Untitled Science & Technology Development, Vol 20, No T4 2017 Trang 222 Đánh giá hiệu quả xử lý khí NO2 của vật liệu bùn đỏ • Hồ Nhựt Linh • Tô Thị Hiền Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG–HCM (Bài[.]
Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 Đánh giá hiệu xử lý khí NO2 vật liệu bùn đỏ • • Hồ Nhựt Linh Tô Thị Hiền Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG–HCM TÓM TẮT (Bài nhận ngày 29 tháng 12 năm 2016, nhận đăng ngày 30 tháng 10 năm 2017) Việc ứng dụng bùn đỏ - chất thải nguy hại sinh từ trình sản xuất hydroxide nhơm để xử lý khí NO2 hướng mới, phù hợp với phát triển bền vững Nghiên cứu tập trung đánh giá khả xử lý khí NO2 loại vật liệu khác từ bùn đỏ: bùn đỏ nguyên chất (không tiến hành q trình trung hịa nước biển - RM1) vật liệu hydrotalcite tổng hợp từ bùn đỏ (được trung hịa nước biển – RM2) thơng qua thí nghiệm khảo sát hiệu suất xử lý khí NO2 dựa thay đổi yếu tố: Nồng độ khí NO2 đầu vào, lưu lượng khí NO2, vật liệu (khối lượng, nhiệt độ) thời gian bão hòa vật liệu Kết cho thấy vật liệu có khả xử lý khí NO2, vật liệu RM2 có hiệu suất xử lý khí NO2 cao vật liệu RM1 khoảng % Đồng thời, kết nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu: nồng độ khí NO2 303,37–397,14 ppm, lưu lượng khí NO2 qua vật liệu 0,4 L/phút, khối lượng vật liệu 10g, nhiệt độ vật liệu 30 oC, hiệu suất xử lý khí NO2 vật liệu RM1 vật liệu RM2 đạt cao nhất, 89,50 % 84,43 % Nghiên cứu cho thấy, vật liệu có tiềm ứng dụng để xử lý khí NO2 Từ khóa: Bùn đỏ, bùn đỏ trung hòa nước biển, hấp phụ, hydrotalcite, xử lý NO2 MỞ ĐẦU Ngày với xu hướng cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước, nhà máy xí nghiệp mở rộng phạm vi hoạt động nhiều lĩnh vực khác dẫn đến tình trạng nhiễm khơng khí ngày trở nên nghiêm trọng Ơ nhiễm khơng khí gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sống người sinh vật môi trường, đặc biệt vấn đề khí gây nhiễm sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxide (NO), nitrogen dioxide (NO2), hydrogen sulfide (H2S), ammonia (NH3),… Theo USEPA (United States Environmental Protection Agency) khí NO2 gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người, có khả kích thích mạnh đường hơ hấp, gây bệnh hen suyễn, viêm phế quản, tác động đến hệ thần kinh phá hủy mơ tế bào phổi Khí NO2 cần nghiên cứu để xử lý phát thải vào mơi trường có nồng độ vượt quy định Trang 222 Trong thành phần bùn đỏ (chất thải công nghệ sản xuất alumin từ quặng bauxite phương pháp Bayer) chứa lượng lớn NaOH, kim loại hóa trị (II) hóa trị (III), bùn đỏ nguyên liệu tiềm cho việc chế tạo sản phẩm hấp phụ khí NO2 dạng vật liệu hydrotalcite [1-7] Việc nghiên cứu phát triển sản phẩm chế tạo từ bùn đỏ để xử lý khí NO2 có ý nghĩa cao hướng nghiên cứu phù hợp với xu hướng phát triển bền vững, giải vấn đề thực tế: giảm lượng bùn đỏ thải trình