Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề cấp thiết đặt ra hàng đầu của các quốc gia trên thế giới, nhất là môi trường nước Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http //www lrc tnu edu vn ĐẠI HỌ[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA THAN VỎ LẠC VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HĨA HỌC PHÂN TÍCH THÁI NGUN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA THAN VỎ LẠC VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Hữu Thiềng Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành phịng thí nghiệm Hoá lý, tổ Hoá lý, khoa Hoá học – trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên Em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – PGS.TS Lê Hữu Thiềng, người giao đề tài, tận tình hướng dẫn bảo, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn thầy cô giáo khoa Hố học, đặc biệt thầy tổ mơn Hố phân tích tạo điều kiện cho em hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè, người thân quan tâm động viên giúp đỡ tơi suốt q trình làm luận văn Thái Nguyên, tháng 08 năm 2010 Học viên Nguyễn Thị Như Quỳnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Đường chuẩn xác định nồng độ Cu2+ 28 Hình 2: Đường chuẩn xác định nồng độ Fe3+ 29 Hình 3: Đường chuẩn xác định nồng độ Ni2+ 30 Hình 4: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ TVL Fe3+ vào pH 35 Hình 5: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ TVL Cu2+, Ni2+ vào pH 36 Hình 6: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian hấp phụ 38 Hình 7: Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng TVL 40 Hình 8: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Cu2+ TVL 42 Hình 9: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cu2+ TVL 42 Hình 10: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Fe3+ TVL 42 Hình 11: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb ) Fe3+ TVL 42 Hình 12: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ni2+ TVL 43 Hình 13: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni2+ TVL 43 Hình 14: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Cu2+ than HG/T3491-1999 45 Hình 15: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cu2+của than HG/T3491-1999 45 Hình 16: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Fe3+của than HG/T3491-1999 45 Hình 17: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Fe3+ than HG/T3491-1999 45 Hình 18: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Ni2+ than HG/T3491-1999 45 Hình 19: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni2+ than HG/T3491-1999 45 Hình 20: Ảnh hưởng nồng độ HCl thời gian đến giải hấp Cu2+ 48 Hình 21: Ảnh hưởng nồng độ HCl thời gian đến giải hấp Fe 3+ 49 Hình 22: Ảnh hưởng nồng độ HCl thời gian đến giải hấp Ni2+ 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Tiêu chuẩn Bộ Y tế giới hạn hàm lượng sắt, đồng, niken nước ăn uống Bảng 2: Tiêu chuẩn Bộ Tài nguyên môi trường giới hạn hàm lượng sắt, đồng, niken môi trường nước Bảng 3: Các điều kiện đo phổ F-AAS Fe, Cu, Ni 27 Bảng 4: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cu 28 Bảng 5: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Fe 29 Bảng 6: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ni 30 Bảng 7: Ảnh hưởng pH đến dung lượng hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ TVL 34 Bảng 8: Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến dung lượng hấp phụ TVL 37 Bảng 9: Ảnh hưởng khối lượng TVL đến dung lượng hấp phụ TVL 39 