Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI

Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI Nghiên cứu xử lý ASEN trong nước ngầm sử dụng vật liệu hạt zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC NGẦM SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẠT ZEOMANGAN KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ SIÊU HẤP THU CDI GVHD: SVTH: MSSV: Khoá: TS ĐỖ HỮU QUYẾT LÊ NGỌC QUANG 16130053 2016-2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020 LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn xin gửi đến trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh cho tơi có mợt mơi trường học tập, nghiên cứu chun sâu ngồi giúp bổ sung kỹ mềm cần thiết cho kĩ làm việc sau qua buổi tọa đàm hữu ích Bên cạnh đó, ngơi trường tơi có thêm nhiều bạn bè, nhiều kỉ niệm đẹp quãng đời sinh viên Tiếp theo tơi xin gửi lời cảm ơn đến tồn bộ quý thầy cô khoa Khoa học Ứng dụng cung cấp truyền đạt kiến thức chuyên ngành giúp đỡ nhiều suốt bốn năm học vừa qua Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến: - Giảng viên hướng dẫn TS Đỗ Hữu Quyết, người trực tiếp hỗ trợ giúp thực đồ án - Các anh bộ phận R&D Công Ty TNHH Công Nghệ Vietdream giúp đỡ tơi tận tình dẫn tơi cách vận hành máy CDI - Bạn Phan Thanh Danh – sinh viên khóa K16, khoa Khoa học Ứng dụng hỗ trợ tơi q trình thực thí nghiệm - Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn đến tác giả, đồng tác giả viết khoa học nước mà sử dụng tham khảo - Và lời cảm ơn cuối xin gửi đến gia đình tơi mang lại cho tơi có mợt tinh thần thoải mái để hoàn thành đồ án Mặc dù cố gắng thực hoàn thành đồ án một cách tốt chắn tránh khỏi sai sót, mong q Thầy (Cơ) hỗ trợ, góp ý để tơi hồn thiện tốt Tôi xin chân thành cảm ơn! Lê Ngọc Quang viii MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN v LỜI CẢM ƠN viii LỜI CAM ĐOAN ix MỤC LỤC x DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xv DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU .xvii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xix LỜI MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Các vấn đề nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tính đề tài Kết cấu khóa luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan asen 1.1.1 Giới thiệu chung asen 1.1.2 Cấu trúc tính chất asen a) Cấu trúc chung asen b) Tính chất nguyên tử c) Tính chất lí, hóa học 1.1.3 Một số hợp chất quan trọng asen a) Asen hydrua hay asin AsH3 b) Asen(III) oxit 10 c) Axit orthoaseno 10 d) Asen(V) oxit 10 x e) Axit asenic 11 1.1.4 Các dạng tồn asen 11 1.2 Tình hình nhiễm asen giới Việt Nam 14 1.2.1 Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm asen nước ngầm 14 1.2.2 Tình hình nhiễm asen giới 15 1.2.3 Tình hình ô nhiễm asen nước ngầm Việt Nam tỉnh An Giang 17 1.3 Ảnh hưởng asen đến sức khỏe người sinh vật 21 1.3.1 Cơ chế gây độc asen 21 1.3.2 Quy định nồng độ giới hạn asen nước uống 22 1.3.3 Ảnh hưởng asen đến sức khỏe người sinh vật 23 1.4 Các phương pháp xử lý asen nguồn nước bị ô nhiễm 28 1.4.1 Phương pháp keo tụ 28 a) Keo tụ - kết tủa 28 b) Keo tụ hóa chất 29 1.4.2 Phương pháp oxy hóa 29 a) Oxy hóa asen khơng khí 29 b) Oxy hóa asen tác nhân hóa học 29 c) Oxy quang hóa 30 1.4.3 Phương pháp màng 31 a) Vi lọc (MF) 31 b) Siêu lọc (UF) 31 c) Lọc nano (NF) 31 d) Thẩm thấu ngược (RO) 32 e) Điện thẩm tách (ED) 32 1.4.4 Hấp phụ 33 a) Hấp phụ nhơm hoạt hóa 33 b) Hấp phụ oxit nhơm hoạt hóa 33 c) Hấp phụ vật liệu Laterite đá ong 33 xi d) Hấp phụ lên vật liệu có thành phần mangan oxide 34 e) Sử dụng viên sắt có chứa clo 34 f) Sử dụng mạt sắt kết hợp với cát 34 g) Hydroxit