Nghiên cứu khả năng hấp phụ niken, chì trong nước bằng vật liệu xương san hô

LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Niken, chì nƣớc vật liệu xƣơng san hô” - Sinh viên thực hiện: Đinh Thị Huệ Linh Đoàn Thị Hiếu Lớp MT1201 Trường ĐH Dân Lập Hải Phịng - Giáo viên hướng dẫn: ThS Tơ Thị Lan Phương - Lời cam đoan: Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Niken, chì nƣớc vật liệu xƣơng san hô” Là công trình tơi nghiên cứu soạn thảo Tơi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hải Phịng, ngày tháng 12 năm 2012 Người cam kết SV.Đinh Thị Huệ Linh Đồn Thị Hiếu LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo ThS.Tô Thị Lan Phương, giảng viện môn Mơi trường – Trường Đại Học Dân Lập Hải Phịng định hướng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu đề tài khoa học Em xin gửi lời cảm ơn thầy, cô giáo môn Môi trường truyền dạy kiến thức thiết thực suốt trình học, đồng thời em xin cảm ơn nhà trường tạo điều kiện tốt giúp đỡ em trình học tập làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè – người bên động viên, giúp đỡ em suốt năm học qua Em xin cảm ơn! Vì khả hiểu biết cịn có hạn nên kết thu em hạn chế, khơng tránh khỏi có nhiều thiếu sót Vậy em kính mong thầy, giáo góp ý để đề tài em hồn thiện Hải Phịng, tháng 12 năm 2012 Sinh viên Đinh Thị Huệ Linh Đoàn Thị Hiếu DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam VLHP : Vật liệu hấp phụ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lượng trung bình Chì số khống chất…………………13 Bảng 1.2: Ước tính tồn cầu việc thải Ni vào khí từ nguồn tự nhiên người năm 1983 ……………………………………………………………… 16 Bảng 1.3: Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp…….… 19 Bảng 1.4: Thành phần chất cấu tạo nên san hô…………………………….…… 31 Bảng 2.1: Nồng độ ion kim loại mẫu nước thải……………………….……35 Bảng 3.1: Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP ……… 40 Bảng 3.2: Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP ….… 41 Bảng 3.3: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP ……………….43 Bảng 3.4: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP ……………….44 Bảng 3.5: Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ cực đại VLHP………… … 45 Bảng 3.6: Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ cực đại VLHP………… … 47 Bảng 3.7: Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP………………………………………………………………………………….49 Bảng 3.8: Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP…………………………………………………………………………… 50 Bảng 3.9: Kết xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ……………………….… 51 Bẳng 3.10: Kết xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ…………………… … …53 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt Frenunrlich………………………………………… Hình 1.2: Sự phụ thuộc lgq vào lgCf……………………………………………… .9 Hình 1.3: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir…………………………………… 10 Hình 1.4: Sự phụ thuộc C1/q vào C1…………………………………………… 10 Hình 1.5: Dạng polyp san hô tổ ong schleroactinia (theo Hickman)….…… 22 Hình 1.6: Dạng polyp san hơ mềm, Alcyonaria (theo Hickman)……………… 22 Hình 1.7: Hình chụp xương san hơ……………………………………………………23 Hình 1.8: Mặt cắt ngang xương……………………………………………… 23 Hình 2.1: Quá trình xử lý vật liệu hấp phụ - xương san hơ………………………… 28 Hình 2.2: Ảnh chụp xương san hơ…………………………………………………….29 Hình 2.3: Ảnh chụp vật liệu hấp phụ……………………………………………… 29 Hình 2.4: Ảnh chụp vị trí lấy mẫu…………………………………………………….35 Hình 2.5: Mơ hình nghiên cứu khả xử lý kim loại qua cột nối tiếp………… 36 Hình 2.6: Mơ hình nghiên cứu khả xử lý kim loại qua cột nối tiếp………… 37 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP…………………………………………………………………………… … 41 Hình 32: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP………………………………………………………………………………… 42 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP…………………………………………………………………… ………… 43 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP……………………………………………………………………………… 44 Hình 3.5Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Ni2+….