khai thác, chế biến bauxit tận dụng lượng chất thải để xử lý khí NO2 thải vào mơi trường VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Tạo vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ Bùn đỏ hoạt hóa nhiệt (RM1) Bùn đỏ lấy từ công ty TNHH MTV nhôm Lâm Đồng phơi khơ ánh nắng mặt trời TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 để loại bỏ nước Sau đó, bùn đỏ sấy 105 o C vòng 24 h Tiếp tục nung bùn đỏ h 250 oC Cuối nghiền mịn rây kích thước 0,45 mm [8] Bùn đỏ hoạt hóa nước biển (RM2) Ban đầu, thực RM1, sau rây qua rây 0,45 mm, q trình hoạt hóa bùn đỏ nước biển tiến hành sau: Cho 25 g bùn đỏ vừa rây vào 150 mL nước biển, khuấy máy khuấy từ gia nhiệt 30 phút 30 oC [9] Sau vật liệu lọc rửa nước cất để loại bỏ ion Cl- tự tạp chất nhằm tăng hiệu suất xử lý cho vật liệu AgNO3 thuốc thử sử dụng để kiểm tra tồn ion Cl- nước rửa vật liệu, vật liệu sấy khô 105 oC, nghiền mịn rây kích thước 0,45 mm, sau nung 250 oC h [10] Mẫu bùn đỏ RM1 RM2 sử dụng nghiên cứu thể Hình bên Hình Hình ảnh mẫu vật liệu hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ RM1 (1), RM2 (2) Các phương pháp thực nghiệm Phương pháp trắc quang xác định nồng độ NO2 khơng khí, ion NO2- NO3- nước hai dòng nhằm tạo nồng độ mong muốn Tiếp theo khí từ bình pha lỗng dẫn sang bình chứa dung dịch KMnO4 (4), khí NO oxy hóa thành NO2 Tại dịng khí chia làm 2: Phương pháp xác định cấu trúc bề mặt SEM: Vi cấu trúc hình thể bề mặt mẫu vật liệu hấp phụ xác định phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Dòng 1: Dòng qua dung dịch hấp thu khí NO2 đầu vào (5) để xác định nồng độ NO2 trước xử lý Phương pháp hồng ngoại IR: Quang phổ hồng ngoại Fourier (FT – IR) vật liệu RM1 RM2 thực máy quang phổ Shimadzu 8400S Các phổ quét 400– 4000 cm-1 Dòng 2: Dòng lại dẫn qua phận chứa vật liệu (7) để xử lý Tại đây, số thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ vật liệu đến khả xử lý khí NO2, bếp điện (6) sử dụng để gia nhiệt cho vật liệu Thiết lập mơ hình xử lý khí NO2 vật liệu Khí sau qua vật liệu dẫn qua phận thu phân tích mẫu khí đầu bao gồm impinger chứa dung dịch hấp thu khí NO2 đầu (8) để xác định nồng độ khí NO2 sau xử lý Cuối hệ thống đặt bơm hút (13) để tăng áp lực giúp điều chỉnh lưu lượng dịng mong muốn Trước bơm hút có đặt ống chứa silica gel (11) ống chứa than hoạt tính để bảo vệ bơm (12) Nguyên tắc hoạt động mơ hình (Hình 2): Vì điều kiện phịng thí nghiệm khơng có sẵn bình khí NO2 nên đề tài sử dụng bình khí NO (1) đậm đặc 99,9 % Để có nồng độ khí NO2 đầu vào hệ thống xử lý phù hợp với mục tiêu nghiên cứu, khí NO đậm đặc pha lỗng bình (3) nhờ bơm đẩy khơng khí (2) Hai flowmeter sử dụng để điều chỉnh lưu lượng Trang 223 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 Hình Mơ hình xử lý khí NO2 Bảng Chi tiết thành phần mơ hình xử lý khí NO2 Hợp phần I 10 Hợp phần II 10 