LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ
TP Hӗ Chí Minh, tháng 12 QăP
Trang 2Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS TS NguyӉn Trung Thành
Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS TS Lê Anh Kiên
Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: PGS TS Phҥm NguyӉn Kim TuyӃn
LuұQYăQWKҥc sƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥL7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa - Ĉ+4*- TP.HCM ngày 24 tháng 12 QăP
Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥc sƭ gӗm: 1 PGS.TS NguyӉn Tҩn Phong
2 PGS TS Lê Anh Kiên
3 PGS TS Phҥm NguyӉn Kim TuyӃn 4 3*676Ĉһng VNJ Bích Hҥnh 5 TS HuǤnh Khánh An
Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝL ÿӗQJ ÿiQK JLi /9 Yj 7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc chӍnh sӱa
Trang 31JKLrQFӭXNKҧQăQJKҩSSKөWƭQKYjKҩSSKөÿӝQJFӫDYұWOLӋXQDQRPDJLrK\GUR[LWJҳQWUrQQKӵDWUDRÿәLFDWLRQ
Quá trình KҩSSKөWƭQKÿiQKJLiFiF\ӃXWӕҧQKKѭӣQJÿӃQGXQJOѭӧQJKҩSSKөQKѭWKӡLJLDQWLӃS[~FS+GXQJGӏFKNKӕLOѭӧQJYұWOLӋXQӗQJÿӝDPRQLWURQJGXQJGӏFK Yj[iFÿӏQKÿLӇPÿҷQJÿLӋQS+]SFP{KuQKKҩSSKөÿҷQJQKLӋWP{KuQKÿӝQJKӑF ĈӝEӅQYұWOLӋX 6RViQKNKҧQăQJKҩSSKөYӟLFDWLRQEDQÿҫX .KҧQăQJKҩSSKөamoni WUrQQѭӟFWKҧL\WӃFӫD EӋQKYLӋQ WҥL7KjQKSKӕ+ӗ&Kt0LQK
Quá trình KҩSSKөÿӝQJ[k\GӵQJP{KuQKFKҧ\OLrQWөFYӟLGzQJQѭӟFJLҧWKҧLYjYӟLGzQJQѭӟFWKҧLӣFiFÿLӅXNLӋQWӕLѭXÿmÿѭӧF[iFÿӏQKӣWUrQ7UrQFѫVӣÿy ÿiQKJLiKLӋXTXҧNKLYұQKjQKvào WKӵFWӃ
Trang 4IV NGÀY HOÀN THÀN+1+,ӊ09Ө: 08 - 12 - 2019
Trang 5LӠI CҦ0Ѫ1
Trong suӕt thӡi gian nghiên cӭu luұQYăQWӕt nghiӋp và quá trình hӑc tұSWUѭӟc ÿyW{LÿmQKұQÿѭӧc rҩt nhiӅu sӵ chӍ dҥ\Kѭӟng dүn và giúp ÿӥ tұn tình cӫa quý thҫy cô, anh chӏ, bҥn bè cùng vӟLÿyOjVӵ hӛ trӧ cӫDJLDÿuQKQJѭӡi thân
7Uѭӟc tiên tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQ sâu sҳc tӟi các Thҫ\&{WUѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa - Ĉ+4* Tp.Hӗ Chí Minh, WUѭӡng Ĉҥi hӑc An Giang nói chung và các thҫy cô, anh chӏ, bҥn bè WURQJNKRD0{LWUѭӡng và Tài nguyên, bӝ môn kӻ thuұW0{LWUѭӡng QyLULrQJÿmWұn tình giҧng dҥy, truyӅQÿҥt cho tôi nhӳng kiӃn thӭc, kinh nghiӋm quý báu trong suӕt thӡi gian hӑc tұp vӯa qua
Ĉһc biӋt, tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQVkXVҳFÿӃn thҫy PGS.TS NguyӉn Trung Thành và TS NguyӉn Nhұt Huy ÿmWұQWuQKJL~Sÿӥ, trӵc tiӃp chӍ bҧRKѭӟng dүn cho tôi rҩt nhiӅu kiӃn thӭc trong quá trình làm luұQYăQWӕt nghiӋp Trong thӡi gian hӑc tұp và làm viӋc vӟi thҫy, ngoài viӋc tiӃp thu ÿѭӧc thêm nhiӅu kiӃn thӭc bә ích mà còn hӑc tұSÿѭӧc tinh thҫn làm viӋFWKiLÿӝ nghiên cӭu khoa hӑc nghiêm túc, hiӋu quҧÿk\là nhӳQJÿLӅu rҩt hӳu ích và thұt sӵ cҫn thiӃt cho tôi trong quá trình hӑc tұp và công tác sau này
Tôi xin gӱi lӡi cҧP ѫQ ÿӃn các anh chӏ trong Khu Thí nghiӋm - Thӵc hành, 7Uѭӡng Ĉҥi hӑc An Giang, Thҫy và các bҥn trong phòng thí nghiӋm tUѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa - Ĉ+4* Tp.Hӗ Chí Minh ÿmKӛ trӧ tôi trong quá trình thӵc hiӋn nghiên cӭu, tìm tài liӋu tham khҧo và truyӅQÿҥt kinh nghiӋm nghiên cӭu giúp tôi hoàn thành tӕt nhiӋm vө luұQYăQ
Mһc dù tôi ÿm Fӕ gҳng hoàn chӍnh luұQ YăQ QKѭQJ NK{QJ WUiQK NKӓi sai sót, khuyӃWÿLӇm Rҩt mong nhұQÿѭӧc sӵ góp ý, nhұn xét cӫa Thҫy Cô và các bҥn
Sau cùng xin gӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKWӟLJLDÿuQKEҥQEqÿmÿӝQJYLrQÿyQJgóp ý kiӃQYjJL~Sÿӥ trong quá trình hӑc tâp, nghiên cӭu và hoàn thành tӕt quá trình thӵc hiӋn luұQYăQWӕt nghiӋp vӯa qua
Xin chân thành cҧPѫQ!
Tp Hӗ &Kt0LQKQJj\«WKiQJ«QăP
Ĉӛ Thӏ Ngӑc Hân
Trang 6TÓM TҲT LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ
Nghiên cӭu nhҵm mөc tiêu ÿiQKJLiNKҧ QăQJORҥi bӓ amoni cӫa vұt liӋu tәng hӧp tӯ nhӵDWUDRÿәi cation 220Na ÿѭӧc tҭm nano magie hydroxit và ÿһc WUѭQJFӫa vұt liӋXÿѭӧF[iFÿӏnh bӣLSKѭѫQJSKiSÿRSKә hӗng ngoҥi FTIR, phә nhiӉu xҥ tia X (XRD), ҧnh chөp hiӇQYLÿLӋn tӱ quét (SEM) KӃt quҧ sau khi tiӃn hành khҧo sát quá trình hҩp phө amoni cӫa vұt liӋu nano magie hydroxit trên nhӵDWUDRÿәi cation cho thҩy dXQJOѭӧng hҩp phө amoni WăQJQKDQKWURQJSK~Wÿҫu và bão hòa sau 120 phút, vұt liӋu hҩp phө amoni tӕt ӣ pH = 6 ± 7 ÿҥt 24.73 mgNH4+/gMg, giá trӏ pH Zero point charge ÿҥt ӣ pH= 8.3 HiӋu suҩt WăQJWKHRNKӕLOѭӧng vұt liӋu và dXQJOѭӧng hҩp phө FjQJWăQJNKLQӗQJÿӝ amoni FjQJWăQJ6ӵ hҩp phө amoni cӫa vұt liӋu tәng hӧp tuân theo mô hình hҩp phө ÿҷng nhiӋt Langmuir và Freundlich Quá trình hҩp phө WXkQWKHRTXiWUuQKÿӝng hӑc bұc 2 ÿӕi vӟi hҩp phө WƭQKYjWXkQWKHRP{KuQKÿӝng hӑc Thomas, Yoon-Nelson, Bohart-Adam vӟi mô hình liên tөc Vұt liӋu tәng hӧp có khҧ QăQJFҥnh tranh tӕt vӟLFiFLRQNKiFQKѭ3243- nên hҩp phө ÿѭӧc amoni trong mүu thӵc vӟi hiӋu suҩt cho phép và vұt liӋu có thӇ sӱ dөng lҥi vұt liӋu sau 10 lҫn hoàn nguyên Tóm lҥi viӋc tҭm các hҥt nano magiê hydroxit lên nhӵDWUDR ÿәi cation 220Na có thӇ ÿѭӧFÿiQKJLilà tҥo ra mӝt loҥi vұt liӋu mӟLÿҫy tiӅPQăQJQkQJcao khҧ QăQJ[ӱ lý amoni theo mong muӕn cӫa nhӵa cation EDQÿҫu
Tӯ khóa: hҩp phө, amoni, nano magiê hydroxit, nhӵDWUDRÿәi cation
Trang 7ABSTRACT
In this study, 220Na cation exchange resin loading magnesium hydroxide nanoparticle was synthesized to increase amoni removal ability The characteristics of the material were determined by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM)
