đó thêm axit axetic vào và chuẩn pH về 4,6.  Dung dịch KCl 3M: Cân chính xác 44,7g KCl và pha trong 200 ml nước cất. 4.2.2. Cách thực hiện đo bằng máy cực phổ: Máy cực phổ có rất nhiều cách đo khác nhau ứng với từng chất đã được ghi trong sách hướng dẫn kèm với máy. Ở đây, chúng tôi dùng phương pháp AN V86 – Determination of Cd, Cu, Pb in drinking water để đo. Đầu tiên ta lấy 10 ml nước cất, sau đó thêm 0,5 ml dung dịch đệm có pH = 4,6 và 0,1ml dung dịch KCl 3M cho vào cốc của máy cực phổ. Tiến hành sục khí trong vòng 300s và ghi nhận kết quả cường độ dòng điện trên cực phổ đồ.

Trang 31

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Determination of Cd, Pb, Cu in drinking water. AN V86 sample 1.50u

1.25u

I (A)

1.00u

750n

500n

Pb 250n

Cd

0 -0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

U (V)

Hình 4: Cƣờng độ dòng điện của máy cực phổ 4.3. Các bƣớc thực hiện trƣớc khi thí nghiệm: - Dụng cụ thí nghiệm: Các cốc thủy tinh, ống đong, pipet, đũa thủy tinh… vệ sinh sạch, tráng nước cất 2 lần sấy khô rồi mới sử dụng. - Thiết bị thí nghiệm: Kiểm tra nguồn điện, chuẩn hóa, kiểm tra độ chính xác. - Mỗi thí nghiệm sẽ được tiến hành ít nhất 3 lần, một mẫu thí nghiệm cần phải đo ít nhất 5 lần để đảm bảo kết quả khách quan. - Việc định lượng chất có khối lượng nhỏ phải dùng micropipet để thu được kết quả chính xác. 4.4. Tiến hành thực nghiệm: 4.4.1. Với ion kim loại Chì: 4.4.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn:  Cách tiến hành: -

Ta dùng micropipett hút lấy 100μl dung dịch Pb2+ chuẩn (1000ppm) cho vào bình định mức 50ml.

-

Định mức lên 50 ml bằng nước cất 2 lần, lắc kỹ để hòa trộn đều nước cất với dung dịch Pb2+ chuẩn.

-

Dùng micropipett lấy ra từng thể tích xác định để đo.

-

Ghi nhận kết quả cường độ dòng điện ứng với từng thể tích cho vào. Trang 32

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

4.4.1.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C) đối với ion kim loại Chì:  Cách tiến hành: - Dùng cốc thủy tinh 200 ml cho vào khoảng 125 ml nước cất, rồi cho 10 ml dung dịch Pb2+ (dung dịch Pb(CH3COO)3 có nồng độ 1mg/l) vào. - Sau đó chỉnh pH với các giá trị lần lược là: pH = 4; pH = 5; pH = 6; pH = 7. - Lấy ra 25 ml dung dịch đã chuẩn pH ở trên cho vào các cốc 200ml. - Thêm vào các cốc khoảng 0,1g trứng. - Đặt các cốc lên máy khuấy và tiến hành khuấy ở tốc độ 150 vòng/phút trong vòng 60 phút. - Lọc dung dịch qua giấy lọc, đem dung dịch đã lọc tiến hành đo trên máy cực phổ. 4.4.1.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Chì:  Cách tiến hành: - Dùng cốc thủy tinh 200ml cho vào khoảng 125ml nước cất, rồi cho dung dịch Pb2+(dung dịch Pb(CH3COO)3 có nồng độ 1mg/ml) vào. - Sau đó chỉnh pH, giá trị pH trong thí nghiệm này là 5,06 - Lấy ra 25ml dung dịch đã chuẩn pH ở trên cho vào các cốc 200ml. - Thêm vào các cốc lượng trứng ở 300C khoảng 0,1g. - Đặt các cốc lên máy lắc và lắc ở tốc độ 150 vòng/phút. Tới thời gian cần lắc 20, 40, 60, 80,100,120 phút thì dừng máy và lấy mẫu ra. - Lọc dung dịch qua giấy lọc và đem dung dịch sau khi lọc đo bằng máy cực phổ. 4.4.1.4. Khảo sát lƣợng ion Chì tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Chì:  Cách tiến hành: -

Dùng 5 cốc thủy tinh 200 ml cho nước cất và dung dịch Chì sao cho tổng thể tích 25ml. Sau đó chỉnh pH, giá trị pH trong thí nghiệm này là 5,06 Thêm vào các cốc lượng trứng ở 300C khoảng 0,1g Đặt các cốc lên lắc và lắc ở tốc độ 150 vòng/phút. Tới thời gian 80 phút thì dừng máy và lấy mẫu ra. Lọc dung dịch qua giấy lọc và đem dung dịch sau khi lọc đo bằng máy cực phổ.

Trang 33

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 5: Cách pha mẫu dung dịch ion Pb2+ thí nghiệm

VPb 2 (ml)

1

2

3

4

5

24

22

20

18

15

cho vào

V

nước

(ml)

4.4.1.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Chì:  Cách tiến hành: - Lấy cốc 200ml, cho vào cốc (200ml) 150ml nước cất 2 lần, cho vào một lượng dung dịch Chì Pb2+ - Chuẩn pH=5,04 - Cho vào mỗi cốc (200ml) 25 ml - Cho lần lượt vào mỗi cốc một lượng trứng (300C) - Đem đi lắc ở tốc độ 150 vòng/phút trong vòng 80 phút - Lọc dung dịch qua giấy lọc và đem dung dịch sau khi lọc đo bằng máy cực phổ Bảng 6: Mẫu khối lƣợng trứng thí nghiệm Thứ tự mẫu Lƣợng trứng cho vào (g)

1

2

3

4

5

6

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

4.4.2. Với ion kim loại Cadimi: 4.4.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn:  Cách tiến hành: -

Ta dùng micropipett hút lấy 100μl dung dịch Cd2+ chuẩn (1000ppm) cho vào bình định mức 50ml.