12 Hợp phần III 11 12 13 Bộ phận tạo khí NO2 Bình khí NO (99,9 %) Bơm đẩy Bình pha lỗng khí (10 lần - >50 lần) Bình chứa dung dịch KMnO4 Van điều chỉnh dòng Lưu lượng kế Bộ phận kiểm tra nồng độ khí NO2 xử lý khí NO2 Bộ phận thu mẫu NO2 đầu vào Bộ phận gia nhiệt cho vật liệu (bếp điện) Bình chứa vật liệu Bộ phận thu mẫu NO2 đầu Van điều chỉnh dịng Lưu lượng kế Than hoạt tính Bộ phận bảo vệ bơm hút bơm hút Silica gel Than hoạt tính Bơm hút KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Cấu trúc vật liệu Ảnh chụp SEM vật liệu RM1, RM2 trước sau xử lý khí NO2 (Hình 3) cho thấy khơng có khác biệt đáng kể mẫu vật liệu trước sau xử lý Kết phân tích cho thấy, chế hấp phụ chế xử lý khí NO2 vật liệu Trang 224 Phổ FT-IR vật liệu thể Hình Quang phổ chứa số đỉnh (peak), cho trùng hợp với nhóm chức sau: Các đỉnh phổ vị trí 3600–3700 cm-1 đặc trưng cho dao động liên kết -O-H Các đỉnh phổ vị trí 1600–1700 cm-1 3271 cm-1 đặc trưng cho dao động liên kết O–H nước TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 hấp thụ mẫu Vùng từ 1050–1400 cm-1 dao động tương ứng với tứ diện SiO Các vạch vị trí gần 810 cm-1 đặc trưng cho liên kết Al-OH Al-O có đất sét Các vạch phổ 479–559 cm-1 đặc trưng cho liên kết Fe3+-O2- [11] Đặc biệt, vật liệu RM2: Các vạch vị trí gần 447 cm-1 đặc trưng cho liên kết MgO Vạch phổ vị trí 1473 cm-1 đặc trưng cho liên kết nhóm CO32- [12] Vật liệu RM2 có xuất liên kết CO32-, việc xử lý nhiệt độ cao làm phần tử nước lớp xen vật liệu khí CO2 ra, hình thành tâm base O2- có cấu trúc MII1-xMIIIx(O)1+x/2, gia tăng kích thước lỗ xốp diện tích bề mặt vật liệu Trong dung dịch oxide có khả tái tạo lại cấu trúc lớp với anion khác Chính mà vật liệu RM2 có khả hấp phụ NO2 tốt RM1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý khí NO2 vật liệu Hình Ảnh SEM vật liệu RM1 trước xử lý (1), RM1 sau xử lý (2), RM2 trước xử lý (3), RM1 sau xử lý (4) Tất thí nghiệm khảo sát nồng độ khí NO2 đầu vào, ảnh hưởng nồng độ khí NO2 đầu vào, lưu lượng khí NO2, vật liệu (khối lượng, nhiệt độ) đến hiệu suất xử lý khí NO2 hai vật liệu RM1 RM2 tiến hành khoảng thời gian 12 phút, lấy mẫu hai lần phút thứ phút thứ 10, thời gian lấy mẫu phút Sau thí nghiệm hệ thống chạy xả khí vịng 15 phút để loại bỏ hết khí NO2 hệ thống Ảnh hưởng nồng độ khí NO2 đầu vào Hình Hình Phổ FT-IR vật liệu RM1 RM2 Trong thí nghiệm nồng độ khí NO2 đầu vào điều chỉnh cách điều chỉnh lưu lượng dịng khí từ bình NO (dịng đậm đặc) cố định lưu lượng dịng khí từ bơm pha lỗng (dịng pha lỗng) L/phút Kết trình bày Bảng Bảng Bảng số liệu nồng độ khí NO2 đầu vào tương ứng với lưu lượng điều chỉnh từ bơm pha lỗng bình khí NO Lưu lượng dịng khí từ bơm pha lỗng (L/phút) 5 Lưu lượng dịng khí từ bình khí NO (L/phút) 0,1 0,3 0,45 Nồng độ khí NO2 đầu vào (ppm) 303–397 729–807 1177–1264 Trang 225 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 