nghiên cứu khả năng xử lý florua trong nước bằng quặng pyrolusit và pyrolusit biến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Nguyễn Thị Thanh Hương NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ FLORUA TRONG NƯỚC BẰNG QUẶNG PYROLUSIT VÀ PYROLUSIT BIẾN TÍNH Chuyên ng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Thị Thanh Hương

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ FLORUA TRONG NƯỚC BẰNG

QUẶNG PYROLUSIT VÀ PYROLUSIT BIẾN TÍNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Thị Thanh Hương

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ FLORUA TRONG NƯỚC BẰNG

QUẶNG PYROLUSIT VÀ PYROLUSIT BIẾN TÍNH

Chuyên ngành : Hóa Môi Trường

Mã số : 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Trần Hồng Côn

Hà Nội – Năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS Trần Hồng Côn, người đã rất tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Hóa học - Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn

Hà Nội, ngày tháng 1 năm 2014

HỌC VIÊN

MỞ ĐẦU

Florua là một chất thiết yếu đối với cơ thể con người trong việc bảo vệ răng miệng Tác dụng chống sâu răng của florua là do: Khả năng ức chế các enzym hỗ trợ sự sinh sản của các vi khuẩn miệng; khả năng liên kết với các ion canxi, nhờ đó giúp tăng cường men răng đang hình thành ở trẻ em Tuy nhiên sự dư thừa Flo trong cơ thể sẽ ảnh hưởng đến răng và xương Phơi nhiễm Florua có thể phá hủy men răng, mất màu và rỗ răng.Với nồng độ florua trong nước uống cao khoảng 2 mg/l – 4 mg/l gây ra hiện tượng mất men răng Đặc biệt khi Florua tích tụ trong cơ thể đến một nồng độ nào đó sẽ lấy canxi của xương, điều này gây ra những thay đổi trong xương làm cho xương bị xốp, giòn và dễ gẫy và thậm chí có thể gây ung thư xương Theo tổ chức Y tế thế giới, nước uống không được chứa quá 1 mg/l Florua (WHO,1994) Nếu nồng độ Florua trong nước dưới 1 mg/l có lợi trong việc đề phòng bệnh sâu răng Nhưng nếu Florua trong nước trên 1,5 mg/l sẽ gây bệnh đốm răng, loãng xương và trụy cột sống Bệnh gây ra do dùng quá liều florua gọi là bệnh nhiễm Flo (Fluorosis) và hiện nay chưa có phương thuốc nào chữa được bệnh nguy hiểm này

Ở Ninh Hòa (Nha Trang), Việt Nam do cấu tạo đất đá của vùng này, người dân hầu hết bị chứng bệnh răng đen và nướu răng bị sưng phù thường xuyên Nguyên nhân là do sự hiện diện tự nhiên của flo trong nguồn nước Florua là một nguyên tố cần thiết để bảo quản răng nhưng với hàm lượng nhỏ (trong kem đánh răng) và tiêu chuẩn florua trong nước uống là không quá 2 mg/L Nhưng nồng độ florua ở Ninh Hòa đã lên đến 10 mg/L

Hiện nay cũng đã có rất nhiều phương pháp hiện đại và tiên tiến để xử lý florua trong nước nhưng các phương pháp này tương đối đắt tiền và rất khó áp dụng ở những vùng quê nghèo ở Việt nam Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Florua của quặng Pyrolusit và ứng dụng tách loại Florua ra khỏi nguồn nước

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Florua

1.1.1 Tính chất của Florua

Flo là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất và nó phản ứng với tất cả các phi kim, nó

có màu vàng nhạt, phản ứng với hầu hết các chất vô cơ và hữu cơ Kim loại, thủy tinh, gốm và nước phản ứng với flo tạo thành ngọn lửa sáng

Florua là anion F- (Nguyên tố thứ 9 trong bảng hệ thống tuần hoàn), Flo có độ âm điện lớn nhất, do đó nó không tồn tại trong tự nhiên ở dạng tự do, nó tồn tại trong các khoáng và chiếm 0,6-0,9% vỏ trái đất

Một vài Florua tan trong nước không có sự thủy phân.Về mặt hoạt tính, Florua khác với clorua và các halogen khác, và solvate mạnh do tỷ lệ bán kính/điện tích nhỏ hơn Khi không solvat, Florua là một bazơ rất mạnh

Nhiều loại khoáng Florua đã được biết đến, trong đó có 2 loại khoáng quan trọng nhất là Fluorite và Fluorapatite

* Một số Florua quan trọng

- Amoni Florua

Florua trung tính NH4F và Florua axit NH4F HF Các muối này ở dạng tinh thể chảy nước, không màu, độc, hòa tan trong nước Được sử dụng làm chất sát khuẩn (để bảo quản da, bảo quản gỗ), khống chế kiểm tra quá trình lên men (thay thế cho HF) trong nhuộm (Sợi nhân tạo) cho khắc thủy tinh (phần lớn HF) cho tẩy sạch đồng, trong luyện kim (phân tách quặng, điều chế Platin)

- Natri Florua

Dạng Florua trung tính và muối Floro axit

Thu được bằng cách nung Canxi Florua tự nhiên (fluorspar hoặc Florua, với NaCl Đó là dạng tinh thể không màu, không dễ hòa tan trong nước, độc giống như dạng muối amoni Florua, chúng được sử dụng làm chất sát khuẩn để bảo quản gỗ, trứng, cho việc điều khiển quá trình lên men và cho khắc và làm bóng thủy tinh, chúng được sử dụng trong sản xuất men sứ trong suốt hoặc diệt ký sinh trùng

- Nhôm Florua (AlF 3 )

Được điều chế từ quặng Boxit và Axit Flohydric Là dạng tinh thể không màu không hòa tan trong nước Được sử dụng như chất làm chảy trong công nghiệp gốm, sứ và làm tinh khiết Hydroperoxit

- Kali Florua

Dạng muối Kali Florua trung tính KF 2H2O

Thực tế là dạng tinh thể không màu, dễ chảy nước Rất dễ hòa tan trong nước Cũng tồn tại dạng muối axit (KF HF) Được ứng dụng như Natri Florua Ngoài ra KF được sử dụng trong luyện kim: như luyện Zirconi hoặc Tantalum