Bảng 10: Các thông số hấp phụ TVL 41 Bảng 11: Các số hấp phụ Langmuir TVL 43 Bảng 12: Ảnh hưởng nồng độ đầu đến hấp phụ than HG/T3491-1999 44 Bảng 13: Các số hấp phụ Langmuir than HG/T3491-1999 46 Bảng 14: Số liệu hấp phụ TVL trước giải hấp 46 Bảng 15: Kết giải hấp Cu2+ 47 Bảng 16: Kết giải hấp Fe3+ 49 Bảng 17: Kết giải hấp Ni2+ 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Nước yếu tố thiếu đời sống sinh hoạt người sinh vật Sự ô nhiễm nguồn nước kim loại nặng như: Cd, Cu, Fe, Pb, Ni Zn vấn đề quan tâm toàn giới Kim loại vào hệ sinh thái chủ yếu hoạt động khai thác mỏ, tinh chế quặng, xử lý bùn, tro từ lò đốt, mạ kim loại, hay sản xuất thiết bị điện, sơn, hợp kim… Sự có mặt lượng lớn ion kim loại nặng trở thành mối đe doạ độc tính xu hướng tích luỹ sinh học mô sống, gây nhiều bệnh rối loạn suốt chuỗi thức ăn Mục tiêu nghiên cứu áp dụng phương pháp thích hợp để phát triển kỹ thuật phù hợp để ngăn ngừa ô nhiễm làm giảm nồng độ kim loại nặng môi trường nước xuống mức cho phép việc làm cần thiết Loại bỏ kim loại theo phương pháp truyền thống như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp kết tủa, phương pháp chiết, thẩm thấu ngược… hầu hết phương pháp không hiệu quả, không kinh tế kim loại nồng độ cao, tốn thường kèm theo ô nhiễm thứ cấp Những năm gần đây, việc sử dụng than hoạt tính để loại bỏ kim loại môi trường nước phổ biến dễ dàng tái sử dụng Sau liên tục sử dụng, than hoạt tính khơng để lại tác động đến môi trường Tuy nhiên, than hoạt tính sử dụng thị trường chế tạo từ nguyên liệu đắt tiền khó tái tạo bị suy giảm như: than đá Vì vậy, việc chế tạo than từ phụ phẩm cơng nơng nghiệp sẵn có rẻ tiền để làm vật liệu hấp phụ (VLHP) ion kim loại nặng độc hại dung dịch nước ý tưởng hay cho việc sử dụng nguồn tài nguyên tái tạo như: vỏ lạc, vỏ trấu, lõi ngô, bã mía, xơ dừa… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Ở Việt Nam, lạc nông sản tương đối phổ biến trồng với diện tích lớn, hàng năm tạo số lượng vỏ đáng kể Điều dẫn tới yêu cầu chuyển đổi hữu ích sản phẩm phụ, phế phẩm nông nghiệp nhằm tăng giá trị sản phẩm cho sản phẩm thân thiện với mơi trường, chẳng hạn than hoạt tính Đã có nhiều nghiên cứu cho rằng, phụ phẩm công nông nghiệp chuyển đổi thành than hoạt tính sử dụng để hấp phụ ion kim loại khác như: than vỏ lạc, than lõi ngô, than xơ dừa, than gáo dừa, than bã mía… Vỏ lạc chuyển đổi thành than hoạt tính cách sử dụng axit sunfuric để hoạt hoá cho thấy than vỏ lạc (TVL) chất hấp phụ tốt ion kim loại nặng Ở dạng hạt, TVL hấp phụ ion Cd2+, Cu2+, Fe3+, Pb2+, Ni2+ Zn2+ tốt so với than hoạt tính có thị trường Xuất phát từ thực tế chúng tơi thực đề tài: “ Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước than vỏ lạc thử nghiệm xử lý môi trường” Thực đề tài tập trung nghiên cứu về: - Chế tạo vật liệu hấp phụ than từ vỏ lạc - Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ TVL - So sánh khả hấp phụ TVL với than hoạt tính có thị trường - Khảo sát khả tách loại thu hồi ion kim loại nặng TVL theo phương pháp hấp phụ tĩnh - Sử dụng TVL xử lý mẫu nước thải chứa Ni2+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đối tượng xử lý 1.1.1 Tình trạng nhiễm mơi trường nước Việt Nam Ơ nhiễm nước thay đổi theo chiều xấu tính chất vật lý – hoá học – sinh học nước, với xuất chất lạ thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với người sinh vật Làm giảm độ đa dạng sinh vật nước Xét tốc độ lan truyền quy mơ ảnh hưởng nhiễm nước vấn đề đáng lo ngại ô nhiễm đất Tốc độ cơng nghiệp hố