Trong thí nghiệm này, nồng độ khí NO2 đầu vào khảo sát mức nồng độ khác nhau: 303–397 ppm, 729–807 ppm, 1177–1264 ppm Các thông số khác cố định q trình thí nghiệm gồm: tốc độ dịng khí qua vật liệu 0,4 L/phút, khối lượng vật liệu g, nhiệt độ vật liệu 30 oC, thể tích nước cất 75 mL Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ khí NO2 đầu vào đến khả xử lý vật liệu thể Hình Khi tăng nồng độ đầu vào khí NO2 từ 303–397 ppm lên 1177–1264 ppm hiệu suất xử lý hai vật liệu giảm khí NO2 vào dung dịch chứa vật liệu, NO2 chuyển thành NO2- NO3- theo phản ứng: 2NO2 + H2 O ↔ HNO2 { HNO2 + HNO3 ↔ 2H+ + (1) N2 O4 + H2 O ↔ HNO2 { HNO2 + HNO3 ↔ 2H+ + (2) + HNO3 − 𝐻 < NO− + NO3 + HNO3 − 𝐻 < NO− + NO3 HNO2 không bền bị phân hủy: 3HNO2 ↔ HNO3 + 2NO + H2O Dịng khí NO2 đầu vào có nồng độ cao tạo nhiều anion NO2- NO3- dịng khí NO2 đầu vào có nồng độ thấp Trong khối lượng vật liệu, thể tích dung dịch chứa vật liệu thời gian lưu khí NO2 khơng đổi, nên lượng anion NO2- NO3- tăng nhanh dẫn đến số lượng tâm hoạt hóa vật liệu giảm nhanh, làm giảm tốc độ phản ứng xử lý NO2-, NO3- vật liệu, khả hịa tan NO2 nước giảm Vì vậy, tăng nồng độ NO2 có lượng khí NO2 khơng chuyển thành NO2-, NO3-, lượng khí khơng hệ thống xử lý [13] Trang 226 Hiệu suất xử lý (%) Quá trình đánh giá hiệu xử lý khí NO2 thơng qua thay đổi thông số khác tiến hành tương tự loại vật liệu mà đề tài tập trung nghiên cứu: vật liệu RM1 vật liệu RM2 Như để xử lý hiệu khí NO2 nồng độ khí NO2 đầu vào thích hợp là: 303–397 ppm 90 85 80 75 70 65 60 86,44 80,94 76,88 77,11 72,46 65,81 1177.18 303.37 – 729.11 – 1264.06 397.14 807.42 Nồng độ khí NO2 đầu vào (ppm) Vật liệu RM1 Vật liệu RM2 Hình Đồ thị đánh giá hiệu suất xử lý vật liệu thay đổi nồng độ đầu vào Ảnh hưởng lưu lượng dịng khí NO2 qua vật liệu Trong thí nghiệm lưu lượng dịng khí NO2 qua vật liệu khảo sát giá trị khác nhau: 0,4; 0,7; 1,1; 1,4 L/phút Các thơng số cố định: Nồng độ khí NO2 đầu vào tối ưu (303–397 ppm), khối lượng vật liệu g, nhiệt độ vật liệu 30 oC, thể tích nước cất 75 mL Khi tăng lưu lượng dịng khí NO2 qua vật liệu làm giảm thời gian lưu dịng khí dung dịch chứa vật liệu dẫn đến khả chuyển hóa NO2 thành NO2- NO3- giảm dần (vì khả tiếp xúc dịng khí với vật liệu giảm) Kết thí nghiệm thể qua biểu đồ Hình 6, qua thí nghiệm lưu lượng dịng khí 0,4 L/phút chọn lưu lượng tối ưu cho hai vật liệu 100 Hiệu suất xử lý (%) Kết sử dụng để điều chỉnh nồng độ đầu vào khí NO2 cho tất thí nghiệm khảo sát yếu tố khác 86,44 85,56 62,96 80 60 40 20 77,11 46,67 64,42 41,89 22,77 0,4 0,7 1,1 1,4 Lưu lượng dịng khí NO2 qua vật liệu (L/phút) Vật liệu RM1 Vật liệu RM2 Hình Khảo sát ảnh hưởng lưu lượng dịng khí NO2 qua vật liệu đến hiệu suất xử lý khí NO2 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 Ảnh hưởng nhiệt độ vật liệu Trong thí nghiệm khối lượng vật liệu khảo