ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ MÂY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) CỦA QUẶNG SẮT BIẾN TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT TH[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ MÂY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) CỦA QUẶNG SẮT BIẾN TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - NĂM 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ MÂY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) CỦA QUẶNG SẮT BIẾN TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG Chun ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã số: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Thị Hậu THÁI NGUYÊN - NĂM 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Những kết luận luận văn chưa công bố cơng trình khác i LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Vũ Thị Hậu, cô giáo trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, giáo Khoa Hóa học, thầy cô Khoa sau Đại học, thầy cô Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè ln bên cạnh, ủng hộ động viên em lúc gặp phải khó khăn để em hồn thành q trình học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân hạn chế, nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu xót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn, để luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 10 năm 2016 Học viên Dương Thị Mây ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn i Mục lục .iii Danh mục từ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung ion kim loại nặng 1.1.1 Tình trạng nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng 1.1.2 Tính chất kim loại nặng 1.1.3 Giới thiệu crom, mangan, sắt 1.1.4 Quy chuẩ n Viêṭ Nam về nước thải công nghiệp 1.2 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.1 Sự hấp phụ 1.2.2 Hấp phụ môi trường nước 1.2.3 Xác đinh ̣ dung lươ ̣ng hấ p phu ̣ cân bằ ng, hiêụ suấ t hấ p phu ̣ 10 1.2.4 Các mơ hình q trình hấp phụ 10 1.3 Một số hướng nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại nặng 13 1.4 Giới thiệu quặng sắt số phương pháp chế tạo vật liệu 14 1.4.1 Giới thiệu quặng sắt 14 1.4.2 Một số phương pháp chế tạo vật liệu 15 Chương 2: THỰC NGHIỆM 18 2.1 Thiết bị và hóa chấ t 18 2.1.1 Thiết bị 18 iii 2.1.2 Hoá chấ t 18 2.2 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) theo phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 19 2.2.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Fe(II) 20 2.2.2 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Mn(II) 21 2.2.3 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Cr(VI) 22 2.3 Khảo sát sơ khả hấp phụ nguyên liệu 22 2.4 Chế tạo vật liệu hấp phụ 23 2.4.1 Chuẩn bị nguyên liệu 23 2.4.2 Phương pháp chế tạo 23 2.5 Khảo sát sơ Khả hấp phụ VLHP chế tạo 24 2.6 Nghiên cứu số đặc trưng hóa lí ngun liệu VLHP M1 24 2.6.1 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM VLHP M1 24 2.6.2 Thành phần pha nguyên liệu VLHP M1 25 2.6.3 Diện tích bề mặt riêng Nguyên liệu Và VLHP M1 26 2.7 Xác định điểm đẳng điện VLHP M1 26 2.8 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) VLHP M1 theo phương pháp hấp phụ tĩnh 27 2.8.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian 27 2.8.2 Khảo sát ảnh hưởng pH 27 2.8.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP M1 27 2.8.