……………………………….46 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ cực đại VLHP………………………………………………………… …………… ……… 46 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Pb2+…………………………………………………………… …………………….47 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ cực đại VLHP………………………………………………………………………………….48 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ…………52 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ…… ….54 Hình 3.11: Mơ hình xử lý nước thải thực tế………………………………………… MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 1.1.1 1.1.2 1.1.3 Các khái niệm Động học trình hấp phụ .5 Các mơ hình q trình hấp phụ 1.1.3.1 Mơ hình động học hấp phụ .6 1.1.3.2 Các mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ 1.1.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ giải hấp 10 1.1.5 Ứng dụng phương pháp hấp phụ việc xử lý nước thải .11 1.2 Sơ lƣợc số kim loại nặng 12 1.2.1 Kim loại nặng 12 1.2.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người mơi trường 13 1.2.3 Chì 13 1.2.3.1 Nguồn gốc phát sinh Chì 13 1.2.3.2 Đặc tính Chì .14 1.2.3.3 Định tính Chì 15 1.2.3.4 Độc tính Chì .16 1.2.4 Niken .17 1.2.4.1 Đặc tính Ni 17 1.2.4.2 Nguồn phát sinh Ni 17 1.2.4.3 Độc tính Ni .19 1.2.5 Quy chuẩn Việt Nam nước thải 19 1.3 Giới thiệu vật liệu hấp phụ - xƣơng san hô .20 1.3.1 1.3.2 1.3.2 1.3.4 1.3.5 San hô .20 Phân bố .20 Thành phần chủ yếu san hô 21 Cấu tạo xương san hô .22 Ứng dụng san hô 23 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .25 2.1 Dụng cụ hóa chất 25 2.1.1 Dụng cụ 25 2.1.2 Hóa chất 25 2.1.3 Nguyên liệu dùng để chế tạo VLHP .25 2.1.4 Điều kiện tiến hành thí nghiệm 25 2.2 Phƣơng pháp xác định Ni2+ Pb2+ 26 2.2.1 Phương pháp chuẩn độ complexon xác định Ni2+ 26 2.2.1.1 Nguyên tắc phương pháp 26 2.2.1.2 Cách tiến hành 26 2.2.1.3 Hóa chất sử dụng 27 2.2.2 Phương pháp xác định Pb2+ 27 2.2.2.1:Nguyên tắc phương pháp 27 2.2.1.2 Hóa chất sử dụng .28 2.3 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu xƣơng san hô 28 2.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP tới khả hấp phụ Pb2+ Ni2+ Error! Bookmark not defined 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới trình hấp phụ Ni2+ Error! Bookmark not defined 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới trình hấp phụ Pb2+ Error! Bookmark not defined 2.5 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Pb2+ Ni2+ 29 2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Ni2+ 29 2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Pb2+ 29 2.6 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ VLHP Pb2+ Ni2+ 30 2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Ni2+ .30 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Pb2+ .31 2.7 Mơ tả q trình hấp phụ Ni2+ Pb2+ theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 32 2.7.1 Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ VLHP 32 2.7.2 Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ VLHP 32 2.8 Khảo sát trình giải hấp phụ, thu hồi ion kim loạiError! Bookmark not defined 2.9 Bƣớc đầu ứng dụng vật liệu hấp phụ vào xử lý nƣớc thải .33 2.9.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ vật liệu Error! Bookmark not defined 2.9.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Ni2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 2.9.