Phát triển vật liệu hấp phụ từ trấu và biến tính với Fe(OH)3 để loại bỏ As (v) trong nước

Bài viết Phát triển vật liệu hấp phụ từ trấu và biến tính với Fe(OH)3 để loại bỏ As (v) trong nước trình bày kết quả nghiên cứu tổng hợp vật liệu tro trấu phủ sắt hydroxit (RHA/Fe(OH)3) có hoạt tính hấp phụ ion As(V) trong dung dịch nước. Tro trấu được phủ sắt hydroxit bằng tác nhân kết tủa NH3 5%, nung ở nhiệt độ 700oC. Các đặc trưng của vật liệu được xác định bằng các phương pháp XRD, EDX, TEM. Kết quả cho thấy, vật liệu tro trấu hấp phụ biến tính RHA/Fe(OH)3 tồn tại ở dạng vô định hình, cấu trúc xốp, bề mặt đồng nhất với các hạt hình cầu kích thước đồng đều khoảng 150 nm. Mời các bạn cùng tham khảo.

AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 PHÁT TRIỂN VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ TRẤU VÀ BIẾN TÍNH VỚI Fe(OH)3 ĐỂ LOẠI BỎ As (V) TRONG NƯỚC Nguyễn Hoàng Lương Ngọc1 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM Thông tin chung: Ngày nhận bài: 28/05/2020 Ngày nhận kết bình duyệt: 22/10/2020 Ngày chấp nhận đăng: 03/2022 Title: Development of rice husk ash absorbent modified by ferric (iii) hydroxide for As (v) removal from aqueous solution Keywords: Husk ash, ferric (III) hydroxide, modified adsorption materials, arsenic Từ khóa: Trấu, Fe(OH)3, vật liệu hấp phụ biến tính, As ABSTRACT This study aimed to synthesize iron hydroxide coated ash husk (RHA/Fe(OH)3) for As (V) removal in aqueous solution Rice husk ash after heating at 700oC is covered with iron hydroxide with 5% NH3 precipitate agent Material characteristics are determined by XRD, EDX, TEM analysis The results showed that obtained RHA/Fe(OH)3 exists in an amorphous form with porous structure and homogeneous surface, forming uniform size spherical particles of about 150 nm The agglomerated particle adsorption facilitated the capacity of As(V) in aqueous solution, with the initial concentration of 50 mg/L, the adsorption dose of g/L leading to the maximum adsorption efficiency at 92.48% TÓM TẮT Nghiên cứu trình bày kết nghiên cứu tổng hợp vật liệu tro trấu phủ sắt hydroxit (RHA/Fe(OH)3) có hoạt tính hấp phụ ion As(V) dung dịch nước Tro trấu sau nung nhiệt độ 700 oC phủ sắt hydroxit tác nhân kết tủa NH3 5% Các đặc trưng vật liệu xác định phương pháp XRD, EDX, TEM Kết cho thấy, vật liệu tro trấu hấp phụ biến tính RHA/Fe(OH)3 tồn dạng vơ định hình, cấu trúc xốp, bề mặt đồng với hạt hình cầu kích thước đồng khoảng 150 nm Các hạt kết tụ với tạo nhiều tâm hoạt tính giúp làm tăng khả hấp phụ ion As(V) môi trường nước Với nồng độ As(V) ban đầu 50 mg/L, liều lượng vật liệu hấp phụ g/L, hiệu suất hấp phụ cao đạt 92,48% MỞ ĐẦU Asen nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh trưởng phát triển người sinh vật, có vai trị quan trọng việc trao đổi nuclein tổng hợp protit (Đỗ Văn Ái cs., 2003) Tuy nhiên, theo tổ chức y tế giới WHO, nồng độ asen nước vượt 0,01mg/L gây nhiễm độc tác hại xấu 103 đến sức khỏe người với triệu chứng đau bụng, nôn mửa, đau cơ, suy nhược, phù nề da, trường hợp nặng gây ung thư Tại Bangladesh, nhiễm độc nước giếng asen khẳng định, từ năm 1993 tới có khoảng 35 đến 77 triệu người có nguy bị ngộ độc (Dinesh, 