- Canxi Florua CaF 2

Được điều chế từ Canxi Florua tự nhiên (Florua, Fluospar) Là dạng tinh thể không màu, không hòa tan trong nước, hoặc có thể ở trạng thái keo giống keo gelatin Được sử dụng là chất làm chảy trong luyện và trong sản xuất thủy tinh hoặc gốm

- Crom tri Florua CrF 4 H 2 O

Bột xanh đen, hòa tan trong nước Trong dung dịch nó tác động thủy tinh Được sử dụng làm chất gắn màu trong thuốc nhuộm

- Bari Florua BaF 2

Được điều chế từ axit Flohydric và Bari oxit, sunfit hoặc cacbonat là dạng bột trắng,

ít hòa tan trong nước, vị độc Được sử dụng làm bột màu trong gốm, sứ, diệt khuẩn trong ướp xác và diệt côn trùng

- Florua được ứng dụng nhiều trong thực tế Axit hydrofluoric (HF) được ứng dụng nhiều nhất

Florua được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực Axit hydrofluoric được tổng hợp nhân tạo nhiều nhất

1.1.2 Sự tồn tại của Florua

Flo là một nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất ở dạng ion florua Flo không tồn tại ở dạng đơn chất, nhưng tồn tại nhiều ở dạng hợp chất Các hợp chất của Flo là thành phần của các khoáng trong đá và đất Florua thường có trong đá hóa thạch và

đá biến chất, đặc biệt trong đá kiềm Granit, bazan, đá phiến, cao lanh và các đá canxi photphat là những nguồn Florua chính [16]

- Thực phẩm: Gần như tất cả thực phẩm đều chứa một lượng nhỏ florua Tổng lượng tiêu thụ florua hàng ngày trong bất kỳ thực phẩm của con người là nhỏ, ngoại trừ một số địa phương Hàm lượng florua trong rau và thực phẩm rất cao ở một số vùng ở Ấn Độ Hàm lượng florua trong thực phẩm ở các vùng khác nhau thì khác nhau

- Nước: Florua có trong nước là do nước thấm qua đá, đất và hòa tan các hợp chất Florua trong đá, đất và giải phóng ion Florua ( F-) Nhìn chung, các nguồn nước bề mặt như hồ, sông và suối có nồng độ florua rất thấp, trong khi nước ngầm có hàm lượng florua cao Nồng độ florua cao nhất là ở Ấn độ (28,9mg/l) Nước luôn chuyển động trên trái đất nên nó tiếp xúc với các khoáng chứa các hợp chất của flo nên nó luôn chứa các ion Florua Nồng độ của Florua trong nước ngầm khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, độ tan của các khoáng, khả năng trao đổi ion, sự tạo thành địa lý tự nhiên, thời gian tiếp xúc của nước với các nguồn chứa Flo, độ sâu và lượng Florua có trong các khoáng ở các vùng khác nhau Nồng độ florua trong nước biển từ 0.8 đến 1.4mg/l

- Đồ uống: Florua cũng có trong nhiều loại đồ uống và chè với các nồng độ khác nhau nhiều Lượng tiêu thụ Florua phụ thuộc vào lượng tiêu thụ nước uống và đồ uống

- Không khí: khí quyển có chứa hàm lượng florua rất thấp Ở những vùng xảy ra phun trào núi lửa và các khu công nghiệp thì nồng độ Florua cao hơn

- Florua tồn tại trong men răng của người và động vật

- Florua tồn tại trong lá của một số loài cây

- Khoáng vật chính là Florit (CaF2) và Criolit Na3AlF6 hay AlF3.3NaF)

1.1.3 Độc tính của Florua

Flo là một nguyên tố halogen độc hại đối với sức khỏe con người và súc vật Mặc dù Flo nguyên chất ở dạng khí nhưng trong môi trường, Flo thường kết hợp với các nguyên tố khác tạo thành các hợp chất muối Florua Dư thừa hoặc thiếu hụt Flo trong môi trường đất, nước, thực vật đều ảnh hưởng đến sức khỏe con người, biểu hiện rõ rệt nhất là các bệnh về xương và răng Con người tiếp nhận Florua chủ yếu từ nguồn nước

Nước và đồ uống là những tác nhân lớn nhất góp phần vào sự phơi nhiễm Florua Dựa trên độ tuổi trung bình, nước uống chiếm từ 57 tới 90% tổng lượng Florua phơi nhiễm ở nồng độ 2mg/l và chiếm từ 72 tới 94% tổng lượng Florua phơi nhiễm ở nồng độ 4 mg/l

Các nguồn thực phẩm khác chưa các nồng độ florua khác nhau là nhân tố lớn thứ 2 góp phần vào sự phơi nhiễm Florua, và lớn nhất là các sản phẩm nha khoa đặc biệt là kem đánh răng

Tính độc của Florua được thể hiện qua hàng loạt các dấu hiệu và triệu chứng Thông thường nhất là ăn các thực phẩm chứa Flo, triệu chứng ngộ độc thấy rõ chỉ sau vài phút

Florua được tìm thấy trong nhiều sản phẩm gia dụng như kem đánh răng, vitamin, thực phẩm ăn kiêng, tác nhân tây rửa, thuốc diệt côn trùng và thuốc diệt động vật gặm nhấm Từ xưa tới nay, hầu hết các trường hợp nhiễm độc Flo nghiêm trọng đều do ăn phải thuốc diệt côn trùng và thuốc diệt các loài gặm nhấm

Florua có vài cơ chế gây độc, Florua sau khi ăn phải bắt đầu phản ứng trên màng nhầy ruột Nó có thể tạo ra axit Hydrofloric (HF) trong dạ dầy, gây ra sự ức chế GI gây ảnh hưởng đến gan

Khi bị hấp phụ, Florua liên kết với các ion canxi dẫn đến làm giảm sự hấp thụ canxi trong cơ thể Florua ảnh hưởng trực tiếp lên các tế bào và gây nhiễu tới một số

hệ thống enzyme, nó gây rối loạn quá trình oxi hóa phosphoryl, thủy phân gluco, sự đông máu Florua ức chế kênh ATP Na+/K+[14]