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Pb2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 2.9.2 Phương pháp xử lý nước thải 34 2.9.2.1 Xử lý cột hấp phụ 34 2.9.2.2 Xử lý cột hấp phụ 35 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .37 3.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP tới khả hấp phụ Ni2+ Pb2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 3.1.1 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới khả hấp phụ Ni2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 3.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới khả hấp phụ Pb2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ Ni2+ Pb2+ VLHP 37 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Ni2+ VLHP 37 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Pb2+ VLHP 38 3.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ Pb2+của VLHP 39 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP 39 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP 40 3.4 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ Pb2+ theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 41 3.4.1 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ vật liệu 41 3.4.2 Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ vật liệu 43 3.5 Kết xử lý nƣớc thải phƣơng pháp hấp phụ động cột .45 3.5.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ vật liệu Error! Bookmark not defined 3.5.1.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Ni2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 3.5.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Pb2+ vật liệu Error! Bookmark not defined 3.5.2 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ 45 3.5.3 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vấn đề bảo vệ môi trường trở thành vấn đề trọng tâm, thu hút ý nhiều quốc gia tổ chức giới Việc bảo vệ môi trường sống Trái đất đặt cho lồi người cần thiết cho thân họ cho hệ tương lai Nước thành phần quan trọng môi trường Nước tham gia vào q trình tự nhiên, điều hịa khí hậu, thành phần thể sống … đảm bảo tồn người Bên cạnh đó, nước cịn đáp ứng nhu cầu đa dạng người sinh hoạt, công nghiệp sản xuất công nghiệp Cùng với phát triển ngành công nghiệp, nhu cầu nước ngày trở nên thiết yếu Lượng nước thải từ trình sản xuất sinh hoạt đưa vào môi trường nước tự nhiên lượng lớn chất gây ô nhiễm Trong loại nước thải cơng nghiệp nước thải chứa kim loại nặng ý cả, chúng tác nhân gây hại cho nguồn nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người hủy hoại môi sinh mạnh mẽ Do đó, việc nghiên cứu tách loại kim loại nặng nước có ý nghĩa vơ quan trọng Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,… Trong đó, phương pháp hấp phụ áp dụng rộng rãi cho kết khả thi VLHP có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp nhân tạo Hướng nghiên cứu VLHP nguồn gốc tự nhiên nhiều nhà khoa học quan tâm có nhiều ưu điểm như: giá thành xử lý không cao, tách loại đồng thời nhiều kim loại dung dịch, có khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ thu hồi kim loại, quy trình xử lý đơn giản, khơng gây nhiễm mơi trường thứ cấp sau trình xử lý Các VLHP nguồn gốc tự nhiên nghiên cứu ứng dụng như: vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ sị, xỉ than,… San hơ lồi sinh vật phổ biến nhiều vùng biển Việt Nam Bộ xương san hơ có cấu tạo từ thành phần đá vôi, với đặc điểm Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy, thời gian khuấy (thời gian tiếp xúc VLHP với ion kim loại) lâu, nồng độ Pb2+ lại dung dịch giảm Sau khoảng 60 phút, nồng độ Pb2+ lại dung dịch giảm chậm, hiệu hấp phụ tăng không đáng kể Vì em chọn khoảng thời gian 60 phút để nghiên cứu thí nghiệm trình hấp phụ Pb2+ 3.