2007) Ở Việt Nam, vùng bị ô nhiễm nghiêm trọng Hà Nam, Hà Tây (cũ), Nam Định, Ninh Bình Trong đó, mức độ ô AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 nhiễm asen tỉnh Hà Nam cao so với nước (50,2% số giếng khoan Hà Nam có nồng độ asen 0,05 mg/L) (Đỗ Văn Ái cs., 2003) Vì có nhiều cơng trình nghiên cứu nước giới nhằm loại bỏ asen nước để đảm bảo sức khỏe người Hiện có nhiều phương pháp biến tính để nâng cao khả hấp phụ vật liệu tro trấu, đó, sử dụng Fe(OH)3 để biến tính vật liệu tro trấu có khả hấp phụ asen môi trường nước tốt (Pehlivan cs., 2013) Sắt chất phổ biến, rẻ tiền có sẵn, sau phủ Fe(OH)3 lên tro trấu vật liệu tro trấu biến tính có cấu trúc xốp hơn, độ rỗng vật liệu giảm, tâm xúc tác FeOOH nằm lòng ống mao quản, hạt vật liệu đặc khít liên kết chặt chẽ với làm cho vật liệu có hoạt tính hấp phụ cao Hiện nay, có nhiều công nghệ xử lý asen nghiên cứu sử dụng như: oxy hóa, kết tủa/ làm giàu, tách, lọc màng, hấp phụ Trong phương pháp hấp phụ đánh giá có hiệu cao, an toàn, phổ biến kinh tế Hàng loạt chất hấp phụ cơng trình nghiên cứu nước tro trấu (Ranjan cs., 2009), zeolit (Jeon cs., 2009), bùn đỏ (Altundogan cs., 2000; Fuhrman cs., 2004), cacbon hoạt tính (Borah cs, 2008), sắt hidroxit oxit (Appelo cs., 2002; Hlavay cs., 2005; Gaosheng cs., 2007), vật liệu nano oxit Fe-Ti, vật liệu oxit Fe-Ti, tương tác vi khuẩn kim loại… ứng dụng phát triển nhằm nâng cao hiệu loại bỏ chất gây ô nhiễm hữu vô nước, đặc biệt asen Tuy nhiên, nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trấu để loại bỏ asen dung dịch nước chưa nhiều Bài báo trình bày kết nghiên cứu phát triển vật liệu hấp phụ từ trấu biến tính với Fe(OH)3 để loại bỏ As (V) dung dịch nước THỰC NGHIỆM 2.1 Tổng hợp vật liệu tro trấu phủ sắt (III) hydroxit Vỏ trấu nghiên cứu thu nhận tỉnh Long An xử lý cách ngâm dung dịch HCl 1M 24 giờ, sau rửa sạch, phơi, sấy khơ nhiệt phân lò điện nhiệt độ 700 oC, 60 phút, thu tro trấu (RHA) RHA ngâm dung dịch Fe3+ 0,1M, khuấy hỗn hợp 30 phút máy khuấy từ, sử dụng dung dịch NH3 5% làm tác nhân kết tủa hoàn toàn Fe3+ dạng hydroxit bao bọc quanh hạt tro trấu Kết tủa rửa sấy khô 80 oC 30 phút, thu vật liệu hấp phụ biến tính từ tro trấu phủ sắt (III) hydroxit (RHA/Fe(OH)3) Quy trình tổng hợp vật liệu RHA/Fe(OH)3 tóm tắt Hình Việt Nam nước nơng nghiệp, việc sử dụng trấu làm vật liệu hấp phụ chất ô nhiễm môi trường nước giải lượng phế thải hàng năm nước ta Sau đốt, tro trấu chứa silic đioxit cacbon hoạt tính dạng vơ định hình, cấu trúc lỗ xốp có hoạt tính cao, ưa nước, diện tích bề mặt lớn nên chúng có khả hấp phụ tốt, nhiên khả hấp phụ chưa cao 104 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 Trấu - Ngâm HCl 1M, 24 - Rửa sạch, sấy khô - Nung 700 oC, 60 phút Tro trấu Dung dịch Fe3+ - Khuấy từ - Dung dịch NH3 5% - Lọc - Rửa - Sấy Vật liệu RHA/Fe(OH)3 Hình Sơ đồ tổng hợp vật liệu RHA/Fe(OH)3 - Khảo sát nhiệt độ sấy Hoạt tính vật liệu RHA/Fe(OH)3 đánh giá thông qua khả hấp phụ ion As(V) dung dịch nước Thí nghiệm tiến hành với 0,5g vật liệu RHA/Fe(OH)3 bình tam giác chứa 100mL dung dịch As(V) nồng độ 50 mg/L, pH = Hỗn lắc máy lắc 120 phút để trình hấp phụ đạt cân Sau hỗn hợp lọc để tách pha rắn, thu lấy phần dung dịch, xác