sắt 35 1.4.5 Trao đổi ion 35 1.4.6 Công nghệ lọc qua lớp vật liệu lọc cát 35 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 37 2.1 Quá trình hấp phụ 37 2.1.1 Giới thiệu chung chất hấp phụ 37 2.1.2 Động học trình hấp phụ 38 2.2 Công nghệ siêu hấp thu CDI 39 2.2.1 Cơng nghệ CDI gì? 39 2.2.2 Nguyên lý hoạt động công nghệ CDI 39 2.3 Chỉ số TDS có nước sinh hoạt nước uống 41 2.3.1 TDS gì? 41 2.3.2 TDS sinh từ đâu? 42 2.3.3 Ý nghĩa mức TDS 42 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất mẫu nước thí nghiệm 44 3.1.1 Dụng cụ 44 3.1.2 Thiết bị 44 3.1.3 Hóa chất 45 3.1.4 Mẫu nước thí nghiệm 45 3.2 Nguyên vật liệu sử dụng 46 3.2.1 Giới thiệu vật liệu hạt Zeomangan 46 3.2.2 Thông số kỹ thuật hạt Zeomangan 47 3.3 Các phương pháp phân tích 47 3.3.1 Phương pháp quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ ICP-MS 47 xii 3.3.2 Phổ tán xạ lượng tia X (EDS) 48 3.3.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 48 3.3.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 49 3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ asen(III) vật liệu theo phương pháp cột 50 3.4.1 Chuẩn bị cột hấp phụ 50 3.4.2 Ảnh hưởng pH 51 3.4.3 Ảnh hưởng cation 51 3.4.4 Quy trình xử lý nước nhiễm asen(III) cột lọc thô hạt Zeomangan51 3.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình hấp phụ asen(III) lọc siêu hấp thu CDI 52 3.5.1 Chuẩn bị lọc CDI 52 3.5.2 Ảnh hưởng pH 52 3.5.3 Ảnh hưởng cation 52 3.5.4 Quy trình xử lý nước nhiễm asen(III) lọc siêu hấp thu CDI 53 3.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình xử lý asen(III) kết hợp vật liệu theo phương pháp cột với lọc siêu hấp thu CDI 53 3.6.1 Ảnh hưởng pH 53 3.6.2 Ảnh hưởng cation 53 3.6.3 Quy trình xử lý nước nhiễm asen(III) kết hợp vật liệu theo phương pháp cột với lọc siêu hấp thu CDI 54 3.7 Khảo sát thay đổi pH nước nguồn sử dụng hạt nâng pH Corosex Clack 54 3.7.1 Giới thiệu hạt nâng pH Corosex Clack 54 3.7.2 Chuẩn bị cột thí nghiệm 55 3.7.3 Quy trình khảo sát thay đổi pH nước nguồn sử dụng hạt nâng pH Corosex Clack 56 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 4.1 Đặc tính vật liệu 57 4.1.1 Phổ tán xạ lượng tia X (EDS) 57 4.1.2 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 58 xiii 4.1.3 Cấu trúc bề mặt vật liệu phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 59 4.2 Kết nghiên cứu trình hấp phụ asen(III) vật liệu theo phương pháp cột 59 4.2.1 Ảnh hưởng pH 59 4.2.2 Ảnh hưởng cation 60 4.3 Kết nghiên cứu trình hấp phụ asen(III) lọc siêu hấp thu CDI 61 4.3.1 Ảnh hưởng pH 61 4.3.2 Ảnh hưởng cation 61 4.4 Kết nghiên cứu trình hấp phụ asen(III) kết hợp vật liệu theo phương pháp cột với lọc siêu hấp thu CDI 62 4.4.1 Ảnh hưởng pH 62 4.4.2 Ảnh hưởng cation 63 4.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng điện áp tốc độ dòng chảy tới lọc siêu hấp thu CDI 64 4.6 Kết nghiên cứu khả xử lý nước cứng lọc siêu hấp thu CDI 69 4.7 Kết khảo sát thay đổi pH nước nguồn sử dụng hạt nâng pH Corosex Clack 70 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 xiv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ppm parts per million một phần triệu ppb parts per billion một phần tỷ atm atmosphere ATP Adenosine triphosphate EDTA Ethylene Diamine Tetra Aceticacid MMA Monomethyl arsenic DMA Dimethyl arsenic QCVN Quy chuẩn Việt Nam BYT Bộ Y tế MF Microfiltration Vi lọc UF Ultrafiltration Siêu lọc NF Nanofiltration Lọc nano RO Reverse osmosis Thẩm thấu ngược ED Electrodialysis Điện thẩm tách EDR Electrodialysis reversal Điện thẩm tách đảo chiều CDI Capacitive Deionization Công nghệ siêu hấp thụ tĩnh điện TDS Total Dissolved Solids