Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay, ở nước ta nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu là nguồn nước ngầm. Nhưng nguồn nước này ở một số khu vực bị ô nhiễm, chứa các chất có hại cho sức khỏe của con người như các hợp chất nitơ, các hợp chất lưu huỳnh, các hợp chất halogen và các hợp chất hữu cơ...đặc biệt quan tâm đó là sự ô nhiễm asen và kim loại nặng. Vấn đề ô nhiễm asen trong nước đã được thế giới đánh giá là một vấn đề mang tính toàn cầu. Theo tổ chức y tế thế giới (WHO), asen là một trong những nguyên tố hóa học rất độc, có khả năng gây ung thư ở nồng độ lớn hơn 10ppb 23. Ô nhiễm asen trong nước ngầm gây ảnh hưởng nghiêm trọng ở các nước Đông Á và Đông Nam Á. Theo ước tính có khoảng 60 triệu người đang sử dụng nguồn nước ngầm làm nước sinh hoạt chứa asen có nồng độ lớn hơn 10ppb 34.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Hằng NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT THAN HOẠT TÍNH GẮN OXIT SẮT TỪ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ ASEN VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC SINH HOẠT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, 2017 i TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Hằng NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT THAN HOẠT TÍNH GẮN OXIT SẮT TỪ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ ASEN VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC SINH HOẠT Chuyên ngành: Hóa môi trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Thị Hải Lê PGS.TS Trần Hồng Côn Hà Nội, 2017 ii LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Hồng Côn TS Lê Thị Hải Lê giao đề tài nhiệt tình giúp đỡ, cho em kiến thức quý báu trình nghiên cứu khoa học Tôi chân thành cảm ơn anh, chị bạn sinh viên làm việc Phịng thí nghiệm Hóa mơi trƣờng giúp đỡ tơi q trình làm nghiên cứu khoa học Để hồn thành luận văn này, ngồi nỗ lực tìm tịi, nghiên cứu thân, giúp đỡ ngƣời xung quanh, đặc biệt thầy, Phịng thí nghiệm Hóa mơi trƣờng đóng góp phần không nhỏ nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 29 tháng 10 năm 2017 Học viên cao học Nguyễn Thị Hằng iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG viii MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề ô nhiễm nƣớc 1.2 Ô nhiễm asen phƣơng pháp xử lý 1.2.1 Nguồn gốc ô nhiễm asen nƣớc 1.2.2 Tính chất asen 1.2.3 Độc tính asen 1.2.4 Tình hình nhiễm asen 10 1.2.5 Các phƣơng pháp xử lý asen 14 1.2.5.1 Phƣơng pháp tạo kết tủa 14 1.2.5.2 Phƣơng pháp trao đổi ion 14 1.2.5.3 Phƣơng pháp hấp phụ 15 1.2.5.4 Phƣơng pháp sinh học 15 1.3 Mangan phƣơng pháp xử lý 17 1.3.1 Nguyên tố mangan dạng tồn mangan tự nhiên 17 1.3.2 Một số tính chất mangan 17 1.3.3 Độc tính mangan 19 1.3.4 Phƣơng pháp xử lý 19 iv 1.4 Than hoạt tính cấu trúc bề mặt than hoạt tính 20 1.4.1 Than hoạt tính 20 1.4.2 Cấu trúc xốp bề mặt than hoạt tính 23 1.4.3 Cấu trúc hóa học bề mặt 25 1.4.4 Tâm hoạt động bề mặt than 26 1.4.5 Biến tính bề mặt than hoạt