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ Pb2+của VLHP 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP Tiến hành khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu thu kết bảng 3.3: Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP Stt Nồng độ đầu (mg/l) pH Nồng độ lại (mg/l) Hiệu suất (%) 235.235 3.07 86.13 63.38 235.235 4.1 50.37 78.58 235.235 31.02 86.81 235.235 6.25 24.33 89.66 235.235 7.13* 24.05 89.78 235.235 8.1 18.36 92.19 235.235 9.04 15.57 93.38 235.235 10 14.32 93.91 *: Bắt đầu kết tủa 39 Hiệu suất (%) 100 80 60 Hiệu suất (%) 40 20 0 10 12 pH Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni2+ VLHP Dải pH khảo sát dao động từ 3.07 đến 10 Khi pH tăng từ 3.07 đến 6, hiệu suất hấp phụ Ni2+ tăng từ 53.4% đến 86.41% Bắt đầu từ pH = 7.13 thấy xuất kết tủa Ni(OH)2 dung dịch, pH dung dịch tăng, lượng kết tủa Ni(OH)2 xuất nhiều chọn pH tối ưu cho trình hấp phụ Ni2+ 6.25 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP Tiến hành khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu thu kết bảng 3.4: Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP Stt Nồng độ đầu (mg/l) pH Nồng độ lại (mg/l) Hiệu suất (%) 312.5 2.95 203.54 34.87 312.5 3.95 179.64 42.51 312.5 4.97 97.63 68.76 312.5 6.1 60.16 80.75 312.5 6.95* 57.83 81.5 312.5 7.95 55.04 82.38 312.5 8.98 50.32 83.9 312.5 9.98 47.58 84.77 (*) : Bắt đầu xuất kết tủa 40 Hiệu suất (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất (%) pH 10 15 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb2+ VLHP Dải pH khảo sát dao động từ 2.95 đến 9.98 Khi pH tăng từ 2.95 đến 6.1, hiệu suất hấp phụ Pb2+ tăng từ 42.74% đến 90.25% Bắt đầu từ pH = 6.95 thấy xuất kết tủa Pb(OH)2 dung dịch, pH dung dịch tăng, lượng kết tủa Pb(OH)2 xuất nhiều chọn pH tối ưu cho trình hấp phụ Pb2+ 6.1 3.3 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ Pb2+ theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 3.3.1 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ vật liệu 41 Bảng 3.5 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ cực đại VLHP Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) Cf /q 47.047 0.52 1.163 0.447 94.094 3.96 2.253 1.758 141.141 10.15 3.275 3.099 188.188 16.82 4.284 3.926 235.235 24.33 5.273 4.614 282.282 48.02 5.856 8.200 329.329 63.14 6.650 9.495 376.376 90.55 7.146 12.672 423.423 136.24 7.180 18.976 470.47 180.83 7.190 25.434 Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir VLHP Ni2+: q (mg/g) q(mg/g) 100 200 300 400 500 Ci(mg/l) Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Ni2+ 42 Kết cho thấy nồng độ đầu dung dịch Ni2+ tăng tải trọng hấp phụ vật liệu tăng dần Khi nồng độ đầu tăng đến giá trị q bão hịa khơng tăng Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào Cf theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt langmuir cho VLHP mơ tả hình (3.6) Cf/q 30 25 20 15 10 y = 0.131x + 1.282 R² = 0.996 50 100 150 200 Cf(mg/l) Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ cực đại VLHP Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf mơ tả theo phương trình: y = 0.1319x Ta có tgα = 1/qmax + 1.2823 (3.1) 1/tgα = 1/0.1319 = 7.58 (mg/g) 3.3.2 Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ vật liệu 43 Bảng 3.6 Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ cực đại VLHP Stt Ci (mg/l) Cf (mg/l) q(mg/g) Cf/q 62.5 0.26 3.112 0.0835 125 11.57 5.6715 2.04 187.5 16.07 8.5715 1.8748 250 35.84 10.708 3.347 312.5 60.16 12.617 4.768 375 85.18 14.491 5.878 437.5 117.21 16.0145 7.31899 500 144.74 17.763 8.1484 562.5 191.63 18.5435 10.334 10 625 253.64 18.568 13.66 Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir VLHP Pb2+ q(mg/g) 20 15 10 q(mg/g) 0 200 400 600 800 