thị hố nhanh gia tăng dân số gây áp lực ngày nặng nề tài nguyên nước vùng lãnh thổ Môi trường nước nhiều đô thị, khu công nghiệp làng nghề ngày bị ô nhiễm nước thải, khí thải chất thải rắn Ở thành phố lớn, hàng trăm sở sản xuất công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nước khơng có cơng trình thiết bị xử lý chất thải Mức độ ô nhiễm nước khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung lớn Ở thành phố Thái Nguyên, nước thải công nghiệp thải từ sở sản xuất giấy, luyện gang thép, luyện kim màu, khai thác than; mùa cạn tổng lượng nước thải khu vực thành phố Thái Nguyên chiếm khoảng 15% lưu lượng sông Cầu, gây ô nhiễm nguồn nước môi trường khu vực Tình trạng nhiễm nước thị thấy rõ thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Ở thành phố này, nước thải sinh hoạt khơng có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả nguồn tiếp nhận (sơng, hồ, kênh, mương) Mặt khác, cịn nhiều sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn bệnh viện sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; lượng rác thải rắn lớn thành phố không thu gom hết được… nguồn quan trọng gây ô nhiễm nguồn nước Hiện nay, mức độ ô nhiễm kênh, sông, hồ thành phố lớn nặng [32] 1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước kim loại nặng Kim loại nặng Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, Fe thường khơng tham gia tham gia vào q trình sinh hố sinh vật thường tích luỹ thể chúng Vì vậy, chúng nguyên tố độc hại với sinh vật Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp lưu vực nước gần khu công nghiệp, thành phố lớn khu vực khai thác khống sản Ơ nhiễm kim loại nặng biểu nồng độ cao kim loại nặng nước Trong số trường hợp, xuất hiện tượng chết hàng loạt cá thuỷ sinh vật Nguyên nhân chủ yếu gây nhiễm kim loại nặng q trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp nước thải độc hại không xử lý xử lý chưa triệt để Ô nhiễm nước kim loại nặng có tác động tiêu cực tới mơi trường sống sinh vật người Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập vào thể người Nước mặt bị ô nhiễm lan truyền chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất thành phần mơi trường liên quan khác Thực tế có nhiều nguồn gây ô nhiểm môi trường nước Nước bị ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu việc khai thác mỏ Do nhu cầu sử dụng người ngày tăng làm cho việc khai thác kim loại tăng lên Tuy nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa quan tâm mức làm cho kim loại nặng phát tán vào mơi trường Ngồi ra, việc gây nhiễm mơi trường ion kim loại nặng cịn việc sản xuất quặng sử dụng thành phẩm Q trình sản xuất làm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tăng cường có mặt chúng mơi trường [3,8] Bên cạnh việc tái sử dụng lại phế thải chứa ion kim loại nặng chưa ý quan tâm mức Đó nguồn chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng Dưới Quy chuẩn quy định cho phép giới hạn hàm lượng sắt, đồng, niken nước ăn uống thông số ô nhiễm nước mặt, nước ngầm, nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận [14, 15, 16, 17] Bảng 1: Tiêu chuẩn Bộ Y tế giới hạn hàm lượng sắt, đồng, niken nước ăn uống Tên tiêu STT Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép Hàm lượng Đồng tổng số mg/l 1,00 Hàm lượng Sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+) mg/l 0,30 Hàm lượng Niken mg/l 0,02 Bảng 2: Tiêu chuẩn Bộ Tài nguyên môi trường giới hạn hàm lượng sắt, đồng, niken môi trường nước Giá trị giới hạn tối đa cho phép Chất lượng