ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
-------------------

Họ và tên sinh viên

: Huỳnh Thị Thanh Thuyền

Lớp

: 12SHH

Đề Tài
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ VỎ TRẤU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ ION Pb2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm

Đà Nẵng - 2016


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
-------------------

Đề Tài
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ VỎ TRẤU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ ION Pb2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC


NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thị Thanh Thuyền
Lớp: 12SHH
1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu và khảo sát khả năng
hấp phụ ion Pb2+ trong môi trường nước
2. Thiết bị, nguyên liệu và hóa chất:
Thiết bị và dụng cụ :
- Máy khuấy từ
- Máy sấy MEMERT (Đức)
- Cân phân tích MYWEIGH i201 (Mỹ)
- Máy đo phổ hồng ngoại (IR)
- Máy đo pH cầm tay điện tử hiện số
- Máy chụp SEM JSM 6490 – JEOL – Japan
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) - peckin Elmer AAS 800
Và các dụng cụ thí nghiệm khác như: cốc thủy tinh, phễu thủy tinh, bình định
mức, bình tam giác, ống đong, pipet, giấy lọc,…
Nguyên liệu và hóa chất:
- Vỏ trấu đã được phơi khô
- Axit citric
- Nước cất
- Dung dịch NH3
- HNO3 đặc
- Pb(NO3)2.
- Các hóa chất thông dụng khác, các hóa chất sử dụng thuộc loại tinh khiết
phân tích.


3. Nội dung nghiên cứu:
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ của vỏ trấu biến

cô và các bạn để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô và các bạn dồi dào sức khỏe !
Trân trọng !
Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 2016
Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thị Thanh Thuyền


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................4
1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ................................................................4
1.1.1. Đại cương về kim loại nặng .......................................................................4
1.1.2. Ô nhiễm kim loại nặng trong nước ............................................................4
1.1.3. Ảnh hưởng của sự ô nhiễm kim loại nặng tới sức khỏe con người ...............5
1.1.3.1. Tính chất độc hại của chì ....................................................................6
1.1.3.2. Tính chất độc hại của Cadimi .............................................................6
1.1.3.3. Tính chất độc hại của crom .................................................................7
1.1.3.4. Tính chất độc hại của niken ................................................................7
1.1.3.5. Tính chất độc hại của kim loại đồng ...................................................8
1.1.3.6. Tính chất độc hại của Mangan ............................................................9
1.1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion kim loại nặng ......................9
1.2. Tổng quan về kim loại chì ............................................................................10
1.2.1. Khái niệm chung về chì ...........................................................................10
1.2.2. Tính chất vật lí .........................................................................................11
1.2.3. Tính chất hóa học.....................................................................................12
1.2.4. Ứng dụng .................................................................................................13
1.3. Axit citric .......................................................................................................16
1.3.1. Cấu tạo phân tử ........................................................................................16

2.2.2. Khảo sát một số đặc tính hóa lí của vỏ trấu chưa biến tính và vỏ trấu đã
biến tính .............................................................................................................34
2.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ của vỏ
trấu biến tính ......................................................................................................35
2.2.3.1. So sánh khả năng hấp phụ của vật liệu ban đầu và vật liệu hấp phụ đã được
hoạt hoá ...........................................................................................................35


2.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+của
VLHP .............................................................................................................35
2.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+của
VLHP .............................................................................................................35
2.2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp
phụ ion Pb2+của VLHP...................................................................................36
2.2.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến hiệu suất hấp phụ
ion Pb2+của VLHP..........................................................................................36
2.2.4. Đường đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion Pb2+ ............................................36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................38
3.1. Đặc trưng bề mặt của VLHP .......................................................................38
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+..............39
3.2.1. So sánh khả năng hấp phụ của vật liệu ban đầu và vật liệu hấp phụ đã được hoạt
hoá ......................................................................................................................39
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+...................39
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP .....41
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ
ion Pb2+của VLHP .............................................................................................42
3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến hiệu suất hấp phụ ion
Pb2+của VLHP ...................................................................................................43
3.3. Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion Pb2+..............................45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................48

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ .................................40
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ ........................41
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của khối lượng chất hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ ......42
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+.....44
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến dung lượng hấp phụ của VLHP
...................................................................................................................................45