Ci(mg/l) Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Pb2+ Kết cho thấy nồng độ đầu dung dịch Pb2+ tăng tải trọng hấp phụ vật liệu tăng dần Khi nồng độ đầu tăng đến giá trị q bão hịa không tăng Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ 44 thuộc Cf/q vào Cf theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt langmuir cho VLHP mơ tả hình 3.8: Cf/q 16 14 12 10 y = 0.049x + 1.217 R² = 0.985 50 100 150 200 250 Cf(mg/l) 300 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Pb2+ cực đại vật liệu Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf mơ tả theo phương trình: y = 0.0494x Ta có tgα = 1/qmax + 1.2173 (3.2) 1/tgα = 1/0.0494 = 20.24 (mg/g) 3.4 Kết xử lý nƣớc thải phƣơng pháp hấp phụ động cột 3.4.1 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ Nồng độ Ni2+ ban đầu 94.4 mg/l Nồng độ Pb2+ ban đầu 142.1 mg/l Tốc độ dòng vào 0.8 (ml/phút) Kết khảo sát trình xử lý nước thải cột hấp phụ thể bảng sau : 45 Bảng 3.7 Kết xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ Thể tích mẫu qua cột (ml) 100 Nồng độ Ni2+ cuối (mg/l) 22.56 Hiệu suất (%) 76.1 Nồng độ Pb2+ cuối (mg/l) 27.14 Hiệu suất (%) 80.9 200 23.36 75.25 28.96 79.62 300 25.11 73.4 30.55 78.5 400 25.47 73.02 31.52 77.82 500 26.62 71.8 32.68 77 600 27.47 70.9 35.47 75.04 700 30.16 68.05 36.36 74.41 800 30.29 67.91 36.9 74.03 900 35.87 62 38.65 72.8 1000 38.04 59.7 41.21 71 Xử lý Ni2+ Xử lý Pb2+ Hiệu suất (%) 100 Hiệu suất Ni (II) (%) 80 60 Hiệu suất Pb(II) (%) 40 20 0 200 400 600 800 1000 1200 Thể tích mẫu qua cột (ml) Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ Nhận xét : Từ kết thí nghiệm em thấy thể tích mẫu qua cột lớn hiệu suất hấp phụ ion kim loại giảm Nếu cho nước thải chạy qua cột hấp phụ hiệu suất xử lý chưa cao Hiệu suất hấp phụ Ni2+ cao đạt 76.1%, hiệu suất hấp phụ Pb2+ cao đạt 80.9% Vì vậy, em tiến hành tiếp thí nghiệm cột hấp phụ đặt nối tiếp 46 3.5.3 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ Nồng độ Ni2+ ban đầu 94.4 mg/l Nồng độ Pb2+ ban đầu 142.1 mg/l Tốc độ dòng vào 0.8 (ml/phút) Kết khảo sát trình xử lý nước thải cột hấp phụ thể bảng sau : Bảng 3.8 Kết xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ Thể tích mẫu qua cột (ml) 100 Nồng độ Ni2+ cuối (mg/l) 0.5 Hiệu suất (%) 99.5 200 1.12 98.81 0.93 99.01 300 1.86 98.03 1.4 98.52 400 2.6 97.2 2.55 97.3 500 3.13 96.68 2.83 97 600 4.72 95 3.66 96.12 700 6.92 92.67 3.96 95.81 800 11.29 88.04 6.8 92.8 900 11.97 87.32 8.35 91.15 1000 13.59 85.6 11.14 88.2 Xử lý Ni2+ Xử lý Pb2+ 47 Nồng độ Pb2+ cuối Hiệu suất (mg/l) (%) 0.6 99.6 Hiệu suất (%) Hiệu suất Ni(II)(%) 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 Hiệu suất Pb(II)(%) 200 400 600 800 1000 1200 Thể tích mẫu qua cột (ml) Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni2+ Pb2+ cột hấp phụ Nhận xét: sau tiến hành hấp phụ cột liên tiếp em thấy hiệu suất xử lý cao so với việc xử lý cột Hiệu suất hấp phụ Ni2+ cao đạt 99.5%, hiệu suất hấp phụ Pb2+ cao đạt 99.6% Nhận xét chung: Ta thấy hai thí nghiệm hiệu suất hấp phụ Pb2+ cao hiệu suất hấp phụ Ni2+, điều giải thích ưu tiên hấp phụ ion kim loại Việc xử lý nước thải thực tế phụ thuộc nhiều vào yếu tố : ưu tiên hấp phụ ion kim loại có nước thải, nồng độ ion kim loại nặng, COD… Qua đó, em thấy cho nước thải chảy liên tiếp qua nhiều cột hấp phụ hiệu xử lý vật liệu nước thải tăng số lượng chất lượng Có thể ứng dụng kết vào việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải chứa kim loại bao gồm nhiều cột hấp phụ nối tiếp hiệu xử lý tăng lên nhiều 3.5.4 Đề xuất mơ hình xử lý nước thải thực tế 48 Hình 3.11 Mơ hình xử lý nước thải thực tế Chú thích : Bể chứa nước thải Lưới kim loại Vật liệu hấp phụ ( xương san hô) Ống