Tổng lượng chất rắn hòa tan SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét xv Field Emission Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X Inductively Coupled PlasmaMass Spectrometry Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ RFP Radio Frequency Power Bộ phát cao tần EDS Energy Dispersive X-ray Spectroscopy Phổ tán xạ lượng tia X FE-SEM XRD ICP-MS xvi DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mợt số tính chất vật lý As dạng kim loại [11] Bảng 1.2 Một số đặc điểm hidrua EH3 [11] Bảng 1.3 Các trạng thái bền asen(III) asen(V) điều kiện oxy hóa khử pH 13 Bảng 1.4 Một số dạng asen mẫu sinh học môi trường [26] 13 Bảng 1.5 Nồng độ asen nước ngầm một số nơi giới [7] 16 Bảng 1.6 Kết điều tra sơ bộ ô nhiễm asen nước ngầm 12 tỉnh [13] 19 Bảng 1.7 Tổng hợp tình hình nhiễm asen nước ngầm tồn tỉnh An Giang [15] 20 Bảng 1.8 Hàm lượng asen thể người [21] 23 Bảng 1.9 Sự nhiễm độc asen theo thời gian tiếp xúc [39] 24 Bảng 1.10 Các mức asen thực phẩm sinh vật biển [30] 27 Bảng 1.11 Kích thước lỗ mao quản [18] 32 Bảng 3.1 Các thiết bị sử dụng 44 Bảng 3.2 Các hóa chất sử dụng q trình nghiên cứu 45 Bảng 3.3 Các thông số hạt Zeomangan 47 Bảng 4.1 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu pH = 4,5 ± 0,1 59 Bảng 4.2 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu pH = ± 0,1 60 Bảng 4.3 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2+đến hiệu xử lý As(III) 60 Bảng 4.4 Hiệu suất hấp phụ asen(III) bộ lọc siêu hấp thu CDI pH = 4,5 ± 0,1 61 Bảng 4.5 Hiệu suất hấp phụ asen(III) bộ lọc siêu hấp thu CDI pH = ± 0,1 61 Bảng 4.6 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2+đến hiệu xử lý As(III) 62 Bảng 4.7 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu Zeomangan kết hợp với bộ lọc siêu hấp thu CDI pH = 4,5 ± 0,1 62 Bảng 4.8 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu Zeomangan kết hợp với bộ lọc siêu hấp thu CDI pH = 7,5 ± 0,1 62 Bảng 4.9 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu Zeomangan kết hợp với bộ lọc siêu hấp thu CDI pH = ± 0,1 63 Bảng 4.10 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2+đến hiệu xử lý As(III) 64 xvii qua bộ lọc siêu hấp thu CDI với tốc độ 330 ml/phút, điện áp 3,52 V Ảnh hưởng cation đến khả hấp phụ vật liệu thể Bảng 4.6 Bảng 4.6 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2+đến hiệu xử lý As(III) Hàm lượng Fe2+ (mg/l) 0,15 Nồng độ asen(III) sau xử lý (mg/l) 2,4 Hiệu suất (%) 63,64 Kết hợp với Bảng số liệu 4.4 4.5, thấy có thêm hàm lượng Fe2+ hiệu suất xử lý asen(III) bợ lọc siêu hấp thu CDI có giảm đáng kể từ khoảng 67% xuống 63% Vì vậy, để tối ưu việc xử lý asen(III) kết hợp vật liệu lọc Zeomangan với bộ lọc siêu hấp thu CDI 4.4 Kết nghiên cứu trình hấp phụ asen(III) kết hợp vật liệu theo phương pháp cột với lọc siêu hấp thu CDI 4.4.1 Ảnh hưởng pH Để khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(III) vật liệu hạt Zeomangan kết hợp với bộ lọc siêu hấp thu CDI, khảo sát tốc đợ dịng chảy 330 ml/phút, điện áp 3,52 V Kết trình bày Bảng 4.7 – 4.9 Hình 4.4 Bảng 4.7 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu Zeomangan kết hợp với lọc siêu hấp thu CDI pH = 4,5 ± 0,1 Nồng độ asen(III) nước nguồn (mg/l) 6,1 Nồng độ asen(III) sau xử lý (mg/l) 0,026 Hiệu suất (%) 99,57 Bảng 4.8 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu Zeomangan kết hợp với lọc siêu hấp thu CDI pH = 7,5 ± 0,1 Nồng độ asen(III) nước nguồn (mg/l) 6,6 Nồng độ asen(III) sau xử lý (mg/l) 0,021 Hiệu suất (%) 99,68 62 Bảng 4.9 Hiệu suất hấp phụ asen(III) vật liệu Zeomangan kết hợp với lọc siêu hấp thu CDI pH = ± 0,1 Nồng