Result showed that amoni adsorption capacity increased rapidly in the first 30 minutes and saturated after 120 minutes Amoni adsorption efficiency in solution with a pH of 6-7 is the highest with capacity of 24.73 mgNH4+/gMg pH Zero point charge value was measured at pH = 8.3 The removal efficiency increased with the increase of material amount The higher the concentration of amoni, the more adsorption capacity The adsorption of amonium follows Langmuir and Freundlich isotherm adsorption models The adsorption process follows the 2nd kinetic model for batch adsorption and Thomas, Yoon-Nelson, Bohart-Adam kinetic models for continuous adsorption Synthetic materials were able to compete well with other ions such as PO43- so it is possible to adsorb ammonium in real samples with expected efficiency and can be reused after 10 times of adsorption ± desorption cycles In summary, investigation magnesium hydroxide nanoparticle loaded cation exchange resin can be an improved material as compared to original cationic resin for ammonium removal in waste water
Key words: adsorption, amoni, magnesium hydroxide nanoparticle, cation
exchange resin
Trang 8LӠI CAM Ĉ2$1
7{L[LQFDPÿRDQÿk\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭu cӫa tôi Gѭӟi sӵ Kѭӟng dүn cӫa PGS.TS NguyӉn Trung Thành Nhӳng kӃt quҧ, sӕ liӋu cӫa luұQYăQQj\FKѭDÿѭӧc ivung cho bҩt cӭ luұQYăQFQJFҩp nào khác ngoҥi trӯ nhӳng phҫQÿѭӧc trích dүn Tôi hoàn thành chӏu trách nhiӋPWUѭӟFQKjWUѭӡng vӅ sӵ FDPÿRDQQj\
Trang 103.3.1 3KѭѫQJSKiSOҩy mүu và bҧo quҧn mүu 24
3.3.2 Tәng hӧp vұt liӋu Mg(OH)2 -resin 24
&+ѬѪ1*.ӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN 34
&iFÿһFWUѭQJFӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin 34
4.2.3 ҦQKKѭӣng cӫa khӕLOѭӧng vұt liӋXÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө 42
4.2.4 ҦQKKѭӣng cӫa nӗQJÿӝ ÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө 44
Trang 11Ĉӝ bӅn vұt liӋu 46
4.2.6 So sánh khҧ QăQJKҩp phө amoni vӟi nhӵDFDWLRQ1D+EDQÿҫu 47
4.2.7 Khҧ QăQJKҩp phө WUrQQѭӟc thҧi y tӃ 47
4.3 Khҧo sát khҧ QăQJKҩp phө ÿӝng cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin trên mô hình cӝt ÿӕi vӟi 2 nguӗn thҧi 50
4.3.1 Nghiên cӭu trên cӝWQѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 50
4.3.2 Nghiên cӭu trên cӝWQѭӟc thҧi y tӃ tҥi BӋnh viӋn Quұn 11 TPHCM 53
&+ѬѪ1*.ӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ 57
5.1 KӃt luұn 57
5.2 KiӃn nghӏ 58
PHӨ LӨC 63
LÝ LӎCH TRÍCH NGANG 72
Trang 12DANH MӨC BҦNG
Bҧng 3.1 Tên mүu và sӕ Oѭӧng phân tích 26
Bҧng 4.1 Thông sӕ SKѭѫQJWUuQKELӇu kiӃn bұc 1, bұc 2 và khuӃch tán cӫa quá trình hҩp phө ion amoni 39
Bҧng 4.2 Các thông sӕ cӫDTXiWUuQKÿҷng nhiӋt Langmuir và Freunlich 45
Bҧng 4.3 HӋ sӕ WѭѫQJTXDQWURQJSKѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc hҩp phө Thomas, Adam, Yoon-Nelson trên cӝWQѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 53
Bҧng 4.4 HӋ sӕ WѭѫQJTXDQWURQJSKѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc hҩp phө Thomas, Adam, Yoon-Nelson trên cӝWQѭӟc thҧi y tӃ 56
Trang 13Bohart-DANH MӨC HÌNH
Hình 3.1 Quy trình tәng hӧp vұt liӋu Mg(OH)2-resin 25
Hình 4.1 (a) NhӵD WUDR ÿәi cation 220Na, (b) NhӵD WUDR ÿәi cation 220Na tҭm Mg(OH)2 4% 34
Hình 4.2 Phә FTIR cӫa vұt liӋu 220Na; vұt liӋu resin và vұt liӋu resin sau hҩp phө amoni 36
Mg(OH)2-Hình 4.3 Phә XRD cӫa vұt liӋu 220Na; Mg(OH)2-resin 36
Hình 4.4 Ҧnh chөp hiӇQYLÿLӋn tӱ quét (SEM) cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin 37+uQK'XQJOѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin ӣ các khoҧng thӡi gian khác nhau 38
Hình 4.6 Ĉӝng hӑc hҩp phө amoni trên vұt liӋu Mg(OH)2-resin theo dҥng tuyӃn tính cӫDSKѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc biӇu kiӃn bұc 2 40+uQK'XQJOѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin ӣ các giá trӏ pH khác nhau 41
Hình 4.8 Giá trӏ pHzpc cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin 42+uQK 'XQJOѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin và hiӋu suҩt hҩp phө amoni ӭng vӟi tӯng khӕLOѭӧng khác nhau 43+uQK'XQJOѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin ӭng vӟi tӯng nӗQJÿӝ dung dӏFKEDQÿҫu 44+uQKĈӝ bӅn vұt liӋu Mg(OH)2-resin 46Hình 4.12 'XQJOѭӧng hҩp phө cӫa tӯng loҥi vұt liӋu 47
Hình 4.1 'XQJ Oѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-UHVLQ WURQJ ÿLӅu kiӋn pH tӵ nhiên cӫDQѭӟc thҧi y tӃ 48+uQK'XQJOѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin WURQJ ÿLӅu kiӋn chӍnh pH vӅ khoҧng tӕLѭX ± 7 cӫDQѭӟc thҧi y tӃ 49
Trang 14Hình 4.15 NӗQJÿӝ và hiӋu suҩt hҩp phө amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin trên mô
hình cӝWQѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 50
HìnKĈѭӡng cong thoát khi xӱ lý amoni bҵng vұt liӋu Mg(OH)2-resin ÿӕi vӟi Qѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 50
Hình 4.17 0{KuQKÿӝng hӑc Thomas cӫDQѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 51
Hình 4.18 0{KuQKÿӝng hӑc Bohart-Adam cӫDQѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 52