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Do sự phát triển không bền vững mà hiện nay vấn đề ô nhiễm nguồn nước
đang trở thành vấn nạn của nhiều quốc gia. Ở nước ta, quá trình phát triển các khu
công nghiệp, các khu chế xuất đã góp phần tăng trưởng kinh tế, thúc đẩy đầu tư và
sản xuất công nghiệp, góp phần hình thành các khu đô thị mới, giảm khoảng cách
về kinh tế giữa các vùng,… Tuy nhiên, bên cạnh sự chuyển biến tích cực về kinh tế
là những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái do các khu công nghiệp gây ra.
Môi trường sống của chúng ta hiện nay càng biến đổi mạnh mẽ. Các hoạt động công
nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt động khai khoáng ngày
càng tăng là nguyên nhân làm cho môi trường bị phá hủy trầm trọng, làm cho nhiệt
độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ozon ngày càng lớn, mưa axit, nghịch đảo nhiệt,… Ô
nhiễm môi trường, trong đó vấn đề về ô nhiễm nguồn nước đang là vấn đề bức xúc
của toàn cầu.
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về
chất lượng. Nhưng ngày nay tình trạng suy thoái nước và ô nhiễm nguồn nước đang
phổ biến ở các khu vực đô thị và các thành phố lớn. Không ít nguồn nước do tác
động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các vi
khuẩn gây bệnh, nhất là các chất độc hại như kim loại nặng.
Nguyên nhân gây nên sự ô nhiễm trên là do nước thải sinh hoạt, nước thải của

4. Phương pháp nghiên cứu
a. Nghiên cứu lý thuyết
- Tổng quan tài liệu về:
+ Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng và kim loại chì
+ Các phương pháp hấp phụ và các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ.
+ Giới thiệu về vật liệu hấp phụ vỏ trấu.
+ Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
+ Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
+ Ảnh hưởng của sự ô nhiễm kim loại nặng tới sức khỏe con người
b. Phương pháp thực nghiệm
+ Thu gom và xử lý mẫu vỏ trấu


3

+ Khảo sát đặc tính hóa lý của vỏ trấu: SEM
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ bằng vỏ trấu
biến tính: pH, thời gian, nồng độ của ion kim loại, hàm lượng VLHP.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
- Đề tài nghiên cứu góp phần làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên chuyên
ngành hóa – môi trường.
- Tận dụng được nguồn nguyên liệu phế thải chế tạo vật liệu hấp phụ góp phần
giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.
6. Bố cục đề tài
Khóa luận gồm có 48 trang, bao gồm các phần:
Mở đầu (3 trang)
Chương 1: Tổng quan lý thuyết (29 trang)
Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu (5 trang)
Chương 3: Kết quả và bàn luận (10 trang)
Kết luận và kiến nghị (1 trang)


Hình 1.1. Nước bị ô nhiễm kim loại nặng
Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi
trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý
không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi
trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn
thâm nhập vào cơ thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm
vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác. Ðể hạn chế ô
nhiễm nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý
tốt vật nuôi trong môi trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng
nguồn nước thải.
1.1.3. Ảnh hưởng của sự ô nhiễm kim loại nặng tới sức khỏe con người
Ở hàm lượng nhỏ một số kim loại nặng là các nguyên tố vi lượng cần thiết cho
cơ thể người và sinh vật phát triển bình thường, nhưng khi có hàm lượng lớn chúng
lại thường có độc tính cao. Khi được thải ra môi trường, một số hợp chất kim loại
nặng bị tích tụ và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hoà tan dưới
tác động của nhiều yếu tố khác nhau. Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng
có thể phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm. Các kim loại
nặng có mặt trong nước, đất qua nhiều giai đoạn khác nhau trước sau cũng đi vào
chuỗi thức ăn của con người. Khi nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng tích tụ trong các