-

Định mức lên 50 ml bằng nước cất 2 lần, lắc kỹ để hòa trộn đều nước cất với dung dịch Cd2+ chuẩn.

-

Dùng micropipett lấy ra từng thể tích xác định để đo.

-

Ghi nhận kết quả cường độ dòng điện ứng với từng thể tích cho vào.

Trang 34

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

4.4.2.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C) đối với ion kim loại Cadimi:  Cách tiến hành: - Dùng cốc thủy tinh 200ml cho vào đó 125ml nước cất, rồi cho 10ml dung dịch Cd2+ (dung dịch CdCl2 có nồng độ 1mg/l) vào. - Sau đó chỉnh pH với các giá trị lần lược là: pH = 4; pH = 5; pH = 6; pH = 7. - Lấy ra 25 ml dung dịch đã chuẩn pH ở trên cho vào các cốc 200ml. - Thêm vào các cốc khoảng 0,1g trứng. - Đặt các cốc lên máy khuấy và tiến hành khuấy ở tốc độ 150vòng/phút trong vòng 60phút. - Lọc dung dịch qua giấy lọc, đem dung dịch đã lọc tiến hành đo trên máy cực phổ. 4.4.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Cadimi:  Cách tiến hành: - Dùng cốc thủy tinh 200ml cho vào khoảng 125ml nước cất, rồi cho dung dịch Cd2+(dung dịch CdCl2 có nồng độ 1mg/ml) vào. - Sau đó chỉnh pH, giá trị pH trong thí nghiệm này là 5,06. - Lấy ra 25ml dung dịch đã chuẩn pH ở trên cho vào các cốc 200ml. - Thêm vào các cốc lượng trứng ở 300C khoảng 0,1g. - Đặt các cốc lên máy lắc và lắc ở tốc độ 150 vòng/phút. Tới thời gian cần lắc 20, 40, 60, 80,100,120 phút thì dừng máy và lấy mẫu ra. - Lọc dung dịch qua giấy lọc và đem dung dịch sau khi lọc đo bằng máy cực phổ. 4.4.2.4. Khảo sát lƣợng ion Cadimi tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Cadimi:  Cách tiến hành: -

Dùng 5 cốc thủy tinh 200ml cho nước cất và dung dịch Cadimi vào sao cho tổng thể tích là 25ml. Sau đó chỉnh pH, giá trị pH trong thí nghiệm này là 5,06. Thêm vào các cốc lượng trứng ở 300C khoảng 0,1g Đặt các cốc lên lắc và lắc ở tốc độ 150 vòng/phút. Tới thời gian 80 phút thì dừng máy và lấy mẫu ra. Lọc dung dịch qua giấy lọc và đem dung dịch sau khi lọc đo bằng máy cực phổ.

Trang 35

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 7: Cách pha mẫu dung dịch ion Cd2+ thí nghiệm

VCd (ml) 2

0,2

0,4

0,8

1,0

2

4

6

8

24,8

24,6

24,2

24

23

21

19

17

cho vào

V

nước

(ml)

4.4.2.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Cadimi:  Cách tiến hành: - Lấy cốc 200ml, cho vào cốc (200ml) 150ml nước cất 2 lần, cho vào cốc 200ml một lượng dung dịch Cadimi Cd2+. - Chuẩn pH = 5,04. - Cho vào mỗi cốc (200ml) 25 ml. - Cho lần lượt vào mỗi cốc một lượng trứng (300C). - Đem đi lắc ở tốc độ 150 vòng/phút trong vòng 80 phút. - Lọc dung dịch qua giấy lọc và đem dung dịch sau khi lọc đo bằng máy cực phổ. Bảng 8: Mẫu khối lƣợng trứng thí nghiệm Thứ tự mẫu Lƣợng trứng cho vào (g)

1

2

3

4

5

6

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

Trang 36

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

CHƢƠNG V: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1. Khảo sát sự hấp phụ của vỏ trứng với Chì (Pb2+): 5.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: Bảng 9: Kết quả thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn Thể tích Chì (µl)

0

100

200

300

400

500

600

Khối lƣợng ion Pb2+ (µg)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

7,7  0,245

55,01  0,284

105,25  0,315

154,51  0,324

203,33  0,214

249,98  0,198

292,39  0,352

Đồ thị:

Hình 5: Đồ thị đƣờng chuẩn ion Pb2+ Nhận xét: Như vậy với độ chính xác R = 0,9995 đường chuẩn trên có độ tin cậy cao để có thể áp dụng tính toán của các phần tiếp theo với phương trình y = 239,66 x + 8,8004 Trong đó: y là cường độ dòng điện (nA), x là hàm lượng Pb2+ có trong thể tích mẫu phân tích (µg). 5.1.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (30oC, 60oC, 80oC, 105oC, 120oC) đối với ion kim loại Chì: Trang 37

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 10: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 4,05 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

167,56  1,002

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml)

0,0331  0,0012

Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml dung dịch (mg)

0,8280

Bảng 11: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Lấy 20µl đem đi đo

Lấy 20µl đem đi đo

Lấy 20µl đem đi đo

Lấy 20µl đem đi đo

Lấy 20µl đem đi đo

81,28

106,69

137,48

91,26

92,34

 0,251

 0,321

 0,312

 0,289

 0,245

0,0151

0,0204

0,0268

0,0137

0,0174

 0,0004

 0,0012

 0,0014

 0,0024

 0,0006

0,378

0,5106

0,6712

0,4320

0,4357

 0,002

 0,004

 0,001

 0,0025

 0,0031

Khối lƣợng ion Pb2+ bị hấp phụ

0,4500

0,3174

0,1568

0,3960

0,3960

% Hấp phụ

54,35

38,33

18,94

47,83

47,83

Trứng Thể tích đo ( l ) Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) Nồng độ ion Pb2+ còn lại (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (mg)

