Thông tin Đề tài

Tên đề tài Hoàn thiện công nghệ tổng hợp vật liệu compozit trên cơ sở polyme dẫn và phụ phẩm nông nghiệp ứng dụng xử lý kim loại nặng trong nước
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Hoá học
Thuộc Danh mục đề tài Đề tài độc lập cấp Viện Hàn lâm KHCNVN
Họ và tên PGS.TS. Phan Thị Bình
Thời gian thực hiện 01/01/2012 - 01/01/2013
Tổng kinh phí 650 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu qui trình tổng hợp vật liệu compozit trên cơ sở polyanilin với một số phụ phẩm nông nghiệp mùn cưa, vỏ lạc, vỏ trấu,…
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số kim loại nặng (Pb, Cd ,…) từ môi trường nước thải và hoàn nguyên vật liệu, thu hồi kim loại.
- Đề xuất giải pháp xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng.

Kết quả chính của đề tài

Về khoa học:

  • Đã tổng hợp thành công một số compozit trên cơ sở PANi và phụ phẩm nông nghiệp như mùn cưa, rơm, vỏ trấu, vỏ lạc, vỏ trứng bằng 2 phương pháp trực tiếp và nhúng tẩm. Về mặt kinh tế phương pháp nhúng tẩm không thuận lợi bằng phương pháp trực tiếp vì axit formic khá đắt.
  • Độ hấp phụ tĩnh đạt được từ 130-300mg/g đối với Pb2+ và 91-189 mg/g đối với Cd2+ thùy thuộc vào loại phụ phẩm nông nghiệp.
  • Đã xây dựng một số qui trình như: qui trình tổng hợp vật liệu, qui trình hoàn nguyên vật liệu, qui trình điện phân thu hồi kim loại, qui trình hấp phụ tĩnh, qui trình hấp phụ động.
  • Đã thử nghiệm thành công mô hình hấp phụ tĩnh và hấp phụ động.
  • Đã thiết kế hệ thống thử nghiệm mô hình hấp phụ động có dung tích 2l.

Về ứng dụng:
- Đã sử dụng mô hình thí nghiệm để xử lý dung dịch chứa Pb2+ 5,15 mg/l và Cd2+ 4,44 mg/l với hiệu quả xử lý > 99% đối với Pb2+ và > 93% đối với Cd2+.

Những đóng góp mới

- Đã nghiên cứu tổng hợp một số compozit trên cơ sở PANi và phụ phẩm nông nghiệp (mùn cưa, vỏ lạc, vỏ trấu, vỏ trứng và rơm) nhằm sàng lọc vật liệu có khả năng hấp phụ cao, hoàn nguyên tốt để đề xuất đưa vào ứng dụng trong thực tế (PANi-vỏ lạc).
- Quá trình hấp phụ tĩnh của compozit tuân theo mô hình Langmuir, dung lượng hấp phu cực đại đối với Pb2+ trong khoảng 130÷300 mg/g, đối với Cd2+ là 91÷189 mg/g phu thuộc vào từng loại compozit.
- Xác định được nhiệt động học Go có giá trị âm (-5,52÷ -5,65 kJ/mol) nên sự hấp phụ theo cơ chế tự xảy và cơ chế động học hấp phụ xảy ra qua 3 bước: trước tiên là hấp phụ nhanh xảy ra bên ngoài bề mặt của vật liệu, tiếp theo là sự khếch tán chậm xảy ra trong nội hạt vật liệu là giai đoạn quyết định và sau cùng là cân bằng hấp phụ. Tuy nhiên đối với Cd2+ thì xuất hiện hiện tượng nhả hấp phụ ở giai đoạn sau cùng.
- Vật liệu có thể hoàn nguyên. Đặc biệt đối với PANi-vỏ lạc độ hấp phụ cực đại của vật liệu hoàn nguyên có thể bằng hoặc cao hơn lúc ban đầu.
- Đã kết hợp lý thuyết 3 mô hình Bohart-Adam, Thomas và Yoon-Nelson để thiết kế mô hình hấp phụ động quy mô phòng thí nghiệm (dung tích >2l) có khả năng xử lý Pb2+ và Cd2+ đảm bảo nồng độ thoát ra theo yêu cầu đặt ra.

Sản phẩm đề tài

- Các bài báo đã công bố (liệt kê): 10 bài (5 bài quốc tế, 5 bài quốc gia), trong đó 1 bài ISI.
- Giải pháp hữu ích (liệt kê): mới nộp đơn
- Các sản phẩm cụ thể: + Compozit PANi-vỏ lạc > 1kg
+ Vật liệu hoàn nguyên > 7g
- Mô hình: Mô hình hấp phụ động (dung tích >2l)
+ Tốc độ dòng chảy: 256ml/h
+ Cột hấp phụ: đường kính 32mm, chiều cao 85mm, vật liệu hấp phụ ~14g
- Các sản phẩm khác:
+ 01 NCS năm cuối
+ 01 quy trình tổng hợp vật liệu compozit
+ 01 quy trình hoàn nguyên vật liệu compozit

Một số hình ảnh của đề tài

44.phanthibinh

Hệ thống xử lý kim loại nặng theo mô hình hấp phụ động trong PTN
(đường kính cột hấp phụ: 3,2 cm; chiều cao cột hấp phụ: 8,5 cm
tốc độ: 256 ml/h; 13,8g chất hấp phụ PANi-VL)

44.phanthibinh1

Sản phẩm compozit PANi-VL        

44.phanthibinh2

Sản phẩm PANi-VL hoàn nguyên