Nghiên cứu khả năng xử lí ion Pb(II) và Cu(II) trong dung dịch bằng than sinh học điều chế từ mùn cưa

Bài viết này khảo sát các yếu tố tác động đến quá trình hấp phụ ion Pb(II) và Cu(II) trên vật liệu than sinh học điều chế từ mùn cưa. Các yếu tố khảo sát bao gồm: giá trị pH (2,0-6,0), nồng độ ion kim loại (5-200 mg‧L-1 ), thời gian hấp phụ (5-1440 phút), khối lượng than sinh học (0,05-0,10g).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng xử lí ion Pb(II) và Cu(II) trong dung dịch bằng than sinh học điều chế từ mùn cưa TẠP CHÍ KHOA HỌC HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH JOURNAL OF SCIENCE Tập 18, Số 12 (2021): 2162-2177 Vol. 18, No. 12 (2021): 2162-2177 ISSN: Website: http://journal.hcmue.edu.vn https://doi.org/10.54607/hcmue.js.18.12.3218(2021) 2734-9918 Bài báo nghiên cứu * NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÍ ION Pb(II) VÀ Cu(II) TRONG DUNG DỊCH BẰNG THAN SINH HỌC ĐIỀU CHẾ TỪ MÙN CƯA Phạm Tăng Cát Lượng, Lưu Gia Hy, Trương Chí Hiền, Nguyễn Kim Diễm Mai* Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam * Tác giả liên hệ: Nguyễn Kim Diễm Mai – Email: mainkd@hcmue.edu.vn Ngày nhận bài: 04-8-2021; ngày nhận bài sửa: 03-9-2021; ngày duyệt đăng: 07-9-2021 TÓM TẮT Bài báo này khảo sát các yếu tố tác động đến quá trình hấp phụ ion Pb(II) và Cu(II) trên vật liệu than sinh học điều chế từ mùn cưa. Các yếu tố khảo sát bao gồm: giá trị pH (2,0-6,0), nồng độ ion kim loại (5-200 mg‧L-1), thời gian hấp phụ (5-1440 phút), khối lượng than sinh học (0,05-0,10g). Kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại đạt 62,11 mg‧g-1 đối với Pb(II) và 20,49 mg‧g-1 đối với Cu(II) ở pH = 4,0 và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 120 phút. Quá trình hấp phụ ion Pb(II) và Cu(II) trên than sinh học phù hợp hơn với quy luật động học bậc hai và mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Nghiên cứu này cũng công bố kết quả xử lí ion Pb(II) và Cu(II) trong nước thải ở Phòng Thí nghiệm Hóa Vô cơ, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Từ khóa: hấp phụ; than sinh học; Cu(II); Pb(II); mùn cưa; nước thải 1. Giới thiệu Nước là một trong những nhân tố quan trọng để duy trì sự sống của con người và sinh vật trên Trái Đất. Mặc dù, nước chiếm 3⁄4 diện tích bề mặt Trái Đất nhưng trữ lượng nước ngọt rất ít và phân bố không đồng đều. Hiện nay, nguồn nước ngày càng ô nhiễm và gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người và sự sống của các sinh vật khác. Nước thải từ các quá trình sản xuất (khai khoáng, luyện kim...) khi chưa xử lí chứa hàm lượng các kim loại nặng rất cao như Pb, Cu, Mn... (Chen et al., 2005; Dang et al., 2016). Khi xâm nhập vào cơ thể, ion chì tích tụ gây rối loạn chức năng hệ tiêu hoá, hệ thần kinh, ngăn cản quá trình chuyển hoá năng lượng của các enzyme. Ion đồng cũng gây một số tác hại nguy hiểm đối với con người: gây kích ứng mũi, miệng và mắt, đồng thời gây đau bụng, nôn mửa… (Wani et al., 2015). Vì thế, việc nghiên cứu xử lí các ion kim loại nặng trong nước thải, đặc biệt là ion chì và đồng là một công việc cần thiết. Hiện nay, phương pháp hấp phụ được nghiên cứu, ứng dụng nhiều trong xử lí ion kim loại nặng do có nhiều ưu điểm như: khả năng xử lí nhanh, hiệu quả xử lí cao, không tạo ra Cite this article as: Pham Tang Cat Luong, Luu Gia Hy, Truong Chi Hien, & Nguyen Kim Diem Mai (2021). A study on the removal of ions Pb(ii) and Cu(ii) from solution by using biochar derived from sawdust. Ho Chi Minh City University of Education Journal of Science, 18(12), 2162-2177. 2162 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Phạm Tăng Cát Lượng và tgk chất độc hại thứ cấp… Một số vật liệu đã được tổng hợp và nghiên cứu xử lí ion Pb(II) và Cu(II) trong nước: kết hợp vật liệu UiO-66-NH2 MOF vào sợi nano PAN/chitosan (Jamshidifard et al., 2019); sử dụng vật liệu zeolite (Yurekli, 2016)… Các vật liệu này cho hiệu quả xử lí tốt nhưng vẫn còn một số hạn chế về mặt kinh tế, môi trường nên các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu việc tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp điều chế vật liệu hấp phụ trong xử lí môi trường như hấp phụ Cd, Cu, Pb, Zn... bằng lignocellulosic (Abdolali et al., 2016) hay hấp phụ các ion kim loại nặng bằng vỏ cà phê (Oliveira et al., 2008). Trong đó, than sinh học được nghiên cứu sử dụng nhiều để xử lí ion kim loại nặng trong nước thải. Than sinh học thường có cấu trúc mịn, xốp được chế tạo bằng cách nhiệt phân các phụ phẩm nông nghiệp giàu carbon trong điều kiện không có khí oxygen (Abdul et al., 2017; Liu et al., 2015). Các nghiên cứu trước đây cho thấy được tính hiệu quả và khả thi của việc sử dụng than sinh học chế tạo bằng các phụ phẩm nông nghiệp trong việc xử lí ion kim loại nặng (Feng et al., 2011; Inyang et al., 2012; Oliveira et al., 2008; Shen et al., 2019). Ngoài ra, Việt Nam là một nước phát triển chủ yếu ngành nông nghiệp với nhiều phế phụ phẩm nông nghiệp chưa được sử dụng (mùn cưa, bã mía, vỏ lạc, vỏ trấu…) cung cấp nguồn nguyên liệu tiềm năng trong điều ...