độ asen(III) nước nguồn (mg/l) 7,4 Nồng độ asen(III) sau xử lý (mg/l) 0,004 Hiệu suất (%) 99,95 100 Hiệu suất (%) 99.95 99.9 99.85 99.8 99.75 99.7 99.65 99.6 99.55 10 pH Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ asen Dựa vào kết Bảng 4.7 – 4.9 Hình 4.4, thấy rõ kết hợp vật liệu Zeomangan với bợ lọc siêu hấp thu CDI hiệu xử lý asen(III) nước nguồn tăng lên một cách rõ rệt lên, hiệu suất đạt tới 99% Vật liệu lọc hạt Zeomangan đóng vai trị cợt lọc thơ vừa để hấp phụ asen mợt phần vừa để chuyển hóa asen(III) lên asen(V) dạng anion H2AsO4- HAsO42- khoảng pH = 4,5÷9 tạo tiền đề giúp cho bợ lọc siêu hấp thu CDI loại bỏ anion một cách hiệu nhờ chế loại bỏ ion bộ lọc CDI Tại pH = 9, có hiệu suất xử lý asen(III) cao nhất, nước sau lọc đạt tiêu asen giới hạn nồng độ asen nước uống cho phép nhỏ 0,01 ppm 4.4.2 Ảnh hưởng cation Khảo sát với nước nguồn giả lập nhiễm asen(III) có nồng đợ 6,6 ppm kết hợp với cation Fe2+ Thí nghiệm tiến hành pH = 7,5 ± 0,1 Dẫn dung dịch chảy liên tục với tốc độ 330 ml/phút, điện áp 3,52 V Ảnh hưởng cation đến khả hấp phụ thể Bảng 4.10 63 Bảng 4.10 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2+đến hiệu xử lý As(III) Hàm lượng Fe2+ (mg/l) 0,15 Nồng độ asen(III) sau xử lý (mg/l) 0,058 Hiệu suất (%) 99,12 So sánh với kết Bảng 4.8, có mặt hàm lượng Fe2+ hiệu suất xử lý asen(III) giảm từ 99,68% xuống 99,12% Do Fe(II) bổ sung dạng FeCl2 đồng thời làm tăng hàm lượng clorua nước, ion Cl- cùng điện tích với anion HAsO42- hình thành cạnh tranh hấp phụ anion với ngồi Fe3+ có điện tích lớn nên ưu tiên hấp phụ ion Fe3+ trước điều dẫn đến việc hấp phụ As giảm không đáng kể Ngoài việc loại bỏ asen(III) xuống tiêu nước uống cho phép, tiêu khác quan trọng để xác định chất lượng nguồn nước có đảm bảo chất lượng tốt cho sức khỏe uống hay khơng, chúng tơi khảo sát đến số TDS 4.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng điện áp tốc độ dòng chảy tới lọc siêu hấp thu CDI Chúng khảo sát ba mẫu nước nguồn với ba mức TDS khác sau tiến hành thay đổi điện áp tốc đợ dịng chảy nước nguồn đầu vào để xem ảnh hưởng đến mức TDS nước lọc nào, kết thu được: Bảng 4.11 Các thông số tiêu nguồn nước qua trực tiếp lọc siêu hấp thu CDI tốc độ dòng chảy 330 ml/phút, điện áp 3,52 V Thông số STT Chỉ tiêu TDS (ppm) Xả 55 335 695 340 300 715 325 580 715 365 105 Lưu lượng/chu kỳ (ml) TDS (ppm) Lọc Lưu lượng/chu kỳ (ml) TDS (ppm) Nguồn Lưu lượng/chu kỳ (ml) 275 64 Ta thấy, TDS nguồn nước đầu vào lớn ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước lọc, TDS lớn nguồn nước lọc tinh khiết Do TDS cao nghĩa hàm lượng ion khống chất kim loại nặng có nước nhiều, qua bộ lọc siêu hấp thu CDI mợt khoảng thời gian nguồn nước mà có ion (TDS thấp) bị hút, giữ lớp điện cực CDI triệt để Và số TDS xả lớn chứng tỏ khả lọc tốt khiến số TDS lọc thấp Bảng 4.12 Các thông số tiêu nguồn nước qua trực tiếp lọc siêu hấp thu CDI tốc độ dòng chảy 1080 ml/phút, điện áp 3,52 V Thông số STT Chỉ tiêu TDS (ppm) Xả 55 405 1825 575 10 670 1840 575 25 895 1840 585 105 Lưu lượng/chu kỳ (ml) TDS (ppm) Lọc Lưu lượng/chu kỳ (ml) TDS (ppm) Nguồn Lưu lượng/chu kỳ (ml) 275 Khi tăng tốc đợ dịng chảy từ 330 lên 1080 ml/ phút giữ nguyên một mức điên áp 3,52 V có thay đổi rõ rệt đến mức TDS nước uống Cụ thể mức TDS tăng tăng tốc đợ dịng chảy nguồn nước đầu vào Do xét một điều kiện nước đầu vào, một khoảng thời gian Ở tốc độ dịng chảy nước đầu vào thấp khả ion bị bắt giữ lớp điện cực nhiều thời gian tiếp xúc với lớp điện cực lâu so với tốc đợ dịng chảy lớn Ngoài lượng nước lọc tăng đáng kể so với trường hợp có tốc đợ dịng chảy thấp 65 Bảng 4.13 Các thông