Trang 38

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 12: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 5,04 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

167,55  0,421

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml)

0,0331  0,0021

Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml dung dịch (mg)

0,8280

Bảng 13: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

83,65

118,15

145,50

94,46

84,18

 0,321

 0,157

 0,357

 0,247

 0,342

0,0062

0,0091

0,0114

0,0071

0,0063

 0,0004

 0,0005

 0,0024

 0,0009

 0,0091

0,1562

0,2281

0,2852

0,1787

0,1573

 0,01

 0,00125

 0,006

 0,002

 0,0004

Khối lƣợng ion Pb2+ bị hấp phụ

0,6718

0,6000

0,5428

0,6493

0,6707

% Hấp phụ

81,14

72,45

65,56

78,42

81,00

Trứng Thể tích đo ( l ) Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) Nồng độ ion Pb2+ trong mẫu đo (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (mg)

Trang 39

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 14: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 6,03 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo 144  0,521

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

0,707  0,0016

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml dung dịch (mg)

0,0283

Bảng 15: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

Lấy 10µl đem đi đo

84,320

144,17

164,95

136,75

126,85

 0,412

 1,002

 0,351

 0,412

 0,128

0,0063

0,0155

0,0130

0,0107

0,0100

 0,0001

 0,0021

 0,0002

 0,0003

 0,00015

0,1576

0,2866

0,3258

0,2669

0,2463

 0,002

 0,0014

 0,0021

 0,005

 0,003

Khối lƣợng ion Pb2+ bị hấp phụ

0,5494

0,4264

0,3812

0,4401

0,4607

% Hấp phụ

81,14

72,45

65,56

78,42

81,00

Trứng Thể tích đo ( l ) Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) Nồng độ ion Pb2+ trong mẫu đo (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (mg)

Trang 40

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 16: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 7,02 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

145,31  1,752 0,02848  0,0003

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml dung dịch (mg)

0,712

Bảng 17: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

51,07

87,79

70,42

75,40

56,90

 0,1814

 0,2796

 1,0894

 0,4258

 0,8774

0,0071

0,0132

0,0103

0,0111

0,0080

 0,0004

 0,0003

 0,0002

 0,001

 0,0003

0,2205

0,4120

0,3214

0,3474

0,2509

 0,0024

 0,0071

 0,0027

 0,0062

 0,0045

Khối lƣợng ion Pb2+ bị hấp phụ

0,4965

0,3000

0,3906

0,3646

0,4611

% Hấp phụ

75,22

53,71

63,89

60,797

71,81

Trứng Thể tích đo ( l ) Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) Nồng độ ion Pb2+ trong mẫu đo (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (mg)

Đồ thị:

Trang 41

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 6: Ảnh hƣởng của nhiệt độ, pH đến sự hấp phụ của vỏ trứng gà với ion Chì Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy rằng ở môi trường pH = 5,04 thì khả năng hấp phụ của trứng gà đối với Pb2+ cao hơn so với các môi trường pH khác. Môi trường pH tăng thì khả năng hấp phụ của trứng giảm. Vì ở môi trường pH trung tính các protein tan đi làm giảm khả năng hấp phụ. Vậy môi trường pH tối ưu cho khả năng hấp phụ của trứng khoảng pH = 5. Đối với trứng sấy ở nhiệt độ t = 300C khả năng hấp phụ Pb2+ cao hơn so với trứng được sấy ở nhiệt độ khác. Càng tăng nhiệt độ sấy thì khẳ năng hấp phụ Pb 2+ của trứng càng giảm. Khi nhiệt độ sấy khoảng 1200C thì khả năng hấp phụ của trứng lại tăng lên. Khả năng hấp phụ này gần bằng với khả năng hấp phụ của trứng ỏ 300C. Nguyên nhân là do ở nhiệt độ này (1200C), khả năng hấp phụ không phải do lớp protein màng (nhiệt độ này protein đã bị phân hủy) mà cấu trúc xốp của vở trứng tăng lên. Dựa vào khả năng hấp phụ Pb2+ của vỏ trứng và lợi ích kinh tế ta chọn nhiệt độ sấy tối ưu cho khả năng hấp phụ của vỏ trứng là nhiệt độ sấy ở 300C trong vòng 120 phút. 5.1.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Chì: Bảng 18: Kết quả trƣớc hấp phụ thí nghiệm thứ 1 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

84,1495  0,5243

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml)

0,01572  0,001

Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml dung dịch (mg)

0,393 Trang 42

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 19: Kết quả sau hấp phụ Thời gian (phút)

20

40

60

80

100

120

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 50µl đem đo

Lấy ra 50µl đem đo

Lấy ra 50µl đem đo

Lấy ra 50µl đem đo

Lấy ra 50µl đem đo

Lấy ra 50µl đem đo

79,70

41,88

21,80

13,04

13,25

13,12

 1,004

 0,701

 0,624

 0,325

 0,295

 0,341

0,0059

0,0028

0,0011

0,0004

0,0004

0,0004

 0,0002

 0,0001

 0,0003

 0,0002

 0,0002

 0,0001

0,1479

0,0690

0,0210

0,0088

0,0093

0,0090

 0,0023

 0,0031

 0,0016

 0,0004

 0,0002

 0,0001

Khối lƣợng ion Pb2+ bị hấp phụ

0,2451

0,3240

0,3659

0,3842

0,3837

0,3840

% Hấp phụ

62,37

82,44

93,10

97,63

97,63

97,31

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) Nồng độ ion Pb2+ trong mẫu đo (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (mg)