6

mô, tác động đến các quá trình sinh hóa (các kim loại nặng thường có ái lực lớn với
nhóm -SH-SCH3 của enzim trong cơ thể, vì thế các enzim bị mất hoạt tính, cản trở
quá trình tổng hợp protein của cơ thể). Ở người, kim loại nặng có thể tích tụ vào nội
tạng như gan, thận, xương khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, thiếu
máu, ngộ độc,.... Dưới đây là tác động của một số kim loại nặng đến con người.
1.1.3.1. Tính chất độc hại của chì

mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy và gốm sứ.
Crom nguyên chất là kim loại óng ánh, màu trắng xám. Crom nguyên chất rất
dẻo, nhưng hợp kim của nó với một số kim loại khác dùng trong kỹ thuật lại là
những hợp kim rất cứng, vì vậy người ta thường đưa crom vào thép để tăng độ
cứng, độ bền nhiệt, chống ăn mòn cho các loại thép hợp kim đặc biệt.
Nước thải từ công nghiệp mạ điện, công nghiệp khai thác mỏ, nung đốt các
nhiên liệu hóa thạch… là nguồn gốc gây ô nhiễm crom. Crom có thể có mặt trong
nước mặt và nước ngầm. Crom trong nước thải thường gặp ở dạng Cr(III) và
Cr(VI). Crom hóa trị (VI) có độc tính mạnh hơn Crom hóa trị (III) và tác động xấu
đến các bộ phận cơ thể như gan, thận, cơ quan hô hấp. Nhiễm độc cấp tính có thể
gây xuất huyết, viêm da, u nhọt. Crom được xếp vào chất độc nhóm 1 (có khả năng
gây ung thư cho người và vật nuôi). Tiêu chuẩn nước uống quy định crom nhỏ hơn
0,05 mg/l.
Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba đường: Hô hấp, tiêu hóa và da. Qua nghiên
cứu thấy rằng crom có vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa glucozo. Tuy nhiên
với hàm lượng crom cao crom có thể kết tủa protein, các axit nucleic và ức chế hệ
thống enzym cơ bản. Crom chủ yếu gây ra các bệnh ngoài da như loét da, viêm da
tiếp xúc, loét thủng màng ngăn mũi, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi…
1.1.3.4. Tính chất độc hại của niken
Niken là kim loại có màu trắng bạc, dễ rèn, dễ dát mỏng, được ứng dụng rộng
rãi trong công nghiệp luyện kim, mạ điện, sản xuất thủy tinh, gốm, sứ. Niken có
nhiều trong huyết tương người.


8

Niken thường có mặt trong các chất sa lắng, trầm tích, trong thủy hải sản và
trong một số thực vật. Niken ít khi hiện diện trong nước, ngoại trừ bị ô nhiễm từ
nguồn nước thải của ngành điện tử, gốm sứ, ăcquy, sản xuất thép.
Niken có độc tính thấp và không tích lũy trong các mô. Niken là kim loại có

1.1.3.6. Tính chất độc hại của Mangan
Mangan là kim loại màu trắng, cứng, khó nóng chảy. Trong tự nhiên là nguyên
tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ ba trong các kim loại chuyển tiếp. Gần 95%
mangan được dùng để chế tạo thép trong ngành luyện kim.
Mangan là nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống. Ion mangan là chất hoạt hoá
một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo máu và sản xuất kháng
thể nâng cao sức đề kháng trong cơ thể.
Mangan thường tồn tại trong nước cùng với sắt nhưng hàm lượng ít hơn. Khi
trong nước có chứa mangan thường tạo lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và
đáy bồn chứa. Mangan có độc tính thấp và không gây ung thư, song ở hàm lượng
cao hơn 0,15 mg/l có thể tạo ra vị khó chịu, làm hoen ố quần áo. Sự tiếp xúc nhiều
với bụi mangan làm suy nhược hệ thần kinh.
1.1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion kim loại nặng
TCVN 24: 2009/BTNMT quy định nồng độ chì trong nước thải công nghiệp như
sau:


10

Bảng 1.1. Giới hạn nồng độ ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
Giá trị giới hạn C
Nguyên tố

Đơn Vị
A

B

Chì


Đồng

mg/l

2

2

NiKen

mg/l

0,2

0,5

Mangan

mg/l

0,5

1

Trong đó:
Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm
bằng hoặc nhỏ hơn gái trị qui định trong cột A có thể đổ vào các khu vực nước
thường được dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt.
Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm lớn
hơn giá trị qui định trong cột A nhưng nhỏ hơn hoặc bằng giá trị qui định trong cột

mềm, dễ dát mỏng nên được sử dụng nhiều trong công nghiệp và cuộc sống ngay từ
xa xưa.

Hình 1.2. Quặng chì
Khi tiếp xúc ở mức độ nhất định, chì là chất độc đối với động vật và con
người, nó gây tổn thương cho hệ thần kinh và gây rối loạn não. Tiếp xúc ở mức độ
cao cũng gây ra rối loạn máu ở động vật. Giống như thủy ngân, chì là chất độc thần
kinh tích tụ trong mô mềm và trong xương. Nhiễm độc chì đã được ghi nhận từ thời
La Mã cổ đại, Hy Lạp cổ đại và Trung Quốc cổ đại.
1.2.2. Tính chất vật lí
Chì là kim loại màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong
nước, không cháy, dẫn điện kém so với các kim loại khác. Chì rất mềm, dễ uốn, dễ
gia công, 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. Chì nóng chảy ở nhiệt độ 327,4 oC; sôi
ở 1725oC; khối lượng riêng bằng 11,34g/cm3. Chì bay hơi ở khoảng 550-600oC, và
hơi chì rất độc có vị ngọt.
Chì có ánh kim nhìn thấy rõ khi mới cắt, nhưng ánh kim nhanh chóng mờ dần
khi để trong không khí ẩm. Chì dạng bột cháy cho ngọn lửa màu trắng xanh. Giống
như nhiều kim loại, bột chì rất mịn có khả năng bốc cháy trong không khí và khói


12

độc bốc ra khi cháy. Chì là kim loại rất độc, có ảnh hưởng quan trọng đến sức khỏe
con người và môi trường sinh thái.
1.2.3. Tính chất hóa học
Ở nhiệt độ thường, chì tác dụng với oxi của không khí tạo ra màng oxide bảo
vệ không cho kim loại tiếp tục bị oxi hóa. Khi đun nóng trong không khí, chì bị oxi
hóa đến hết tạo ra PbO.
2Pb + O2 →2PbO

ăcquy.

Hình 1.3. Bình ăcquy
Công nghiệp hóa chất: Để bảo vệ thiết bị khỏi sự ăn mòn, người ta mạ chì lên
bề mặt bên trong các buồng và các tháp sản xuất axit sunfuric, các ống dẫn, các bể
tẩy rửa và các bể điện phân,…
Công nghiệp nhiên liệu: Công nghiệp nhiên liệu là một ngành tiêu thụ rất
nhiều chì. Trong các động cơ xăng, phải nén hỗn hợp nhiên liệu trước khi đốt cháy
và nén càng mạnh thì động cơ làm việc càng kinh tế. Nhưng ở mức độ nén khá cao,
hỗn hợp nhiên liệu sẽ nổ chứ không cần chờ đến lúc được đốt cháy. Chỉ cần pha


14

thêm Chì tetraetyl vào xăng với một lượng nhỏ (chưa đến 1g/lít) là đủ ngăn chặn
hiện tượng nổ, buộc nhiên liệu phải cháy đều.
Trong một số ngành công nghiệp khác: Trong đời sống hằng ngày, chì là
thành phần trong các sản phẩm như sơn; các chất nhuộm màu; lưới đánh bắt cá;
cùng với sitibi và thiếc, chì đã có mặt trong các hợp kim chữ in để làm ra những con
chữ và các yếu tố khác của bộ chữ in sách báo. Ngoài ra chì còn bảo vệ rất tốt đáy
thuyền và các đinh thuyền bằng sắt khỏi bị gỉ.
Trong kỉ thuật quân sự: Chì được sử dụng để đúc đầu đạn. Trong lịch sử, có
rất nhiều dân tộc đã phát động các cuộc chiến tranh chính nghĩa để giành lại độc lập
và tự do, trong cuộc đấu tranh này thì vũ khí làm từ chì được sử dụng khá nhiều.
Người ta nói rằng: “Để bảo vệ vững chắc bờ cõi nước mình, không những phải có
thuốc súng trong kho đạn dược mà còn phải có chì”. Bởi vậy, ý nghĩa quân sự của
kim loại này rất lớn.

Hình 1.4. Súng chì
Trong ngành năng lượng học nguyên tử và kỉ thuật hạt nhân: Người