Hình 4.19 0{KuQKÿӝng hӑc Yoon-Nelson cӫDQѭӟc giҧ thҧi ӣ FiFÿLӅu kiӋn tӕLѭX 52
Hình 4.20 NӗQJÿӝ và hiӋu suҩt hҩp phө amoni cӫa vұt liӋu Mg(OH)2-resin trên mô hình cӝWQѭӟc thҧi y tӃ 53
Hình 4.21Ĉѭӡng cong thoát khi xӱ lý amoni bҵng vұt liӋu Mg(OH)2-resin ÿӕi vӟi Qѭӟc thҧi y tӃ 54
Hình 4.22 0{KuQKÿӝng hӑc Thomas cӫDQѭӟc thҧi y tӃ 55
Hình 4.23 0{KuQKÿӝng hӑc Bohart-Adam cӫDQѭӟc thҧi y tӃ 55
Hình 4.24 0{KuQKÿӝng hӑc Yoon-Nelson cӫDQѭӟc thҧi y tӃ 56
Trang 15DANH MӨC TӮ VIӂT TҲT
220Na NhӵDWUDRÿәi cation 220Na
Microscopy
TP.HCM Thành phӕ Hӗ Chí Minh
Trang 16&+ѬѪ1* MӢ ĈҪU 1.1 Ĉһt vҩQÿӅ
Là mӝt quӕFJLDÿDQJSKiWWULӇn, qXiWUuQKÿ{WKӏ hóa diӉn ra nhanh chóng cùng vӟi sӵ JLDWăQJGkQVӕ bùng nә, ViӋt Nam ÿmYjÿDQJÿӕLÿҫu vӟi thӵc trҥng ô nhiӉm P{LWUѭӡng
Ô nhiӉPP{LWUѭӡng bao gӗm ô nhiӉm nguӗQQѭӟc, nguӗQÿҩt và không khí 7URQJÿyô nhiӉPP{LWUѭӡQJQѭӟc ngày càng trҫm trӑng, gây ҧQKKѭӣQJÿӃn nhiӅu mһt cӫDÿӡi sӕQJFRQQJѭӡLÿһc biӋt là vҩQÿӅ sӭc khӓe ViӋc quҧn lý, xӱ OêQѭӟc thҧi mӝt cách hiӋu quҧ là mӝt trong nhӳng giҧi pháp bҧo vӋ và phát triӇn bӅn vӳng P{LWUѭӡQJQѭӟc
1LWѫWURQJQѭӟc thҧi nӃXNK{QJÿѭӧc xӱ lý triӋWÿӇ WUѭӟc khi xҧ UDP{LWUѭӡng sӁ gây ҧQKKѭӣng xҩXÿӃQP{LWUѭӡng và sӭc khӓHFRQQJѭӡLQKѭJk\KLӋQWѭӧng phú Gѭӥng, làm cҥn kiӋt o[\KzDWDQWURQJQѭӟFJk\ÿӝc cho hӋ sinh vұWWURQJQѭӟc; nitrat và nitrit có thӇ Jk\XQJWKѭFKRFRQQJѭӡi [1] TURQJQѭӟc thҧLQLWѫWӗn tҥi ӣ hai dҥQJ FKtQK Oj QLWѫ Y{ Fѫ DPRQL QLWUDW QLWULW Yj QLWѫ KӳX Fѫ D[LW DPLQSURWHLQ« +ҫu hӃWQѭӟc thҧi mà chúng ta gһSQLWѫWӗn tҥi ӣ dҥQJY{FѫFKLӃm phҫn lӟQWURQJÿyÿһc biӋt là amoni, có thӇ chiӃPÿӃn 90 ± 97% tәQJQLWѫ
'RÿyYLӋc loҥi bӓ amoni N-NH4+ khӓi nguӗQQѭӟc là viӋc làm rҩt cҫn thiӃt HiӋQ QD\ FiF SKѭѫQJ SKiS ORҥi bӓ QLWѫ ÿѭӧc ӭng dөQJ QKѭ pKѭѫQJ SKiS KyD Oê (WULSSLQJWUDRÿәi ion, hҩp phө), pKѭѫQJSKiSKyDKӑc (oxi hóa amoni, kӃt tӫa amoni bҵng MAP - PDJLHDPRQLSKRWSKDWSKѭѫQJSKiSÿLӋn hóa), pKѭѫQJSKiSVLQKKӑc (quá trình nitrat, denitrat và quá trình annamox) Tuy nhiên, SKѭѫQJSKiSVLQKKӑc WKѭӡng khó kiӇPVRiWÿzLKӓi kӻ thuұt vұn hành phӭc tҥp, các vi sinh vұt chuyӇn hóa QLWѫWURQJQѭӟc thҧLÿӇ VLQKWUѭӣng và phát triӇn sinh khӕLGRÿyVLQKUDOѭӧng bùn sinh hӑc lӟn và cҫn phҧi xӱ lý tiӃp tөFOѭӧQJEQQj\7ѭѫQJWӵSKѭѫQJSKiSNHRWө tҥRE{QJFNJQJWҥRUDOѭӧQJEQÿiQJNӇ ӣ dҥng bùn hӧp chҩWY{FѫQJRjLUDNKLGQJcác muӕi sҳt hoһc muӕLQK{PÿӇ keo tө, khi thӫy phân chúng WKѭӡng giҧi phóng ion H+ OjPFKRS+WURQJQѭӟc giҧm xuӕng, sӁ gây mҩt cân bҵQJFKROѭXYӵc tiӃp nhұn HiӋn nay, mӝt sӕ giҧLSKiSÿѭӧFÿѭDUDYӟLWtQKѭXYLӋWKѫQQKѭWUDRÿәi ion, hҩp
Trang 17phө bҵng vұt liӋXQDQRÿӇ loҥi bӓ hӧp chҩt QLWѫPjNK{QJSKiWVLQKOѭӧng bùn, diӋn tích xây dӵng bӇ; mһt khác vұt liӋu còn có thӇ hoàn nguyên và sӱ dөng lҥLÿk\ÿѭӧc xem là mӝt giҧLSKiSÿҫy hӭa hҽn mà công nghӋ vұt liӋu nano có thӇ phát triӇn cho mөFÿtFKQj\
Các vұt liӋu nano hҩp phө amoni ÿmÿѭӧc phát triӇn tӯ nhiӅu nguӗn khác nhau QKѭWӯ Fe3O4 [2], Zr(OH)4 [3], tro bay [4] 7URQJÿyYұt liӋXQDQRÿѫQOҿ có hiӋu quҧ xӱ lý thҩp nên chúng hay kӃt hӧp vӟi thành phҫQNKiFÿѭӧc biӃQWtQKÿӇ ÿҥt hiӋu quҧ FDRKѫQ YtGө: nano oxit sҳt kӃt hӧp vӟi oxit khác, Zr(OH)4 ÿѭӧc xӱ lý qua acid sulfuric, )
Nhӵa cation 220Na có công dөng khӱ chҩt ô nhiӉm amôni bҵQJFѫFKӃ cation SO3- có trong nhӵa sӁ liên kӃt vӟi ion NH4+ và giӳ chúng lҥi trong hҥt nhӵDÿӗng thӡi sӁ giҧi phóng Na+ YjRQѭӟc, cách này giúp loҥi bӓ ion NH4+ FyWURQJQѭӟc Bên cҥQKÿyWURQJQѭӟc thҧi luôn có ion NH4+, PO43- và SKѭѫQJSKiSWҥo kӃt tӫa amoniac (Struvite) theo phҧn ӭng ion Mg2+ liên kӃt NH4+, PO43- thành MgNH4PO4.6H2O góp phҫn tiӃp tөc loҥi bӓ ion NH4+ còn lҥLFyWURQJQѭӟc
'RÿyWKӵc hiӋQÿӅ tài ³ĈiQKJLiNK̫ QăQJOR̩i b͗ DPRQLWURQJQ˱ͣc th̫i b̹ng v̵t li͏u magiê hydroxit trên n͉n nhDWUDRÿ͝LFDWLRQ´ là rҩt cҫn thiӃt nhҵm phát triӇn
vұt liӋu mӟi có hiӋu quҧ loҥi bӓ Amoni cao trong xӱ OêQѭӟc thҧi, vӱa mang tính hӑc thuұt và phù hӧp vӟi xu thӃ thӡLÿҥi công nghӋ nano hiӋn nay
1.2 Mөc tiêu nghiên cӭu
Tәng hӧp vұt liӋu nano magiê hydroxit biӃn tính gҳn trên nhӵDWUDRÿәi cation 220Na, ӭng dөQJÿӇ loҥi bӓ ion amoni trong dung dӏFKQѭӟc giҧ thҧLYjQѭӟc thҧi y tӃ VDXF{QJÿRҥn xӱ lý sinh hӑc
1.3 ĈӕLWѭӧng và phҥm vi nghiên cӭu
x Ĉ͙LW˱ͫng nghiên cͱu: ion amoni trong dung dӏFKQѭӟc giҧ thҧLYjQѭӟc thҧi
y tӃ ÿmTXD[ӱ lý sinh hӑc, vұt liӋu nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵDWUDRÿәi cation 220Na
Trang 18x Ph̩m vi nghiên cͱu: ÿiQKJLiNKҧ QăQJYjÿһc tính hҩp phө cӫa vұt liӋu nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵDWUDRÿәi cation ÿӕi vӟi ion amoni WURQJQѭӟc giҧ thҧi YjQѭӟc thҧi y tӃ sau hӋ thӕng xӱ lý sinh hӑc ӣ ÿLӅu kiӋn và quy mô phòng thí nghiӋm
1.4 Nӝi dung nghiên cӭu
Nghiên cӭu bao gӗm nhӳng nӝi dung sau:
- ChӃ tҥo vұt liӋu nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵDWUDRÿәi cation;
- ;iFÿӏnh mӝt sӕ ÿһFWUѭQJFӫa vұt liӋu nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵa trao ÿәi cation thông qua: phә nhiӉu xҥ tia X (XRD), phә hӗng ngoҥi (FTIR) và ҧnh chөp hiӇQYLÿLӋn tӱ quét (SEM);
- Nghiên cӭu khҧ QăQJKҩp phө WƭQKYjKҩp phө ÿӝng cӫa vұt liӋu nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵDWUDRÿәi cation ÿӕi vӟi ion amoni
x Hҩp phө WƭQK