Chất lượng Nước thải nước ngầm nước mặt công nghiệp 1,0 0,1 2,0 STT Tên tiêu Đơn vị Đồng mg/l Niken mg/l - 0,1 0,2 Sắt mg/l 5,0 0,5 1,0 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 100 Ccb (mg/l) 80 60 HCl 0,05M HCl 0,1M 40 HCl 0,15M HCl 0,2M 20 HCl 0,25M 0 30 60 90 120 150 180 thời gian (phút) Hình 20: Ảnh hưởng nồng độ HCl thời gian đến giải hấp Cu2+ Từ kết bảng 15 hình 20 cho thấy: - Trong khoảng nồng độ axit HCl 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 0,25M, nồng độ axit tăng lượng Cu2+ giải hấp hiệu suất giải hấp tăng Sự giải hấp TVL Cu2+ tốt với axit HCl có nồng độ 0,25M đạt tới 98,91% - Trong khoảng thời gian khảo sát 30, 60, 90, 120 150 phút, lượng Cu2+ giải hấp hiệu suất giải hấp tăng thời gian Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 http://www.lrc-tnu.edu.vn * Với Fe3+: Bảng 16: Kết giải hấp Fe3+ Thời gian giải hấp (phút) Nồng độ HCl (M) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 30 60 90 120 150 Ccb (mg/l) 11,538 19,231 26,154 28,462 30,769 h (%) 13,89 23,15 31,48 34,26 37,04 Ccb (mg/l) 17,692 26,923 44,615 49,231 52,308 h (%) 21,30 32,41 53,70 59,26 62,96 Ccb (mg/l) 23,077 42,308 53,846 55,385 56,154 h (%) 27,78 50,93 64,81 66,67 67,59 Ccb (mg/l) 33,846 50,769 63,077 67,692 69,231 h (%) 40,74 61,11 75,93 81,48 83,33 Ccb (mg/l) 41,538 56,923 69,231 78,462 80,769 h (%) 50,00 68,52 83,33 94,44 97,22 100 Ccb (mg/l) 80 60 HCl 0,05M HCl 0,1M 40 HCl 0,15M HCl 0,2M 20 HCl 0,25M 0 30 60 90 120 150 180 thời gian (phút) Hình 21: Ảnh hưởng nồng độ HCl thời gian đến giải hấp Fe 3+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 http://www.lrc-tnu.edu.vn Từ kết bảng 17 hình 21 cho thấy: - Trong khoảng nồng độ axit HCl khảo sát, nồng độ axit tăng lượng Fe3+ giải hấp hiệu suất giải hấp tăng Sự giải hấp TVL Fe3+ tốt với axit HCl có nồng độ 0,25M đạt tới 97,22% - Trong khoảng thời gian khảo sát, lượng Fe3+ giải hấp hiệu suất giải hấp tăng thời gian * Với Ni2+: Bảng 17: Kết giải hấp Ni2+ Thời gian giải hấp (phút) Nồng độ HCl (M) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 30 60 90 120 150 Ccb (mg/l) 8,594 12,813 16,094 21,250 27,969 h (%) 10,67 15,91 19,98 26,38 34,72 Ccb (mg/l) 13,438 17,344 25,313 37,500 43,281 h (%) 16,68 21,53 31,43 46,56 53,73 Ccb (mg/l) 19,375 24,219 38,906 42,031 51,563 h (%) 24,05 30,07 48,30 52,18 64,02 Ccb (mg/l) 26,406 30,781 35,469 58,750 63,281 h (%) 32,78 38,21 44,04 72,94 78,56 Ccb (mg/l) 31,719 38,125 45,625 64,063 68,656 h (%) 39,38 47,33 56,64 79,53 84,00 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 http://www.lrc-tnu.edu.vn 80 Ccb (mg/l) 60 HCl 0,05M 40 HCl 0,1M HCl 0,15M 20 HCl 0,2M HCl 0,25M 0 30 60 90 120 150 180 thời gian (phút) Hình 22: Ảnh hưởng nồng độ HCl thời gian đến giải hấp Ni2+ Từ kết bảng 18 hình 22 cho thấy: - Trong khoảng nồng độ axit HCl khảo sát, nồng độ axit tăng lượng Ni2+ giải hấp tăng Sự giải hấp TVL Ni2+ tốt với axit HCl có nồng độ 0,25M hiệu suất giải hấp đạt 84,00% - Trong khoảng thời gian khảo sát, lượng Ni2+ giải hấp hiệu suất giải hâp tăng thời gian Như vậy, từ kết thực nghiệm bảng 15, 16, 17 hình 20, 21, 22 cho thấy: - Lượng Cu2+, Fe3+, Ni2+ giải hấp tốt thời gian giải hấp nồng độ axit rửa giải tăng - Ở khoảng nồng độ axit HCl khoảng thời gian khảo sát, giải hấp Cu2+ tốt Fe3+ Ni2+ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.7 Kết xử lý thử mẫu nước thải chứa ion Ni 2+ nhà máy điện phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên Nồng độ ban đầu nước thải chứa Ni2+ 