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) VLHP M1 28 2.9 Khảo sát ảnh hưởng ion Mg(II), Ca(II) tới khả hấp phụ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) VLHP M1 28 2.10 Xử lý mẫu nước thải chứa Fe(II), Mn(II), Cr(VI) 29 iv Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Kết xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) theo phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 30 3.1.1 Kết xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Fe(II) 30 3.1.2 Kết xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) 30 3.1.3 Kết xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Cr(VI) 31 3.2 Khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu 32 3.3 Khảo sát khả hấp phụ VLHP M1 33 3.4 Kết nghiên cứu số đặc trưng hóa lí VLHP M1 34 3.4.1 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM VLHP M1 34 3.4.2 Thành phần pha VLHP M1 34 3.4.3 Diện tích bề mặt riêng 36 3.5 Kết xác định điểm đẳng điện VLHP M1 36 3.6 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) VLHP M1 theo phương pháp hấp phụ tĩnh 37 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian 37 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng pH 40 3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP M1 44 3.6.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) VLHP M1 47 3.7 Ảnh hưởng ion Ca(II), Mg(II) tới khả hấp phụ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) VLHP M1 52 2.10 Xử lí mẫu nước thải chứa Fe(II), Mn(II), Cr(VI) 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Từ nguyên gốc BET Brunaur – Emmetle – Teller NL Nguyên liệu SEM Scanning Electron Microscopy UV – Vis Ultraviolet Visble XRD X-ray Diffration VLHP Vật liệu hấp phụ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của số ion kim loại nước thải công nghiệp Bảng 2.1: Kí hiệu VLHP chế tạo 23 Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Fe(II) 30 Bảng 3.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn Mn(II) 31 Bảng 3.3: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) 32 Bảng 3.4: Số liệu khảo sát khả hấp phụ nguyên liệu ion Fe(II), Mn(II), Cr(VI) 32 Bảng 3.5: Số liệu khảo sát khả hấp phụ VLHP Fe(II), Mn(II), Cr(VI) 33 Bảng 3.6: Số liệu xác định điểm đẳng điện VLHP M1 36 Bảng 3.7: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Fe(II) VLHP M1 37 Bảng 3.8: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) VLHP M1 38 Bảng 3.9: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI) VLHP M1 39 Bảng 3.10: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Fe(II) VLHP M1 40 Bảng 3.11: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) VLHP M1 42 Bảng 3.12: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI) VLHP M1 43 Bảng 3.13: Ảnh hưởng khối lượng VLHP M đến hiệu suất hấp phụ ion Fe(II) 44 Bảng 3.14: Ảnh hưởng khối lượng VLHP M đến hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) 45 Bảng 3.15: Ảnh hưởng khối lượng VLHP M đến hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI) 46 v Bảng 3.16: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Fe(II) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP M1 47 Bảng 3.17: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Mn(II) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP M1 49 Bảng 3.18: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cr(VI) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP M1 50 Bảng 3.19: Dung lượng hấp phụ cực đại số Langmuir Fe(II), Mn(II) Cr(VI) 52 Bảng 3.20: Ảnh hưởng ion Mg(II), Ca(II) đến khả hấp phụ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) 53 Bảng 3.21: Kết xử lí Fe(II), Mn(II), Cr(VI) nước thải 55 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 12 Hình 1.2 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 12 