sát giá trị: 5g, 10g, 15g Các thơng số cố định q trình thí nghiệm: nồng độ khí NO2 tối ưu (303–397 ppm), lưu lượng dịng khí NO2 tối ưu qua vật liệu 0,4 L/phút, nhiệt độ vật liệu 30 oC, thể tích nước cất: 75 mL Trong thí nghiệm nhiệt độ vật liệu khảo sát giá trị khác nhau: 30 oC, 60 0C, 80 0C Các thơng số cố định q trình thí nghiệm: nồng độ khí NO2 tối ưu (303–397 ppm), lưu lượng dịng khí NO2 tối ưu qua vật liệu 0,4 L/phút, khối lượng vật liệu tối ưu 10 g, thể tích nước cất 75 mL Khi tăng khối lượng vật liệu từ g lên 10 g hiệu suất xử lý khí NO2 vật liệu RM1 tăng từ 77,11 % lên 87,82 %; vật liệu RM2 tăng từ 86,44 % lên 90,86 %, tăng khối lượng vật liệu lỗ rỗng diện tích tiếp xúc vật liệu khí NO2 tăng Kết thí nghiệm thể qua biểu đồ Hình Vì hiệu suất xử lý 15 g vật liệu tăng không đáng kể so với 10 g vật liệu, nên khối lượng vật liệu 10 g chọn khối lượng vật liệu tối ưu cho hai vật liệu Kết thí nghiệm thể qua biểu đồ Hình Khi nhiệt độ vật liệu cao hiệu suất xử lý khí NO2 hai vật liệu giảm dịng khí NO2 vào dung dịch chứa vật liệu, phản ứng xảy phản ứng tỏa nhiệt 2NO2 + H2 O ↔ HNO2 + HNO3 { − 𝐻 < HNO2 + HNO3 ↔ 2H + + NO− + NO3 N2 O4 + H2 O ↔ HNO2 + HNO3 { − 𝐻 < HNO2 + HNO3 ↔ 2H + + NO− + NO3 Hiệu suất xử lý (%) Ảnh hưởng khối lượng vật liệu 95 % 90 % 89,50 % 86,44 % 85 % 80 % 90,86 % 77,11 % 85,67 % 87,82 % 75 % 70 % 5g 10g 15g Khối lượng vật liệu (g) Vật liệu RM1 Vật liệu RM2 Hình Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến hiệu suất xử lý khí NO2 Hiều suất xử lý (%) 95 % 89,5 % 90 % 82,37 % 85 % 80 % 79,53 % 84,43 % 79,95 % 75 % 76,57 % 70 % 30 60 80 Nhiệt độ (0C) Vật liệu RM1 vật liệu RM2 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ vật liệu đến hiệu suất xử lý khí NO2 Do đó, tăng nhiệt độ cố định thơng số khác hòa tan NO2 dung dịch giảm, làm giảm lượng H+, NO2-, NO3- tạo thành Vì hiệu suất xử lý khí NO2 vật liệu giảm tăng nhiệt độ vật liệu Như để xử lý hiệu khí NO2 nhiệt độ thích hợp vào khoảng 30 oC Thời gian bão hòa vật liệu Trong thí nghiệm 30 phút lấy mẫu lần, thời gian lần lấy mẫu phút Thí nghiệm kết thúc hiệu suất xử lý vật liệu thấp (hiệu suất xấp xỉ %) Các thơng số trì thí nghiệm: nồng độ khí NO2 tối ưu (303–397 ppm), lưu lượng dịng khí NO2 tối ưu qua vật liệu 0,4 L/phút, khối lượng vật liệu tối ưu 10 g, nhiệt độ vật liệu 30 oC, thể tích nước cất 75 mL Hiệu suất xử lý khí NO2 hai vật liệu giảm dần theo thời gian khả chuyển hóa NO2 thành NO2-, NO3- giảm dần khả hấp phụ, trao đổi ion vật liệu giảm dần Thời gian bão hòa vật liệu RM1, RM2 khoảng giờ; 6,5 thời điểm vật liệu RM1 Trang 227 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 thời gian bão hòa vật liệu RM1 Tuy nhiên, chênh lệch hiệu suất xử lý khí NO2 thời gian bão hịa hai vật liệu khơng đáng kể Điều giải thích sau: Diện tích bề mặt riêng vật liệu RM2 lớn RM1, số lượng tâm hoạt hóa vật