định nồng độ As(V) dung dịch sau hấp phụ Hiệu suất q trình hấp phụ tính theo cơng thức: 𝐻𝐻 = Để khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy vật liệu sau phủ Fe(OH)3, tro trấu sau nung 700 oC 60 phút, tổng hợp cho hàm lượng Fe2O3 đạt nồng độ xác định thí nghiệm Mẫu sau phủ Fe(OH)3 sấy nhiệt độ khác từ 80 oC đến 200 oC thời gian 30 phút ký hiệu tương ứng theo nhiệt độ nung từ B80 đến B200 Từ kết khảo sát yếu tố, hàm lượng phủ nhiệt độ sấy trình điều chế vật liệu mẫu tổng hợp điều kiện thích hợp phân tích để xác định tính chất đặc trưng, sau sử dụng để khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ asen (𝐶𝐶𝑜𝑜 − 𝐶𝐶𝑒𝑒 ) 100 𝐶𝐶𝑜𝑜 Trong đó: Co Ce nồng độ As(V) dung dịch trước sau hấp phụ (mg/L) 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.2 Nghiên cứu trình hấp phụ asen nước lên vật liệu tro trấu phủ sắt (III) hidroxit 2.2.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu biến tính - Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ asen - Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Fe3+ Để khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Fe(OH)3 quy Fe2O3 mẫu khảo sát vật liệu RHA/Fe(OH)3 tổng hợp cho hàm lượng Fe2O3 thay đổi từ 5% đến 35%, mẫu ký hiệu tương ứng từ A5 đến A10 Để khảo sát pH thích hợp cho q trình hấp phụ asen dung dịch nước, dãy dung dịch asen có nồng độ 50 mg/L chuẩn bị pH khác từ 1÷14 Thí nghiệm tiến hành với 0,5g vật 105 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 liệu RHA/Fe(OH)3 100 mL dung dịch chuẩn bị Hỗn hợp lắc 120 phút, sau lọc để tách pha rắn lấy phần dung dịch thu để tiến hành xác định nồng độ asen cịn lại V: thể tích dung dịch (V = 100 mL = 0,1 L), m: liều lượng vật liệu hấp phụ (mg) Với phương pháp đồ thị, phương trình Langmuir thời điểm cân bằng: - Ảnh hưởng liều lượng vật liệu đến hiệu suất hấp phụ asen Ce Ce = + q e q m Kq m Để nghiên cứu ảnh hưởng lượng vật liệu đến khả hấp phụ asen dung dịch nước, thí nghiệm tiến hành với 1-10g vật liệu bình 100 mL dung dịch asen có nồng độ 50 mg/L, pH = Hỗn hợp lắc 120 phút, sau lọc để tách pha rắn lấy phần dung dịch thu tiến hành xác định nồng độ asen lại Từ số liệu thực nghiệm, phương trình biểu diễn mối quan hệ Ce/qe theo Ce xây dựng Nếu trình hấp phụ tn theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir phương trình có dạng đường thẳng y = a.x + b Từ hệ số a, b, hệ số K dung lượng hấp phụ cực đại qm xác định Dạng tuyến tính phương trình Freundlich thời điểm cân bằng: - Ảnh hưởng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ asen lnqe = lnK + lnCe 𝑛𝑛 Thí nghiệm tiến hành với vật liệu RHA vật liệu RHA/Fe(OH)3 khối lượng 5g cho vào bình chứa 100 mL dung dịch asen có nồng độ 50 mg/L, pH = Hỗn hợp lắc 120 phút Khi trình hấp phụ đạt cân hỗn hợp lọc loại bỏ pha rắn, thu lấy phần dung dịch xác định nồng độ asen sau hấp phụ phương pháp đo AAS qe dung lượng hấp phụ thời điểm cân (mg/g) 2.3 Vật liệu hóa chất Fe(NO3)3.9H2O (Trung Quốc), NH3 (1:10) (Trung Quốc), HCl đặc (Trung Quốc), H2SO4 đặc (Trung Quốc), NaOH (Trung Quốc), NaCl (Trung Quốc), KCl (Trung Quốc), quỳ tím (Việt Nam), dung dịch As (V) (Merck) Ảnh TEM chụp kính hiển vi điện tử truyền qua JEM1010 (JEOL-Nhật Bản) Phổ tán