Hình 2.1: Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ 24 Hình 3.1: Đường chuẩn xác định nồng độ Fe(II) 30 Hình 3.2: Đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) 31 Hình 3.3: Đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 32 Hình 3.4: Khả hấp phụ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) NL mẫu VLHP 33 Hình 3.5: Ảnh hiển vi điện tử quét SEM VLHP M1 34 Hình 3.6: Giản đồ XRD nguyên liệu 35 Hình 3.7: Giản đồ XRD VLHP M1 35 Hình 3.8: Biểu diễn điểm đẳng điện VLHP M1 37 Hình 3.9: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Fe(II) 38 Hình 3.10: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) 39 Hình 3.11: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) 40 Hình 3.12: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Fe(II) VLHP M1 41 Hình 3.13: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) VLHP M1 42 Hình 3.14: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) VLHP M1 43 Hình 3.15: Ảnh hưởng khối lượng VLHP M1 đến hiệu suất hấp phụ Fe(II) 45 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng VLHP M1 đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) 46 Hình 3.17: Ảnh hưởng khối lượng VLHP M1 đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) 47 Hình 3.18: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu Fe(II) .48 Hình 3.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP M1 Fe(II) 48 Hình 3.20: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Fe(II) 48 Hình 3.21: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu Mn(II) .49 Hình 3.22: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP M1 Mn(II) 50 vi Hình 3.23: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Mn(II) 50 Hình 3.24: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu Cr(VI) 51 Hình 3.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir VLHP M1 Cr(VI) 51 Hình 3.26: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cr(VI) 51 Hình 3.27: Ảnh hưởng ion Ca(II), Mg(II) tới trình hấp phụ Fe(II) .53 Hình 3.28: Ảnh hưởng ion lạ tới trình hấp phụ Mn(II) 54 Hình 3.29: Ảnh hưởng ion lạ tới trình hấp phụ Cr(VI) 54 vii MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường vấn đề nóng bỏng mang tính tồn cầu Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường chủ yếu hoạt động sản xuất khu công nghiệp khai thác khống sản, khai thác dầu khí Thái Nguyên tỉnh chứa nhiều tiềm phát triển, nhiều khu công nghiệp xây dựng, hoạt động khai thác khống sản mở rộng Từ mơi trường nước gần khu cơng nghiệp, khu khai thác khống sản có biểu nhiễm kim loại nặng rõ rệt, gây ảnh hưởng đến sức khỏe chất lượng sống Vì vậy, việc quan tâm xử lý nhiễm mơi trường có ý nghĩa to lớn với sống tương lai sau Trong thời đại khoa học công nghệ ngày phát triển thúc đẩy mạnh mẽ việc áp dụng khoa học, kỹ thuật để xử lý mơi trường nước góp phần giảm thiểu tác hại ô nhiễm môi trường nước Hiện nay, phương pháp xử lý nước thải thường sử dụng phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý (phương pháp keo tụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp trung hịa…), phương pháp sinh học (phương pháp hiếu khí kị khí)… Trong phương pháp hóa lý có phương pháp hấp phụ lựa chọn mang lại hiệu cao Ưu điểm phương pháp từ ngun liệu rẻ, sẵn có, quy trình đơn giản không đưa thêm vào môi trường tác nhân độc hại Hiện việc sử dụng vật liệu tự nhiên, phổ biến, giá thành rẻ phế thải nông nghiệp (lõi ngô, vỏ lạc, vỏ trấu…), loại zeolit, than, tro bay, rong biển, quặng, bentonit… để xử lý chất ô nhiễm nhận quan tâm nhiều nhà khoa học Việt Nam quốc gia