liệu RM2 lớn RM1 RM2 khơng cịn nhiều khả xử lý khí NO2 Hiệu suất xử lý (%) Kết thí nghiệm khảo sát thời gian bão hòa vật liệu thể biểu đồ Hình Qua tất thí nghiệm, nhận thấy: khả xử lý khí NO2 vật liệu RM2 cao khả xử lý khí NO2 vật liệu RM1 điều kiện thời gian bão hòa vật liệu RM2 lớn 91,5 100 86,9 75 80 88.77 75,83 60 67,93 40,04 41,32 56,1 40 20 26,47 26,9 12,6 1h 2h 3h 4h Thời gian (h) Vật liệu RM1 2,28 6h 6.5h 2,77 0h 7,72 5h Vật liệu RM2 Hình Biểu đồ Khảo sát thời gian bão hịa vật liệu bùn đỏ hoạt hoá nhiệt Phân tích NO2-, NO3- từ dung dịch chứa vật liệu RM1 RM2 Xác định nồng độ NO2-, NO3- dung dịch chứa vật liệu thí nghiệm có điều kiện: Thông số thay đổi: Nhiệt độ vật liệu: 30 0C, 60 0C, 80 0C; thông số cố định: Nồng độ đầu vào trì khoảng 303–397 ppm, lưu lượng dịng khí NO2 qua vật liệu: 0,4 L/phút, khối lượng vật liệu 10 g, thể tích nước cất 75 mL Khí NO2 xử lý vật liệu chiếm tỉ lệ cao so với NO2 hịa tan nước, vật liệu RM2 ln có khả xử lý khí NO2 cao so với vật liệu RM1 Khi nhiệt độ cao, vật liệu có khả xử lý tốt khí NO2 nhiệt độ tăng, khả hịa tan NO2 nước giảm nên khả xử lý NO2 nước giảm Tuy nhiên, nhiệt độ cao, khả xáo trộn vật liệu diễn mạnh hơn, dẫn đến khả tiếp xúc vật liệu với anion NO2-, NO3- tốt hơn, nên nhiệt độ cao vật liệu xử lý khí NO2 tốt nước Kết phân tích thể biểu đồ Hình 10 % khả xử lý 120 % 100 % 80 % 32,73 % 18,21 % 14,61 % 41,24 % 27,58 % 51,52 % 67,27 % 81,79 % 85,39 % 58,76 % 72,42 % 48,48 % 60 % 40 % 20 % 0% RM1 RM2 RM1 RM2 RM1 RM2 80 oC 60 oC 30 oC % NO2 hòa tan nước % NO2 vật liệu xử lý Hình 10 Biểu đồ thể khả xử lý NO2 vật liệu dung dịch chứa vật liệu Trang 228 Ce/qe Dung lượng hấp phụ cực đại hệ vật liệu RM1 RM2 khí NO2 18000 16000 Ce/qe = 36.606Ce - 2627.5 R² = 0.771 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 200 400 lgqe 2,2 2,4 2,6 lgqe= 0.1697lgCe - 1.5029 R² = 0.1349 -1,05 2,5 lgqe = 0.3564 lgCe - 1.621 R² = 0.5435 -0,9 -1 -1,1 Hình 14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich hệ vật liệu RM2 600 Ce 2,8 Kết khảo sát dung lượng hấp phụ NO2 hệ vật liệu RM1 RM2 cho thấy, hệ số tương quan R2 phương trình Langmuir cao nhiều so với hệ số phương trình Freundlich Do đó, phương trình Langmuir sử dụng để tính tốn dung lượng hấp cực đại cho kết xác so với phương trình Freundlich Như hệ vật liệu RM1 RM2 (nước vật liệu) xử lý khí NO2 theo chế hấp phụ hóa học chủ yếu, NO2 xử lý chế hấp phụ vật liệu chiếm ưu so với hấp thụ vào nước -1,1 -1,15 -1,2 Hình 12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich hệ vật liệu RM1 Ce/qe 1,5 -0,8 lgCe lgCe -0,6 -0,7 Hình 11 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hệ vật liệu RM1 -1 lgqe TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Ce/qe = 0.2179Ce - 69.243 R² = 0.9281 1000 2000 KẾT LUẬN Cả hai vật liệu RM1 bùn đỏ RM2 có khả xử lý khí NO2 với hiệu xử lý cao