sắc lượng tia X (EDX) ghi thiết bị JED-2300 Analysis Station Thành phần pha tinh thể sản phẩm xác định nhiễu xạ tia X (XRD) thiết bị D5005 (Siemens, Đức) với xạ CuKα (λ = 1,5406Å) - Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ asen dung dịch nước Thí nghiệm tiến hành với 1-10g vật liệu chứa 100 mL dung dịch asen có nồng độ 50 mg/L, pH = Hỗn hợp lắc 120 phút Khi trình hấp phụ đạt cân hỗn hợp lọc loại bỏ pha rắn, thu lấy phần dung dịch xác định nồng độ asen sau hấp phụ phương pháp đo AAS Trong nghiên cứu này, mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Langmuir sử dụng để mơ tả q trình hấp phụ Nồng độ As (V) dung dịch nước đo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800 SHIMADZU (Nhật Bản) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong đó, dung lượng hấp phụ asen tính theo cơng thức: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 3.1 Đặc tính vật liệu hấp phụ vật liệu hấp phụ biến tính tổng hợp từ vỏ trấu (𝐶𝐶𝑜𝑜 − 𝐶𝐶𝑒𝑒 ) 𝑉𝑉 𝑚𝑚 3.1.1 Thành phần pha vật liệu 106 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 (a) (b) Hình Giản đồ XRD mẫu vật liệu tro trấu (RHA) (a) RHA/Fe(OH)3 15% Fe2O3 (b) Hình trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X tro trấu (a) vật liệu RHA/Fe(OH)3 (b) Thành phần pha chủ yếu tro trấu vật liệu RHA/Fe(OH)3 pha vơ định hình Trên hình 2(a) xuất pic nhiễu xạ có cường độ nhỏ 22,5o, pic đặc trưng pha cristobalite (α- SiO2) Khi phủ Fe(OH)3 lên tro trấu để tổng hợp vật liệu hình 2(b) xuất pic nhiễu xạ có cường độ 35,5o không xuất pic đặc trưng Fe(OH)3, điều lúc Fe(OH)3 có dạng cấu trúc vơ định hình chứng tỏ phần nhỏ SiO2 vơ định hình RHA nung chuyển sang dạng tinh thể vi tinh thể Nguyên tố %m Nguyên tố %m O 50,87 O 59,72 Si 36,26 Si 40,25 Fe 12,85 K 0,03 K 0,02 (a) (b) Hình Giản đồ EDX mẫu tro trấu (RHA) (a), vật liệu RHA/Fe(OH)3 15% Fe2O3 (b) hợp vật liệu 15% Điều chứng tỏ Fe(OH)3 phủ lên tro trấu đồng Giản đồ EDX tro trấu vật liệu RHA/Fe(OH)3 biểu diễn hình Trên hình 3(a) cho thấy xuất pic đặc trưng Si, O, cịn có mặt K, hình 3(b) xuất pic đặc trưng Si Fe, ngồi cịn có mặt O Kết phù hợp với hàm lượng Fe2O3 tổng 3.1.2 Hình thái kích thước hạt vật liệu Hình ảnh TEM mẫu tro trấu (RHA) mẫu vật liệu RHA/Fe(OH)3 với điều kiện thích hợp trình bày hình 107 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 (a) (b) Hình Ảnh TEM tro trấu (a) vật liệu RHA/Fe(OH)3 15% Fe2O3 (b) Hình cho thấy hạt tro trấu có cấu trúc rỗng xốp, kích thước hạt khoảng 150 nm, hạt đồng liên kết với tạo thành hệ thống mao quản chằng chịt Sau phủ Fe(OH)3 lên tro trấu vật liệu RHA/Fe(OH)3 có cấu trúc xốp, độ rỗng vật liệu giảm phân tử Fe(OH)3 nằm lòng ống mao quản, hạt vật liệu đặc khít liên kết chặt chẽ với nhau, cho thấy vật liệu biến tính có khả hấp phụ cao 3.2 Ảnh hưởng điều kiện tổng hợp đến khả hấp phụ As vật liệu 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2O3 Bảng Hiệu suất hấp phụ asen vật liệu RHA/Fe(OH)3 có hàm lượng Fe2O3 khác Ký hiệu mẫu Hàm lượng Fe2O3 (%) Ce (mg/L) H (%) A5 26,395 47,21 A10 10 15,035 69,93 A15 15 0,595 98,81 A20 20 0,510 98,98 A25 25 0,465 99,07 A30 30 0,440 99,12 A35 35 0,425 99,15 Bảng cho thấy hiệu suất tăng mạnh tăng hàm lượng Fe2O3 