tính 27 1.4.5.1 Biến tính than hoạt tính nitơ 27 1.4.5.2 Biến tính bề mặt than halogen 28 1.4.5.3 Biến tính bề mặt than lƣu huỳnh hóa 28 1.4.5.4 Biến tính than hoạt tính cách tẩm 28 1.5 Oxit sắt từ 29 1.5.1 Cấu trúc 29 1.5.2 Tính chất từ vật liệu 30 1.5.3 Điều oxit sắt từ phƣơng pháp đồng kết tủa 30 1.5.4 Ứng dụng oxit sắt từ 31 Chƣơng - THỰC NGHIỆM 32 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 32 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 32 2.4 Danh mục thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 33 2.4.1 Hóa chất 33 2.4.2 Thiết bị dụng cụ 34 2.5 Phƣơng pháp phân tích asen mangan nƣớc 34 v 2.5.1 Phân tích asen 34 2.5.2 Phân tích mangan 35 2.6 Chế tạo loại vật liệu hấp phụ 37 2.7 Các phƣơng pháp đánh giá đặc tính vật liệu hấp phụ 41 2.7.1 Phƣơng pháp tán xạ lƣợng tia X (EDS-Energy Dispersive Analysis of X-rays spectrocopy) 41 2.7.2 Phƣơng pháp xác định giá trị pH điểm đẳng điện 42 2.7.3 Phƣơng pháp đánh giá khả hấp phụ vật liệu 43 2.7.3.1 Khảo sát thời gian cân hấp phụ 43 2.7.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ vật liệu 43 2.7.3.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ vật liệu 43 Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Các đặc trƣng than hoạt tính nguyên liệu 46 3.1.1 Đặc trƣng cấu trúc vật liệu 46 3.1.2 Xác định giá trị pHpzc 47 3.2 Khảo sát khả hấp phụ asen vật liệu 48 3.2.1 Khảo sát sơ khả hấp phụ vật liệu 48 3.2.2 Khảo sát thời gian cân hấp phụ asen vật liệu VL1 3% VL2 3%49 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ asen vật liệu VL1 3% VL2 3% 51 3.2.4 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại asen vật liệu VL1 3%, VL2 1%, VL2 3% VL2 5% 52 3.2.5 Khảo sát khả hấp phụ động asen VL2 3% 58 3.3 Khảo sát khả hấp phụ mangan vật liệu 59 vi 3.3.1 Khảo sát thời gian cân hấp phụ mangan (Mn2+)của vật liệu VL1 3% VL2 3% 59 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Mn2+ vật liệu VL1 3% VL2 3% 62 3.3.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Mn2+ vật liệu VL1 3% VL2 3%63 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1(a)- Ngƣời dân Đơng Lỗ sử dụng nƣớc chứa asen (b)-Triệu chứng bị sừng hóa vết sám tay nhiễm asen lâu ngày .8 Hình 1.2 Bản đồ phân bố khu vực nhiễm asen giới 11 Hình 1.3 Bản đồ nhiễm asen Bangladesh 12 Hình 1.4 Bản đồ ô nhiễm asen Mỹ 12 Hình 1.5 Các khu vực ô nhiễm asen Việt Nam 12 Hình 1.6 Bản đồ nhiễm asen khu vực Đồng sông Hồng 13 Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể Fe3O4 29 Hình 1.8 Cơ chế hình thành phát triển hạt nanơ dung dịch 31 Hình 2.1 Đƣờng chuẩn mangan 37 Hình 2.2 Dung dịch Fe3+ tƣơng ứng hàm lƣợng Fe3O4/than .38 Hình 2.3 Mang sắt từ lên than (VL1) 39 Hình 2.4 Dung dịch hỗn hợp (Fe2+ + Fe3+) tƣơng ứng hàm lƣợng Fe3O4/than 40 Hình 2.5 Mang sắt từ lên than (VL2) 40 Hình 2.6 Ngun lý phép phân tích EDS 41 Hình 2.7 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 45 Hình 2.8 Đồ thị dạng tuyến tính phƣơng trình Langmuir 45 Hình 3.1 Giản đồ EDS