+ ҦQKKѭӣng cӫa thӡi gian tiӃp xúc; 0{KuQKÿӝng hӑc;
+ ҦQKKѭӣng cӫa pH dung dӏch; ;iFÿӏQKÿLӇPÿҷQJÿLӋn pHzpc; + ҦQKKѭӣng cӫa khӕLOѭӧng vұt liӋu hҩp phө;
+ ҦQKKѭӣng cӫa nӗQJÿӝ amoni trong dung dӏch; Mô hình hҩp phө ÿҷng nhiӋt; + Ĉӝ bӅn vұt liӋu;
+ So sánh vӟi nhӵa có sҹn trên thӏ WUѭӡng;
+ Thӱ nghiӋPWUrQQѭӟc thҧi y tӃ cӫa mӝt bӋnh viӋn tҥi Tp.HCM x Hҩp phө ÿӝng:
+ CӝWQѭӟc giҧ thҧi; + Cӝt Qѭӟc thҧi y tӃ
1.5 éQJKƭDNKRDKӑFYjêQJKƭDWKӵc tiӉn
1.5.1 éQJKƭDNKRDK͕c
Tәng hӧp vұt liӋu mӟi, nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵDWUDRÿәi cation 220Na nhҵm nâng cao hiӋu quҧ hҩp phөFNJQJQKѭNKҧ QăQJWUDRÿәi ion amoni cӫa vұt liӋu (so vӟi vұt liӋu nhӵDWUDRÿәi cation riêng lҿ)
Trang 191.5.2 éQJKƭDWKc ti͍n
ĈӅ xuҩt mӝt loҥi vұt liӋu mӟi và thích hӧSÿӇ loҥi bӓ amoni WURQJP{LWUѭӡng nhҵPÿa dҥng hóa vұt liӋu hҩp phө WURQJOƭQKYӵc xӱ OêP{LWUѭӡng hiӋn nay Tӯ ÿytҥo tiӅQÿӅ cho nghiên cӭu sҧn xuҩt vұt liӋu nano magiê hydroxit gҳn trên nhӵa trao ÿәi cation 220Na vӟi quy mô lӟQÿӇ xӱ lý các nguӗQQѭӟc thҧi bӏ nhiӉm ion amoni QKѭ Qѭӟc thҧi sinh hoҥWQѭӟc thҧi FKăQQX{LQѭӟc thҧi ngành chӃ biӃn thӵc phҭP«
1.6 Tính mӟi cӫDÿӅ tài
ĈӅ xuҩt mӝt giҧLSKiSÿLӅu chӃ vұt liӋu hiӋu quҧ ÿӇ ӭng dөng viӋc loҥi bӓ amoni WURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc
Trang 20&+ѬѪ1* TӘNG QUAN 2.1 Ion amoni
2.1.1 Giͣi thi͏u
Cation amoni là mӝWLRQÿDQăQJWtFKÿLӋQGѭѫQJYӟi công thӭc hóa hӑc NH4+ 1yÿѭӧc hình thành bӣi sӵ khuӃch tán amoniac (NH3) Amoni tӗn tҥLWURQJQѭӟFGѭӟi dҥng ion giӳa NH4+ hay NH3 hòa tan phө thuӝc vào pH cӫDQѭӟc Tùy thuӝc vào pH cӫDQѭӟc mà luôn có cân bҵng giӳa NH4+ /NH3 WURQJQѭӟc
Amoni có mһWWURQJQѭӟc do sҧn phҭm cӫa quá trình phân hӫy các chҩt hӳXFѫ ÿһc biӋWSURWHLQ ÿyOjTXiWUuQKDPRQLKyDSURWHLQWURQJFKXWUuQKQLWѫWURQJtӵ nhiên hoһFQѭӟc bӏ thҩm nhiӉPQѭӟc thҧi sinh hoҥt hoһc công nghiӋS7URQJQѭӟc thҧi sinh hoҥt có tӟi 65% là N-NH4+ do quá trình phân hӫy ure cӫDQѭӟc tiӇu
2.1.2 Ngu͛n g͙c phát sinh amoni
x Trong Q˱ͣc th̫i sinh ho̩t
Nguӗn phát thҧi amoni/ amoniac WURQJQѭӟc thҧi sinh hoҥt là tӯ phân và Qѭӟc tiӇu Thành phҫn ô nhiӉm amoni cӫDQѭӟc thҧi sinh hoҥt GDRÿӝng 40-80 mg/L Nӗng ÿӝ amoni WURQJQѭӟc thҧi sinh hoҥt biӃQÿӝQJWKHROѭXOѭӧng nguӗQQѭӟc thҧi, mӭc ÿӝ sӱ dөQJQѭӟc cӫDFѭGkQPӭFÿӝ tұp trung các dӏch vө công cӝng, thӡi tiӃt, khí hұu trong vùng, tұSTXiQăQXӕng sinh hoҥWWKD\ÿәi mҥnh theo chu kǤ thӡi gian ngày WKiQJFNJQJQKѭPӭc sӕng và tiӋn nghi cӫa cӝQJÿӗng
x Trong Q˱ͣc th̫i công nghi͏p
Ô nhiӉm do amoni tӯ sҧn xuҩt công nghiӋp liên quan tӟi các ngành nghӅ QKѭchӃ biӃn thӵc phҭm; chӃ biӃn rau, quҧÿӗ uӕng; sҧn xuҩt hóa chҩt, phân bón, sӧi tәng hӧp/ѭӧQJQѭӟFÿѭӧc sӱ dөng khá lӟn ӣ nhiӅXF{QJÿRҥn trong quá trình chӃ biӃn, các hӧp chҩt chӭa amoni WKHRÿy ÿѭӧc thҧLUDQJRjLOѭӧQJQѭӟc và nӗQJÿӝ amoni thҧi ra khác nhau tùy vào nguyên liӋu, ngành nghӅ chӃ biӃQQKѭ ngành công nghiӋp chӃ biӃn thӫy sҧn vӟi nӗQJÿӝ amoni WURQJQѭӟc thҧi GDRÿӝng khoҧng 80 - 150 mg/L; ngành thuӝc da thҧLUDQѭӟc thҧi chӭa thành phҫn amoni tӯ 300 - 400 mg/L Qѭӟc rӍ rác chӭa thành phҫn amoni khoҧng 200 ± 800mg/L
Trang 21x Trong s̫n xṷt nông nghi͏p
1ѭӟc thҧi nông nghiӋSFKăQQX{LQKLӉm amoni tӯ SKkQÿҥm, phân lân cho cây trӗQJ Qѭӟc tҳm rӱa vӋ sinh chuӗng trҥi; thӭFăQWKӯa và chҩt bài tiӃt cӫa các trang trҥi nuôi trӗng thӫy sҧn; WURQJÿyQѭӟc thҧLFKăQQX{LFKӭa thành phҫn amoni dao ÿӝng khoҧng 300 ± 400 mg/L 1KѭYұy, KjPOѭӧQJDPRQLWURQJQѭӟc thҧLѭӟc tính là mӝt con sӕ khәng lӗ YjFNJQJOjQJX\rQQKkQJk\{QhiӉm nӃXNK{QJÿѭӧc xӱ lý vӅ tiêu chuҭn cho phép, không chӍ nguӗQQѭӟc mһt mà nguӗQQѭӟc ngҫPFNJQJEӏ ҧnh Kѭӣng
2.1.3 ̪QKK˱ͧng cͯa amoni ÿ͇QFRQQJ˱ͥLYjP{LWU˱ͥng
x ̪QKK˱ͧng tͣLP{LWU˱ͥng
.KLQѭӟc thҧi chӭDQLWѫFKҧy vào sông, hӗ OjPWăQJÿiQJNӇ KjPOѭӧng chҩt GLQKGѭӥng cho sinh vұW.KLÿyVӵ phát triӇn mҥnh mӁ cӫa các loҥi thӵc vұt phù du QKѭUrXWҧo gây tình trҥng thiӃXR[\WURQJQѭӟc, phá vӥ chuӛi thӭFăQJLҧm chҩt OѭӧQJQѭӟc, phá hoҥLP{LWUѭӡng trong sҥch cӫa thӫy vӵc, sҧn sinh nhiӅu chҩWÿӝc WURQJQѭӟFQKѭ1+4+, H2S, CO2, CH4 tiêu diӋt nhiӅu loҥi sinh vұt có ích trong Qѭӟc HiӋQWѭӧQJÿyJӑLOjSK~Gѭӥng nguӗQQѭӟc, mӭFÿӝ ҧQKKѭӣQJWăQJGҫn, dүn ÿӃn xáo trӝn hӋ sinh thái, nhӳQJWKD\ÿәi chӫ yӃu diӉn ra trong thành phҫn các loài thӵc vұt nәi (phytoplankton), chӫ yӃu sinh sôi các loài "nӣ hoa" gӗm cҧ tҧo lөFÿӝc Vӟi sҧQOѭӧng tҧRWăQJOrQOjPFKRÿӝ ÿөFWăQJÿӝ xuyên ánh sáng giҧm, gây tәn thҩt cho hӋ thӵc vұt thӫy sinh Các hӋ thӵc vұt này là thӭFăQFKRFiFKӋ ÿӝng vұt thӫ\VLQKOjQѫLFѭWU~FӫDFiYjÿӝng vұt khônJ[ѭѫQJVӕQJĈLӅXÿyOjPFiFORjLÿӝng vұWNK{QJ[ѭѫQJVӕng bӏ cҥn kiӋt, thành phҫn cӫa quҫn xã cá bӏ WKD\ÿәLĈһc biӋt là vào mùa xuân, khi nhiӋWÿӝiQKViQJWăQJOrQYjQѭӟc phân tҫng, sinh khӕi tҧRWăQJQKDQKUӗi chӃWJk\UDPjXQѭӟc xanh, tҥo ra mùi khó chӏu và mӝt sӕ chҩt ÿӝc, làm giҧPKjPOѭӧng oxy cӫDQѭӟc mӝt cách nghiêm trӑng, dүQÿӃn gây chӃt cá HiӋQQD\SK~GѭӥQJWKѭӡng gһp trong các hӗ ÿ{WKӏ, các sông và kênh dүQQѭӟc thҧLĈһc biӋt là tҥi khu vӵc Hà Nӝi, sông Sét, sông Lӯ, sông Tô LӏFKÿӅu có màu [DQKÿHQKRһFÿHQFyPLK{LWKӕi do thoát khí H2S HiӋQWѭӧQJQj\WiFÿӝng tiêu
Trang 22cӵc tӟi hoҥWÿӝng sӕng cӫDGkQFѭÿ{WKӏ, làm biӃQÿәi hӋ sinh thái cӫDQѭӟc hӗWăQJthêm mӭFÿӝ ô nhiӉm không khí cӫDNKXGkQFѭ.