Bảng 1.1: Ảnh hưởng của Florua đến sức khỏe con người

Phơi nhiễm Florua có thể phá hủy men răng Dựa trên lượng Florua phơi nhiễm và chu kỳ phát triển của răng, ảnh hưởng của Florua có thể gây ra sự mất màu và rỗ răng

Theo một khảo sát của EPA, nồng độ florua trong nước uống khoảng 2 mg/l – 4 mg/l gây ra hiện tượng mất men răng

Florua tích tụ trong cơ thể đến một nồng độ nào đó sẽ lấy canxi của xương Florua gây ra những thay đổi trong xương làm cho xương bị xốp, làm cho xương giòn và dễ gẫy

3 Ung thư Florua cũng có thể gây ra các bệnh ung thư xương

1.1.4 Nguồn ô nhiễm Florua

Bảng 1.2: Nguồn ô nhiễm Florua

- Phun trào núi lửa

- Đốt cháy nhiên liệu mà phần lớn từ các nhà máy phát điện sử dụng than, nhiên liệu động cơ, các nhà máy sản xuất xi măng

STT Môi trường Nguồn gây ô nhiễm

- Do cấu tạo địa lý

- Các hoạt động công nghiệp thải các chất ô nhiễm chứa Florua vào đất

1.1.5 Hiện trạng ô nhiễm florua trên thế giới và Việt nam

Ở nồng độ thấp khoảng 1mg/l Florua có vai trò quan trọng trong việc chăm sóc răng miệng ở, tuy nhiên khi tiếp xúc ở nồng độ cao hơn nó sẽ gây ra các bệnh Fluorosis và ung thư xương Florua có trong nước ngầm do hoạt động của núi lửa, các loại đá khác nhau, các hoạt động trong nông nghiệp (bón phân phosphate) và các hoạt động công nghiệp (sử dụng cao lanh trong các ngành công nghiệp gốm sứ).Vấn đề nước ngầm bị nhiễm Florua gây ảnh hưởng đến sức khỏe đã được biết đến từ khá lâu Cả thế giới hiện có khoảng 1,5 tỷ người mắc các bệnh liên quan đến tình trạng ô nhiễm Florua trong nước ngầm Có khoảng 62 triệu người Ấn Độ ở 16 trong số 32 bang bị bệnh nhiễm độc florua vì họ sử dụng nước uống có hàm lượng florua từ 1,0 đến 4,8 mg/l [7] Ở khu vực tự trị Nội Mông của Trung Quốc, 75% giếng khoan cấp nước có hàm lượng florua >8 mg/l, làm cho 53% cư dân bị bệnh về răng và 13% bị bệnh về xương Theo Xinhua, các con thống kê từ Bộ Y tế Trung Quốc cho thấy có 40 triệu người bị ảnh hưởng bởi chứng nhiễm flo, nghĩa là cứ 30 người Trung Quốc thì có 1 người mắc bệnh này

Theo các nghiên cứu của Kumaran và các đồng nghiệp (1971), Pathak và Prasad (1973) về hàm lượng florua trong nước ngầm ở vùng Rajasthan và Gujarat ( Ấn Độ), một phần lớn nước ngầm ở Rajasthan có hàm lượng Florua vượt quá 1,5ppm trong khi một số vùng khác rất cao lên đến 20ppm Nước ngầm ở Tamil Nadu, Mysore và Ansdhra Pradesh có nồng độ ion Florua vượt quá 1,5ppm và cao nhất là

5ppm theo báo cáo của Deshmukh và Karanth (1973) và gần đây theo báo có của Rao et al (1974) Andhra Pradesh có hàm lượng Florua là 20ppm [11]

Trong nước Florua xuất hiện ở lượng vết, trong nước ngầm nồng độ cao hơn Trong nước biển, nồng độ Florua thường là 1,3mg/l Ở những vùng có nhiều khoáng giàu Florua, hàm lượng Florua có thể lên đến 10mg/l Nồng độ cao nhất trong tự nhiên lên đến 2800mg/l Trong nước ngầm, nồng độ Florua khác nhau tùy theo từng loại đá chảy quá nhưng thường không vượt quá 10mg/l Trong Rhine ở Netherlands, hàm lượng Florua thấp hơn 0,2mg/l Ở Meuse, nồng độ dao động (0,2-1,3mg/l)

Nồng độ Florua trong nước ngầm ở một số làng ở Trung Quốc lớn hơn 8mg/l (Fhong và Shuqin 1988, Anonymous,1990) Ở Canada, hàm lượng Florua trong nước uống nhỏ hơn 0,05-0,2mg/l và 0,6-1,2mg/l Ở Mỹ, 0,2% dân số bị phơi nhiễm với nước có nồng độ Florua lớn hơn 2mg/l Ở một số nước Châu Phi, hàm lượng Florua trong nước rất cao khoảng 8mg/l ở cộng hòa Tanzania

Trong một số vùng nghiên cứu nước ngầm ở trung tâm Australia, một nửa nguồn nước có hàm lượng Florua vượt quá 1,5mg/l, trong đó có một số vùng có nồng độ Florua 3-9 mg/l [9]

Ở Senegal có hơn 80% người dân sử dụng nước ngầm, tuy nhiên nguồn nước ở đây lại có nồng độ florua lên tới 8.5mg/l, cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn nước uống của WHO là 1,5mg/l

Việt Nam cũng là một trong những quốc gia có tình trạng nhiễm Florua trong nước ngầm ở hàm lượng khá cao Qua các nghiên cứu cho thấy, nguồn nước ngầm

ở các tỉnh thuộc khu vực miến Trung có chứa hàm lượng Florua cao, đặc biệt là các tỉnh Phú Yên, Bình Định, Khánh Hòa, Bình Thuận, Ninh Thuận.Tại một số vùng nông thôn thuộc tỉnh Bình Định như: các xã Tây Giang, Bình Tường (huyện Tây Sơn) và Nhơn Tân (huyện An Nhơn) đã có những phản ánh của người dân về tình trạng bệnh tật do chất lượng nước tại địa phương Nguồn nước tại đây hầu hết có hàm lượng Florua cao 2 – 10mg/l Đặc biệt nhất thôn Quế Châu, xã Nhơn Tân, huyện An Nhơn, qua khảo sát của Bệnh viện răng hàm mặt Trung ương TP HCM

cho thấy 100% trẻ em được điều tra đều bị nhiễm Flo nặng đến rất nặng Hàm lượng Flo đo được trong nước ngầm vào khoảng 6,6 mg/l, trong khi tiêu chuẩn cho phép

là từ 0,7 – 1,5 mg/l [5]