mẫu than hoạt tính VL1 3%, VL2 3% 46 Hình 3.2 Xác định giá trị pHpzc vật liệu 47 Hình 3.3 Biến thiên nồng độ theo thời gian hấp phụ 50 Hình 3.4 Biến thiên dung lƣợng hấp phụ asen theo thời gian hấp phụ VL1 3%và VL2 3% 50 Hình 3.5 Khả hấp phụ asen VL1 3% VL2 3% giá trị pH 52 Hình 3.6 Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ asen VL1 3% 53 Hình 3.7 Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ asen VL2 1% 54 Hình 3.8 Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ asen VL2 3% 55 Hình 3.9 Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ asen VL2 5% 56 viii Hình 3.10 Đƣờng cong hấp phụ động .59 Hình 3.11 Khảo sát thời gian cân hấp phụ mangan VL1 3% 61 Hình 3.12 Khảo sát thời gian cân hấp phụ mangan VL2 3% 61 Hình 3.13 Khả hấp phụ mangan VL1 3% VL2 3% giá trị pH 63 Hình 14 Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Mn2+ VL1 3% 64 Hình 15 Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Mn2+ VL2 3% 66 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Sự phân bố monen từ spin ion Fe2+ Fe3+ 29 Bảng 2.1 Đƣờng chuẩn mangan .36 Bảng 3.1 Giá trị pH trƣớc sau hấp phụ 47 Bảng 3.2 Kết khảo sát sơ khả hấp phụ VL1 48 Bảng 3.3 Kết khảo sát sơ khả hấp phụ VL2 48 Bảng 3.4 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ asen VL1 3% VL2 3% 49 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ asen VL1 3% VL2 3% 51 Bảng 3.6 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại asen VL1 3% .53 Bảng 3.7 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại asen VL2 1% .54 Bảng 3.8 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại asen VL2 3% .55 Bảng 3.9 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại asen VL2 5% .56 Bảng 3.10 Kết khảo sát trình hấp phụ động 58 Bảng 3.11 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ Mn2+ VL1 3% VL2 3% 60 Bảng 3.12 Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Mn2+ VL1 3% VL2 3% 62 Bảng 3.13 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Mn2+của VL1 3% .64 Bảng 3.14 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Mn2+ VL2 3% 65 x Dựa vào đồ thị ta thấy phƣơng trình Langmuir có dạng: y = 0,345x + 0,366 với R2=0,995 Qua ta xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại VL2 5% asen là: qmax = 0,345 = 2,898 (mg/g) Hằng số hấp phụ : 𝑏= 0,345 0,366 = 0,943 (l/mg) Từ kết trình bày cho thấy, với ý đồ lợi dụng tính khử bề mặt than hoạt tính để khử phần Fe(III) Fe(II) tạo kết tủa oxit sắt từ bề mặt than không đạt đƣợc hiệu mong muốn Lý bề mặt than hoạt tính chƣa đƣợc oxi hóa khơng có khả lƣu giữ ion Fe(III) cao; khả tạo lớp oxit sắt từ bề mặt than kém, dẫn đến vật liệu điều chế theo cách có khả hấp phụ asen thấp hơn, đạt giá trị 1,681 mg/g Một lý ngun nhân khơng thành công phƣơng pháp tạo vật liệu oxit sắt từ trực tiếp bề mặt than hoạt tính chƣa chọn đƣợc điều kiện tối ƣu mà thử nghiệm bƣớc đầu Đối với phƣơng pháp tạo vật liệu sắt từ cách kết tủa đồng thời hỗn hợp Fe(III) Fe(II) theo công thức