có nguồn khống sản kim loại phong phú đa dạng như: Quặng sắt, quặng mangan, quặng chì, quặng kẽm Quặng sắt phân bố rộng rãi dễ khai thác, mỏ sắt Trại Cau (Thái nguyên), Quý Xá (Yên Bái), Quý Xa (Lào Cai), Mộ Đức (Quảng Ngãi), Phú Thọ, Cao Bằng…Tuy nhiên, việc nghiên cứu sử dụng quặng sắt làm chất hấp phụ, xúc tác đặc biệt cho lĩnh vực xử lí mơi trường cịn quan tâm, nghiên cứu Xuất phát từ lý đó, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) quặng sắt biến tính thử nghiệm xử lý môi trường” Trong đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau – Thái Nguyên - Khảo sát số đặc trưng hóa lý vật liệu hấp phụ phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET), ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) - Khảo sát khả hấp phụ số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ vật liệu hấp phụ chế tạo theo phương pháp hấp phụ tĩnh - Sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo thử nghiệm xử lý mẫu nước thải chứa Fe(II), Mn(II), Cr(VI) Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, bố cục luận văn trình bày chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Thực nghiệm - Chương 3: Kết thảo luận Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung ion kim loại nặng 1.1.1 Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng Hiện nay, tốc độ cơng nghiệp hố thị hoá nhanh với gia tăng dân số gây tình trạng nhiễm kim loại nặng vơ nghiêm trọng tài nguyên nước nước ta Ngoài hai thành phố lớn thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh cịn có tỉnh như: Bà Rịa - Vũng Tàu, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hà Tĩnh, …là nơi tập trung nhiều khu sản xuất, chế biến nhiều khu công nghiệp với mức độ gây ô nhiễm kim loại nặng cao Nước thải khu công nghiệp, khu khai thác chế biến khơng có cơng trình thiết bị xử lý nước thải nên đổ thẳng vào hồ, sông, suối, kênh, rạch không gây ảnh hưởng đến môi trường nước mà cịn gây ảnh hưởng mơi trường đất môi trường sinh vật làm chết hàng loạt nhiều vi sinh vật động vật nước, ảnh hưởng xấu đến cảnh quan môi trường sinh thái Ở thành phố Thái Nguyên, nước thải công nghiệp từ sở sản xuất giấy, luyện gang thép, luyện kim màu, khai thác than chưa xử lý đổ trực tiếp Sông Cầu Nhiều làng nghề sắt thép, đúc đồng, nhơm, chì, giấy, dệt nhuộm thuộc tỉnh lưu vực Sông Cầu với lưu lượng nước thải hàng ngàn m3/ ngày không qua xử lý, gây ô nhiễm nguồn nước mơi trường khu vực [14] 1.1.2 Tính chất kim loại nặng Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học [28], không độc dạng nguyên tố tự nguy hiểm sinh vật sống dạng cation khả gắn kết với chuỗi cacbon ngắn dẫn đến tích tụ thể sinh vật sau nhiều năm [26] Các nguyên tố kim loại nặng chì, thủy ngân, nhôm, asen, cadimi, niken nồng độ lớn gây độc với thể người động, thực vật Một số kim loại nặng tìm thấy thể thiết yếu cho sức khỏe người, chẳng hạn sắt, kẽm, magie, coban, mangan đồng với lượng diện q trình chuyển hóa Các ngun tố kim loại cịn lại ngun tố khơng thiết yếu gây độc tính cao diện thể, nhiên tính độc thể chúng vào chuỗi thức ăn Các nguyên tố bao gồm thủy ngân, niken, chì, asen, nhơm đồng dạng ion kim loại Chúng vào thể qua đường hấp thụ thể hơ hấp, tiêu hóa qua tiếp xúc với da Nếu kim loại nặng vào thể tích lũy bên tế bào lớn phân giải chúng chúng tăng dần ngộ độc xuất Do người ta bị ngộ độc với hàm lượng cao kim loại nặng mà với hàm lượng thấp thời gian kéo dài đạt đến hàm lượng gây độc Tính độc hại kim loại nặng thể qua: (1) số kim loại nặng bị chuyển từ dạng độc thấp sang dạng độc cao vài điều kiện mơi trường, ví