Trang 43

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Đồ thị:

Hình 7: Ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng đối với ion Pb2+ = 0,01572mg/ml Bảng 20: Kết quả trƣớc hấp phụ thí nghiệm thứ 2 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

140,63  1,0245

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml)

0,0275  0,0004

Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml dung dịch (mg)

0,6876

Trang 44

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 21: Kết quả sau hấp phụ 200C

400C

600C

800C

1000C

1200C

Thể tích đo ( l )

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Lấy 20µl đem đo

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA)

86,52  0,4215

78,99  0,7524

63,91  1,0256

47,77  0,9075

46,13  0,6412

47,36  0,7128

0,0162

0,0146

0,0115

0,0081

0,0079

0,0080

 0,002

 0,0014

 0,0024

 0,0034

 0,0005

 0,0002

0,4054

0,3661

0,2874

0,2033

0,1968

0,2011

 0,0025

 0,0031

 0,0025

 0,0017

 0,0026

 0,0036

Khối lƣợng ion Pb2+ bị hấp phụ

0,2822

0,3215

0,4002

0,4843

0,4908

0,4865

% Hấp phụ

41,04

46,76

58,20

70,43

71,38

70,75

Trứng

Nồng độ ion Pb2+ trong mẫu đo (mg/ml) Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (mg)

Đồ thị:

Trang 45

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 8: Ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng đối với nồng độ ion Pb2+ = 0,0275 mg/ml Nhận xét: Qua các thí nghiệm trên, với môi trường có CPb 2  0,01572 mg / ml và

CPb  0,0275 mg / ml , càng tăng thời gian tiếp xúc giữa vỏ trứng và Pb2+ thì hiệu quả hấp phụ càng tăng. 2

Ở khoảng 65phút – 70phút quá trình hấp phụ bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng, hiệu của hấp phụ chậm lại cho đế khoảng 80phút – 90phút quá trình hấp phụ đã đạt trạng thái cân bằng. Nồng độ Pb2+ trong dung dịch và trong chất hấp phụ (trứng sấy ở 300C) đã bão hòa, cho dù khuấy đến 120 phút thì kết quả vẫn không có gì thay đổi. Như vậy thời gian tiếp xúc tối ưu giữu trứng (trứng sấy ở 300C) và Pb2+ để cho quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng ở khoảng 80 – 90phút. 5.1.4. Khảo sát lƣợng ion Chì tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của trứng sấy ở 300C đối cới ion kim loại Chì: Bảng 22: Kết quả trƣớc hấp phụ thí nghiệm Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 10 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

84,15  0,7524

Nồng độ ion Pb2+ (mg/ml)

0,786  0,04521

Trang 46

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 23: Kết quả sau hấp phụ VPb (ml ) 2

1

2

3

4

5

Vnƣớc (ml)

24

22

20

18

15

V đo (µl)

20

20

10

5

5

70,3017

167,310

130,5117

110,058

147,810

 0,8748  1,0256

 0,6945

 0,7908

 0,6671

cho vào

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA) Nồng độ ion Pb2+ ban đầu trong 25ml (µg/ml) (C 0 ) Nồng độ ion Pb2+ còn lại trong 25ml (µg/ml) (C e )

qe (mg / g) Ce qe

31,44

62,78

94,22

125,86

157,20

 0,214

 0,412

 0,324

 0,421

 0,426

12,8309

33,0697

50,7850

85,1687

115,8958

 0,1852  0,2140

 0,2989

 0,7249

 0,5571

4,6523

10,8824

10,102

10,326

 0,0457  0,0537

 0,1850

 0,1850

 0,1390

2,7580

4,6667

8,4309

11,2237

7,4527

4,4373

Đồ thị:

Trang 47

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 9: Dạng đƣờng thẳng của phƣơng trình Langmuir Phương trình Langmuir dạng đường thẳng có dạng: Phương trình Langmuir: qe 

a  K L  Ce C 1 1 (1) ta biến đổi (1)  e   Ce  qe a a  KL 1  K L  Ce

Ta có: 1 = 0,0838  a = 1/0,0838 = 11,933 (mg/g) a 1 1 1  1,3418  K L    0,0625 a  KL a  1,3418 11,933  1,3418

Đồ thị:

Trang 48

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 10: Dạng đƣờng cong của phƣơng trình Langmuir lƣợng trứng thí nghiệm 0,1g Nhận xét: Dựa vào đồ thị đẳng nhiệt Landmuir ta thấy: khi tăng lượng Chì vào trong môi trường thí nghiệm, lượng trứng vẫn giữ nguyên, nhiệt độ môi trường thí nghiệm không đổi thì khả năng hấp phụ của trứng đối với ion Pb2+ càng tăng. Khi ta càng tăng nồng độ Pb2+ thì khả năng tiếp xúc giữa vỏ trứng với Pb2+ tăng lên. Khả năng hấp phụ tăng ở nồng độ khoảng 62,88 (µg/ml). Nhưng khi tăng nồng độ ion Pb2+ lên thì khả năng hấp phụ của vỏ trứng chậm lại và đạt trạng thái cân bằng ở nồng độ khoảng 94,32 (µg/ml). Dựa vào phương trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đường thẳng, đồ thị đường đẳng nhiệt Langmuir dạng đường cong ta nhận thấy khả năng hấp phụ của 0,1g trứng gà (sấy ở 300C) hấp phụ khoảng 11,933 (mg Pb2+/g trứng). 5.1.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 30 0C đối cới ion kim loại Chì: Bảng 24: Kết quả trƣớc hấp phụ Trƣớc hấp phụ Thể tích đo ( l )