tỷ lệ sắt từ oxit với tác nhân kết tủa amoniac, vật liệu tạo có tải trọng hấp phụ tốt nhiều so với phƣơng pháp tạo kết tủa trực tiếp từ Fe(III) bề mặt có tính khử than Khi hàm lƣợng oxit sắt từ tăng lên tải trọng hấp phụ tăng; nhƣng hàm lƣợng oxit săt từ lớn 5% tải trọng hấp phụ lại giảm Điều đƣợc lý giải phần lỗ xốp than bị oxit sắt từ che lấp khiến diện tích bề mặt than giảm kéo theo tải trọng hấp phụ vật liệu giảm theo Các giá trị tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu VL2 1%; Vl2 3% VL2 5% đạt tƣơng ứng 2,212 mg/g; 2,506 mg/g 2,898 mg/g Nhƣ thấy vật liệu oxit sắt từ mang than hoạt tính oxi hóa với tỷ lệ 5% cho tải trọng hấp phụ cao thực tế sử dụng vật liệu 3% có hiệu hấp phụ nhƣ mặt kinh tế 57 3.2.5 Đánh giá khả xử lý mẫu nước thực VL2 3% Thử nghiệm khả xử lý asen có mẫu nƣớc ngầm thực tế lấy tổ 4, phƣờng Phúc Lợi, quận Long Biên, Hà Nội vật liệu điều chế đƣợc; Mẫu nƣớc ngầm đƣợc lấy trực tiếp, chƣa qua xử lý sơ bộ, từ giếng khoan dùng sinh hoạt gia đình thuộc tổ 4, phƣờng Phúc Lợi; Mẫu đƣợc lấy bảo quản theo quy định Mẫu nƣớc ngầm đƣợc đem phân tích nồng độ asen Kết phân tích đƣợc nồng độ 50 ppb Cho gam VL2 3% vào bình nón với 50 ml nƣớc cất hút chân khơng để loại hết khơng khí mao quản than Sau vật liệu đƣợc nhồi vào cột hấp phụ có đƣơng kính 1cm (nhồi cột theo phƣơng pháp ƣớt để tránh có bọt) Xả lƣợng nƣớc dƣ đến mực nƣớc mặt lớp vật liệu cột Sau cho mẫu nƣớc thực có nồng độ asen 50ppb chảy qua cột với tốc độ ml/phút Lấy phân đoạn 50ml dung dịch qua cột mang phân tích nồng độ asen Kết khảo sát đƣợc thể bảng 3.10 hình 3.10 Bảng 3.10 Kết khảo sát trình hấp phụ động V (ml) C (ppb) V (ml) C (ppb) V (ml) C (ppb) 50 2,50 400 10,0 750 45,0 100 7,50 450 9,50 800 45,0 150 7,50 500 11,0 850 47,5 200 9,50 550 18,0 900 50,0 250 9,50 600 30,5 950 50,0 300 8,50 650 35,0 350 9,50 700 37,5 58 60 50 C (ppb) 40 30 20 10 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Số phân đoạn Hình 3.10 Đường cong hấp phụ động Kết chạy hấp phụ động cột cho thấy VL2 3% sử dụng tốt cho q trình xử lý asen nƣớc cấp thông qua cột hấp phụ Từ đồ thị hình 3.10 thấy phân đoạn từ đến mƣời cho giá trị nồng độ asen ngƣỡng cho phép theo khuyến cáo WHO nồng độ asen nƣớc ăn uống (10 ppb) Thí nghiệm với gam than cột đƣờng kính cm tốc độ dịng chảy ml/phút cho số liệu để đánh giá cho khả xử lý thực tế vật liệu; song qua kết thấy khả ứng dụng vật liệu 3.3 Khảo sát khả hấp phụ mangan vật liệu 3.3.1 Thời gian cân hấp phụ mangan vật liệu VL1 3% VL2 3% Lấy 0,5g VL1 VL2 có hàm lƣợng Fe3O4/than 3% cho vào bình nón dung tích 250 ml có sẵn 50ml dung dịch Mn2+ có nồng độ 1ppm Tiến hành hấp phụ máy lắc thời gian từ phút đến 240 phút Sau khoảng thời gian định mẫu dung dịch đƣợc lấy đem phân tích nồng độ mangan cịn lại Kết khảo sát đƣợc trình bày bảng 3.11 hình 3.11; 3.12 59 Bảng 3.11 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ Mn2+ VL1 3% VL2 3% VL1 3% VL2 3% Thời gian (phút) Abs Ce (mg/L) qe (mg/g) Abs Ce (mg/L) qe (mg/g) 0,128 