1.1.6 Các phương pháp xử lý Florua trong nước

Có rất nhiều phương pháp để xử lý, tách loại florua trong nước thải nói riêng: Phương pháp kết tủa, phương pháp trao đổi ion, phương pháp hấp phụ

Bảng 1.3: Các phương pháp xử lý Florua STT

- sử dụng nhiều than hoạt tính

- Dễ bị tắc cột

Để khắc phục vấn

đề này thì người

ta thay thế than hoạt tính bằng nhựa trao đổi ion

và nhôm hoạt tính Nhưng phương pháp này chỉ xử lý tốt đối với những loại nước có nồng độ thấp Một nhược điểm khác là giấy lọc loại này thì đắt

2 Kết tủa Các hợp chất canxi và photphat được

thêm vào trong nước và cho nước

- Điều chỉnh đươc

- vi sinh vật không phát triển

STT

Phương

pháp xử

tiếp xúc với môi trường than hoạt tính đã được bão hòa Động năng của phản ứng thấp nên canxi florua kết tủa ít, do đó cần thêm chất xúc tác ở các tầng để tăng hiệu quả của phản ứng kết tủa

CaCl2 +2H2O = Ca2+ + 2 Cl– + 2H2O NaH2PO4 + H2O = PO43- + Na+ + 2

- Hiệu quả của hệ thống dễ bị xáo trộn trong mùa mưa và kỳ nghỉ

hè

- Hệ thống xử lý cồng kềnh, phức tạp

3 Keo tụ Quá trình dựa trên sự tạo bông và

lắng của nhôm sulfat Nhôm sulfat (Al2 (SO4)3.18H2O) được hòa tan và thêm vào nước với tốc độ khuấy thích hợp để hỗn hợp được trộn đều

Các hạt bông nhôm hydroxit được tạo ra nhanh và kết tụ lại thành những bông lớn và lắng xuống:

Al2(SO4)3 + 18H2O = 2Al3+ + 3SO42–

+ 18H2O 2Al3+ + 6H2O = 2Al(OH)3 + 6H+

F– + Al(OH)3 = Phức Al–F + sản phẩm không xác định

Do dung dịch nhôm sulfat có tính axit nên cần thêm đồng thời đá vôi để

lý các nồng độ khác nhau

- Nước sau

xử lý có tính kiềm

- Lượng lớn bùn được tạo ra

- Bùn khá độc

- Nhôm sunfat sau phản ứng khó tái sinh và giá cao

STT

Phương

pháp xử

điều chỉnh pH trung tính và sự keo tụ xảy ra hoàn toàn

ô nhiễm khác trong nước

- Hiệu suất hấp phụ Florua cao, khoảng 80%

- Chất thải

ít và an toàn với môi trường

- Nồng độ Florua sau xử lý vẫn cao hơn 1 mg/l

Như đã được nghiên cứu các oxit kim loại chuyển tiếp như oxit sắt, oxit mangan, oxit nhôm, oxit magie… là những oxit hấp phụ ion florua tốt, Pyrolusite là một hỗn hợp chứa oxit sắt và oxit mangan nên nó cũng có khả năng hấp phụ ion florua tốt, hơn nữa Pyrolusite còn là khoáng có sẵn trong tự nhiên nên chi phí để xử lý ion Florua trong nước bằng pyrolusite sẽ thấp

1.2 Pyrolusit

1.2.1 Đặc tính của Pyrolusit

Pyrolusit là loại khoáng mangan phổ biến và quan trọng nhất Mangan là một kim loại có giá trị vì nó là thành phần cơ bản trong thép và các hợp kim khác

Pyrolusit là sản phẩm oxi hóa của khoáng mangan và quặng này tồn tại lâu dưới biển và trầm tích Các khoáng như rhodochrosite, rhodonite và hausmannite thường được thay thế bằng pyrolusit

* Đặc tính vật lý

- Màu là từ xám tới đen, có ánh kim loại

- Tinh thể đục, trong mờ đối với mảnh vụn mỏng

- Dạng tinh thể: dạng khối đặc, nhưng dạng sợi, hình kim, hình cột, hình cây, hình vảy cá, hình tròn cũng khá nhiều

sử dụng để loại bỏ các ion kim loại: Cr6+, Cu2+, Cd2+ và Zn2+ trong nước thải mạ điện Sự hòa tan Mn (II) hydroxit trong điều kiện hiếu khí và kết tủa của dạng oxit trong điều kiện này đóng một vai trò quan trọng trong sự vận chuyển của các kim loại nặng từ vùng hiếu khí sang kỵ khí trong môi trường thủy quyển Hiện tượng này cũng khuyến khích nhiều nhà khoa học nghiên cứu sự hấp phụ của các kim loại nặng trên pyrolusit Quặng pyrolusit được chọn bởi vì sự phổ biến của nó và khả năng sử dụng trực tiếp như là một chất hấp phụ không cần tiền xử lý

Pyrolusit – quặng mangan có sẵn trong tự nhiên Các nghiên cứu sự hấp phụ trên quặng này có thể cung cấp phương pháp kinh tế hơn cho việc hấp phụ các ion kim loại có trong nước thải Nó ổn định trong môi trường trung tính hoặc kiềm với nồng

độ chất điện phân thích hợp nhưng không bền trong các dung dịch axit

Việc sử dụng chất hấp phụ pyrolusit trong việc nghiên cứu sự hấp phụ các kim loại nặng như Pb2+, Zn2+, Cd2+ và Mg2+ cho thấy ion Pb2+ bị hấp phụ đặc biệt trong môi trường trung tính

Sự hấp phụ Pb2+, Cd2+, Zn2+ có thể góp phần vào sự tạo thành của các hydroxit tương ứng Tính chọn lọc của ion chì có thể do tính tan rất thấp của Pb(OH)2