cấp nước thải Van điều chỉnh Bơm Ống dẫn nước Van điều chỉnh Bể lắng sơ 10 Máy khuấy 11 Song chắn rác Nguyên lý hoạt động: nước thải qua song chắn rác, qua bể lắng sơ để loại bỏ tạp chất thô đưa vào hệ thống hấp phụ nối tiếp sử dụng vật liệu xử lý xương san hô Trong bể xử lý (1) có lưới kim loại (2) phía Vật liệu hấp phụ nghiền tới kích thước phù hợp (0.5 -1 cm) Nước thải có chứa kim loại nặng đưa vào bể nhờ ống cấp nước qua bơm van điều chỉnh tốc độ Tại 49 nước thải hịa trộn với hóa chất điều chỉnh pH Đáy bể kết nối với đường ống van điều khiển cho nước qua xử lý Trong bể xử lý 1, có máy khuấy 10 không ngừng khuấy nước thải trình xử lý để tránh tượng lắng cặn kết tủa Các bể bố trí nối tiếp, bể chứa vật liệu hấp phụ xương san hơ với kích thước hạt khác để từ loại bỏ kim loại nặng triệt để 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Nghiên cứu khả hấp phụ Ni2+ Pb2+ vật liệu hấp phụ từ xương san hô thu số kết sau: Khảo sát điều kiện tối ưu trình hấp phụ Ni2+ xương san hô Xương san hô hấp phụ Ni2+ pH = 6.25 thời gian 120 phút tốt Áp dụng điều kiện tối ưu cho trình khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Ni2+ vật liệu Kết tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu Ni2+ 7.58 mg/g Khảo sát điều kiện tối ưu trình hấp phụ Pb 2+ xương san hô Xương san hô hấp phụ Pb2+ pH = 6.1 thời gian 60 phút tối ưu Áp dụng điều kiện hấp phụ Pb2+ tối ưu vật liệu cho trình khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Kết tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu Pb2+ 20.24 (mg/g) Khảo sát cột hấp phụ động Dùng VLHP chế tạo để xử lý mẫu thực Kết cho thấy tiến hành dẫn nước thải qua hai cột liên tiếp nồng độ Ni2+ giảm xuống mức cho phép nước thải công nghiệp theo QCVN 40:2011/BTNMT, Pb2+ giảm xuống 0.6 (mg/l) Như vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ xương san hô hấp phụ Ni2+ Pb2+ có ưu điểm sau: - Sử dụng nguyên liệu tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm - Quy trình xử lý đơn giản, đạt hiệu xử lý cao đặc biệt Pb2+ - Đã đề xuất mơ hình xử lý nước thải nhiễm Ni2+ Pb2+ theo phương pháp hấp phụ nối tiếp qua nhiều cột 51 Xương san hô sau hấp phụ kim loại nặng khơng có khả giải hấp đem tái sử dụng dùng làm chất trộn ngành sản xuất xi măng xây dựng (bê tông cốt thép, nhựa đường) B Kiến nghị - Vẫn chưa tiến hành biến tính vật liệu - Chưa khảo sát thông số lý vật liệu - xương san hô - Chưa khảo sát ảnh hưởng kích thước vật liệu tới khả hấp phụ Ni2+ Pb2+ VLHP 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Huy Bá, 2008, Độc học môi trường bản, Nhà xuất Đại học quốc gia TP HCM [2] Nguyễn Đình Bảng, 2004,Giáo trình phương pháp xử lý nước nước thải, Đại học KHTN Hà Nội [3] Lê Văn Cát, 2002, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải, Nhà xuất thống kê Hà Nội [4] Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, 2001, Độc học vệ sinh công nghiệp, Tài liệu lưu hành nội bộ, Đại học Quốc Gia Hà Nội [5] Nguyễn Thùy Dương, 2008, Đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dò xử lý mơi trường”, Luận văn thạc sĩ hóa học [6] Đặng Đình Kim, PGS.TS Lê Văn Cát cộng sự, 2000, Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng (Pb, Cu, Hg, Ni, Cr) phương pháp hóa học sinh học” [7] Phạm Luận, Nguyễn Xuân Dũng, 1987, Sổ tay tra cứu pha chế dung dịch, Nhà xuất KH & KT Hà Nội [8] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế,1997), Giáo trình Hố lý, tập2, Nxb Giáo dục [9] Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia nước thải công nghiệp, QCVN 40:2011/BTN MT [10] Thuviensinhhoc.com Lớp san hô (Anthozoa) [11] Vi.wikipedia.org San hô [12] Vnexpress.net Dùng san hô thay xương để ghép cho bệnh nhân 53