0,586 0,041 0,132 0,576 0,042 10 0,131 0,566 0,043 0,130 0,556 0,044 20 0,130 0,556 0,044 0,126 0,517 0,048 30 0,129 0,517 0,048 0,126 0,497 0,050 60 0,126 0,497 0,050 0,124 0,477 0,052 120 0,128 0,507 0,049 0,127 0,487 0,051 180 0,126 0,497 0,050 0,130 0,487 0,051 240 0,119 0,505 0,048 0,117 0,485 0,050 60 0,6 0,58 Ce (mg/L) 0,56 0,54 0,52 0,5 0,48 50 100 150 200 250 300 t (phút) Hình 3.11 Khảo sát thời gian cân hấp phụ Mn2+ VL1 3% 0,6 Ce (mg/L) 0,55 0,5 0,45 0,4 50 100 150 200 250 300 t (phút) Hình 3.12 Khảo sát thời gian cân hấp phụ Mn2+ VL2 3% Kết khảo sát hai vật liệu cho thấy tốc độ hấp phụ nhanh gần nhƣ tƣơng đƣơng Đồng thời thời gian để đạt cân hấp phụ đối 61 với hai vật liệu khoảng 60 phút Vì nghiên cứu sử dụng thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Mn2+ vật liệu VL1 3% VL2 3% Lấy 0,5g VL1 VL2 có hàm lƣợng Fe3O4/than 3% cho vào 50ml dung dịch Mn2+ có nồng độ 1ppm giá trị pH từ - 10 Tiến hành lắc đến thời gian cân Dung dịch đƣợc lọc qua giấy băng xanh đem phân tích nồng độ mangan cịn lại Kết đƣợc trình bày bảng 3.12 hình 3.13 Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Mn2+ VL1 3% VL 3% VL1 3% VL2 3% Ce (mg/L) Ce (mg/L) 1,197 1,102 1,217 1,079 0,596 0,467 0,152 0,161 0,112 0,170 0,093 0,202 10 0,162 0,371 pH 62 1,4 1,2 VL1 (3%) Ce (mg/L) VL2 (3%) 0,8 0,6 0,4 0,2 10 pH Hình 3.13 Khả hấp phụ Mn2+ VL1 3% VL2 3% giá trị pH Kết hình 3.13 cho thấy giá trị pH nhỏ ion mangan hầu nhƣ không hấp phụ đƣợc hai vật liệu giá trị pH = nồng độ mangan cịn lại dung dịch sau hấp phụ nhỏ nhất, chứng tỏ pH vật liệu hấp phụ tốt ion mangan(II) Sau giá trị pH = đến pH = 10, nồng độ mangan dung dịch có xu hƣớng tăng lên Vì pH = giá trị tối ƣu để hấp phụ Mn2+ 3.3.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Mn2+ vật liệu VL1 3% VL2 3% Khảo sát đƣợc tiến hành với điều kiện nhƣ trình bày mục 3.3.2 nhƣng pH đƣợc xác định nồng độ mangan dung dịch tăng dần từ đến 50 mg/L Kết khảo sát đƣợc trình bày bảng 3.13 (VL1 3%) bảng 3.14 (VL2 3%) hình 3.14; hình 3.15 63 Bảng 3.13 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Mn2+của VL1 3% C0 (ppm) Ce (ppm) qe Ce/qe 0,497 0,050 9,881 0,904 0,11 8,248 2,301 0,27 8,525 10 6,205 0,380 16,35 20 15,6 0,44 35,455 30 25,512 0,449 56,845 50 45,05 0,495 91,01 VL1 3% 100 90 y = 1,897x + 6,291 R² = 0,996 80 Ce/qe 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 Ce (mg/L) Hình 3.14 Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Mn2+ VL1 3% 64 Dựa vào đồ thị ta thấy phƣơng trình Langmuir có dạng: y = 1,897x + 6,291, R² = 0,996 Qua ta xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại VL1 3% Mn2+ là: qmax = 1,897 = 0,527 (mg/g) Hằng số hấp phụ : 1,897 b= 6,291 = 0,302 (l/mg) Bảng 3.14 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Mn2+ VL2 3% C0 (ppm) Ce (ppm) qe (mg/g) Ce/qe 0,458 0,054 8,450 0,703 0,130 5,420 1,712 0,329 5,207 10 6,012 0,399 15,075 20 14,3 0,57 25,088 30 24,62 0,538 45,762 50 44,5 0,55 80,909 65 90 y = 1,699x + 4,152 R² = 