Trong vật liệu RM2 có hiệu suất xử lý khí NO2 cao so với vật liệu RM1, không đáng kể Cụ thể, điều kiện tối ưu (nồng độ khí NO2 đầu vào 303–397 ppm, lưu lượng dịng khí qua vật liệu 0,4 L/phút, khối lượng vật liệu 10g, nhiệt độ 30 oC) khả xử lý RM1 3000 Ce Hình 13 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hệ vật liệu RM2 Trang 229 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 RM2 là: 84,43 %, 89,50 % Ở điều kiện thực nghiên cứu, hiệu suất xử lý vật liệu RM1 thấp vật liệu RM2 khơng nhiều, khoảng 10 %, vật liệu RM1 nên ứng dụng rộng rãi xử lý khí NO2 vật liệu RM2 nhà máy hóa chất phát thải bùn đỏ cách xa biển Khí NO2 qua dung dịch chứa vật liệu xử lý hai hình thức: Sự hấp thu nước hấp phụ vật liệu Trong đó, hấp phụ vật liệu chiếm ưu Nghiên cứu cho thấy tiềm bùn đỏ thải q trình xử lý nhiễm mơi trường, cụ thể khí thải NO2 Evaluating the efficiency of red mud material in removing NO2 gas • • Ho Nhut Linh To Thi Hien University of Science, VNU-HCM ABSTRACT The way of using red mud - a hazardous of materials have also been tested The results substance created from the producing of showed that seawater-neutralised red mud and aluminum hydroxide in removing NO2 gas is red mud material were potent in the NO2 perfectly suitable with sustainable development adsorption However, RM2 material had the of society in the future This study focuses on higher treating ability of NO2 gas than RM1 estimating the efficacy of two different materials about % The result showed that optimal on treating NO2 gas: pure red mud material conditions were determined at concentrations of (non-neutralised by seawater - RM1) and input NO2 were 303–397 ppm, flow speed of NO2 hydrotalcite material created from red mud with gas pass through materials was 0.4L/min, 10 g the participant of the seawater (Seawatermass of materials, temperature of material was neutralised red mud - RM2) Experiments were 30 oC The efficiency of treating NO2 gas of RM1 made to survey the treating ability through and RM2 are 89.50 % and 84.43 %, respectively various factors: concentrations of input NO2 The results of this study showed that both gas, flow speed of NO2 gas pass through seawater-neutralised red mud and red mud have materials, mass of materials, temperature of the potential to remove NO2 gas material used in experiments and saturated time Key words: adsorption, hydrotalcite, NO2 removal, red mud, seawater neutralised red mud Trang 230 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R Galindo, A López-Delgado, I Padilla, M Yates, Hydrotalcite-like compounds: A way to recover a hazardous waste in the aluminium tertiary industry, Applied Clay Science, 95, 41–49 (2014) [2] L Cocheci, P Barvinschi, R Pode, E Popovici and E.M Seftel, Structural characterization of some Mg/Zn-Al type hydrotalcites prepared for