Nghiên cứu tạo hạt hydroxyapatite kết hợp bentonite ứng dụng trong xử lý ion kim loại pb2+ trong nước

TP Pb2+ Chuyên ngành: Công Ng TP 2014 Pb2+ TP 2014 C HOÀN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA Cán b ng d n khoa h c: -HCM PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n Cán b ch m nh n xét 1: PGS TS Ngô M nh Th ng Cán b ch m nh n xét 2: TS Nguy n Qu c Chính Lu Th ngày 08 tháng 08 c b o v t i H 2014 Thành ph n H m: PGS TS Mai Thanh Phong TS Nguy n Tu n Anh PGS TS Ngô M nh Th ng TS Nguy n Qu c Chính PGS TS Hu nh K Xác nh n c a Ch t ch H sau lu CH T CH H ng Khoa qu n lý chuyên ngành c s a ch a (n u có) NG PGS TS Mai Thanh Phong NG KHOA I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA C NG HÒA XÃ H I CH T NAM c l p T H nh phúc NHI M V LU H tên h c viên: Lê H u Nguyên MSHV: 12050155 Mã s : 605275 18/09/1989 Chuyên ngành: Công Ngh Hóa H c TÀI: Nghiên c u t o h t hydroxyapatite k t h p bentonite ng d ng x lý ion kim lo i Pb2+ c II NHI M V VÀ N I DUNG: u ch hydroxyapatite ho t hóa bentonite làm nguyên li ch t o v t li u h p ph Kh u ki n t o h t v t li u composite t hydroxyapatite bentonite, t c a v t li u Kh o sát kh p ph ion kim lo i Pb2+ c theo n , pH mơ hình h p ph III NGÀY GIAO NHI M V : 20/01/2014 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 20/06/2014 V CÁN B NG D N: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n Tp HCM, ngày tháng 06 CÁN B NG D N CH NHI M B TS Lê Minh Vi n PGS TS Hu nh K NG KHOA PGS TS O Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n L iC m n Sau kho ng th i gian h c t p t cs d um i H c Bách Khoa TP H Chí ng thành v ki n th c, kinh nghi m s c ngo c quan tr ng cu c nh ng k t qu g i nh ng l i bi c nh n nh ng ng viên su t th i gian qua Lòng bi thiêng liêng sâu s c nh t xin g i bên su t ch ng thành Tôi xin chân thành c TS Lê Minh Vi n Nh ng n PGS TS Hu nh K i th y không ng i gian khó h t lịng t n t y h c trị Tơi xin g i l i c thu n anh, ch , em phịng thí nghi m K n tình chia s nh ng ki n th c, kinh nghi m quý báu giúp tơi có th hồn thành lu Và sau xin g i l i c K Thu t Hóa H n Th y, Cơ khoa t ki n th c t u ki n thu n l i cho su t th i gian h c t p v a qua Kính chúc m i s c kh e, thành công h nh phúc cu c s ng i vi t Lê H u Nguyên i Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n TĨM T T Bentonite ho t hóa b ng HCl (AAB) hydroxyapatite (HA) hai thành ph n c a h t v t li u h p ph (VLHP) ph i tr c i u ki n t o h t Na2SiO3, t l ph c t o c kh o sát bao g m: H ng HA/(HA+AAB), nhi kh i ng HA/(HA+AAB) 52,5%; nhi ng Na2SiO3 10%; t l nung k t kh i 450oC th i gian nung k t kh i 1,5 gi Các tính ch t c a h c IR, SEM Ngoài ra, tích khơng c a VLHP c Langmuir (R2 = 0,983) ng h p ph c c kh ng n n trình h p ph c c nghiên c u là: ion Pb2+ u K t qu c mô t phù h p v i mơ hình h p ph ng nhi t ng h c h p ph gi b c hai (R2 = 0,99) Dung i tính theo Langmuir 72,46mg/g ki m d ng c a VLHP K t qu nghiên c u cho th y h t VLHP tồn có kh b c s d ng VLHP ch t Th i gian h p ph , pH dung d ch, t l r n/l ng n cho th y trình h p ph nh theo nh Các nghiên c u h p ph ion Pb2+ c ti n hành Các y u t ng th i gian nung k t i u ki n t t nh t t o h t là: H ph u ch t v sò c ch t ng d ng làm VLHP x lý ion Pb2+ ii u ki n hoàn c Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n ABSTRACT Recently several kinds of low-cost adsorbents have been investigated for water treatment processes The adsorption capacity and physico-mechanical properties of adsorbents are basically affected by mixing ratio of the used materials, temperature and sintered time In this study, granular composition of activated bentonite (AAB) and hydroxyapatite (HA) was synthesized from oyster-shells was fabricated to study removal of Pb2+ ions in aqueous solution The fabricated conditions were found including: Na2SiO3 10% (w/w); HA/(HA+AAB) 52,5% (w/w); calcined temperature at 450oC in 1,5h The effectiveness of composite in Pb2+ removal from aqueous solutions at different initial concentrations, pH, amount of composite and reaction time was examined The Langmuir isotherm and pseudo second order kinetic model showed the acceptable accuracy in prediction of adsorption data The maximum adsorption capacity of Pb determined by the Langmuir model was 72,46mg/g From the experimental results, it is possible to conclude that composite can be used in industrial water treatment processes iii Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n L ng t t c nh ng k t qu nghiên c th c hi c nêu lu ng tham kh o nh ng k t qu trích d n t công c nêu rõ lu 2014 Lê H u Nguyên iv Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n DANH M C CÁC KÝ HI U VI T T T AAB : Bentonite sau ho t hóa b ng aicd HCl BET : Brunauer-Emmett-Teller, di n tích b m t riêng FT-IR : Fourier Transform Infra-Red - ph h ng ngo i HA : Hydroxyapatite ICP-OES : Inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ph phát x - c m ng plasma MMT : Montmorillonite PZC : Zero point of charge - RB : Bentonite thô nhà s n xu t cung c p SEM : Scanning Electron Microscope - kính hi VLHP : V t li u h p ph XRD : X-Ray Diffraction - ph nhi u x tia X -TCP -tricanxi phosphat vii n tích khơng n t qt Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n DANH M C B NG Tên b ng Trang 1.1 Các lo i mu i canxi phospha 1.2 M ts ng g p .7 ng h ng dùng .8 2+ 1.3 18 2.1 Thành ph n khống sét hóa h c c a Bentonite 24 2.2 Hóa ch t nguyên li u 24 4.1 ng c ng Na2SiO3 39 4.2 ng c ng HA/(HA+AAB) 41 4.3 ng c a nhi nung k t kh i 43 4.4 ng c a th i gian nung k t kh i 45 4.5 K t qu thí nghi m l p .46 4.6 b n nén c a VLHP .49 4.7 K t qu thí nghi nh PZC c a VLHP 50 ng h p ph ion Pb2+ .51 4.8 ng c a th i gian h p ph 4.9 ng c 4.10 ng c a t l r n/l ng lên dung 4.11 ng n 4.12 Kh ng h p ph ion Pb2+ 53 ion Pb2+ ng hi u su t h p ph 56 ng h p ph 57 d ng c a VLHP 59 viii Lu [64] [65] [66] [67] t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n 2+ from aqueous solutions by hydroxyapatite", Water Research, vol 40, pp 2267-2274, 7/2006 H Xu, L Yang, P Wang, Y Liu, M Peng, "Kinetic research on the sorption of aqueous lead by synthetic carbonate hydroxyapatite", J Environ Manage, vol 86, pp 319-28, 02/2008 M H Santos, M d Oliveira, W L Vasconcelos, "Synthesis control and characterization of hydroxyapatite prepared by wet precipitation process", Materials Research, vol 7, pp 625-630, 2004 B R Constantz, "Calcium phosphate cements prepared from silicate solutions", U.S Patent 6719993 B2, 13/04/2004 [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] "Sorption