0,993 80 70 Ce/qe 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 Ce (ppm) Hình 3.15 Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Mn2+ VL2 3% Phƣơng trình Langmuir có dạng: y = 1,699x + 4,152 , R² = 0,993 Qua ta xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại VL2 3% Mn2+ là: 𝑞𝑚𝑎𝑥 = 1,699 = 0,589(mg/g) Hằng số hấp phụ : 𝑏= 1,699 4,152 =0,409(l/mg) Từ kết cho thấy khả hấp phụ vật liệu ion Mn(II) khơng tốt Vì giá trị pH nhỏ pHpzc bề mặt vật liệu mang hiệu ứng điện tích dƣơng mà mangan lại dạng ion Mn2+ chế hấp phụ tĩnh điện xảy Phần nhỏ mangan bị hấp phụ chế trao đổi ion với nhóm chức carboxylic than hoạt tính oxi hóa chế hấp phụ Mn(II) qua cầu O với sắt từ bề mặt than (Fe-O-Mn) Khả hấp phụ theo chế thấp, dẫn đến khả hấp phụ Mn thấp 66 KẾT LUẬN Sau q trình làm luận văn, chúng tơi rút số kết luận khả biến tính than hoạt tính làm vật liệu xử lý asen kim loại nặng nƣớc sinh hoạt nhƣ sau: Đã điều chế thành công vật liệu oxit sắt từ gắn lên bề mặt than hoạt tính hai quy trình: (1) lợi dụng tính chất khử bề mặt than hoạt tính khử phần Fe(III) Fe(II) để tạo oxit sắt từ (2) trộn tỷ lệ Fe(III) Fe(II) theo công thức sắt từ thủy phân tạo kết tủa bề mặt than với tỷ lệ sắt từ/than khác làm vật liệu hấp phụ asen kim loại nặng (đại diện Mn) nƣớc cấp sinh hoạt Đã nghiên cứu đánh giá khả hấp phụ asen(V) mangan(II) vật liệu điều chế theo hai phƣơng pháp nói Hàm lƣợng oxit sắt từ/than cho khả xử lý tốt từ 3% đến 5% Với hàm lƣợng thấp cao cho khả xử lý không cao Để xử lý asen, thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút pH = khả xử lý asen VL2 3% tốt VL1 3% Tải trọng hấp phụ asen VL1 3% 1,681 (mg/g), VL2 1% 2,212 (mg/g), VL2 3% 2,506 (mg/g) VL2 5% 2,898 (mg/g) Bƣớc đầu nghiên cứu khả hấp phụ động asen VL2 3% cho thấy VL2 3% có khả xử lý asen hấp phụ động với mẫu nƣớc tổ 4, Phúc Lợi, Long Biên Nghiên cứu xử lý Mn2+ cho thấy thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút pH = Tuy khả xử lý Mn2+ VL2 3% tốt VL1 3% nhƣng tải trọng hấp phụ Mn2+ VL1 3% VL2 3% thấp (tƣơng ứng 0,527 mg/g 0,589 mg/g) Nguyên nhân đƣợc lý giải chủ yếu hiệu ứng điện tích bề mặt vật liệu trƣớc sau giá trị pHpzc 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Hồng Ngọc Cang (1963), Hóa vơ cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội Hoàng Ngọc Cang (2001), Hoàng Nhâm, Hóa vơ (tập 2), NXB Giáo dục Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội Vũ Đình Cự, Từ học, NXB Khoa học Kỹ thuật Đặng Văn Can, Đ.T Sự, H.V Bính, Đ.N Phong Đ.T.N Huyền (2008), “Nguy ô nhiễm asen môi trƣờng tự nhiên Việt Nam giải pháp phịng ngừa”, Tạp chí địa chất, 308 Vũ Đăng Độ (1999), Hóa học ô nhiễm môi trường , NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Hồng Côn, Đặng Kim Loan (2005), Động học xúc tác, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Trần Tứ Hiếu, Lâm Ngọc Thụ (2000), Phân tích định tính, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Trịnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo dục, Hà Nội 10 Đỗ Ngọc Khê, Tơ Văn Thiệp, Nguyễn Văn Hồng, Đỗ Bình Minh (2007), “Nghiên cứu đặc điểm đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ nitroglyxerin từ pha lỏng số loại than hoạt tính”, Tạp chí Hóa Học, 45(5), tr.619-623 11 ILGLINK (1997), Hóa đại cương (tập ), Lê Mậu Quyền dịch 12 Trƣờng đại học Mỏ - Địa chất (2008), Báo cáo kết đề tài khoa học công nghệ năm 2007 – 2008: Nguồn gốc phân bố Amoni Asen tầng chứa nước đồng sông Hồng, Hà Nội 13 Đặng Thị Quỳnh Lan (2015), Nghiên cứu tổng hợp ứng dụng số vật liệu khung kim loại - hữu cơ, Luận án tiến sĩ, Đại học sƣ phạm - Đại Học Huế 68 14 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí Tập 2, NXB Giáo dục, Hải Phịng 15 Nguyễn Trọng Uyển (2003), Hóa học vơ , NXB ĐH sƣ phạm Hà Nội 16 Trịnh Thị Thanh (2008), Độc học, môi trường sức khỏe người, NXB ĐHQGHN 17 Vũ Minh Thắng (2012), Nghiên cứu xử lý Asen nước ngầm vật liệu Zeolit biến tính đioxit mangan (MnO2), Luận văn thạc sỹ khoa học Môi trƣờng, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 18 Nguyễn Lê Thanh Vân (2012), Nghiên cứu phương pháp trắc quang xác định asen thuốc thử Safranine, Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu tiếng anh 19 Arsenic Contamination in Asia (2005), Aworld bank and water and sanitationprogram report, Mar 20 Ajay Kumar Gupta, Mona Gupta (2005), Biomaterials 26 3995–4021 21 Bansal R.C., Goyal M.(2005), Activated Carbon Adsorption, Taylor & Francis Group, USA 22 Chowdhury T.R., Basu G.K, Mandal B.K, Biswas B.K, Samanta G, ChowdhuryU.K, Chandra C.R, Lohd D, Roy S.L, Saha K.C, Roy S, Kabir S,Quamruzzaman Q and Chakraborti D (1999), “Arsenic poisoning in theGanges delta”, Nature, 401, 545-546 23 Dinesh Mohan, Pittman Jr (2007), “Arsenic Removal from Water/Wastewater Using Adsorbent-A Critical Review”, J.Hazard Mater, 142 24 Dion E.Gile, Mamata Mohapatra, Touma B.Issa, Shashi Anand, Pritam Singh (2011), “Iron and aluminium based adsorption strategies for removing arsenic from water”, Journal of Environmental Management, 92, pp 30113022 25 Ernest O Kartinen Jr, Christopher J Martin (1995), “An overview of arsenic removal processes”, Desalination, 103, pp 79-88 69 26 Eid I.Brima, Parvez I.Haris, Richard O.Jenkins, Dave A.Polya, Andrew G.Gault, Chris F.Harrington (2006), “Understanding arsenic metabolism through a comparative study of arsenic levels in the urine, hair and fingernails of healthy volunteers from three unexposed ethnic groups in the United Kingdom”, Toxicology and Applied Pharmacology, 216, pp 122 - 130 27 Ilker Akin, Gulsin Arslan, Ali Tor, Mustafa Ersoz, Yunus Cengeloglu (2012), “Asenic (V) removal from underground water by magnetic nanoparticles synthesized fromwaste red mud”, Journal of Hazardous Materials, 235, pp 62-68 28 Moseley, H G J (1913), “The high frequency spectra of the elements”, Phil Mag, pp 1024 29 Marek Kosmulski (2002), “The pH-Dependent Surface Charging and the Points of Zero Charge”, Journal of