Hấp phụ là hiện tượng bề mặt, trong điều kiện này, có sự tích tụ của chất (hấp phụ) như chất rắn, lỏng hoặc khí trên bề mặt của chất khác (chất hấp phụ) có thể ở dạng rắn hoặc lỏng. Việc sử dụng vật liệu hấp phụ để loại bỏ kim loại nặng vẫn đang được các nhà khoa học nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ MgAlLDH để xử lý Crom trong đất. Do đó, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý Crom(VI) trong môi trường đất bằng vật liệu hấp phụ MgAlLDH zeolite
1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC 10 11 12 NGUYỄN THỊ NGỌC THUÝ 13 14 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CROM(VI) TRONG MÔI TRƯỜNG 15 ĐẤT BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ Mg/Al-LDH ZEOLITE 16 17 18 19 20 21 Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường 22 Mã số: 8850101 23 24 LUẬN VĂN THẠC SĨ 25 QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG 26 27 28 29 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Văn Hữu Tập 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Thái Nguyên - 2023 LỜI CAM ĐOAN 44 45 46 Tôi xin cam đoan đề tài " Nghiên cứu xử lý Crom(VI) môi trường đất 47bằng vật liệu hấp phụ Mg/Al-LDH zeolite"là cơng trình nghiên cứu riêng tơi 48nhóm nghiên cứu thực hướng dẫn PGS TS Văn Hữu Tập Các số 49liệu, kết đưa luận văn trung thực chưa công bố 50bất kỳ cơng trình khác Các thơng tin thứ cấp sử dụng luận văn có nguồn 51gốc rõ ràng, trích dẫn đầy đủ quy định Nếu có gian lận tơi 52xin hồn tồn chịu trách nhiệm 53 54 55 56 57 58 59Nguyễn Thị Ngọc Thuý 61 62 63 64 65 Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2023 Tác giả LỜI CẢM ƠN 66 67 Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Người hướng dẫn đề tài nghiên 68cứu – PGS.TS Văn Hữu Tập đinh hướng cho hướng nghiên cứu khoa học 69quan trọng trình thực luận án 70 Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa học quý 71thầy, cô giáo, cán viên chức khoa Tài nguyên Môi trường tận tình giảng 72dạy, hướng dẫn quan tâm tạo điều kiện cho tơi q trình học tập nghiên 73cứu 74 Cảm ơn tất bạn bè gia đình giúp đỡ động viên tơi q trình thực 75hiện đề tài Tơi mong nhận đóng góp ý kiếm quý báu thầy cô giáo, 76quý vị bạn bè để luận văn hồn thiện 77 Tơi xin chân thành cảm ơn! HỌC VIÊN Nguyễn Thị Ngọc Thuý 78 79 80 81 MỤC LỤC 82LỜI CAM ĐOAN .i 83LỜI CẢM ƠN ii 84MỤC LỤC iii 85DANH MỤC BẢNG 86DANH MỤC HÌNH 87DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 88MỞ ĐẦU 891 Tính cấp thiết đề tài 902 Mục tiêu nghiên cứu 913 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 92CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 931.1 Khái niệm 94 1.1.1 Khái niệm ô nhiễm đất 95 1.1.2 Khái niệm kim loại nặng 96 1.1.3 Khái niệm hấp phụ 971.2 Tổng quan ô nhiễm Cr(VI) đất số phương pháp xử lý ô nhiễm 98truyền thống 99 1.2.1 Giới thiệu chung nguyên tố Crom [5,6] .6 100 1.2.2 Tổng quan ô nhiễm Cr(VI) đất 101 1.2.3 Các phương pháp truyền thống xử lý ô nhiễm Cr(VI) đất .11 1021.3 Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng đất 12 103 1.3.1 Tình hình nghiên cứu giới .12 104 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước .13 1051.4 Đặc điểm phương pháp hấp phụ 15 106 1.4.1 Vật liệu hấp phụ zeolit 15 107 1.4.2 Vật liệu Al/Mg LDH-zeolite .20 108CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 109CỨU 22 1102.1 Đối tượng, phạm vi nội dung nghiên cứu .22 111 2.1.1 Nội dung nghiên cứu 22 112 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 22 113 2.1.3 Phạm vi nghiên cứu .22 1142.2 Phương pháp nghiên cứu .23 115 2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 23 116 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng tới hấp 117 phụ Cr(VI) vật liệu Mg/Al LDH-zeolite 23 118 2.2.3 Phương pháp sử dụng phịng thí nghiệm 24 119 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 27 120CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28 1213.1 Đánh giá đặc điểm Mg/Al LDH Zeolite đất sử dụng thí nghiệm 28 122 3.1.1 Đặc điểm đất thí nghiệm 28 123 3.1.2 Đặc điểm Mg/Al LDH Zeolite 28 1243.2 Đánh giá khả hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite 30 125 3.2.1 Khả hấp phụ vật liệu theo tỉ lệ % vật liệu hấp phụ đất khác 126 30 127 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 32 128 3.2.3 Khả hấp phụ vật liệu theo độ ẩm .35 129 3.2.4 Khả hấp phụ vật liệu theo thời gian hấp phụ 37 130KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 1311 Kết luận 40 1322 Kiến nghị 41 133TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 134 135 136 137 138 DANH MỤC BẢNG 139Bảng 2.1 Quy trình chiết .26 140Bảng 3.1 Các tính chất hố lý đất thí nghiệm chất hấp phụ 28 141Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Cr(VI) Mg/Al 142LDH-zeolite .31 143Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cr(VI) Mg/Al LDH 144zeolit 32 145Bảng 3.4 Ảnh hưởng độ ẩm đến khả hấp phụ Cr(VI) Mg/Al LDH 146zeolit 35 147Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Cr(VI) Mg/Al 148LDH zeolite .38 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168DANH MỤC HÌN 169 170Hình 1.1 Cấu trúc zeolit (cấu trúc khối tứ diện) .16 171Hình 172 1.2 Phân loại zeolite 13 173Hình 3.1 Ảnh SEM zeolit (a), Mg/Al LDH-Zeolite (c); Phổ EDX zeolit (b) 174Mg/Al LDH-zeolit (d) 28 175Hình 3.2 Phổ FTIR zeolit Mg/Al LDH-Zeolit 30 176Hình 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Cr(VI) Mg/Al LDH177zeolit 32 178Hình 3.4 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cr(IV) Mg/Al LDH-zeolite 35 179Hình 3.5 Ảnh hưởng độ ẩm đến khả hấp phụ KLN Mg/Al LDH zeolit 36 180Hình 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ KLN Mg/Al LDH zeolit 181 39 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 195 LDH TCVN QCVN VLHP Cr IUPAC KCN OM EC CEC ANOVA CT1 HDTMA ĐHQGHN XRD SEM : : : : : : : : : : : : : : : : BET : EDX FTIR 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 Vật liệu hidroxit kép Tiêu chuẩn Việt Nam Quy chuẩn Việt Nam Vật liệu hấp phụ Crom Liên minh Quốc tế Hóa học Hóa học ứng dụng Khu cơng nghiệp Hàm lượng hữu đất Độ dẫn điện Dung tích trao đổi cation Phân tích phương sai Cơng thức đối chứng Chất hoạt động bề mặt có chứa cation Đại học quốc gia Hà Nội Phổ nhhiễu xạ tia X Kính hiển vi điện tử quét Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng (Brunauer-Emmett- Teller) : Phổ tán sắc lượng tia X : Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier MỞ ĐẦU 207 2081 Tính cấp thiết đề tài 209 Ô nhiễm kim loại nặng đất không Việt Nam mà 210nhiều quốc gia giới quan tâm Sự tích lũy kim loại nặng mơi 211trường đất nước từ hoạt động nông nghiệp, hoạt động công nghiệp 212hoạt động sinh hoạt người khơng làm thối hóa đất ảnh hưởng tới phát 213triển loại trồng mà nghiêm trọng hơn, thơng qua chuỗi thức ăn ảnh 214hưởng tới sức khỏe người loài động vật Hiện nhà khoa 215học giới phát triển số công nghệ khác để xử lý ô nhiễm kim 216loại nặng đất Tuy nhiên, để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng phương 217pháp truyền thống ví dụ phương pháp vật lý, hóa học… tốn kém, hiệu 218đạt không cao diện rộng đồng thời tái sản xuất sau xử lí 219Crom kim loại có tính độc hại lớn cho người hệ sinh thái vượt 220ngưỡng cho phép Crom sử dụng nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt 221là cơng nghiệp xi mạ, đốt hóa thạch nhiên liệu, sản xuất cromat, sản xuất nhựa 222ngành công nghiệp da Con người sử dụng nguồn nước có chứa Crom vượt ngưỡng 223quy định có khả mắc bệnh viêm gan, viêm thận, loét dày, ruột non 224cả ung thư phổi 225 Crom thường khơng tìm thấy tự nhiên mà chúng thường xuất 226mỏ quặng, nước thải từ xi mạ, thuộc da, dệt nhuộm Crom vào đất chủ yếu qua 227hoạt động xả thải từ hoạt động sản xuất từ ngành cơng nghiệp luyện kim, hóa 228chất cách dùng hợp chất crom oxit, axit cromic kali dicromat 229 Mặc dù Crom có ảnh hưởng lớn đến người hệ sinh thái nhiên hầu hết 230hàm lượng phát thải chúng vào môi trường ngày gia tăng 231 Hấp phụ tượng bề mặt, điều kiện này, có tích tụ chất (hấp phụ) 232như chất rắn, lỏng khí bề mặt chất khác (chất hấp phụ) dạng rắn 233hoặc lỏng Việc sử dụng vật liệu hấp phụ để loại bỏ kim loại nặng nhà 234khoa học nghiên cứu, phát triển ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên chưa có nhiều 235nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ Mg/Al-LDH để xử lý Crom đất Do đó, lựa 236chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý Crom(VI) môi trường đất vật liệu hấp phụ 237Mg/Al-LDH zeolite " 2382 Mục tiêu nghiên cứu 239 Nghiên cứu đặc trưng khả hấp phụ Crom(VI) vật liệu hấp phụ 240zeolite lưỡng cực (Mg/Al LDH-Zeolite) môi trường đất 2413 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 242 a Ý nghĩa khoa học 243 Đánh giá khả hấp phụ vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite 244Crom(VI) đất 245 b Ý nghĩa thực tiễn 246 Kết thu sở để tiếp tục thực nghiệm sử dụng Mg/Al LDH Zeolite 247trong xử lý đất nhiễm Crom(VI) 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264