từ 5% đến 15% hiệu suất hấp phụ asen tăng mạnh từ 47,21% đến 98,81% Tiếp tục tăng hàm lượng Fe2O3 hiệu suất hấp phụ asen thay đổi không đáng kể Điều giải thích liều lượng Fe 2O3 tăng lên phủ lên bề mặt tro trấu làm bít phần hệ thống mao quản làm cho hiệu suất hấp phụ thay đổi không đáng kể Có thể thấy vật liệu RHA/Fe(OH)3 có khả hấp phụ asen tốt, chọn hàm lượng Fe2O3 để phủ lên vật liệu RHA 15% 108 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy Bảng Hiệu suất hấp phụ asen vật liệu sấy nhiệt độ khác Ký hiệu mẫu Nhiệt độ sấy oC Ce (mg/L) H (%) B80 80 0,590 98,82 B100 100 0,725 98,55 B120 120 0,985 98,03 B140 140 1,120 97,76 B160 160 1,445 97,11 B180 180 1,775 96,54 B200 200 1,880 96,24 Kết cho thấy khoảng nhiệt độ sấy từ 80 đến 120 oC, hiệu suất hấp phụ gần không thay đổi đáng kể Khi tăng nhiệt độ sấy từ 140 đến 200 oC hiệu suất hấp phụ giảm, phần SiO dạng vơ định hình chuyển sang tinh thể, làm giảm diện tích bề mặt trung tâm hoạt động dẫn đến khả hấp phụ Do chọn nhiệt độ thích hợp để sấy vật liệu sau tổng hợp 80 oC Hình cho thấy tăng pH từ đến hiệu suất hấp phụ tăng mạnh từ 48,48% lên 96,59% Giá trị pH thay đổi từ đến hiệu suất trình hấp phụ asen nước tăng lên thay đổi không đáng kể Nhưng pH tăng từ lên 12 hiệu suất hấp phụ giảm mạnh từ 97,04% xuống 17,88% Do điều kiện pH thích hợp để vật liệu hấp phụ tốt asen nước 4, môi trường axit để lớp sắt (III) hidroxit khơng bị hịa tan làm ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion asen dung dịch nước, điều phù hợp với nghiên cứu Pehlivan cs (2013) 3.3 Nghiên cứu trình hấp phụ As lên vật liệu hấp phụ biến tính RHA/Fe(OH)3 Hiệu suất hấp phụ (%) 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ asen 100 80 60 40 20 10 11 12 13 pH Hình Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ asen nước Giá trị pH đóng vai trị quan trọng q trình loại bỏ ion As (V) khỏi dung dịch nước Cơ chế loại bỏ As (V) dung dịch giải thích theo “Định luật Cu-lơng” q trình hình thành phức chelat ion As (V) với nhóm tích điện bề mặt chất hấp phụ Ở pH thấp 109 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 hiệu suất hấp phụ asen hơn, mật độ điện tích dương vị trí bề mặt tăng lên dẫn đến lực hút tĩnh điện nhóm (FeOH2+) As (V) tăng lên, làm tăng hấp phụ ion As (V) H3AsO4 Ngược lại, tăng độ pH, lực đẩy tĩnh điện tăng giảm điện tích dương vị trí hấp phụ Hơn nữa, lực hút tĩnh điện nhóm bề mặt tích điện dương (FeOH2+) As (V) H2AsO4- HAsO42− giảm, cản trở hình thành phức chất bề mặt dẫn đến khả hấp phụ thấp Kết khảo sát ảnh hưởng liều lượng vật liệu đến hiệu suất hấp phụ asen nước trình bày bảng 3, tăng liều lượng vật liệu từ g/L đến g/L hiệu suất trình hấp phụ asen nước tăng mạnh từ 29,54% lên 92,48% Nhưng tăng liều lượng vật liệu lên g/L đến 10 g/L hiệu suất hấp phụ vật liệu thay đổi khơng đáng kể Do chọn liều lượng vật liệu thích hợp để tiến hành hấp phụ asen nước g/L 3.3.2 Ảnh hưởng liều lượng vật liệu đến Bảng Ảnh hưởng liều lượng vật liệu đến hiệu suất thấp phụ asen dung dịch nước Kí hiệu mẫu L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 3.3.2 Liều lượng vật liệu hấp phụ (g/L) 10 Ce(mg/L) 35,09 24,72 12,9 6,19 3,76 2,01 1,87 1,59 0,83 0,47 Hiệu suất (%) 29,82 50,56 