x ̪QKK˱ͧng tͣLFRQQJ˱ͥi
Amoni kh{QJTXiÿӝc vӟLFRQQJѭӡLYjÿӝng vұt Tuy nhiên, nӃu tӗn tҥi trong Qѭӟc vӟLKjPOѭӧQJYѭӧt quá tiêu chuҭn cho phép, nó có thӇ chuyӇn hóa thành các chҩWJk\XQJWKѭYjFiFEӋnh nguy hiӇm khác
Amoni gây cҧn trӣ trong công nghӋ xӱ OêQѭӟc cҩp: làm giҧm tác dөng cӫa clo, giҧm hiӋu quҧ khӱ WUQJQѭӟc Amoni cùng vӟi các chҩWYLOѭӧQJWURQJQѭӟc (hӧp chҩt hӳXFѫSKӕt pho, sҳWPDQJDQ« VӁ tҥRÿLӅu kiӋQÿӇ vi khuҭn phát triӇn, gây ҧQKKѭӣng tӟi chҩWOѭӧQJQѭӟc sau xӱ Oê1ѭӟc có thӇ bӏ ÿөFÿyQJFһn trong hӋ thӕng dүn, chӭDQѭӟF1ѭӟc bӏ xuӕng cҩp, làm giҧm các yӃu tӕ cҧm quan (NH4+ là nguӗn GLQKGѭӥQJÿӇ rêu tҧo phát triӇn, vi sinh vұt phát triӇQWURQJÿѭӡng ӕQJJk\ăQPzQrò rӍ và mҩt mӻ quan)
Bên cҥQKÿyQӗQJÿӝ DPRQLWURQJQѭӟc cao, rҩt dӉ tҥo thành các nitrat (NO3-), nitrit (NO2- 7URQJFѫWKӇ ÿӝng vұt, nitrit và nitrat có thӇ biӃn thành N ± nitroso ± là chҩt tiӅQXQJWKѭ.KLăQXӕQJQѭӟc có chӭDQLWULWFѫWKӇ sӁ hҩp thu nitrit vào máu và chҩt này sӁ tranh oxy cӫa hӗng cҫu làm hemoglobin mҩt khҧ QăQJlҩy oxy, dүn ÿӃn tình trҥng thiӃu máu, xanh da 'RÿyQLWULWÿһc biӋt nguy hiӇm cho trҿ mӟi sinh Gѭӟi sáu tháng, nó có thӇ làm chұm sӵ phát triӇn, gây bӋnh ӣ ÿѭӡng hô hҩp, trҿ bӏ xanh xao, ӕm yӃu, thiӃu máu, khó thӣ do thiӃu oxi trong máu Ĉӕi vӟLQJѭӡi lӟn, nitrit kӃt hӧp vӟi các axit amin trong thӵc phҭm làm thành mӝt hӑ chҩt nitrosamin Nitrosamin có thӇ gây tәQWKѭѫQJGLWUX\Ӆn tӃ bào ± nguyên nhân gây bӋQKXQJWKѭNhӳng thí nghiӋm cho nitrit vào thӭFăQQѭӟc uӕng cӫa chuӝt, thӓ«YӟLKjPOѭӧng Yѭӧt nJѭӥng cho phép thì sau mӝt thӡi gian thҩy nhӳng khӕi u sinh ra trong gan, phәi, vòm hӑng cӫa chúng
Các hӧp chҩt nitѫ WURQJQѭӟc có thӇ gây nên mӝt sӕ bӋnh nguy hiӇPFKRQJѭӡi sӱ dөQJQѭӟc Nitrat tҥo ra chӭng thiӃu vitamin và có thӇ kӃt hӧp vӟLFiFDPLQÿӇ tҥo nên nhӳQJQLWURVDPLQOjQJX\rQQKkQJk\XQJWKѭӣ QJѭӡi cao tuәi Trҿ VѫVLQKÿһc biӋt nhҥy cҧm vӟi nitrat lӑt vào sӳa mҽ, hoһFTXDQѭӟFGQJÿӇ pha sӳa Sau khi lӑt YjRFѫWKӇQLWUDWÿѭӧc chuyӇn hoá nhanh thành nitrit nhӡ vi khuҭQÿѭӡng ruӝt Iron
Trang 23nitrit còn nguy hiӇPKѫQQLWUDWÿӕi vӟi sӭc khoҿ FRQQJѭӡi Khi tác dung vӟi các amin KDWDON\OFDFERQDWWURQJFѫWKӇ QJѭӡi chúng có thӇ tҥo thành các hӧp chҩt chӭa nitѫ Jk\XQJWKѭ
2.2 3KѭѫQJSKiS[ӱ lý ion amoni
Xӱ lý hӧp chҩWQLWѫFyWKӇ thӵc hiӋn bҵng các biӋn pháp hóa lý, vұt lý hoһc sinh hӑc [5] dӵa trên các nguyên tҳc chuyӇn hóa thành hӧp chҩt khác hoһc tách loҥi, cách ly chúng ra khӓLP{LWUѭӡQJQѭӟc
HiӋu quҧ xӱ lý và giá thành cӫa tӯQJSKѭѫQJSKiSUҩt khác nhau vì còn phө thuӝc vào các yӃu tӕ nӗnJÿӝ cӫa hӧp chҩWQLWѫ DPRQL WURQJQѭӟc, diӋn tích công WUuQKFKLSKtÿҫXWѭ
Ren và cӝng sӵ [6] nghiên cӭu xӱ lý amoni bҵng bùn hoҥt tính vӟi khӕLOѭӧng là 3g (diӋn tích bӅ mһt 31.84 m2/g), nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 20mg/L, pH = 6 và thӡi gian xӱ lý là 40 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩW YjGXQJOѭӧng hҩp thө là 88.4 mg/g Zhang và cӝng sӵ [7] nghiên cӭu xӱ lý amoni bҵng chӫng vi khuҭn SFA13 vӟi khӕLOѭӧng là 10 mg, nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 80 mg/L, pH = 7 và thӡi gian xӱ lý là 60 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 91.8%
Valero and Mara [8] nghiên cӭu cӱ Oê QLWѫ WK{QJ TXD ED\ KѫL DPRQLDF NKӕi Oѭӧng là 0.5 mg, nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 6.13 mg/L, pH = 10.1 và thӡi gian xӱ lý là 36 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 90-99%
Trang 242.2.2 3K˱˯QJSKiSWUDRÿ͝i ion
7UDRÿәLLRQOjTXiWUuQKWUDRÿәi cӫa mӝt ion cӫa chҩWWUDRÿәi vӟi mӝt ion khác cùng dҩXWURQJQѭӟF&iFLRQWUDRÿәLWtFKÿLӋQGѭѫQJÿѭӧFWUDRÿәi trên cationit, các LRQPDQJÿLӋQWtFKkPWUDRÿәi trên anionit
Alshameri và cӝng sӵ [9] nghiên cӭu xӱ lý amoni vӟi zeolite tӵ nhiên vӟi khӕi Oѭӧng là 1.2 mg (diӋn tích bӅ mһt 35.85 m2/g),, nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 80 mg/L, pH = 8 và thӡi gian xӱ lý là 30 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 99% YjGXQJOѭӧng hҩp thө là 11 mg/g
Rahmani và cӝng sӵ [10] nghiên cӭu xӱ lý amoni vӟi zeolite tӵ nhiên Clinoptilolie vӟi khӕLOѭӧng là 30 g, nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 101 mg/L, pH = 7 và thӡi gian xӱ lý là 25 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 95-98% YjGXQJOѭӧng hҩp thө là 1.05 mg/g