Sự hấp phụ của Pb tăng cùng với sự tăng pH, pH thích hợp từ 4-5

Tuy nhiên kích thước của pyrolusit cũng đóng một vai trò quan trọng Hiệu suất lớn nhất của pyrolusit trong việc hấp phụ chì có thể đạt được khi kích thước của pyrolusit từ 100-125 mesh ở gần pH trung tính [6]

1.2.2.2 Sự giải độc của Asen bằng cách hấp phụ và thay đổi tính oxi hóa của pyrolusit

Asen là một trong những kim loại độc nhất, trên thế giới có nhiều vụ nhiễm độc asen và nhiễm độc asen gây ra nhiều mối quan tâm về chính trị và cộng đồng Các quặng Asen kim loại có trong tự nhiên bị phong hóa và các hoạt động của con người (khai khoáng, nông nghiệp và công nghiệp) đã làm gia tăng hàm lượng asen trong đất và nước Asen có ở khắp nơi trong môi trường và có trạng thái oxi hóa: 0, -3, +3

và +5 Trong 4 trạng thái oxi hóa này asenate và asenit là 2 dạng phổ biến nhất trong môi trường thủy quyển Tính độc của asen phụ thuộc mạnh vào dạng hóa học của nó Asenit (As (III)) độc gấp 100 lần asenat As(V) Thêm vào đó, do tính linh động cao hơn nên As (III) độc hơn đối với con người Vì vậy, việc hiểu và kiểm soát dạng hóa học và trạng thái oxi hóa của asen trong hệ thủy quyển là tiêu chuẩn đối với sức khỏe môi trường

Mangan oxit (pyrolusit) là một tác nhân oxi hóa quan trọng trong các chất oxi hóa

tự nhiên trong đất và nước bề mặt Mangan oxit có khả năng oxy hóa nhiều chất ô

nhiễm có tính khử, bao gồm cả chất vô cơ và hữu cơ trong môi trường thủy quyển

Sự giải độc Asen bằng pyrolusit được thực hiện qua sự hấp phụ và oxi hóa trong hệ phản ứng, asen (III) được chuyển thành asen (V) ở cả trong dung dịch và trên bề mặt pyrolusit pH ảnh hưởng nhẹ đến tốc độ biến mất của As (III) và tốc độ xuất hiện của As(V) và Mn (II) [12]

1.2.2.3 Quá trình khử sinh học của mangan từ pyrolusit

Vi sinh vật có thể phát triển sinh hóa trong các hợp chất của mangan Sự thay đổi oxi hóa khử làm biến đổi tính tan của kim loại và sự phân bố của nó trong môi trường (đất và nước)

Các yếu tố môi trường và hoạt động của vi sinh vật góp phần vào sự tạo thành các lớp trầm tích mangan Trong đất, các vi khuẩn bị cô lập và có thể oxi hóa hoặc khử mangan Tính oxi hóa khử chiếm ưu thế trong các vi khuẩn bị cô lập từ các tầng đất

từ trên xuống dưới Các vi sinh vật có thể khử Mn (IV) xuống Mn(II) hoặc có thể oxi hóa Mn(II) thành Mn (IV) Các nhà khoa học đã áp dụng đặc tính này để thu hồi Mangan từ quặng [10]

1.2.2.4 Sự tạo thành tác nhân hydro peroxit

Hydro peroxit là chất có khả năng phản ứng cao và xử lý các chất ô nhiễm rất hiệu quả Một trong những chất trung gian của quá trình phân hủy hydro peroxit là các gốc tự do hydroxyl, ngoài ra còn các sản phẩm trung gian khác như hydroperoxyl, ion superoxit, anion hydroperoxit, gốc oxit… Hydroperoxit và anion superoxit chứa gốc hydroxyl góp phần vào việc xử lý các chất nền và làm giảm ô nhiễm Đặc biệt, anion hydroperoxit và superoxit có thể phân hủy các hợp chất hữu cơ trong đất Việc tạo ra các anion hydroperoxit và superoxit đã được nhà khoa học Fenton nghiên cứu thành công với xúc tác Fe Ngoài phản ứng Fenton, các anion hydroperoxit/ superoxit còn được tạo ra từ sự phân hủy hydroxit trên mangan oxit (pyrolusit) [8]

Cơ chế phản ứng

H2O2 + [=M-O]OH → [=M-O]OH-H2O2[=M-O]OH-H2O2 → [=M-O] + .OOH + H2O [=M-O] + .OOH → [=M-O]H + O2

[=M-O]H + H2O2 → [=M-O]OH + H2O [=M-O] + H2O2 → [=M-O]H + OOH-[=M-O] + H2O2 → [=M-O]O + H2O [=M-O]O + H2O2 → [=M-O]OH + OOH-2[=M-O]O → 2 [=M-O] +O2↑ [=M-O]OH + OOH- → [=M-O] +H2O +.O2-

H2O2 + .OOH → .O2 +H2O + OH- OOH. →.O2 + H+

OH- + .OOH →.O2- + H2O OOH + .O2- → HOO- + O2↑

C là nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ(mol/l) hoặc mg/l

β và α đều là hằng số, riêng α luôn luôn bé hơn 1

Vì α < 1 nên đường biểu diễn của phương trình (1) là một nhánh của đường parabol và được gọi là đường hấp phụ đẳng nhiệt Frendlich Đường này khác đường Lăngmua ở chỗ ở vùng nồng độ thấp đường biểu diễn không phải là đường thẳng đi qua gốc toạ độ và ở vùng nồng độ cao, đường biểu diễn không đạt cực đại mà có xu hướng đi lên mãi, đó là nhược điểm của phương trình Frendlich Ở vùng nồng độ trung bình, hai đường biểu diễn giống nhau

Hình 1.1: Đường hấp phụ axit propionic trên than hoạt tính

Hình 1 biểu diễn đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của axit propionic trên than hoạt tính Ta thấy từ điểm M, đường biểu diễn phân ra hai nhánh: Đoạn MB là đoạn tính trực tiếp từ phương trình (1) còn MC là đoạn vẽ theo thực nghiệm Để cho đường hấp phụ mô tả đúng phương trình (1) cần giả thiết α không phải là hằng số

mà là hàm số của nồng độ Ở nồng độ thấp α = 1, khi đó ta sẽ có:

q = βC (2) Còn ở nồng độ cao hơn thì α = 0, khi đó ta sẽ có:

Hình1.2: Đồ thị để tìm ra các hằng số trong phương trình Frendlich

Như vậy lgq tỉ lệ bậc nhất với lgC Đường biểu diễn trong hệ tọa độ lgq − lgC sẽ cắt trục tung tại N

lgq

C

Ta có: ON = lgβ

tgγ = α

Từ hai phương trình này sẽ xác định được các hằng số α và β

1.3.2 Phương trình Lăngmua (Langmuir)[1]

Là phương trình có chứng minh lí thuyết dựa vào việc nghiên cứu động học của

Trong một số trường hợp giới hạn phương trình Langmuir có dạng:

- Khi bC <<1 thì q=qmaxbC mô tả vùng hấp phụ tuyến tính

- Khi bC>>1 thì q=qmax mô tả vùng hấp phụ bão hòa

- Khi nồng độ chất hấp phụ nằm trung gian giữa hai khoảng nồng độ trên thì đường biểu diễn phương trình Langmuir là một đường cong

Hình 1.3: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Lăng mua

Để tìm các hằng số trong phương trình lăng mua, người ta dùng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thành phương trình đường thẳng:

Theo phương trình này C/q phụ thuộc bậc nhất vào C Đường biểu diễn trong hệ tọa

độ C/q- C cắt trục tung tại M Ta có :

Từ hai phương trình này sẽ tính được b và qmax

Tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu:

Hình1.4: Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Lăngmua

1.4 Các phương pháp phân tích

1.4.1.Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRAY)

- Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X(thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là

do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện

tử và nguyên tử

- Nguyên lý của nhiễu xạ tia X

Hình 1.5: Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn

C/q

Xét một chùm tia X có bước sóng λ chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới góc tới θ

Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoảng đều đặn d, đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là:

Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:

Ở đây, n là số nguyên nhận các giá trị 1, 2,

Đây là định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể

 Cường độ nhiễu xạ:

Cường độ chùm tia nhiễu xạ được cho bởi công thức:

Với ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, còn Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X), được cho bởi:

ở đây, g véctơ tán xạ của chùm nhiễu xạ, ri là vị trí của nguyên tử thứ trong ô đơn

vị, còn fi là khả năng tán xạ của nguyên tử Tổng được lấy trên toàn ô đơn vị

1.4.2.Phương pháp điện cực chọn lọc ion

Nguyên tắc: Khi điện cực chọn lọc ion florua tiếp xúc với dung dịch nước có

chứa ion florua, sự chênh lệch điện thế giữa điện cực đo và điện cực so sánh tăng lên Giá trị của sự chênh lệch về điện thế này tỷ lệ với logarit của hoạt động ion florua theo phương trình Nernst

Nhiệt độ và nồng độ của ion có thể ảnh hưởng đến sự chênh lệch điện thế Do đó, các thông số phải giữ nguyên trong suốt quá trình hiệu chuẩn và đo và phải giữ cố định trong suốt quá trình phân tích

Hoạt độ của ion florua cũng phụ thuộc vào độ pH Độ pH giữa 5 và 7 là thích hợp nhất cho phép đo Các dung dịch đệm đặc biệt được sử dụng để ổn định độ pH

và hệ số hoạt tính

Các điện cực chọn lọc ion florua hoạt động trong khoảng 0,2 mg/l và 2 000 mg/l, và cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa điện thế và logarit của nồng độ của florua [13]

1.4.3 Phương pháp SPADNS

Nguyên tắc: là phương pháp so màu dựa trên phản ứng giữa florua và phức màu

đỏ tía của Zirconi và thuốc thử SPADNS Florua phản ứng với phức màu đỏ tía, tách ra một phần tạo thành phức không màu (ZrF62-) và một phần màu.Vì lượng Florua tăng, nên màu sẽ nhạt dần

Tốc độ phản ứng giữa florua và ion Zirconium bị ảnh hưởng lớn bởi tính axit của hỗn hợp phản ứng Nếu axit của thuốc thử tăng, phản ứng có thể xảy ra tức thời Tuy nhiên dưới điều kiện như vậy, ảnh hưởng của các ion khác với phương pháp alizarin thông thường Sự chọn lựa màu cho phương pháp phân tích Florua nhanh bị chi phối lớn bởi những ion này

Giới hạn xác định của phương pháp này hàm lượng F- từ 0,1 tới 1,5mg/l [13]

1.4.4 Phương pháp complexone

Nguyên tắc: Mẫu được chưng cất tự động và phần cất cho phản ứng với thuốc thử lanthanum xanh flo alizarin để tạo thành phức màu xanh và so màu ở bước sóng 620nm

Độ nhiễu: Quá trình chưng cất đã loại bỏ các tạp chất nên phương pháp này không bị nhiễu

Ứng dụng: Phương pháp này có thể áp dụng cho nước uống, nước muối cũng như nước thải trong công nghiệp và sinh hoạt Giới hạn xác định của phương pháp: hàm lượng F- từ 0,1 đến 2mg/l [13]

Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất và thiết bị

- Dung dịch gốc F- 0,5g/l: Hòa tan 5,5265 g NaF bằng nước cất và định mức lên 500ml Từ dung dịch gốc dùng để pha ra các dung dịch có nồng độ thấp hơn

- Chuẩn bị hóa chất phân tích Florua

* Dung dịch SPADNS: Hòa tan 0,958 g SPADNS (Natri 2- (parasulflophenylazo)1,8-dihidroxy-3,6-naphtalen disulfonat) bằng nước cất và định mức thành 500ml

* Dung dịch Zirconyl trong môi trường axit:

Hòa tan 0,133g ZrOCl2.8H2O vào khoảng 25ml nước cất Thêm 350ml HCl rồi định mức lên 500ml bằng nước cất