of Pb2+, Cd2+, and Sr2+ ions on calcium hydroxyapatite powder obtained by the hydrothermal method", Journal of Environmental Engineering, vol 134, pp 683-688, 2008 N Pleshko, A Boskey, R Mendelsohn, "Novel infrared spectroscopic method for the determination of crystallinity of hydroxyapatite minerals", Biophysical Journal, vol 60, pp 786-793 B Tyagi, C D Chudasama, R V Jasra, "Determination of structural modification in acid activated montmorillonite clay by FT-IR spectroscopy", Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol 64, pp 273-278, 05/2006 E Eren, B Afsin, "An investigation of Cu(II) adsorption by raw and acidactivated bentonite: A combined potentiometric, thermodynamic, XRD, IR, DTA study", J Hazard Mater, vol 151, pp 682-91, 03/2008 ion processes of strontium on the synthetic hydroxyapatite", Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol 287, pp 715-722, 03/2011 C H Weng, "Modeling Pb(II) adsorption onto sandy loam soil", Journal of Colloid and Interface Science, vol 272, pp 262-270, 04/2004 C Stotzel, U Gbureck, "Ion adsorption behaviour of hydroxyapatite with different crystallinities", Colloids Surf B Biointerfaces, vol 74, pp 91-5, 11/2009 A Salem, E Velayi, "Application of hydroxyapatite and cement kiln dust mixture in adsorption of lead ions from aqueous solution", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol 18, pp 1216-1222, 07/2012 67 Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n PH L C PH L C Ph XRD PH L C Ph h ng ngo i PH L C Di n tích b m t riêng (BET) PH L C nh SEM PH L C b n nén VLHP 68 H tên: Lê H u Nguyên MSHV: 18/09/1989 a ch liên l Th i Gian ng 2007 2012 i H c Bách Khoa TP HCM 2012 2014 i H c Bách Khoa TP HCM 12050155 PH L C 1: Ph XRD PH L C 1.1: Ph XRD c a RB AAB Bentonite thô (RB) Bentonite ho t hóa (AAB) PH L C 1.2: Ph XRD c a HA-100 oC, HA-500 oC HA-900oC HA-100oC HA-500oC PH L C 1.2: Ph XRD c a HA-100 oC, HA-500 oC HA-900oC HA-900oC PH L C 1.3: Ph XRD c a VLHP PH L C 2: Ph h ng ngo i FT-IR VLHP (HA+AAB+Na2SiO3) PH L C 3: Di n tích b m t riêng (BET) PH L C 3.1: Di n tích b m t riêng c a AAB PH L C 3.2: Di n tích b m t riêng c a HA-500oC HA-900oC HA-500oC HA-900oC PH L C 3.3: Di n tích b m t riêng c a h t 45% 52,5% HA/(HA+AAB) H t 45% HA/(HA+AAB) H t VLHP - 52,5% HA/(HA+AAB) PH L C 4: nh SEM PH L C 4.1: nh SEM c a AAB PH L C 4.2: nh SEM c a HA-500oC PH L C 4.3: nh SEM c a h t 0%, 45%, 52,5% HA/(HA+AAB) H t 0% HA/(HA+AAB) PH L C 4.3: nh SEM c a h t 0%, 45%, 52,5% HA/(HA+AAB) H t 45% HA/(HA+AAB) PH L C 4.3: nh SEM c a h t 0%, 45%, 52,5% HA/(HA+AAB) H t VLHP - 52,5% HA/(HA+AAB) PH L C 5: K t qu b n nén VLHP ... n nh t V i nh ng tài nghiên c u Nghiên c u t o h t hydroxyapatite k t h p bentonite ng d ng x lý ion kim lo i Pb2+ Trong nghiên c u s d ng hydroxyapatite k th pv x c VLHP Nghiên c ng nh m s n... ngành: Cơng Ngh Hóa H c TÀI: Nghiên c u t o h t hydroxyapatite k t h p bentonite ng d ng x lý ion kim lo i Pb2+ c II NHI M V VÀ N I DUNG: u ch hydroxyapatite ho t hóa bentonite làm nguyên li ch... 54 ion Pb2+ ng h p ph 57 ix Lu t Nghi p GVHD: PGS TS Hu nh K TS Lê Minh Vi n 4.19 ng h p ph ng nhi 4.20 ng h p ph ng nhi t Freu 4.21 i v i ion Pb2+ 58 i v i ion Pb2+ 59 ng h p ph ion Pb2+