Thornton và cӝng sӵ [11] nghiên cӭu xӱ lý amoni vӟi bùn lӓng vӟi khӕLOѭӧng là 1 g, nӗQJ ÿӝ EDQ ÿҫu = 50 mg/L, pH = 6-8 và thӡi gian xӱ lý là 120 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 95% YjGXQJOѭӧng hҩp thө là 55 mg/g
Moradi and Zare [13] nghiên cӭu xӱ lý amoni bҵng cacbon nanotube vӟi khӕi Oѭӧng là 0.05 g, nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 100 mg/L, pH = 7-11 và thӡi gian xӱ lý là 35 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 97 YjGXQJOѭӧng hҩp thө là 17.05 mg/g
Wang và cӝng sӵ [14] nghiên cӭu xӱ lý amoni bҵng hӛn hӧp nanopalygorskitenano vӟi khӕLOѭӧng là 0.2 g, nӗQJÿӝ EDQÿҫu = 100 mg/L, pH = 4-8 và thӡi gian xӱ lý là 15 phút Thí nghiӋPÿҥt hiӋu suҩt 60% YjGXQJOѭӧng hҩp thө là 237.6 mg/g
Lӵa chӑn mӝt chҩt hҩp phө thích hӧSÿӇ loҥi bӓ N-NH4+ khӓLQѭӟFWKѭӡng phө thuӝc vào mӝt sӕ yӃu tӕ bao gӗm: NӗQJÿӝ NH4+ EDQÿҫu, ĈLӅu chӍQKS+WURQJQѭӟc,
Trang 25TӕLѭXOѭӧng chҩt hҩp phө, Thӡi gian hҩp phө bão hòa, Ion cҥnh tranh và nӗQJÿӝ WURQJQѭӟc;
Ngoài ra, các nhà nghiên cӭXFNJQJFKӍ ra rҵng trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp, viӋc biӃn tính các chҩt hҩp phө cho công suҩt xӱ lý amoni FDRKѫQVRYӟi các chҩt hҩp phө riêng lҿ khác Tuy nhiên, trong quá trình xӱ lý hóa chҩt cӫa chҩt hҩp phө, không nên bӓ qua yӃu tӕ chi phí Chi phí sҧn xuҩt thҩp vӟi hiӋu quҧ loҥi bӓ cao hѫQVӁ làm cho quy trình kinh tӃ và hiӋu quҧ.
2.3 Quá trình hҩp phө
2.3.1 Nguyên t̷c [15]
Hҩp phө ÿѭӧc ÿӏQKQJKƭDOjKLӋQWѭӧng chuyӇn hóa khӕLOѭӧng, chҩt bҭn lӓng/ rҳQÿѭӧc giӳ lҥi trên bӅ mһt chҩt rҳn
Có hai loҥi hҩp phө: hҩp phө lý hӑc và hҩp phө hóa hӑc
- Hҩp phө lý hӑc là khi mӝt phân tӱ qua bӅ mһt chҩ hâp phө rӗLÿLYjRNKHUӛng và dính kӃt lên bӅ mһt bҵng các lӵc lý hӑc (lӵc Van-der-Waals) Hҩp phө nhiӅu lӟp là lӟp hҥt mӟi bӏ hҩp phө lên lӟSKDWÿmEӏ hҩp phө WUѭӟFÿy
- Hҩp phө hóa hӑc là lӵc hóa hӑc có thӇ gây ra sӵ dính bám do các phҧn ӭng hóa hӑc xҧy ra giӳa chҩt hҩp phө và chҩt bӏ hҩp phө (electron-sharing reaction)
- HoһFÿiӅu kiӋn hҩp phө xҧ\UDÿѭӧc là do lӵFWѭѫQJWiFJLӳa chҩt hҩp phө và chҩt bӏ hҩp phө LӵFWѭѫQJWiF\Ӄu, không hoһFtWWKD\ÿәi cҩXWU~FÿLӋn tӱ cӫa chҩt hҩp phөQăQJOѭӧng tӓa ra thҩp gây hiӋQWѭӧng hҩp phө vұt lý LӵFWѭѫQJWiFFӫa hӋ ÿӫ mҥnh, tҥo ra các liên kӃt hóa hӑFOjPWKD\ÿәi cҩXWU~FÿLӋn tӱ cӫa các thành phҫn tham gia trong hӋ hҩp phөQăQJOѭӧng sinh ra lӟQÿyOjKLӋQWѭӧng hҩp phө hóa hӑc Trong xӱ OêQѭӟFYjQѭӟc thҧi, hҫu hӃt quá trình hҩp phө là sӵ kӃt hӧp cӫa hai quá trình lý hӑc và hóa hӑc
2.3.2 KͿ thu̵t h̭p phͭ
Mӝt quá trình hҩp phө có thӇ thӵc hiӋn theo 2 dҥng kӻ thuұW JLiQÿRҥn hoһc liên tөc
Trang 26- Kӻ thuұWJLiQÿRҥn hay còn gӑi là kӻ thuұt theo mҿ là phѭѫng thӭc thӵc hiӋn nhұQÿѭӧc sҧn phҭm sau mӝt chu kǤ thӡLJLDQWUѭӟc khi bҳWÿҫu mӝt chu kǤ mӟi tiӃp theo Kӻ thuұWJLiQÿRҥn còn gӑLOjSKѭѫQJSKiSKҩp phө Wƭnh
- Kӻ thuұt liên tөc hay còn gӑLOjSKѭѫQJSKiSÿӝng hoһc kӻ thuұt dòng nguyên liӋXÿѭӧc liên tөc dӵa vào hӋ (cӝt) hҩp phө và sҧn phҭPFNJQJÿѭӧc lҩy ra liên tөc
Lӧi thӃ cӫDSKѭѫQJSKiSJLiQÿoҥn là dӉ tính toán thiӃt kӃ tӯ các sӕ liӋu thí nghiӋm quy mô nhӓ YuWtQKWѭѫng ÿӗng giӳa các quy mô khác nhau và dӉ ÿҥt tӟi trҥng thái cân bҵng hҩp phө YӃXÿiӇm cӫDSKѭѫQJSKiSJLiQÿoҥn là khҧ Qăng sӱ dөng thҩp dung lѭӧng hҩp phө ӣ trҥng thái cân bҵQJ'XQJOѭӧng hҩp phө cӫa mӝt chҩt hҩp phө cao khi nӗQJÿӝ cân bҵng cao ӣ phDQJRjLWURQJSKѭѫQJSKiSWtnh nӗQJÿӝ cӫa chҩt bӏ hҩp phө ӣ pha ngoài giҧm liên tөc theo thӡi gian và có giá trӏ thҩp ӣ thӡi ÿiӇm kӃt thúc mӝt chu kǤ làm viӋc Kӻ thuұt hҩp phө WLQKÿѭӧc sӱ dөng trong mӝt sӕ WUѭӡng hӧp: xӱ OêQѭӟc cҩSQѭӟc thҧi bҵng than hoҥt tính dҥng bӝt«
Thӵc hiӋn kӻ thuұt hҩp phө liên tөc trong dòng chҧy thông dөQJKѫn Hҩp phө trong dòng chҧy có thӇ thӵc hiӋQWKHRSKѭѫng thӭc: chҩt hҩp phө ÿѭӧc xӃp theo 1 tҫng có chiӅu cao nhҩWÿӏnh (lӑc) vӟLNtFKWKѭӟc chҩt hҩp phө khá lӟn hoһc sӱ dөng chҩt hҩp phө NtFK WKѭӟc nhӓ, trong quá trình hҩp phө chúng ӣ trҥQJ WKiL Oѫ lӱng, chuyӇn ÿӝQJ SKѭѫQJ SKiS Oѭu thӃ hoһF OLQK ÿӝng) Hҩp phө ÿӝng là kӻ thuұt có nhiӅu ѭXÿiӇm trong ӭng dөng thӵc tiӉn, tuy vұy viӋc thiӃt kӃ ÿúng mӝt hӋ hҩp phө khá phӭc tҥp, trong nhiӅXWUѭӡng hӧp cҫn phҧi tiӃn hành nghiên cӭu dҥng quy mô nhӓ WUѭӟc khi thiӃt kӃ hoҥWÿӝng sҧn xuҩt