* Hỗn hợp thuốc thử axit Zirconyl- SPADNS: Trộn lượng thể tích bằng nhau của hai dung dịch Zirconyl trong môi trường axit và SPADNS đã pha ở trên, đựng trong

lọ tối màu Dung dịch này bền trong ít nhất 2 năm

* Dụng cụ

- Cột chứa chất hấp phụ bằng nhựa đường kính 1,2 cm có màng xốp chặn dưới đáy và có khóa để điều chỉnh tốc độ dòng chảy

- Bình chứa dung dịch dung tích khoảng 2 L

- Cốc hứng dung dịch 100 mL

- Ống đong 100 mL

- Bình định mức 25 mL hay ống định mức 10 mL (10 cái)

- Ống PE ф 4 – 6 mm nối từ bình chứa xuống cột hấp phụ

- Chú ý: Các dụng cụ dùng để phân tích và hấp phụ florua bằng plastic

- Máy nghiền mẫu

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Nội dung nghiên cứu

Pyrolusit trong tự nhiên được hình thành từ hàng ngàn năm trước nên nó khá trơ về mặt hóa học hoặc đã hấp phụ no ở điều kiện bình thường, do đó khả năng hấp phụ Florua của pyrolusit trong tự nhiên sẽ kém Để nâng cao hiệu suất hấp phụ Florua trong nước chúng ta cần phải hoạt hóa Pyrolusit tự nhiên để tạo thành một lớp bề mặt mới có khả năng hấp phụ tốt hơn

Pyrolusit chứa ion Fe3+ và Mn4+, hỗn hợp này được axit hóa, sau đó được kết tủa cùng một lúc nên chúng sẽ tạo ra những khoảng khuyết tật, chính những khoảng khuyết tật này sẽ tạo thành các trung tâm hấp phụ, điều này sẽ nâng cao khả năng hấp phụ Florua

Cũng dựa theo nguyên lý tạo thành các trung tâm hấp phụ ta có thể ngâm tẩm thêm các chất khác có hóa trị khác để tạo ra nhiều khối kết tủa không đồng nhất có mức năng lượng cao, xen kẽ lớn tạo nhiều khuyết tật thì sẽ tạo nhiều trung tâm hấp phụ

và hiệu quả hấp phụ sẽ tăng

Do đó chúng tôi cho rằng các vật liệu từ khoáng Pyrolusit thô khi được hoạt hóa

và tẩm thêm một số ion kim loại có hóa trị khác như Mg(II), Al(III) và Ce(IV) sẽ được tăng cường khả năng hấp phụ Florua nên trong luận văn này chúng tôi đã tiến hành những nghiên cứu sâu hơn nhằm nâng cao khả năng hấp phụ Florua trong nước gồm:

- Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion florua trong môi trường nước bằng pyrolusit thô

- Nghiên cứu hoạt hóa Pyrolusit bằng HCl và đánh giá khả năng hấp phụ ion Florua của vật liệu thu được

- Nghiên cứu ngâm tẩm thêm các muối Mg(II), Al(III) và Ce(IV) lên Pyrolusit và đánh giá khả năng hấp phụ ion Florua của chúng

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.2.1 Phân tích nhiễu xạ tia X ( XRAY)

Các mẫu đo nhiễu xạ tia X được tiến hành trên máy Siemens D5000 (Đức), ống phát tia Cu với bước sóng Kα = 1,54040 Ao, góc quét 2θ thay đổi từ 1- 30o Máy được đặt tại phòng X-Ray, khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự Nhiên

2.2.2.2 Phương pháp phân tích Florua (SPADNS)

Có nhiều phương pháp xác định Florua trong nước, do điều kiện về dụng cụ thí nghiệm và hóa chất nên chúng tôi chọn phương pháp trắc quang, phương pháp này cho kết quả chính xác cao và tương đối nhanh

 Nguyên tắc: là phương pháp so màu dựa trên phản ứng giữa florua và màu

đỏ tía Zirconium Florua phản ứng với màu đỏ tía, tách ra một phần tạo thành phức không màu (ZrF62-) và một phần màu.Vì lượng Florua tăng, nên màu sẽ nhạt dần

 Quy trình phân tích

+ Giới hạn nồng độ : 0,1-1,4mg/l

+ Tiến hành: Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch mẫu phân tích vào cốc nhựa khô, thêm 5ml dung dịch hỗn hợp phản ứng axit zirconyl- SPADNS, lắc đều rồi đo quang ở bước sóng 570nm [15]

 Xây dựng đường chuẩn:

Lấy 8 lọ PE, cho vào mỗi lọ lần lượt các thể tích sau: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7 ml dung dịch chuẩn Florua (F-) 5mg/l Thêm vào mỗi lọ 5ml thuốc thử SPADNS, định mức lên 25ml bằng nước cất và đem đo mật độ quang ở bước sóng 570nm với dung dịch so sánh là nước cất, ta có bảng kết quả sau:

Đường chuẩn xác định Florua: y=0,081x - 0,003

Từ đồ thị đường chuẩn ta thẩy rằng trong khoảng nồng độ từ 0,1-1,4 mg/l thì mật độ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ F- tuân theo định luật Lamber-Beer Vì vậy khi xác định F- trong mẫu ta cần đưa về khoảng nồng độ này

Lượng Florua được hấp phụ bởi Pyrolusit được xác định từ sự chênh lệch nồng

độ trước và sau khi hấp phụ Tải trọng hấp phụ được tính theo công thức sau:

q = Trong đó q: là tải trọng hấp phụ của Pyrolusit

C0: nồng độ Florua ban đầu C: Nồng độ Florua sau khi hấp phụ

m : Khối lượng Pyrolusit dung để hấp phụ V: thể tích dung dịch hấp phụ

2.2.2.3 Nghiên cứu biến tính vật liệu

a Xác định thành phần quặng khoáng Pyrolusit

- Xử lý vật liệu: Pyrolusit được nghiền nhỏ, rây qua rây 0,5 mm, sau đó được rửa sạch bằng nước máy, tráng nước cất, sấy khô ở 100oC, để nguội Ta thu được Pyrolusit nguyên khai

- Phá mẫu: Cân khoảng 2g pyrolusit, tia nước cất cho ẩm, thêm 20ml nước cường thủy (3HNO3:1HCl), ngâm qua đêm, đun ở 800C- 1000Ctrong 3 giờ Dịch sau khi phá mẫu được định mức lên 50ml, lọc và đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

b Hoạt hóa Pyrolusit bằng axit

+ Cân 50gam vật liệu pyrolusit nguyên khai, thêm vào 100ml dung dịch HCl (v/v: 1/1), ngâm hỗn hợp này qua đêm

+ Trung hòa hỗn hợp trên bằng dung dịch NaOH 1M có thêm 5% H2O2.