số tiêu nguồn nước qua trực tiếp lọc siêu hấp thu CDI tốc độ dòng chảy 330 ml/phút, điện áp 1,46 V Thông số STT Chỉ tiêu TDS (ppm) Xả 55 180 905 405 280 895 410 560 875 440 105 Lưu lượng/chu kỳ (ml) TDS (ppm) Lọc Lưu lượng/chu kỳ (ml) TDS (ppm) Nguồn Lưu lượng/chu kỳ (ml) 275 Khi giữ ngun tốc đợ dịng chảy 330 ml/phút thay đổi điện áp giảm xuống cịn 1,46 V TDS lọc thấp so với mức điện áp 3,52 V Điều điện áp thấp khả hút bắt giữ ion lớp điện cực điện áp cao Nhưng điện áp cao có khả xảy tượng điện phân nước hai điện cực chu kỳ lọc làm sinh khí ảnh hưởng đến nguồn nước uống Dựa vào kết Bảng 4.11 – 4.13, ta biểu diễn ảnh hưởng tốc đợ dịng chảy điện áp tới mức TDS lọc Hình 4.5 4.6 66 Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ dòng chảy tới mức TDS lọc điện áp 3,52 V Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng điện áp tới mức TDS lọc tốc độ dòng chảy 330 ml/phút 67 Ở Hình 4.5 4.6, ta thấy rõ tốc đợ dịng chảy điện áp ảnh hưởng lớn đến TDS lọc Khi tốc đợ dịng chảy lớn kéo theo TDS lọc lớn, điện áp ngược lại, TDS lọc mức điện áp thấp cao mức điện áp cao  Đánh giá tỷ lệ thu hồi nước lọc siêu hấp thu CDI Dựa vào số liệu Bảng 4.11 – 4.13, kết tính tốn trình bày Bảng 4.14 – 4.16 Hình 4.7 Bảng 4.14 Tỷ lệ thu hồi nước lọc siêu hấp thu CDI tốc độ dòng chảy 330 ml/phút, điện áp 3,52 V STT Nguồn nước (ppm) Tỷ lệ thu hồi nước (%) 55 67,1 105 68,7 275 66,2 Bảng 4.15 Tỷ lệ thu hồi nước lọc siêu hấp thu CDI tốc độ dòng chảy 1080 ml/phút, điện áp 3,52 V STT Nguồn nước (ppm) Tỷ lệ thu hồi nước (%) 55 76,1 105 76,2 275 75,9 Bảng 4.16 Tỷ lệ thu hồi nước lọc siêu hấp thu CDI tốc độ dòng chảy 330 ml/phút, điện áp 1,46 V STT Nguồn nước (ppm) Tỷ lệ thu hồi nước (%) 55 69,1 105 68,6 275 66,5 68 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ dòng chảy tới tỷ lệ thu hồi nước điện áp 3,52 V Tỷ lệ thu hồi nước phụ thuộc phần lớn vào tốc đợ dịng chảy nguồn nước đầu vào, kết Bảng 4.15 Hình 4.7 cho thấy rõ lưu lượng dịng chảy tốc đợ 1080 ml/phút có tỷ lệ nước thu hồi cao trung bình khoảng 76% so với khoảng 67% tốc độ dịng chảy 330 ml/phút Điện áp cấp vào cho bợ lọc CDI không ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ thu hồi nước mà ảnh hưởng đến mức TDS nguồn nước Vì vậy, có tỷ lệ thu hồi nước cao số TDS nguồn nước cao Tuy TDS cao chưa nguồn nước không đảm bảo, mà TDS cao cung cấp nhiều khống có lợi (Na+, Mg2+, Ca2+, K+) cho sức khỏe nước uống tinh khiết có mức TDS thấp, tùy theo nhu cầu sử dụng người dùng mà điều chỉnh chất lượng nước khác 4.6 Kết nghiên cứu khả xử lý nước cứng lọc siêu hấp thu CDI Chúng khảo sát khả xử lý nước cứng bộ lọc siêu hấp thu CDI bằng cách pha CaCl2 vào nước nguồn Dẫn nguồn nước nhiễm có TDS 530 ppm chảy liên tục qua bộ lọc siêu hấp thu CDI với tốc đợ dịng chảy 330 ml/phút, điện áp 3,2 V Hàm lượng độ cứng nước xác định bằng phương pháp chuẩn độ EDTA Kết thu thể Bảng 4.17 69 Bảng 4.17 Khả xử lý nước cứng lọc siêu hấp thu CDI Nồng độ độ cứng nguồn nước giả lập (mg/l) 195 TDS lọc (mg/l) 20 Nồng độ độ cứng sau xử lý (mg/l) 4,5 Hiệu suất (%) 97,69 Chúng khảo sát nguồn nước ngầm nhiễm mặn tỉnh Khánh Hịa có TDS 5030 ppm Chúng tơi pha lỗng nguồn nước nhiễm xuống TDS 2440 ppm Dẫn nguồn nước nhiễm chảy liên tục qua bộ lọc siêu hấp thu CDI với tốc đợ dịng chảy 330 ml/phút, điện áp 2,8 V Hàm lượng độ cứng nước xác định bằng phương pháp chuẩn độ EDTA Kết thu thể Bảng 4.18 Bảng 4.18 Khả xử lý nước cứng tỉnh Khánh Hòa lọc siêu hấp thu CDI Nồng độ độ cứng nước ngầm (mg/l) 1440 TDS lọc (mg/l) 540 Nồng độ độ cứng sau xử lý (mg/l) 276 Hiệu suất (%) 80,83 Từ kết bảng trên, bộ lọc siêu hấp thu CDI có khả xử lý