Giá trị Lấy ra 100 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

46,05  0,7792

Nồng độ ion Pb2+ (µg/ml)

1,5549  0,0327

Khối lƣợng ion Pb2+ trong 1 ml dung dịch (µg)

38,8725

Trang 49

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 25: Kết quả sau hấp phụ Mẫu

1

2

3

4

5

6

Lƣợng trứng thí nghiệm (g)

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

Thể tích đo (µl)

100

100

100

100

100

100

19,456

18,800

16,800

14,6280

14,8100

14,7300

 0,314

 0,2146  0,2811  0,1862  0,1862

 0,2136

0,452

0,4176

0,2447

Cƣờng độ dòng điện Nồng độ sau hấp phụ (µg/ml)

0,3336

0,2432

0,2439

 0,0225  0,0096  0,0112  0,2091  0,0084

 0,0084

Khối lƣợng Chì còn lại (µg)

27,5725

28,4325

30,5325

32,7925

32,7542

32,75542

% hấp phụ

71,8272

74,0676

79,5381

85,4255

85,3804

85,3257

Đồ thị:

Hình 11: Ảnh hƣởng của liều lƣợng trứng (300C) đến quá trình hấp phụ Pb2+ ở nồng độ CPb  1,5549 ( g / ml ) 2

Nhận xét: Dựa vào đồ thị ta nhận thấy, khi tăng lượng trứng cho thí nghiệm và giữ nguyên nồng độ Chì CPb  1,5549 ( g / ml ) thì lượng Chì bị hấp phụ tăng lên. Khả năng hấp phụ càng tăng khi lượng trứng tăng khoảng 0,5 – 0,7g. Khả năng hấp phụ chậm lại khi lượng trứng cho vào thí nghiệm khoảng 0,8g. Lúc này khả năng hấp phụ của trứng đạt trạng thái cân bằng hay bão hòa. Cho dù có tăng lượng trứng lên nữa thì khả năng hấp phụ của trứng 2

Trang 50

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

đối với ion Chì vẫn không thay đổi. Như vậy với môi trường có nồng độ Chì khoảng C Pb  1,5549 ( g / ml ) thì khả năng hấp phụ của 0,8g bột vỏ trứng gà say nhuyễn hấp phụ được 33µg Chì. 2

5.2. Khảo sát hấp phụ của vỏ trứng với Cadimi: 5.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: Bảng 26: Kết quả thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn Thể tích Cadimi (µl)

0

100

200

300

400

500

Khối lƣợng ion Cd2+ (µg)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

0

51,852

102,57

160,68

212,76

253,52

 2,8984

 29,599

 2,6546

 1,5726

 2,3688

Đồ thị:

Hình 12: Đồ thị đƣờng chuẩn ion Cd2+ Nhận xét: Như vậy với độ chính xác R= 0,9981 đường chuẩn trên có độ tin cậy cao để có thể áp dụng tính toán của các phần tiếp theo với phương trình: y = 258,46 x + 0,9535 Với : y cường độ dòng điện (nA), x là hàm lượng Cd2+ có trong thể tích mẫu phân tích (µg). Trang 51

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

5.2.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C, 600C, 800C, 1050C, 1200C) đối với ion kim loại Cadimi: Bảng 27: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 3,95 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

62,4083  2,844

Nồng độ ion Cd2+ (µg/ml)

11,5778  1,7602

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml dung dịch (µg)

289,455

Bảng 28: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Thể tích đo ( l )

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA)

36,365  0,9671

41,132  37,941

41,58  4,0007

37,163  4,5091

34,012  3,557

Nồng độ ion Cd2+ còn lại (µg/ml)

6,8505  0,1871

7,7726  0,734

8,018  0,7741

7,0987  0,6332

6,5577  0,8951

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml (µg)

171,262  4,6764

194,32  18,35

200,45  19,35

177,47  15,83

163,94  22,382

Khối lƣợng ion Cd2+ bị hấp phụ

118,183  4,6764

95,13  18,35

88,995  19,35

111,98  15,83

125,5  22,382

40,83

32,87

30,75

38,69

43,36

Trứng

% Hấp phụ

Trang 52

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 29: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 4,95 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

68,4383  2,5207

Nồng độ ion Cd2+ (µg/ml)

13,0552  0,4875

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml dung dịch (µg)

326,38

Bảng 30: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Thể tích đo ( l )

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA)

28,45  0,846

36,955  2,6535

35,863  2,9527

21,97  1,2097

21,473  2,216

Nồng độ ion Cd2+ trong mẫu đo (µg/ml)

5,1393  0,1637

6,9646  0,5135

6,7534  0,5711

4,0657  0,2339

3,9696  0,4374

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml (µg)

132,98  4,0914

174,12  12,835

157,54  2,927

101,64  5,898

99,241  10,938

Khối lƣợng ion Cd2+ bị hấp phụ (µg)

193,398  4,091

152,264  12835

168,84  14,28

224,74  5,8498

227,14  10,938

59,26

46,65

51,73

68,86

69,59

Trứng

% Hấp phụ

Trang 53

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 31: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 5,95 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

53,6467  2,0118

Nồng độ ion Cd2+ (µg/ml)

10,1937  0,3894

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml dung dịch (µg)

254,8425

Bảng 32: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Thể tích đo ( l )

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA)

10,09  0,9653

30,535  1,3377

31,345  0,7325

11,687  0,6314

6,4133  0,338

Nồng độ ion Cd2+ trong mẫu đo (µg/ml)

1,7675  0,1871

5,7226  0,2591

5,8793  0,1416

2,0764  0,1221

1,0562  0,066

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml (µg)