dụ thủy ngân (2) Sự tích tụ khuếch đại sinh học kim loại qua chuỗi thức ăn làm tổn hại hoạt động sinh lý bình thường sau gây nguy hiểm cho sức khỏe người (3) Tính độc nguyên tố nồng độ thấp khoảng 0,1-10 mg/L [19] 1.1.3 Giới thiệu crom, mangan, sắt 1.1.3.1 Crom ảnh hưởng crom Crom thể người trưởng thành chứa trung bình từ 1-5 mg máu 10 g / L Crom cần cho chuyển hóa gluxit lipit, crom cịn liên kết với chuyển hố lipit, bổ sung crom làm gia tăng hàm lượng cholesterol tốt, làm giảm glycerit từ góp phần ngăn ngừa tích tụ mỡ bên mạch máu, chống xơ vữa động mạch, điều hoà giảm huyết áp người có tuổi [13] Crom nước thải thường gặp dạng Cr(III) Cr(VI) Cr(III) không độc với lượng nhỏ có lợi cho q trình trao đổi chất người Cr(VI) lại độc hại gây nguy hiểm cho gan thận Nếu lượng lớn crom vào thể qua đường tiêu hoá gây ngộ độc nặng dẫn đến tử vong, qua đường tiếp xúc lâu dài bị loét da, viêm kết mạc, viêm mũi ảnh hưởng đến hô hấp [16] Cr(VI) thường đưa vào vùng nước tự nhiên từ nhiều nguồn nước thải công nghiệp bao gồm nước thải từ ngành dệt nhuộm, mạ điện ngành cơng nghiệp khai khống 1.1.3.2 Mangan ảnh hưởng mangan Mangan nguyên tố tương đối phổ biến, thường nằm đất dạng khoáng Mangan tồn tự nhiên chủ yếu dạng Mn(II) hợp chất muối tan sunfat, nitrat, clorua Mangan có mặt nước dạng ion hòa tan (Mn2+) Mangan nguyên tố cần thiết người động, thực vật Mangan có vai trị quan trọng thể như: Tác động đến hô hấp tế bào, phát triển xương, chuyển hóa gluxit, hoạt động não, cảm giác cân Mangan sử dụng nhiều công nghiệp luyện thép Các hợp chất mangan sử dụng để làm chất tạo màu nhuộm màu cho gốm thủy tinh Ion magan chất hoạt hóa số enzim xúc tiến cho trình tạo chất clorophin (chất diệp lục), tạo máu sản xuất kháng thể nâng cao sức đề kháng thể Mangan làm giảm lượng đường máu nên hạn chế bệnh tiểu đường Tuy nhiên hàm lượng mangan có nước cao gây vết ố bẩn tất thứ mà tiếp xúc Vì sử dụng nước ngày để lau rửa, giặt giũ gây ảnh hưởng đến độ bền đồ dùng Mangan gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh, mangan hấp thụ vào thể với lượng lớn gây độc cho phổi, hệ thần kinh, thận tim mạch [16] 1.1.3.3 Sắt ảnh hưởng sắt Sắt kim loại có nhiều vỏ trái đất Nồng độ nước tự nhiên từ 0,5 - 50 mg/L Sắt cịn diện nước uống q trình keo tụ hóa học hợp chất sắt ăn mòn ống dẫn nước Sắt nguyên tố dinh dưỡng người Nhu cầu tối thiểu sắt hàng ngày tuỳ thuộc vào tuổi, giới tính, thể chất thay đổi từ 10 - 50 mg/ngày [16] Sắt có vai trị cần thiết thể sống, ngoại trừ số vi khuẩn Sắt nguyên tố vi lượng tham gia vào cấu tạo thành phần hemoglobin hồng cầu, myoglobin vân sắc tố hô hấp mô bào enzim như: catalase, peroxidase… Sắt thành phần quan trọng nhân tế bào Cơ thể thiếu sắt bị thiếu máu phụ nữ có thai trẻ em Sắt thường tồn nước ngầm dạng ion có hố trị II thành phần muối hoà tan như: Fe(HCO3)2, FeSO4 Hàm lượng sắt có nguồn nước ngầm thường cao phân bố không đồng lớp trầm tích đất sâu Sắt hịa tan làm cho nước có mùi kim loại, hàm lượng sắt cao làm cho nước có mùi tanh, có màu vàng Nếu lượng sắt có thể vượt 0,3 mg/L gây ứ đọng sắt mô tim, gan, tuyến nội tiết dẫn đến rối loạn trầm trọng chức quan Sắt coi chất ô nhiễm thứ cấp chất gây thẩm mĩ cho nước 1.1.4 Quy chuẩ n Viê ̣t Nam về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT quy đinh ̣ nồ ng đô ̣ của ion kim loại nước thải công nghiệp sau: Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của số ion kim loại nước thải công nghiệp Nguyên tố STT Đơn vị Giá trị giới hạn A B Crom (VI) mg/L 0,05 0,00 Sắt mg/L 1,00 5,00 Mangan (II) mg/L 0,50 1,00 Trong đó: Cột