2.3.3 Ĉ͡ng h͕c h̭p phͭ
Chҩt hҩp phө có cҩu trúc xӕp, diӋn tích bӅ mһt lӟn DiӋn tích bӅ mһt cӫa chҩt hҩp phө gӗm hai phҫn: diӋn tích bên trong và diӋn tích bên ngoài cӫa hҥt chҩt hҩp phө DiӋn tích bên ngoài có trӏ sӕ rҩt nhӓ, mӭFÿӝ ÿyQJJySFӫa nó vào tәng diӋn tích OjNK{QJÿiQJNӇ, vì vұy quá trình hҩp phө xҧy ra là ӣ trong lòng hҥt chҩt bӏ hҩp phө ÐӇ tiӃp cұQÿѭӧFÿӃn các trung tâm hҩp phө ӣ phía trong, các chҩt hҩp phө cҫQÿѭӧc dӏch chuyӇn tӯ ngoài vào và khi giҧi hҩp phө phҧi dӏch chuyӇn tӯ phía trong ra Quá
Trang 27trình dӏch chuyӇQÿѭӧc gӑi là quá trình chuyӇn khӕi Quá trình hҩp phө ÿѭӧc diӉn ra theo nhiӅXJLDLÿRҥn kӃ tiӃp nhau:
- Di chuyӇn chҩt tan trong dung dӏch, - KhuӃch tán màng,
- Di chuyӇn vào lӛ xӕp chҩt hҩp phө, - Hҩp phө hoһc hҩp thө
&iFP{KuQKÿӝng hӑFÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ nghiên cӭXÿӝng hӑc cӫa quá trình hҩp phө ion kim loҥLWURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc bҵng các vұt liӋu rҳQÿó là pKѭѫng trình biӇu kiӃn bұc nhҩWSKѭѫng trình biӇu kiӃn bұFKDLÿӝng hӑc khuyӃch tán và SKѭѫng trình Elovich
7URQJFiF P{KuQKQj\GXQJOѭӧng hҩp phө ion amoni cӫa chҩt hҩp phө qt (mg/g) tҥi thӡLÿiӇPWÿѭӧc tính theo công thӭc:
tt
Trang 28ln(qeqt) ln( )qe ukt (4)
NӃu tӕFÿӝ hҩp phө tuân theo quy luұWÿӝng hӑc biӇu kiӃn bұc nhҩWÿѭӡng biӇu diӉn ln(qe - qt) theo t sӁ Ojÿѭӡng thҷng, tӯ ÿӝ dӕFYjJLDRÿiӇm cӫDÿѭӡng thҷng tìm ÿѭӧc vӟi trөc tung sӁ [iFÿӏQKÿѭӧc k1 và qe
¾ 3K˱˯QJWUuQKEL͋u ki͇n b̵c hai (The Pseudo- Second Order EquatioQ ÿ˱ͫc bi͋u di͍QG˱ͣi d̩ng:
(7)
Có dҥng tuyӃn tính là:
çk\OjSKѭѫQJWUuQKELӇu kiӃn bұc 2 loҥi 2 NӃu sӵ hҩp phө tuân theo quy luұt ÿӝng hӑc biӇu kiӃn bұc hai loҥLÿӗ thӏ biӇu diӉn mӕi quan hӋ giӳa t và 1/(qe-qt) là ÿѭӡng thҷng Còn quá trình hҩp phө WXkQWKHRSKѭѫQJWUuQKELӇu kiӃn bұc 2 loҥi 2 thì
ÿӗ thӏ biӇu diӉn sӵ phө thuӝc cӫa t/qt theo t WURQJSKѭѫng trình trên sӁ Ojÿѭӡng thҷng,
tӯ ÿӝ dӕc cӫDÿѭӡng tuyӃQWtQKYjJLDRÿiӇm cӫa nó vӟi trөc WXQJWtQKÿѭӧc các tham sӕ cҫQ[iFÿӏQKWURQJSKѭѫQJWUuQKQKѭ dunJOѭӧng hҩp phө, hҵng sӕ tӕFÿӝ hҩp phө [16]
Trang 293KѭѫQJWUuQK(ORYLFKÿѭӧc biӇu diӉQGѭӟi dҥng:
ÐӇ ÿѫn giҧQKRiSKѭѫng trình Elovich, [17] ÿã chҩp nhұn rҵQJĮȕt << t và khi áp dөQJFiFÿiӅu kiӋn biên t = ÿӃn t = t và qt ÿӃn qt = qtSKѭѫng trình trên trӣ thành:
¾ 0{KuQKÿ͡ng h͕c khu͇ch tán giͷa các h̩t:
2.3.4 3K˱˯QJWUuQKK̭p phͭ ÿ̻ng nhi͏t
Khҧ Qăng hҩp phө cӫa mӝt hӋ ÿѭӧFÿánh giá qua sӕ liӋu cӫDÿѭӡQJÿҷng nhiӋt hҩp phөçѭӡng ÿҷng nhiӋt hҩp phө mô tҧ mӕLWѭѫng quan cӫa nӗQJÿӝ chҩt bӏ hҩp phө trên bӅ mһt chҩt hҩp phө a, vӟi nӗQJÿӝ cӫa chính nó ӣ trҥng thái không hҩp phө (pha ngoài) C, ӣ trҥng thái cân bҵng tҥi mӝt nhiӋWÿӝ không ÿәi: a = f(C)
Dӵa trên giҧ thiӃt khác nhau và bӏ ràng buӝc vào bҧn chҩt cӫa hӋ hҩp phө (ví dө cҩu trúc xӕp, bҧn chҩWWѭѫng tác cӫa hӋ), có rҩt nhiӅu mô hình mô tҧ mӕLWѭѫng quan cӫa a = f(C) Các mô hình hҩp phө ÿҷng nhiӋWÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ biӇu diӉn các sӕ liӋu
Trang 30thí nghiӋm ÿҷng nhiӋWÿmÿѭӧc phát triӇn bӣi Freundlich, Langmuir Khi nӗQJÿӝ chҩt bӏ hҩp phө thҩp, mӕi quan hӋ giӳa a và C là tuyӃQWtQKÿѭӧc mô tҧ qua mô hình Henry:
a = KH × C (14) KH: hҵng sӕ hҩp phө Henry
¾ 3K˱˯ng trình h̭p phͭ ÿ̻ng nhi͏t Langmuir
Mô hình hҩp phө /DQJPXLUÿѭӧFÿӏQKQJKƭDQKѭ sau:
Không xuҩt hiӋQWѭѫng tác giӳa các chҩt bӏ hҩp phө vӟi nhau trên bӅ mһt chҩt rҳn, hҩp phө và giҧi hҩp phө (chҩt bӏ hҩp phө tách ra khӓi bӅ mһt chҩt rҳn) ӣ thӃ cân bҵQJÿӝng (tӕc ÿӝ hҩp phө và giҧi hҩp phө bҵng nhau)
Các hҵng sӕ WURQJSKѭѫQJWUuQKÿҷng nhiӋt Langmuir có thӇ [iFÿӏnh bҵng ÿӗ thӏ cӫa Ce/(x/m) theo Ce cӫDSKѭѫng trình bұc nhҩt:
Trang 31a = KF × C1/n (17) 7URQJÿy
x KF: Hҵng sӕ hҩp phө Freundlich
x 1/n: Trӏ sӕ ÿһFWUѭQJFKRWѭѫng tác hҩp phө cӫa hӋ