74,20 87,62 92,48 95,98 96,26 96,82 98,34 99,06 Ảnh hưởng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ asen 100 Hiệu suất hấp phụ % 80 60 40 20 RHA RHA/Fe(OH)3 Hình Ảnh hưởng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất thấp phụ asen dung dịch nước hấp phụ asen vật liệu RHA/Fe(OH)3 cao gấp gần 1,3 lần so với vật liệu RHA Khả hấp phụ vật liệu RHA/Fe(OH)3 cao giải thích tồn đồng thời liền kề tâm hấp phụ tương tác điện tử hidroxyt sắt chất mang RHA Kết khảo sát ảnh hưởng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ asen nước trình bày hình Hiệu suất hấp phụ asen vật liệu RHA đạt 71,14% cho thấy vật liệu RHA (đóng vai trị chất mang nghiên cứu này) cho hoạt tính hấp phụ asen tương đối tốt Hiệu suất 110 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 3.4 Nghiên cứu đẳng nhiệt trình hấp phụ asen Bảng Dung lượng hấp phụ asen vật liệu RHA/Fe(OH)3 dung dịch nước STT Liều lượng vật liệu hấp phụ (g/L) Co(mg/L) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 Nghiên cứu đẳng nhiệt trình hấp phụ As (V) dung dịch nước thông qua dung lượng hấp phụ vật liệu RHA/Fe(OH)3 trình bày bảng y = 0,067x + 0,1367 R² = 0,9905 lnqe Ce/qe 3,0 2,0 1,0 0,0 20 qe (mg/g) 50 35,09 14,91 50 24,72 12,64 50 12,9 12,37 50 6,19 10,95 50 3,76 9,24 50 2,01 7,99 50 1,87 6,87 50 1,59 6,05 50 0,83 5,46 50 0,47 4,95 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ theo mơ hình Langmuir Freundlich xây dựng từ kết hấp phụ trình bày hình 5,0 4,0 Ce(mg/L) -2 40 2,5 1,5 y = 0,2623x + 1,7985 R² = 0,9542 0,5 0 lnCe Ce (mg/L) (a) (b) Hình Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-2 (a) đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich (b) vật liệu RHA/Fe(OH)3 asen nước nhiệt độ thường Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính tính tốn tham số đẳng nhiệt hấp phụ trình bày bảng Bảng Các tham số phương trình đẳng nhiệt dạng tuyến tính Mơ hình đẳng nhiệt Phương trình Langmuir   Ce   =   × Ce +   qe  qm   K × qm  Freundlich ln= q e ln K + ln Ce n 111 Các tham số qm= 14,92 K = 0,49 K = 6,04 n = 3,812 r2 0,9905 0,9542 AGU International Journal of Sciences – 2022, Vol 30 (1), 103 – 112 Kết thực nghiệm cho thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-2 có hệ số tương quan r2 = 0,9905 lớn so với mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich có hệ số tương quan r2 = 0,9542 Do đó, thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir-2 mơ tả tốt mơ hình đẳng nhiệt Freundlich trình hấp phụ asen dung dịch nước dùng vật liệu tro trấu phủ Fe(OH)3 Kết phù hợp với nghiên cứu Pehlivan cs (2013) Dung lượng hấp phụ cực đại mẫu tro trấu phủ sắt (III) hidroxit 14,92 mg/g Theo mơ hình này, q trình hấp phụ asen lên vật liệu RHA/Fe(OH)3 đơn lớp, tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt trung tâm xác định, trung tâm hấp phụ tiểu phân, bề mặt tro trấu đồng nhất, lượng hấp phụ tiểu phân nhau, không phụ thuộc vào có mặt tiểu phân hấp phụ trung tâm bên cạnh removal Journal of Colloid and Interface Science, 319, 53 - 62 Dinesh, M., Charles, U., & Pittman J (2007) Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents - A critical review Journal of Hazardous Materials, 142, - 53 Đỗ Văn