nguồn nước cứng tốt, xử lý xuống mức tiêu nước uống cho phép nhỏ 300 mg/l Ngay nguồn nước có đợ cứng cao khoảng 1440 ppm 4.7 Kết khảo sát thay đổi pH nước nguồn sử dụng hạt nâng pH Corosex Clack Để tăng khả hiệu xử lý asen(III) nguồn nước ngầm thực tế, khảo sát thay đổi pH vật liệu hạt Corosex Clack Kết thu sau Bảng 4.19 Sự thay đổi pH vật liệu hạt Corosex Clack pH nguồn nước vào pH nguồn nước 5,8 9,5 4,5 9,5 70 Trong nguồn nước có mức pH từ 4-6, hạt Corosex Clack đảm bảo độ pH nước đầu lớn Do đó, ta áp dụng vào cợt lọc thơ phía vật liệu hạt Zeomangan để nâng pH nguồn nước ngầm mà thường có pH thấp từ khoảng 4-5 để góp phần loại bỏ hiệu asen(III) mà khơng cần phải dùng hóa chất 71 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu luận án, rút mợt số kết luận sau: - Đã nghiên cứu thành phần cấu trúc bề mặt vật liệu hạt Zeomangan bằng phương pháp đại (phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM, phương pháp nhiễu xạ tia X phổ tán xạ lượng tia X EDS) - Đã nghiên cứu khả xử lý asen(III) vật liệu hạt Zeomangan bộ lọc siêu hấp thu CDI Kết nghiên cứu cho thấy khả loại bỏ asen(III) vật liệu hạt Zeomangan tốt so với bộ lọc siêu hấp thu CDI cấu trúc bề mặt vật liệu xốp hình thành nhiều mao dẫn khả oxy hóa asen(III) lên asen(V) nhờ thành phần mangan sắt cấu trúc vật liệu - Để tăng khả xử lý asen(III), nghiên cứu khả xử lý asen(III) kết hợp vật liệu hạt Zeomangan với bộ lọc siêu hấp thu CDI Kết nghiên cứu cho thấy khả loại bỏ asen(III) tốt, đạt hiệu suất 99% nồng độ asen cao gấp hàng trăm lần so với tiêu chuẩn nước uống cho phép loại bỏ hàm lượng asen xuống mức nước uống cho phép theo QCVN 6-1:2010/BYT - Đã nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng (điện áp, tốc đợ dịng chảy) đến số TDS nguồn nước lọc qua bộ lọc siêu hấp thu CDI - Đã khảo sát khả xử lý nguồn nước cứng bộ lọc siêu hấp thu CDI Kết cho thấy hiệu xử lý tốt nguồn nước có đợ cứng cao bộ lọc siêu hấp thu CDI 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Bin (2004), “Giáo trình q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm”, NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội (tập 4), Trang 237-238 [2] Lê Huy Bá (2006), “Độc học môi trường bản”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [3] Lê Văn Cát (2000), “Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước”, Nhà xuất Thống kê Hà Nội, Trang 180-181 [4] Phạm Ngọc Chức (2016), “Nghiên cứu tổng hợp một số oxit hỗn hợp chứa Fe (Fe – Mn, Fe – Ti, Fe – Nd) kích thước nanomet ứng dụng để xử lý asen nước sinh hoạt”, Luận án tiến sỹ hóa học, Học viện khoa học công nghệ, Trang 3-13 [5] Đặng Mậu Chiến (2018), “Vật liệu nano: Phương pháp chế tạo, đánh giá ứng dụng”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Trang 30-32 [6] Nguyễn Văn Đản, Tống Ngọc Thanh (2001), “Về khả nhiễm bẩn Arsenic nguồn nước đất Việt Nam”, Hội nghị Asen nước sinh hoạt xây dựng kế hoạch hành động, Bộ NN&PTNT, Hà Nội [7] Lưu Minh Đại, Phạm Ngọc Chức, Đào Ngọc Nhiệm (2013), “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu oxit hỗn hợp Fe – Mn cát thạch anh để hấp phụ asen”, Tạp chí Hóa học, 51 (3AB), Trang 24-28 [8] Phan Đỗ Hùng, Nguyễn Thế Đồng, Nguyễn Hoài Châu, Đào Bích Thuý, Kim Ngọc Mai (2005), “Xử lý asen nước sinh hoạt bằng phương pháp oxi hố – cợng kết tủa kết hợp”, Viện công nghệ môi trường, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [9] Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn (2010), “Cơ chế gây độc arsen khả giải độc arsen vi sinh vật”, Khoa Khoa Học, Khoa Môi trường Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh [10] Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (2000), “Mợt số cơng nghệ xử lý asen nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt đô thị nông thôn”, Hội thảo quốc tế ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác đợng đến cợng đồng giải pháp phịng ngừa [11] Hồng Nhâm (2003), “Hóa học vơ cơ”, tập II, Nhà xuất Giáo Dục, Trang 207217 [12] Đỗ Hữu Quyết (2019), “Xu hướng ứng dụng công nghệ lọc nước siêu hấp thu (CDI) xử lý nước đa ô nhiễm, nhiễm mặn cho nước uống, sinh hoạt sản xuất”, Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ, Trang 18-19 73 [13] Nguyễn Thị Phương Thảo, Đỗ Trọng Sự (1999), “Báo cáo Hợi nghị Ơ nhiễm Arsen Bộ Kế hoạch Đầu tư” [14] Đào Bích Thuỷ (2005), “Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm bằng phương pháp kết tủa với hydroxit sắt, phương pháp kết hợp oxy hố - cợng kết tủa với hydroxit sắt”, Luận văn Thạc sĩ Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [15] Trần Anh Thư, Trần Kim Tính, Võ Quang Minh (2011), “Nghiên cứu nguồn nhiễm Arsen nước ngầm huyện An Phú, tỉnh An Giang”, Tạp chí Khoa học, 17a, Trường Đại học Cần Thơ, Trang 118-123 [16] Phạm Hùng Việt, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Chuyền, Michael Berg (2000), “Bước đầu khảo sát nhằm đánh giá hàm lượng asen nước ngầm nước cấp khu vực Hà Nội”, Hội thảo quốc tế Hà Nợi - Ơ nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khỏe người giải pháp phịng ngừa [17] Ngơ Thị Mai Việt (2010), “Nghiên cứu tính chất hấp thu đá ong khả ứng dụng phân tích xác định kim loại nặng”, Trang 3-4 TIẾNG ANH [18] Bich, M T (2016) “A STUDY ON PARTICLE OF GRAVITY-DRIVEN MEMBRANE OF SURFACE WATER FILTRATION” [19] Chander, B (2004) “Random survey of arsenic contamination in tube-well water of 12 provinces in Vietnam and initially human health arsenic risk assessment through food chain” In Workshop of Science and Technology Relating to Arsenic Contamination 16 November 2004, Hanoi, Vietnam, pp 16-24 [20] Del Razo, L M., Styblo, M., Cullen, W R., & Thomas, D J (2001) “Determination of trivalent methylated arsenicals in biological matrices” Toxicology and applied pharmacology, 174(3), pp 282-293 [21] Emsley, J (2011) “Nature's building blocks: an AZ guide to the elements” Oxford University Press, pp 47-55 [22] Ghurye, G., & Clifford, D A (2001) “Laboratory study on the oxidation of arsenic III to arsenic V” National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency, pp 1-3 [23] Guan, X., Du, J., Meng, X., Sun, Y., Sun, B., & Hu, Q (2012) “Application of titanium dioxide in arsenic removal from water: a review” Journal of Hazardous materials, 215, pp 1-16 [24] Korte, N E., & Fernando, Q (1991) “A review of arsenic (III) in groundwater” Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 21(1), pp 139 74 [25] Malik, A H., Khan, Z M., Mahmood, Q., Nasreen, S., & Bhatti, Z A (2009), “Perspectives of low cost arsenic remediation of drinking water in Pakistan and other countries”, Journal of hazardous materials, 168(1), pp 1-12 [26] Morita, M., & Edmonds, J S (1992) “Determination of arsenic species in biological and environmental samples (Technical Report)” Pure and Applied Chemistry, 64(4), pp 575-590 [27] Paul Flowers: University of North Carolina at Pembroke, Klaus Theopold: University of Delaware, Richard Langley: Stephen F Austin State University, Edward J.Neth: University of Connecticut, William R Robinson (2019), “Chemistry: Atoms First 2e” [28] Porada, S., Zhao, R., Van Der Wal, A., Presser, V., & Biesheuvel, P M (2013) “Review on the science and technology of water desalination by capacitive deionization” Progress