Colloid and Interface Science, 253, pp 77-87 30 Monique Bissen, Fritz H Frmmel (2003), “Arsenic –a review Part II: Oxidationof Arsenic and its Removal in Water Treatment”, Acta Hydrochim, 32(2), pp.81-1 31 Marek Kosmulski (2004), “The pH-Dependent Surface Charging and the Points of Zero Charge II update”, Journal of Colloid and Interface Science, 275, pp 214-224 32 Marsh Harry, Rodriguez-Reinoso Francisco (2006), Activated Carbon, Elsevier, Spain 33 Marek Kosmulski (2006), “The pH-Dependent Surface Charging and the Points of Zero Charge III update”, Journal of Colloid and Interface Science, 298, pp 730-741 34 Matthew Polizzoto, Benjamin D.Kocar, Shawn G Benner, Michael Sampson and Scott Fredorf (2008),“Near Surface Wetland Sediments as a Source of Arsenic Release to Ground Water in Asia”, Nature, 454, pp 505-508 70 35 Massart, R (1981) "Preparation of aqueous magnetic liquids in alkaline and acidic media", IEEE Transactions on Magnetics 17 (2): 1247–1248 36 Murday, J.S (2002), AMPTIAC Newsletter , (1), 37 Massart R and Cabuil V 1987 J Chem Phys 84 967 38 Pradyot Patnaik Handbook of Inorganic Chemicals McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8 39 Paola Castaldi, Margherita Silvetti, Stefano Enzo, Pietro Melis (2010), “Study of sorption processes and FT-IR analysis of arsenate sorbed onto red muds (a bauxite ore processing waste”), Journal of Hazardous Materials, 175, pp 172-178 40 HuJ, LoIM, Chen G (2004), “Removal of Cr(VI) by Magnetite (Fe3O4) nanoparticles” Water Sci Technol, 50(12), pp 139 - 46 41 Sonia Aredes, Bern Klein, Marlk Pawlik (2013), “The removal of Arsenic fromwater using natural iron oxide minerals”, Journal of cleaner Production, 29-30, pp 208-213 42 Sugimoto T and Matijevic E 1980 J Colloid Interface Sci 74 227 43 Yin Chun Yang, Aroua Mohd Kheireddine (2007), “Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions”, Separation and Purification Technology, 52, pp 403–415 44 Virender K Sharma, Mary Sohn (2009), “Aquatic arsenic: Toxicity,speciation, transformations, and remediation”, Environment International, 35, tr 743-759 45 Rayner-Canham, Geoffrey and Overton (2003), “Tina Descriptive Inorganic Chemistry”, Macmillan, p 491 71 ... Thị Hằng NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT THAN HOẠT TÍNH GẮN OXIT SẮT TỪ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ ASEN VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC SINH HOẠT Chun ngành: Hóa mơi trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA... hai loại vật liệu này, lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu biến tính bề mặt than hoạt tính gắn oxit sắt từ làm vật liệu xử lý asen kim loại nặng nước sinh hoạt? ?? Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề ô nhiễm nƣớc... phụ vật lý biến tính hồn tồn đặc điểm bề mặt phản ứng bề mặt than 1.4.5.3 Biến tính bề mặt than lưu huỳnh hóa Các hợp chất cacbon - lƣu huỳnh bề mặt đƣợc nghiên cứu rộng rãi than gỗ, than hoạt tính,