A quy định giá trị thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Cột B quy định giá trị thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt [15] 1.2 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.2.1 Sự hấp phụ Sự hấp phu ̣ quá trin ̀ h tić h lũy vâ ̣t chấ t lên bề mặt phân cách pha Chất hấp phụ là chấ t có bề mă ̣t tiế p xúc lớn mà đó xảy quá trình hấp phu ̣ Chấ t bi ̣ hấ p phu ̣ là chấ t tích lũy bề mă ̣t chấ t hấ p phu ̣ Khả hấ p phu ̣ chất tùy thuô ̣c vào bản chấ t, diêṇ tích bề mă ̣t riêng của chấ t hấ p phu ̣, nhiê ̣t đô ̣, pH và chấ t chấ t tan [11] Tùy theo chấ t của lực tương tác giữa chấ t hấ p phu ̣ và chấ t bi ̣ hấ p phu ̣ mà người ta chia sự hấp phụ thành hấ p phu ̣ vâ ̣t lí và hấ p phu ̣ hóa ho ̣c - Hấp phụ vật lý gây lực Vandecvan phân tử chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Liên kết yếu, dễ bị phá vỡ - Hấp phụ hóa học gây lực liên kết hoá học bề mặt chất hấp phụ bề mặt chất bị hấp phụ Liên kết bền, khó bị phá vỡ Hấp phụ hóa học coi trung gian hấp phụ vật lý phản ứng hóa học Để phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học, người ta đưa số tiêu chuẩn sau: - Hấp phụ vật lý đơn lớp hay đa lớp, cịn hấp phụ hóa học đơn lớp - Nhiệt lượng hấp phụ: hấp phụ vật lý lượng nhiệt tỏa ÷ kcal/mol, hấp phụ hóa học thường lớn 22 kcal/mol - Nhiệt độ hấp phụ: hấp phụ vật lý thường xảy nhiệt độ thấp (gần nhiệt độ sôi chất bị hấp phụ), hấp phụ hóa học xảy nhiệt độ cao nhiệt độ sôi - Tốc độ hấp phụ: hấp phụ vật lý khơng địi hỏi hoạt hóa phân tử xảy nhanh, ngược lại hấp phụ hóa học xảy chậm - Tính đặc thù: hấp phụ vật lý phụ thuộc vào chất hóa học bề mặt cịn hấp phụ hóa học địi hỏi phải có lực hóa học, phải mang tính đặc thù rõ rệt Tuy nhiên, thực tế phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học tương đối ranh giới chúng khơng rõ rệt Một số trường hợp tồn trình hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Ở vùng nhiệt đô ̣ thấ p xảy trình hấ p phu ̣ vật lý, tăng nhiêṭ độ khả hấ p phu ̣ vâ ̣t lý giảm và khả hấ p phu ̣ hóa học tăng lên [2], [10] Ngược lại với quá trin ̀ h hấp phu ̣ là triǹ h giải hấ p phu ̣, đó là quá triǹ h giải phóng chấ t bi ̣hấ p phụ khỏi bề mă ̣t chấ t hấ p phu ̣ [12] 1.2.2 Hấp phụ môi trường nước 1.2.2.1 Đặc điểm chung hấp phụ môi trường nước Hấp phụ môi trường nước thường diễn phức tạp, hệ có ba thành phần gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ Do có mặt nước nên hệ xảy q trình hấp phụ cạnh tranh có chọn lọc chất bị hấp phụ nước tạo cặp hấp phụ là: chất bị hấp phụ - chất hấp phụ; nước - chất hấp phụ, cặp có tương tác mạnh hấp phụ xảy với cặp Tính chọn lọc cặp hấp phụ phụ thuộc vào yếu tố: Độ tan chất bị hấp phụ nước, tính ưa nước kị nước chất hấp phụ, mức độ kị nước chất bị hấp phụ nước Vì vậy, khả hấp phụ chất hấp phụ chất bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vào tính tương đồng độ phân cực chúng: chất bị hấp phụ không phân cực ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ MÂY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) CỦA QUẶNG SẮT BIẾN TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG Chun ngành: HỐ... lĩnh vực xử lí mơi trường cịn quan tâm, nghiên cứu Xuất phát từ lý đó, chúng tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ Fe(II), Mn(II), Cr(VI) quặng sắt biến tính thử nghiệm xử lý mơi trường? ?? Trong... kết hoá học bề mặt chất hấp phụ bề mặt chất bị hấp phụ Liên kết bền, khó bị phá vỡ Hấp phụ hóa học coi trung gian hấp phụ vật lý phản ứng hóa học Để phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học, người