in materials science, 58(8), pp 1388-1442 [29] Tchounwou, P (1999) “Development of public health advisories for arsenic in drinking water” Reviews on environmental health, 14(4), pp 211-230 [30] Thirunavukkarasu, O S., & Viraraghavan, T (2002) “Arsenic-Environmental Impact, Health Effects and Treatment Methods” Kirk‐Othmer Encyclopedia of Chemical Technology [31] Thirunavukkarasu, O S., Viraraghavan, T., Subramanian, K S., & Tanjore, S (2002) “Organic arsenic removal from drinking water” Urban water, 4(4), pp 415-421 WEBSITE [32] “Công nghệ NANO VAST xử lý nước nhiễm Asen kim loại nặng” (2013), http://www.vast.ac.vn/ung-dung-va-trien-khai/ung-dung/1547-cong-nghe-nano-vastxu-ly-nuoc-nhiem-asen-va-kim-loai-nang-4, 14/07/2020 [33] “Thực trạng ô nhiễm Asen Việt Nam” (2019), https://vinit.com.vn/thuc-trang-onhiem-asen-o-viet-nam/,14/07/2020 [34] Nguyễn Đức Khiển (2017), “Những tác hại giải pháp xử lý asen ô nhiễm nước sinh hoạt”, https://www.moitruongvadothi.vn/khoa-hoc-cong-nghe/nghien-cuutrao-doi/nhung-tac-hai-va-giai-phap-xu-ly-asen-o-nhiem-trong-nuoc-sinh-hoata20199.html, 14/07/2020 [35] “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước khoáng thiên nhiên nước uống đóng chai”, http://www.fsi.org.vn/pic/files/qcvn-6-1_2010-byt-nuoc-khoang-thien-nhien-vanuoc-uong-dong-chai_ruot.pdf?fbclid=IwAR0IE2pBgWcwcEUAG6cpZ-ACxM38VREYNQouQf6znIcQuAhecJEk6tFtvY, 14/07/2020 75 [36] Trần Hữu Hoan (2003), “Asen nước uống giải pháp phòng chống”, http://www.vinachem.com.vn/xuat-ban-pham/63-so-vnc/c850.html, 16/07/2020 [37] “TDS gì? Nguồn nước ăn uống gia đình bạn có đạt chuẩn?” (2019), https://karofi.com/tin-tuc/tds-la-gi-nguon-nuoc-an-uong-trong-gia-dinh-ban-co-datchuan.html, 14/07/2020 [38] “Phương pháp pha loãng đồng vị ICP-MS xác định Pb, Cd Zn sữa”, https://www.sbc-vietnam.com/blog/phuong-phap-pha-loang-%C4%91ong-vi-icp-msxac-%C4%91inh-pb.aspx, 29/07/2020 [39] “Thực trạng nhiễm Asen nguồn nước ngầm ảnh hưởng nghiêm trọng sức khỏe người” (2019), https://vinit.com.vn/thuc-trang-nhiem-asen-nguonnuoc-ngam-va-nhung-anh-huong-nghiem-trong-doi-voi-suc-khoe-con-nguoi/, 10/08/2020 [40] “Pháp ghi nhận nhiều trường hợp trẻ nhiễm Asen từ thị trấn khai khoáng cũ” (2019), https://vtv.vn/chuyen-dong-24h/phap-ghi-nhan-nhieu-truong-hop-tre-nhiem-asen-tuthi-tran-khai-khoang-cu-20190830115915562.htm, 15/08/2020 [41] “Dix nouveaux enfants surexposés l’arsenic dans l’Aude” (2019), https://www.lemonde.fr/planete/article/2019/08/28/10-nouveaux-enfants-surexposes-al-arsenic-dans-l-aude_5503845_3244.html, 15/08/2020 [42] “Nhận Sự kiện Về Element Asen” (2019), https://www.greelane.com/vi/khoah%E1%BB%8Dc-c%C3%B4ng-ngh%E1%BB%87-to%C3%A1n/khoah%E1%BB%8Dc/arsenic-element-facts-606500/, 15/08/2020 [43] “Arsenic”, https://www.britannica.com/science/arsenic, 15/08/2020 [44] “Nước sinh hoạt nhiễm Asen Thủ đô” (2018), https://vtv.vn/trongnuoc/nuoc-sinh-hoat-nhiem-asen-ngay-giua-thu-do-20180829103008112.htm, 15/08/2020 76 ... khả hấp phụ asen vật liệu Zeomangan bộ lọc siêu hấp thu CDI + Đánh giá hiệu xử lý asen( III) vật liệu Zeomangan bộ lọc siêu hấp thu CDI + Đánh giá hiệu xử lý asen( III) kết hợp vật liệu Zeomangan. .. ? ?Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm sử dụng vật liệu hạt Zeomangan kết hợp với công nghệ siêu hấp thu CDI? ?? thực hiên Các vấn đề nghiên cứu + Khảo sát cấu trúc bề mặt thành phần vật liệu Zeomangan. .. vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu Nguồn nước ngầm nhiễm asen( III) ion Fe2+  Phạm vi nghiên cứu - Hiệu xử lý asen( III) vật liệu lọc Zeomangan bộ lọc siêu hấp thu CDI - Hiệu qủa xử lý asen( III)