179,279 mg/l Kết xử lý nước thải qua lần hấp phụ liên tiếp: Số lần hấp phụ Nồng độ Ni2+ cân hấp phụ (mg/l) 104,063 37,656 3,125 Như vậy, sau lần hấp phụ liên tiếp TVL, nước thải chứa Ni2+ có nồng độ ban đầu 179,279 mg/l giảm xuống cịn 3,125 mg/l Điều chứng tỏ, cho TVL hấp phụ nhiều lần Ni2+ nước thải nồng độ Ni2+ giảm tới mức cho phép Từ thấy rằng, sử dụng TVL để xử lý nguồn nước thải chứa ion kim loại nặng Ni2+,…và tiến hành liên tiếp nhiều lần làm giảm lượng ion kim loại nước thải tới giới hạn cho phép Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 http://www.lrc-tnu.edu.vn KẾT LUẬN Qua trình khảo sát nghiên cứu dựa kết thực nghiệm thu có kết luận sau: Đã chế tạo than vỏ lạc làm chất hấp phụ Đã khảo sát khả hấp phụ TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ môi trường nước Thực nghiệm cho thấy TVL có khả hấp phụ tốt Cu2+, Fe3+, Ni2+ Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ TVL Kết thực nghiệm cho thấy: * pH tối ưu cho hấp phụ: - Đối với Cu2+ Ni2+ - Đối với Fe3+ 2,5 * Thời gian đạt cân hấp phụ: - Đối với Cu2+: 50 phút - Đối với Fe3+ : 40 phút - Đối với Ni2+: 60 phút * Ảnh hưởng khối lượng TVL đến khả hấp phụ: tăng khối lượng TVL dung lượng hấp phụ TVL tăng nồng độ đầu Cu2+, Fe3+, Ni2+ không đổi * Dung lượng hấp phụ cực đại TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ là: - Cu2+ : 46,083 mg/g - Fe3+ : 38,911 mg/g - Ni2+ : 36,365 mg/g Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 http://www.lrc-tnu.edu.vn Khả hấp phụ TVL Cu2+ tốt so với Fe3+ Ni2+ So sánh khả hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ TVL than HG/T34911999: thấy TVL hấp phụ tốt than HG/T3491-1999 Khảo sát khả tách loại thu hồi ion Cu2+, Fe3+, Ni2+ TVL axit clohiđric HCl theo phương pháp tĩnh: - Khi tăng nồng độ axit HCl lần luợt: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 đến 0,25M, lượng ion kim loại giải hấp hiệu suất giải hấp tăng Sự giải hấp TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ tốt với axit HCl có nồng độ 0,25M - Lượng ion Cu2+, Fe3+, Ni2+ giải hấp (mg/l) hiệu suất giải tăng thời gian - Sự giải hấp TVL Cu2+ tốt Fe3+ Ni2+ Xử lý thử mẫu nước thải chứa ion Ni2+ nhà máy điện phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên Kết cho thấy, sau lần hấp phụ liên tiếp TVL, nước thải chứa Ni2+ có nồng độ ban đầu 179,279 mg/l giảm đáng kể (chỉ 3,125 mg/l) Nếu tiến hành hấp phụ liên tiếp nhiều lần làm giảm nồng độ Ni2+ đến mức cho phép trước thải môi trường Như vậy, việc sử dụng TVL làm vật liệu hấp phụ để tách loại, thu hồi ion Cu2+, Fe3+, Ni2+ cho kết tốt Mặt khác, quy trình xử lý đơn giản, chi phí thấp nên triển khai nghiên cứu ứng dụng việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun 54 http://www.lrc-tnu.edu.vn CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ “ Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+, Ni2+ than vỏ lạc ” Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Như Quỳnh Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học – Trang 160, Tập 15, Số ĐB 4/2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Cát (2002) Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải NXB Thống kê, Hà Nội Lê Văn Cát (1999) Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lí nước thải NXB Thanh niên, Hà Nội Đặng Kim Chi (2005) - Hóa học mơi trường – NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội Lê Đức (2004) Một số phương pháp phân tích mơi trường NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội Trần Tứ Hiếu (2004) Hố học phân tích Đại học Quốc Gia, Hà Nội Nguyễn Đình Huề (2000) Hóa lí II NXB Giáo dục Phạm Luận (1998) Cơ sở lí thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ phổ hấp thụ nguyên tử, Phần II Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia, Hà Nội Hồng Nhâm (2003) - Hóa vơ cơ, Tập II, Tập III – NXB Giáo dục Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004) Giáo trình Hóa lí tập II - NXBGiáo dục 10 Nguyễn Hữu Phú (1998) Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản NXB Giáo dục, Hà Nội 11 Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung (1991) Các phương pháp phân tích lí hóa NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội 12 Hồ Viết Quý (2007) Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 http://www.lrc-tnu.edu.vn NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội 13 Trịnh Thị Thanh (2003)- Độc học môi trường sức khoẻ người NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội 14 QCVN 01: 2009/BYT - Quy chuẩn quốc gia chất nước ăn uống Bộ Y tế Hà Nội 15 QCVN 08: 2008/BTNMT - Quy chuẩn quốc gia chất lượng nước mặt Bộ Tài nguyên môi trường Hà Nội 16 QCVN 24: 2009/BTNMT - Quy chuẩn quốc gia nước thải công nghiệp Bộ Tài nguyên môi trường Hà Nội 17 QCVN 09: 2008/BTNMT - Quy chuẩn quốc gia chất lượng nước ngầm Bộ Tài ngun mơi trường Hà Nội 18 Lị Văn Huynh (2002) Luận án tiến sĩ hóa học Hà Nội Tài liệu Tiếng anh 19 C Namasivayam and K Periasamy (1993) Bicarbonate - Treated peanut hull carbon for mercury(II) removal from aqueous solution Water Res Vol 27 No 11, pp, 1663 - 1668 20 Karuppanna Periasamy and Chinnaiya Namasivayam (1994) Process development for removal and recovery of cadmium from wastewater by a low-cost adsorbent: Adsorption rates and equilibrium studies Ind Eng Chem Res, 33, 317 – 320 21 Kernit Wilson, Hong Yang, Chung W.Seo, Wayne E.Marshall (2006) Select metal adsorption by activated carbon made from peanut shells Bioresoyrce Technology, Vol 97, 2266 – 2270 22 XU Tao and LIU Xiaoqin (2008) Peanut shell activated carbon: Characterization, surface modification and adsorption of Pb2+ from Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 http://www.lrc-tnu.edu.vn aqueous solution Chinese Journal of Chemical Engineering 16 (3), 401 – 406 23 A Edwin vasu (2008) Adsorption of Ni(II), Cu(II) and Fe(III) from aqueous solution using activated carbon E – Journal of Chemistry Vol 5, No 1,pp – 24 Thomas Anish Johnson, Niveta Jain, H C Joshi and Shiv Prasad (2008) Agricultural and agro-processing wastes as low cost adsorbents for metal removal from wastewater: A review Journal of Scientific and Industrial Research Vol 67, pp, 647 - 658 25 Gaikwad R W (2004) Removal of Cd(II) from aqueous solution by activated charcoal derived from coconut shell Electron J Environ Agric Food Chem, 3, 702 – 709 26 Issabayeva G, Aroua M K & Sulaiman N M N (2006) Removal of lead from aqueous solution on palm shell activated carbon Biores Technol, 97, 2350 - 2355 27 Krishnan K A & Anirudhan T S (2003) Removal of cadmium(II) from aqueous solutions by steam activated sulphurised carbon prepared from sugar-cane bagasse pith: kinetics and equilibrium studies Water SA, 29, 147 – 156 28 S Tangjuank, N.Insuk, J.tontrakoon, V.Udeye (2009) Adsorption of lead(II) and cadimium(II) ions from aqueous solutions by adsorption on activated carbon prepared from cashewnut shells World Academy of Science, Engineering and Technology, 52 29 S Saiful Azhar, A Ghaniey Liew, D Suhardy, K