44,187  4,6694

143,07  6,4702

146,98  3,542

51,909  3,0544

26,406  1,634

Khối lƣợng ion Cd2+ bị hấp phụ (µg)

212,412  11,213

111,867  6,470

107,95  3,542

204,52  7,366

228,53  1,634

83,35

43,90

42,36

80,25

89,67

Trứng

% Hấp phụ

Trang 54

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 33: Kết quả trƣớc hấp phụ ở pH = 6,88 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

53,4567  1,0442

Nồng độ ion Cd2+ (µg/ml)

10,2817  0,5227

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml dung dịch (µg)

257,043

Bảng 34: Kết quả sau hấp phụ 300C

600C

800C

1050C

1200C

Thể tích đo ( l )

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA)

9,6817  1,4981

22,435  2,5757

23,032  2,3855

8,48  1,063

6,475  0,5816

Nồng độ ion Cd2+ trong mẫu đo (µg/ml)

1,6885  0,2899

4,1557  0,4983

4,2711  0,4616

1,456  0,2056

1,0682  0,1221

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml (µg)

42,213  7,2443

103,89  1,2458

106,78  11,538

36,4  5,1421

26,704  2,8121

Khối lƣợng ion Cd2+ bị hấp phụ (µg)

214,83  7,2443

153,15  12,549

150,27  11,538

220,64  5,1421

230,34  2,8121

83,58

59,58

58,46

85,84

89,61

Trứng

% Hấp phụ Đồ thị:

Trang 55

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 13: Ảnh hƣởng của nhiệt độ, pH đến sự hấp phụ của vỏ trứng gà với ion Cadimi Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy rằng ở môi trường pH = 4,95 thì khả năng hấp phụ của trứng gà đối với Cd2+ ở các nhiệt độ khác nhau nhìn chung cao hơn so với các môi trường pH khác. Môi trường pH tăng thì khả năng hấp phụ của trứng giảm. Vì ở môi trường pH trung tính các protein tan đi làm giảm khả năng hấp phụ. Vậy môi trường pH tối ưu cho khả năng hấp phụ của trứng khoảng pH = 5. Đối với trứng sấy ở nhiệt độ t = 30 oC khẳ năng hấp phụ Cd2+ cao hơn so với trứng được sấy ở nhiệt độ khác. Càng tăng nhiệt độ sấy thì khả năng hấp phụ Cd2+ của trứng càng giảm. Khi nhiệt độ sấy khoảng 120oC thì khả năng hấp phụ của trứng lại tăng lên. Khả năng hấp phụ nầy gần bẳng với khả năng hấp phụ của trứng ỏ 30 oC. Lúc này, khả năng hấp phụ không phải do lớp protein màng (nhiệt độ này protein đã bị phân hủy) mà cấu trúc xốp của vỏ trứng tăng lên. Dựa vào khả năng hấp phụ Cd 2+ của vỏ trứng và lợi ích kinh tế ta chọn nhiệt độ sấy tối ưu cho khả năng hấp phụ của vỏ trứng là nhiệt độ sấy ở 30oC thời gian sấy 120 phút. 5.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng ở các nhiệt độ (300C) đối với ion kim loại Cadimi: Bảng 35: Kết quả trƣớc hấp phụ thí nghiệm thứ 1 Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20 µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

48,45  7,4453

Nồng độ ion Cd2+ (µg/ml)

9,1884  1,4402

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 25 ml dung dịch (µg)

229,71  36,0083

Trang 56

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 36: Kết quả sau hấp phụ Thời gian (phút)

20

40

60

80

100

120

Thể tích đo ( l )

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Lấy 20µl đi đo

Cƣờng độ dòng điện trung bình (nA)

18,915  1,9524

15,535  1,8334

14,372  1,6548

12,69  1,4353

12,782  1,4911

12,77  1,414

Nồng độ ion Cd2+ trong mẫu đo (µg/ml)

3,4747  0.3778

2,8209  0.3547

2,5958  0,3202

2,2705  0.2778

2,2882  0,2884

2,286  0,2734

Khối lƣợng ion Pb2+ trong 25 ml (µg)

86,868  9,4448

70,5213  8.8668

64,895  8,0027

56,762  6,9408

57,205  7,2109

57,149  6,838

Khối lƣợng ion Cd2+ bị hấp phụ (µg)

142,824  9,4448

159,189  8,8668

164,815  8,0027

172,95  6,9408

172,51  7,2109

172,56  6,8398

% Hấp phụ

62,18

69,3

71,75

75,29

75,1

75,12

Đồ thị:

Trang 57

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 14: Ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ Cadimi của vỏ trứng gà sấy ở 300C với CCd  9,1884  1,4402 ( g / ml ) 2

Nhận xét: Qua các thí nghiệm trên, với môi trường có CPCd 2  9,1884  1,4402( g / ml ) , càng tăng thời gian tiếp xúc giữa vỏ trứng và Cd2+ thì hiệu quả hấp phụ càng tăng. Ở khoảng 80phút quá trình hấp phụ bắt đầu đạt đến trạng thái cân bằng, hiệu của hấp phụ chậm lại và cho đến khoảng 80phút – 100phút quá trình hấp phụ đã đạt trạng thái cân bằng. Nồng độ Cd2+ trong dung dịch và trong chất hấp phụ (trứng sấy ở 300C) đã bão hòa, cho dù khuấy đến 120 phút thì kết quả vẫn không có gì thay đổi. Như vậy thời gian tiếp xúc tối ưu giữu trứng (trứng sấy ở 300C) và Cd2+ để cho quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng ở khoảng 80 – 100phút. 5.2.4. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vỏ trứng sấy ở 300C đối với ion kim loại Cadimi ở nhiệt độ phòng nghiên cứu khoảng 300C:

Trang 58

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Kết quả trƣớc hấp phụ: VCd

2

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

8,0

V nƣớc cất (ml)

24,8

24,6

24,4

24,2

24,0

23,0

21,0

19,0

17,0

V đem định phân (µl)

0

0

0

0

0

20

50

50

50

V định phân (µl)

0

0

0

0

0

100

100

100

100

V đo

20

20

20

20

20

100

50

20

20

thí nghiệm (ml)

Cƣờng độ dòng điện(nA)

C Cd

2

có

trong 25ml (µg/ml) Khối lƣợng Cd2+ trong 25ml (µg)

32,802

63,945

 2,9838

 13,475

6,1612  1,358

 0,0683

154,03

 33,945

11,747

293,66

 10,615

102,81

 5.3363

19,701

 0,5579

492,6

 0,2238

136,9

 2.8838

26,299

 0,5579

657,47

 13,947

170,51

 6.243

32,801

 1,2076

820,02

 30,195

2,5467

 0.2048

61,612

 7,9218

1541,0

 198,04

8,9233

 0.5564

123,34

 8,6105

3083,6

 215,27

5,6967

 0.634

183,52

 24,5402

4612,1

 313,5

2,5467

 0.1686

123,28

 13,051

6161,3

 326,27

Trang 59

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Kết quả sau khi hấp phụ: Mẫu V Cd2+ thí nghiệm (ml)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

8,0

V đem định phân (µl)

0

0

0

0

0

100

100

100

100

V định phân (µl)

0

0

0

0

0

50

50

50

50

100

100

100

20

20

50

50

50

50

2,21  0,1814

3,1  0,2796

3,5167  0,7222

1,5783  0,3115

1,38  0,054

1,6067  0,3143

3,05  1,0894

4,633  0,1593

6,23  0,4258

V đo Cƣờng độ dòng điện(nA)

C Cd 2 có trong 25ml (µg/ml)

0,0673

0,0831

0,0992

0,1209

0,0825

25,272

81,115

142,38

204,15

 0,0344

 0,0198

 0,0303

 0,0596

 0,0116

 12,157

 20,693

 6,151

 16,471

1,5244

2,916

4,9005

5,17

8,1796

9,0851

10,526

10,577

10,575

0,04415

0,0285

0,0202

0,0234

0,0101

2,7816

7,7062

13,461

19,306

1,82802

1,9196

1,99651

2,0824

1,9165

4,4026

4,9091

5,1534

5,31

0,1831

0,46479

0,69024

0,7135

0,9127

0,9583

1,0223

1,0244

1,0243

Qe (mg/g) Ce/Qe (g/L) Log( Ce) (mg/L) Log(Qe) (mg/g)

Đồ thị:

Trang 60

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Hình 15: Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich dạng đƣờng thẳng

Đồ thị:

Hình 16: Phƣơng trình Langmuir thể hiện sự hấp phụ cân bằng của 0,1 g trứng sấy 300C ở pH= 5,04

Trang 61

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Các tham số của phương trình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich: Phƣơng trình Langmuir

Phƣơng trình Freundlich

KL = 1,319 (L/mg)

Kf = 1,38 (L/mol)

Qm = 10,707 (mg/g)

1/n = 0,2879

R2 = 0,9999

R2 = 0,5744

Nhận xét: Dựa vào hình:15 và hình:16 ta thấy: Hai phương trình đẳng nhiệt đường Langmuir và Fredlich ta nhận thấy đường Langmuir rất gần với thực nghiệm hơn, trong khi đó đường Freundlich lệch nhiều so với thực nghiệm. Đồng thời độ chính xác trong của đường Langmuir là R2 = 0,9999 và đường Freundlich là R2 = 0,5744 như vậy đường Langmuir có độ tin cậy cao nên ta chọn phương trình Langmuir làm cơ sở tính toán dung lượng hấp phụ cực đại. Dựa vào phương trình Langmuir:

Ce C 1   e Qe Qm  K Qm

Tương đương với y = 0,0943 x +0,0708 Suy ra

1

Q

 0,0943  Qm=

1 = 10,707(mg/g). 0,0943

m

Ta lại có: 1

Q K m

= 0,0708  KL= L

1

Q

m

 0,1522



1  1,319 (L/mg). 10,707  0,0708

Như vậy dung lượng hấp phụ cực đại của vỏ trứng gà được sấy ở 300C đới với ion Cd2+ là 10,707mg/g. Như hình 17 ta nhận thấy dung lượng hấp phụ cực đại của 0,1g vỏ trứng gà khoảng 10,57mg/g. 5.2.5 Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 30 0C đối cới ion kim loại Cadimi:

Trang 62

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Bảng 37: Kết quả trƣớc hấp phụ Trƣớc hấp phụ

Giá trị

Thể tích đo ( l )

Lấy ra 20µl đo

Cƣờng độ dòng điện TB (nA)

58.3517  7,0187

Nồng độ ion Cd2+ (µg/ml)

11.1039  1,358 227.597  33,9453

Khối lƣợng ion Cd2+ trong 1 ml dung dịch (µg) Bảng 38: Kết quả sau hấp phụ Mẫu

1

2

3

4

5

6

Lƣợng trứng thí nghiệm (g)

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

Thể tích đo (µl)

20

20

50

100

100

200

Cƣờng độ dòng điện (nA)

25,2333  2,1948

1,1938  0,0445

1,247  0,0162

1,8183  0,1295

1,4417  0,2593

1,2983  0,2477

Nồng độ Cd2+sau hấp phụ (µg/ml)

4,697  0,4246

0,0465  0,0

0,0227  0,0

0,0335  0,0

0,0189  0,0

0,0067  0,0

Khối lƣợng Cd2+còn lại (µg)