+ Ngâm vật liệu sau khi trung hòa bằng dung dịch trung hòa ở trên trong 6 giờ sau

đó sấy khô ở 100oC

+ Rửa vật liệu bằng nước lọc RO để loại ion Cl- Kiểm tra ion Cl- dư bằng cách sử dụng dung dịch AgNO3 0,2M, đến khi mẫu không còn kết tủa trắng Sau đó sấy khô vật liệu (Pyrolusit biến tính bằng HCl)

c Nghiên cứu tẩm Mg(II) lên Pyrolusit

- Cân pyrolusit và lấy thể tích muối Mg(II) theo bảng dưới:

Bảng 2.3: Tỷ lệ khối lƣợng và thể tích muối Mg(II)

tẩm

Khối lượng pyrolusit (g)

khối lượng muối tương ứng (g)

Thể tích muối (ml)

- Rửa vật liệu bằng nước lọc để loại Cl- Kiểm tra Cl- trong mẫu bằng dung dịch AgNO3 0,1 M, đến khi mẫu không còn kết tủa trắng

d Nghiên cứu tẩm Al(III) lên Pyrolusit

- Cân pyrolusit và lấy thể tích muối Al(III) theo bảng dưới:

Bảng 2.3: Tỷ lệ khối lƣợng và thể tích muối Al(III)

% chất tẩm

Khối lượng pyrolusit (g)

khối lượng muối tương ứng (g)

Thể tích muối (ml)

e Nghiên cứu tẩm Ce(IV) lên Pyrolusit

- Cân pyrolusit và lấy thể tích muối Ce (IV) theo bảng dưới:

Bảng 2.4: Tỷ lệ khối lƣợng và thể tích muối Ce(IV)

tẩm

Khối lượng pyrolusit (g)

khối lượng muối tương ứng (g)

Thể tích muối (ml)

- Rửa vật liệu bằng nước lọc để loại Cl- Kiểm tra Cl- trong mẫu bằng dung dịch AgNO3 0,1 M, đến khi mẫu không còn kết tủa trắng

2.2.2.4 Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu

a Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ Florua

Cân 1g vật liệu pyrolusit, thêm 50ml dung dịch Florua (5mg/l), lắc trong 5 giờ với tốc độ 270 vòng/phút, sau đó ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút Dịch sau khi ly tâm được lọc và phân tích Florua theo phương pháp SPADNS

b Xác định thời gian cân bằng hấp phụ

- Thời gian cân bằng hấp phụ của Pyrolusit: Cân 1 g Pyrolusit, thêm 50ml dung dich F- (5mg/l), lắc ở tốc độ 270 vòng/phút Xác định tải trọng hấp phụ tại các thời điểm 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 (h)

c Xác định tải trọng hấp phụ cực đại

Tải trọng hấp phụ cực đại của Pyrolusit: Cân 1 g Pyrolusit , thêm 50ml dung dịch

F – có nồng độ 2,5; 5; 10; 20; 40; 60; 80; 100mg/l, lắc trong 5 giờ với tốc độ 270 vòng/phút, sau đó ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút Dịch sau khi ly tâm

được lọc và phân tích Florua theo phương pháp SPADNS Xác định tải trọng hấp phụ cực đại tại thời điểm cân bằng 5h

2.2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của các ion cạnh tranh tới quá trình hấp phụ

* Khảo sát ảnh hưởng của ion Cl - ( 0-800mg/l) tới quá trình hấp phụ

- Pha dung dịch Cl- nồng độ 1000 mg/l: cân 1,648g NaCl định mức lên 1 lít bằng nước cất

- Cân 0,5 g vật liệu, thêm 50ml dung dịch F- (5mg/l) và Cl- ( 0; 50; 100; 200; 500; 800mg/l), lắc trong 5 giờ với tốc độ 270 vòng/phút, sau đó ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút Dịch sau khi ly tâm được lọc và phân tích Florua theo phương pháp SPADNS

* Khảo sát ảnh hưởng của ion SO 4 2- (0-800mg/l) tới quá trình hấp phụ

- Pha dung dịch SO42- nồng độ 1000mg/l: cân 1,479 g Na2SO4 định mức lên 1 lít bằng nước cất

- Cân 0,5 g vật liệu, thêm 50ml dung dịch F- (5mg/l) và SO42- ( 0; 50; 100; 200; 500; 800mg/l), lắc trong 5 giờ với tốc độ 270 vòng/phút, sau đó ly tâm ở tốc độ

5000 vòng/phút trong 5 phút Dịch sau khi ly tâm được lọc và phân tích Florua theo phương pháp SPADNS

* Khảo sát ảnh hưởng của ion NO 3 - (0-50mg/l) tới quá trình hấp phụ

- Pha dung dịch NO3- nồng độ 100mg/l: cân 0,1371 g NaNO3 và định mức lên 1 lít bằng nước cất

- Cân 0,5 g vật liệu, thêm 50ml dung dịch F- (5mg/l) và NO3- ( 0; 2; 5; 10; 20; 50mg/l), lắc trong 5 giờ với tốc độ 270 vòng/phút, sau đó ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút Dịch sau khi ly tâm được lọc và phân tích Florua theo phương pháp SPADNS

* Khảo sát ảnh hưởng của ion PO 4 3- (0-5mg/l) tới quá trình hấp phụ

- Pha dung dịch PO43- nồng độ 100mg/l: cân 0,5291 g Na3PO4 định mức lên 1 lít bằng nước cất

- Cân 0,5 g vật liệu, thêm 50ml dung dịch F- (5mg/l) và PO43- (0; 0,1; 0,5; 1; 2; 5 mg/l)), lắc trong 5 giờ với tốc độ 270 vòng/phút, sau đó ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút Dịch sau khi ly tâm được lọc và phân tích Florua theo phương pháp SPADNS