chromate sorption from wastewater, Series of Chemistry and Environmental Engineering, 55 (2010) [3] D Wan, H Liu, R Liu, J Qu, S Li, J Zhang, Adsorption of nitrate and nitrite from aqueous solution onto calcined (Mg– Al) hydrotalcite of different Mg/Al ratio, Chemical Engineering Journal, 195–196, 241–247 (2012) [4] A Adamczyk, E Długo´n, The FTIR studies of gels and thin films of Al2O3– TiO2 and Al2O3–TiO2–SiO2 systems, Spectrochimica Acta., 89, 11–17 (2012) [5] Y Cengeloglu, A Tor, M Ersoz, G Arslan, Removal of nitrate from aqueous solution by using red mud, Separation and Purification Technology 51, 374–378 (2006) [6] Z Zhou, G Jing, Q Zhou, Enhanced NOx removal from flue gas by an integrated process of chemical absorption coupled with two-stage biological reduction using immobilized microorganisms, Process Safety and Environmental Protection, 91, 325–332 (2013) [7] A Kodama, T Yoshioka, T Kameda, Simultaneous removal of SO2 and NO2 using a Mg–Al oxide slurry treatment, Chemosphere 93, 11, 2889–2893 (2013) [8] T.M Hung, luận văn Thạc sĩ Hóa phân tích, Nghiên cứu thành phần tính chất bùn đỏ định hướng ứng dụng lĩnh vực môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, 23 (2012) [9] S Rai, K.L Wasewar, D.H Lataye, J Mukhopadhyay, C.K YooZuoming, Feasibility of red mud neutralization with seawaterusing Taguchi’s methodology, Int J Environmental Science and Technology, 10, 305–314 (2013) [10] N.T.M Tho, luận văn Thạc sĩ Hóa học, Điều chế hydrotalcite nghiên cứu ứng dụng xử lý arsen nước Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, 33– 36 (2006) [11] S.J Palmer, R.L Frost, N Tai, Hydrotalcites and their role in coordination of anions in Bayer liquors: Anion binding in layered double hydroxides Coordination Chemistry Reviews, 253, 250–267 (2009) [12] D.D Arhin, D.S Konadu, E Annan, F.P Buabeng, A Yaya, B.A Tuffour, Fabrication and characterisation of ghanaian bauxite red mud-clay composite bricks for construction applications, American Journal of Materials Science 3, 110–119 (2013) [13] A Brangule, K.A Gross, Importance of FTIR spectra deconvolution for the analysis of amorphous calcium phosphates, Materials Science and Engineering, 77, 1–5 (2015) Trang 231 ... thải NO2 Evaluating the efficiency of red mud material in removing NO2 gas • • Ho Nhut Linh To Thi Hien University of Science, VNU-HCM ABSTRACT The way of using red mud - a hazardous of materials... been tested The results substance created from the producing of showed that seawater-neutralised red mud and aluminum hydroxide in removing NO2 gas is red mud material were potent in the NO2 perfectly... concentrations of input NO2 The results of this study showed that both gas, flow speed of NO2 gas pass through seawater-neutralised red mud and red mud have materials, mass of materials, temperature of the