117,726  10,6146

1,1629  0,2238

0,5675  0,038

0,8363  0,1254

0,4721  0,2501

0,1667  0,1182

Khối lƣợng Cd2+ bị hấp phụ (µg)

160,172  10,6146

276,435  0,2238

277,03  0,038

276,76  0,1254

277,13  0,2501

277,26  0,1182

57,7

99,58

99,8

99,7

99,83

99,88

% hấp phụ

Trang 63

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Đồ thị:

Hình 17: Ảnh hƣởng của khối lƣợng vỏ trứng (sấy ở 300C) đến khả năng hấp phụ Cd2+ ở môi trƣờng có CCd 2  11,1039  1,358 (g / ml ) Nhận xét: Dựa vào đồ thị ta nhận thấy, khi tăng lượng trứng cho thí nghiệm và giữ nguyên nồng độ Cadimi: CCd 2  11,1039  1,358 (g / ml ) thì lượng Cadimi bị hấp phụ tăng lên. Khả năng hấp phụ càng tăng khi lượng trứng tăng khoảng 0,1 – 0,3g. Khả năng hấp phụ chậm lại khi lượng trứng cho vào thí nghiệm khoảng 0,5g. Lúc này khả năng hấp phụ của trứng đạt trạng thái cân bằng hay bão hòa. Cho dù có tăng lượng trứng lên nữa thì khả năng hâp phụ của trứng đối với ion Chì vẫn không thay đổi. Như vậy với môi trường có nồng độ Cadimi khoảng CCd 2  11,1039  1,358 (g / ml ) thì khả năng hấp phụ của 0,5g trứng hấp phụ được 277,03µgCd2+.

Trang 64

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 6.1. Kết luận: Đề tài đã hoàn thành được mục đích đề ra: -

Nghiên cứu môi trường pH tối ưu cho khẳ năng hấp phụ của vỏ trứng là pH khoảng 5,04.

-

Nhiệt độ sấy tối ưu cho khẳ năng hấp phụ là khoảng 300C.

-

Thời gian tối ưu cho khả năng hấp phụ của trứng là khoảng 80 – 90 phút.

-

Lượng Chì tối ưu cho khả năng hấp phụ của 0,1g trứng là 11,933 mg.

-

Lượng trứng tối ưu cho quá trình hấp phụ ion Pb2+ (CPb  1,5549 ( g / ml )) là 0,8g.

-

Dung lượng hấp phụ cực đại của vỏ trứng gà ở nhiệt độ sấy 300C là 10,707 mg.

-

Lượng trứng tối ưu cho quá trình hấp phụ ion Cd2+ (CCd  11,1039 ( g / ml )) là 0,5g.

-

Điều chế thành công vật liệu hấp phụ là bột vỏ trứng gà sống say nhuyễn và nung ở 300C.

2

2

Tuy nhiên do hạn hẹp về thời gian, tài chính, cơ sở vật chất để làm thí nghiệm chưa đầy đủ dẫn đến thiếu sự tin cậy (do hóa chất sử dụng là của Trung Quốc, độ tinh khiết không cao, thiết bị làm thí nghiệm bị nhiễm bẩn nhưng chưa được vệ sinh sạch sẽ theo đúng các khâu…). Bên cạnh đó, đây là đề tài nghiên cứu có nhiều thao tác mà lần đầu tiên nhóm làm đề tài thực hiện nên không thể tránh khỏi những sai sót chủ quan. Do đó nhóm làm đề tài chưa thể nghiên cứu sâu hơn về khả năng hấp phụ của vỏ trứng. 6.2. Khuyến nghị: Nếu có điều kiện nghiên cứu, nhóm sẽ nghiên cứu thêm về các lĩnh vực sau: -

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian sấy đến khả năng hấp thụ của vỏ trứng gà.

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến khả năng hấp thụ của vỏ trứng gà.

-

Nghiên cứu thêm phương pháp cột lắng.

Để áp dụng được thành quả nghiên cứu này trong việc xử lý nước thải có nhiễm Chì và Cadimi cần có thời gian nghiên cứu kỹ hơn, thiết bị nghiên cứu có độ chính xác cao. Đây là một hướng mới của đề tai nên cần khuyến khích đầu tư nghiên cứu ký trên mô hình thực tế kết quả nghiên cứu ở đây chỉ thực hành trên phòng thí nghiệm. Các cơ quan quản lý có chức năng nên có mục tiêu chiến lược cụ thể để có thể phát hiện, phòng ngừa và xử lý ô nhiễm Chì và Cadimi.

Trang 65

Báo cáo nghiên cứu khoa học

GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức TÀI LIỆU THAM KHẢO

Sách tham khảo: [1] SV Phạm Đức Tài – Luận Văn Tốt Nghiệp – Năm 2009. [2] GSTS.KH Lê Huy Bá – Độc Học Môi Trƣờng – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – năm 2008. [3] Nguyễn Hữu Phú - Hóa lý và hóa keo – nhà xuất bản khoa học kỹ thuật -2003. [4] GS.TS. Hồ Viết Quý – Cơ sở hóa học phân tích hiện đại – nhà xuất bản đại học sƣ phạm – năm 2006. [5] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh – Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học & thực phẩm tập 3 – nhà xuất bản đại học quốc gia tp. Hồ Chí Minh – năm 2007. [6] Trần Hiếu Nhuệ - Thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải công nghiệp – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - năm 2001. Wedsite tham khảo: [7] http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A5p_ph%E1%BB%A5 [8]http://www2.psu.ac.th/PresidentOffice/EduService/Journal/29-3_online/0125-339529-3-0857-0868.pdf. [9] http://www.epa.gov/safewater/lead/index.html [10]http://www.elsevier.com/locate/nimb [11]http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/quoctuan/TCVN_5945_2005_Nuoc%20thai%20 cong%20nghiep.pdf

Trang 66