ÐiӅXÿáng chú ý là giá trӏ cӫa KF DNKL& ÿѫn vӏ, nói cách khác KF chính là GXQJOѭӧng hҩp phө khi C = 1, giá trӏ KF có thӇ sӱ dөng ÿӇ so sánh khҧ Qăng hҩp phө cӫa mӝt hӋ ÿang khҧo sát, giá trӏ KF lӟQÿӗQJQJKƭa vӟi hӋ có khҧ Qăng hҩp phө cao QOjÿҥLOѭӧQJÿһFWUѭQJFKRWѭѫng tác hҩp phө cӫa hӋ: giá trӏ n lӟn (1/n nhӓ) thӇ hiӋn lӵFWѭѫng tác hҩp phө mҥnh, dҥng hҩp phө thiên vӅ Fѫ chӃ hҩp phө hóa hӑc vӟi tính chҩt không thuұn nghӏch, khi ÿyDQKDQKFKyQJÿҥt giá trӏ lӟn ӣ vùng C thҩp và Wăng chұm khi C tiӃp tөFWăng
Các hҵng sӕ WURQJSKѭѫng trình ÿҷng nhiӋt Freundlich có thӇ [iFÿӏnh bҵng cách vӁ ÿӗ thӏ log(x/m) theo Ce cӫDSKѭѫng trình bұc nhҩt:
1loga logKF logCe
Tӯ thӵc nghiӋm sӁ WKXÿѭӧc cһp giá trӏ a, C, tӯ các giá trӏ a, C có thӇ xӱ lý theo FiFSKѭѫQJWUuQKÿҷng nhiӋt khác nhau (phù hӧp vӟi các giҧ thiӃt ÿѭӧc sӱ dөng khi xây dӵQJSKѭѫng trình) và tӯ ÿó rút ra các kӃt luұn vӅ khҧ Qăng hҩp phө cӫa mӝt hӋ cҫn khҧo sát Tuy vұy trong thӵc tiӉn quá trình hҩp phө hҫXQKѭ không xҧy ra vӟi hӋ mӝt cҩu tӱ bӏ hҩp phө mà là mӝt hӋ hҩp phө hӛn hӧp Cho tӟi nay SKѭѫQJWUuQKÿҷng nhiӋt mô tҧ hӋ hҩp phө hӛn hӧp chӍ có khҧ Qăng mô tҧ hҥn chӃ FiFÿһFWUѭng hҩp phө cӫa hӋ, khҧ Qăng ӭng dөng trong thӵc tӃ không lӟn
Trang 32- NӗQJÿӝ dung dӏch; - Thӡi gian tiӃp xúc; - Bҧn chҩt cӫa hӋ tiӃp xúc
2.3.7 M͡t s͙ nghiên cͱu h̭p phͭ trong x͵ lý amoni :
Mӝt sӕ nghiên cӭXWURQJYjQJRjLQѭӟFOLrQ TXDQÿӃQSKѭѫQJSKiS hҩp phө trong viӋc xӱ lý amoni WURQJQѭӟc thҧi:
Feng và Sun [20] ÿmsӱ dөng nhӵDWUDRÿәi ion D61 là nhӵa trao ÿәi anion mҥnh ÿѭӧc tҭm các hҥt nano CuCl2 ÿӇ tҥo vұt liӋu tәng hӧp sӱ dөng cho xӱ OêQѭӟc cҩp hoһFQѭӟc thҧi nhiӉm amoni ӣ nӗQJÿӝ thҩp KӃt quҧ xӱ OêÿѭӧFKѫQ 1-NH4+có trong mүXQѭӟc
Guaya và cӝng sӵ [21] ÿmVӱ dөng zeolite ÿѭӧc tҭm các hҥt nano NaCl và AlCl3 ÿӇ tҥo vұt liӋu tәng hӧp sӱ dөng cho xӱ OêQѭӟc nhiӉm amoni KӃt quҧ xӱ lý ӣ ÿLӅu kiӋn tӕLѭXGXQJOѭӧng hҩp phө ÿҥt 30 mg/g
He và cӝng sӵ [22] ÿmsӱ dөng zeolite ngâm vào dung dӏch NaOH 1M sau 6 giӡ ÿHPVҩ\NK{ÿѭӧc tҭm các hҥt nano LaCl3 ÿӇ tҥo vұt liӋu tәng hӧp sӱ dөng cho xӱ lý
Trang 33Qѭӟc nhiӉm amoni KӃt quҧ xӱ lý ӣ ÿLӅu kiӋn tӕLѭXGXQJOѭӧng hҩp phө ÿҥt 21,2 mg/g
Chen và cӝng sӵ [23] ÿmVӱ dөng nhӵa nguyên chҩWÿѭӧc tҭm CuSO4 ÿӇ tҥo vұt liӋu tәng hӧp sӱ dөng cho xӱ OêQѭӟc nhiӉm amoni KӃt quҧ xӱ lý ӣ ÿLӅu kiӋn tӕLѭXGXQJOѭӧng hҩp phө ÿҥt 42,735 mg/g
/ѭѫng và cӝng sӵ [24] ÿmVӱ dөng vұt liӋu cҧi tiӃn EBB ÿѭӧc chӃ tҥo tӯ sӵ phӕi trӝn nghiêm ngһt giӳa các thành phҫn vұt liӋu thân thiӋn vӟi môi trѭӡng, bao gӗm than hoҥt tính, zeolite, keramzit, cát và xi măng ÿӇ xӱ OêQѭӟc nhiӉm amoni KӃt quҧ ӣ ÿLӅu kiӋn tӕLѭXGXQJOѭӧng hҩp phө ÿҥt 18,72 mg/g
Ĉӭc và cӝng sӵ [25] ÿmVӱ dөng vұt liӋu CeO2-Mn2O3 trên chҩt mang than hoҥt tính ÿӇ xӱ OêQѭӟc nhiӉm amoni KӃt quҧ ӣ ÿLӅu kiӋn tӕLѭXGXQJOѭӧng hҩp phө ÿҥt 4,10 mg/g
Chi và cӝng sӵ [26] ÿmVӱ dөng vұt liӋu LaFeO3 ÿѭӧc tәng hӧp bҵQJSKѭѫQJSKiSÿӕWFKi\JHOSRO\YLQ\ODOFROÿӇ hҩp phө DPRQLWURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc KӃt quҧ ӣ ÿLӅu kiӋn tӕLѭXGXQJOѭӧng hҩp phө ÿҥt 19.88 mg/g
Vӟi các nghiên cӭu trên, nhóm tác giҧ ÿmtәng hӧp ÿѭӧc vұt liӋu và xӱ lý ÿѭӧc chҩt ô nhiӉm ӣ các nguӗQQѭӟc khác nhau Tuy nhiên, hiӋu quҧ xӱ lý cӫa các loҥi vұt liӋu này FKѭDFDR 'RÿyÿӅ tài này sӁ nghiên cӭu tәng hӧp mӝt loҥi vұt liӋu mӟi tӯ viӋc tҭm các hҥt nano Mg(OH)2 lên nhӵDWUDRÿәi cation nhҵm ÿHPOҥi hiӋu quҧ cao KѫQ
2.4 NhӵDWUDRÿәi ion
NhӵDWUDRÿәi ion có thӇ hiӇXÿѫQJLҧn là nhӳng hҥt nhӵa không hòa tan trong Qѭӟc và có chӭa nhӳng ion có thӇ dӉ GjQJWUDRÿәi vӟi nhӳng ion khác có trong dung dӏch ViӋFWUDRÿәi ion này diӉQUDQKDQKFKyQJYjNK{QJOjPWKD\ÿәi tính chҩt vұt lý cӫa hҥWWUDRÿәi
1KӳQJKҥWQKӵDWUDRÿәLLRQKD\FzQÿѭӧFWҥRQrQEҵQJSKѭѫQJSKiSKyDKӑFOjSKҧQӭQJWUQJQJѭQJVW\UHQHYjGLYLQ\OEHQ]HQ '9% &iFSKkQWӱVW\UHQHWҥRQrQFҩXWU~FFѫEҧQFӫDUHVLQFzQ'9%OjFҫXQӕLFiFSRO\PHUFyWtQKNK{QJWDQEӅQYӳQJÿk\OjQKӳQJFҫXQӕLEDFKLӅXJL~SWҥRQrQFҩXWU~FUӛQJWURQJFiFKҥWWUDRÿәLion
Trang 342.4.1 3KkQOR̩LQKDWUDRÿ͝L
7tQKFKҩWWUDRÿәLFӫDQKӵDWUDRÿәLLRQÿѭӧFTX\ӃWÿӏQKEӣLFiFQKyPÿһFWUѭQJWURQJVѭӡQ NKXQJ FDRSKkQWӱFӫDQKӵDYjFiFLRQOLQKÿӝQJ&iFQKyPQj\PDQJÿLӋQWtFKkPKRһFGѭѫQJWҥRFKRQKӵDFyWtQKNLӅPKRһFD[LW&iFQKyPÿһFWUѭQJWURQJLRQLWQӕLYӟLFiFLRQOLQKÿӝQJFyGҩXQJѭӧFOҥLEҵQJOLrQNӃWLRQ&iFLRQOLQKÿӝQJQj\FyNKҧQăQJWUDRÿәLYӟLFiFLRQNKiFWURQJGXQJGӏFK
x 1KDWUDRÿ͝LFDWLRQ FDWLRQLW