Ái., Mai Trọng Nhuận., & Nguyễn Khắc Vinh (2003) Nhiễm độc asen: Một vấn đề sức khoẻ môi trường với quy mô tồn cầu Báo cáo hội thảo - Ơ nhiễm Asen: Hiện trạng, tác độngđến sức khoẻ người giải pháp phòng ngừa UNICEF CERWASS Hà Nội Fuhrman, H., Tjell J.C., & Mcconchie D (2004) Adsorption of arsenic from water using activated neutralized red mud Environmental Science and Technology, 38, 2428 - 2434 Ganvir, V., & Das, K (2011).Removal of fluoride from drinking water using aluminum hydroxide coated rice husk ash Journal of Hazardous Materials, 18, 1287 -1294 KẾT LUẬN Vật liệu RHA/Fe(OH)3 tổng hợp thành công cách nung vỏ trấu 700 oC, thời gian lưu 60 phút, hàm lượng Fe(OH)3 phủ lên bề mặt tro trấu (quy Fe2O3) 15%, nhiệt độ sấy vật liệu 80 oC có khả hấp phụ tốt asen hàm lượng 50 mg/L đạt hiệu suất hấp phụ 92,48% với liều lượng g/L Vật liệu thu có kích thước hạt đồng đều, cấu trúc xốp, thành phần pha chủ yếu SiO2 Fe2O3 dạng vơ định hình Q trình hấp phụ asen tn theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir-2 với số K = 0,490 r2= 0,9905 Dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu tro trấu phủ sắt (III) hidroxit 14,92 mg/g Gaosheng, Z., Jiuhui, Q., & Huijuan, L (2007).Preparation and evaluation of a novel Fe–Mn binary oxide adsorbent for effective arsenite removal Water research, 41, 1921 1928 Hlavay, J., & Polyák, K (2005) Determination of surface properties of iron hydroxide-coated alumina adsorbent prepared for removal of arsenic from drinking water Journal of Colloid and Interface Science, 284, 71 - 77 Jeon, C.S., Baek, K., Park, J.K., Oh, Y.K., & Lee, S.D., (2009) Adsorption characteristics of As(V) on iron-coated zeolite Journal of Hazardous Materials, 163, 804–808 TÀI LIỆU THAM KHẢO Appelo, C.A.J., Van Der Weiden, M J J., Tournassat, C., & Charlet, L (2002) Surface Complexation of Ferrous Iron and Carbonate on Ferrihydrite and the Mobilization of Arsenic Environ-mental Science and Technology, 36, 3096 - 3103 Pehlivan, E., Tran, T.H., Ouédraogo, W.K.I., Schmidt, C., Zachmann, D., & Bahadir, M (2013), Removal of As(V) from aqueous solutions by iron coated rice husk Fuel Processing Technology, 106, 511 - 517 Ranjan, Tala M., & Hasan S.H (2009) Biosorption of arsenic from aqueous solution using agricultural residue “rice polish” Journal of Hazardous Materials, 16, 1050 1059 Altundogan, S.H., & Bildik, M (2000) Arsenic removal from aqueous solutions by adsorption on red mud Waste Management, 20, 761 767 Borah, D., Satokawa, S., & Kojima, T (2008) Surface-modified carbon black for As(V) 112 ... dụng nguyên liệu trấu để loại bỏ asen dung dịch nước chưa nhiều Bài báo trình bày kết nghiên cứu phát triển vật liệu hấp phụ từ trấu biến tính với Fe(OH)3 để loại bỏ As (V) dung dịch nước THỰC... phương pháp biến tính để nâng cao khả hấp phụ vật liệu tro trấu, đó, sử dụng Fe(OH)3 để biến tính vật liệu tro trấu có khả hấp phụ asen môi trường nước tốt (Pehlivan cs., 2013) Sắt chất phổ biến, rẻ... đến hiệu suất hấp phụ asen 100 Hiệu suất hấp phụ % 80 60 40 20 RHA RHA /Fe(OH)3 Hình Ảnh hưởng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất thấp phụ asen dung dịch nước hấp phụ asen vật liệu RHA /Fe(OH)3 cao gấp