Farizul Hafiz, M.d Irfan Hatim (2005) Dye removal fron aqueous solution by using adsoption on Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 http://www.lrc-tnu.edu.vn treated sugarcane bagasse American Journal of Applied Sciences (11), 1499 – 1503 30 K Karunakaran, P Thamilarasu (2010) Removal of Fe(III) from aqueous solutions using Cajanut Cajan (L) Milsp seed shell activated carbons Archives of Applied Science Reasearch, (1) 176 – 186 31 http://www.thuongnghiepthitruongvietnam.com 32 http://www.yeumoitruong.com Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đối tượng xử lý 1.1.1 Tình trạng ô nhiễm môi trường nước Việt Nam 1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước kim loại nặng 1.1.3 Sơ lược số kim loại nặng 1.2 Phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1 Sự hấp phụ 1.2.2 Cân hấp phụ - Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 1.3 Chất hấp phụ than 13 1.3.1 Những tính chất đặc trưng than 13 1.3.2 Đặc tính hố học bề mặt than 14 1.4 Hấp phụ môi trường nước 16 1.4.1 Đặc điểm chung hấp phụ môi trường nước 16 1.4.2 Đặc tính ion kim loại mơi trường nước 17 1.5 Phương pháp đo phổ hấp phụ nguyên tử lửa (F - AAS) 17 1.5.1 Nguyên tắc 17 1.5.2 Điều kiện nguyên tử hoá mẫu 18 1.5.3 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử 19 1.5.4 Phương pháp đường chuẩn 20 1.6 Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm chất thải nông nghiệp, làm VLHP 21 Chương 2: THỰC NGHIỆM 26 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1 Dụng cụ, thiết bị, hoá chất 26 2.1.1 Dụng cụ, thiết bị 26 2.1.2 Hoá chất 26 2.2 Chuẩn bị VLHP than từ vỏ lạc 27 2.3 Định lượng Cu2+, Fe3+, Ni2+ phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F-AAS) 27 2.4 Xây dựng đường chuẩn xác định Cu2+, Fe3+, Ni2+ theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử lửa 28 2.4.1 Đường chuẩn xác định nồng độ Cu2+ 28 2.4.2 Đường chuẩn xác định nồng độ Fe3+ 29 2.4.3 Đường chuẩn xác định nồng độ Ni2+ 30 2.5 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ TVL 31 2.5.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ 31 2.5.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ 31 2.5.3 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến khả hấp phụ TVL Cu2+, Fe 3+, Ni2+ 31 2.5.4 Khảo sát cân hấp phụ TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ 32 2.6 Khảo sát cân hấp phụ cực đại than hoạt tính (HG/T3491-1999) Trung Quốc Cu2+, Fe3+, Ni2+ 32 2.8 Xử lý thử mẫu nước thải chứa ion Ni2+ nhà máy điện phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, Tỉnh Thái Nguyên 33 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ 34 3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả hấp phụ TVL Cu2+, Fe3+, Ni2+ 37 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3 Ảnh hưởng khối lượng TVL đến khả hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ 39 3.4 Kết khảo sát cân hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ TVL theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 41 3.5 Kết khảo sát cân hấp phụ than HG/T3491-1999 Cu2+, Fe3+, Ni2+ 44 3.6 Khảo sát khả tách loại thu hồi Fe3+, Cu2+, Ni2+ TVL axit clohiđric HCl theo phương pháp tĩnh 46 3.7 Xử lý thử mẫu nước thải chứa ion Ni2+ nhà máy điện phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên 52 KẾT LUẬN 53 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ …………………………………………… 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 556 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn