Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì

Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thị Thùy Dương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẮT NANO XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM CRÔM VÀ CHÌ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thị Thùy Dương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẮT NANO XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM CRÔM VÀ CHÌ Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ ĐỨC Hà Nội - 2012 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các kết quả, số liệu phân tích, nhận định đưa luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khoa học khác Tác giả Phạm Thị Thùy Dương Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Đức, thầy tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ suốt trình nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cám ơn thầy cô, anh chị em Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để thực nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cám ơn toàn thể thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Đại học Quốc gia Hà Nội động viên giúp đỡ suốt trình học tập khoa trình hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cám ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2012 Tác giả Phạm Thị Thùy Dương Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BIỂU ĐỒ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Hình 12 Ảnh nhiễu xạ tia X mẫu sắt nano điều chế YuanPang Sun, Xiao-Qin Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H Paul Wang (2006)………………………………55 Hình 16 Ảnh TEM phân tử sắt nano điều chế số nhà khoa học khác… …….58 Hình 19 Ảnh chụp TEM phân tử nano lưỡng kim điều chế …………………….61 .9 Hình 20 Ảnh chụp TEM nano lưỡng kim Fe-Ni Zhanqiang Fang, Xinhong Qiu, Jinhong Chen, Xiuqi Qiu (2011) ……………………………………………………… 61 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .11 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN TÀI LIỆU 14 1.2.Một số phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng .36 Các phương pháp xử lý nước thải chia thành loại sau: 36 1.2.3.Phương pháp sinh học 38 a.Phương pháp từ xuống 41 b.Phương pháp từ lên 42 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 57 2.3.4.Phân tích đặc tính vật liệu 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .63 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì 3.1.1.1.Phổ nhiễu xạ tia X sắt nano .63 3.1.1.2 Ảnh chụp SEM sắt nano[2] 65 Hình 16 Ảnh TEM phân tử sắt nano điều chế số nhà khoa học khác 68 3.1.2.1 Phổ nhiễu xạ tia X nano lưỡng kim 69 3.1.2.2 Ảnh chụp TEM nano lưỡng kim Fe-Cu 70 Hình 19.Ảnh chụp TEM phân tử nano lưỡng kim điều chế71 Hình 20 Ảnh chụp TEM nano lưỡng kim Fe-Ni Zhanqiang Fang, Xinhong Qiu, Jinhong Chen, Xiuqi Qiu (2011) 71 3.3.Hiện trạng ô nhiễm nước khu công nghiệp Phố Nối A tỉnh Hưng Yên 84 Sau thực nghiệm với mẫu nước tự tạo hàm lượng hai kim loại Cr Pb, tiến hành thí nghiệm xử lý mẫu nước thải thực tế Khu công nghiệp Phố Nối A nhằm đánh giá hiệu suất xử lý vật liệu nano 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 Kết luận 86 Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .88 PHỤ LỤC 95 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Lượng thải Crom vào khí từ nguồn tự nhiên người năm 1983………………………………………………………………………………………11 Bảng 2: Hàm lượng Cr vào đất từ nguồn nông nghiệp………………………………….14 Bảng 3: Trị số trung bình Cr bùn, cống rãnh thành phố…………….…………….14 Bảng 4: Hàm lượng Cr bùn thải toàn cầu .15 Bảng 5: Trữ lượng Pb môi trường………… ………………………… ……16 Bảng 6: Hàm lượng Pb bùn đất xã Chỉ Đạo ( Hưng Yên) 19 Bảng : Các chất hợp chất xử lý Fe0 nano……………….…………….38 Bảng 8: Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý Cr(VI)………………………… …… 63 Bảng 9: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý Cr(VI)…….………….65 Bảng 10: Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) ban đầu…………………………………… 66 Bảng 11: Ảnh hưởng hàm lượng nano đến hiệu xử lý Cr(VI)………… …… 68 Bảng 12: Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu xử lý chì……………… ………69 Bảng 13: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý chì…………… ……71 Bảng 14: Ảnh hưởng nồng độ chì ban đầu………………………………………… 72 Bảng 15: Ảnh hưởng hàm lượng nano đến hiệu xử lý chì…………………… 74 Bảng 16: Kết phân tích mẫu nước thải KCN Phố Nối A ………………………… 75 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì DANH MỤC HÌNH Hình Vòng tuần hoàn Cr ô nhiễm môi trường……………… ……………10 Hình Vòng tuần hoàn Pb, 103 t/năm …………………………………………… 18 Hình Viêm da tiếp xúc Cr…………………………………………………… ….22 Hình Sơ đồ chu chuyển môi trường thâm nhập Pb vào thể người 24 Hình Hệ nhũ tương nước dầu dầu nước………… ………………….33 Hình Cơ chế hoạt động phương pháp vi nhũ tương…… …………………… 34 Hình Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch…………………….35 Hình Ứng dụng sắt nano môi trường……………………………………….37 Hình Mô hình cấu tạo hạt sắt nano phản ứng khử xảy bề mặt hạt Fe nano………………………………………………………………………………………40 Hình 10 Sơ đồ mặt vị trí quy hoạch khu công nghiệp Phố Nối A……………… 44 Hình 11 Phổ nhiễu xạ tia X sắt nano……………………………………………….54 Hình 12 Ảnh nhiễu xạ tia X mẫu sắt nano điều chế Yuan-Pang Sun, Xiao-Qin Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H Paul Wang (2006)………………………………55 Hình 13 Ảnh SEM lớp dưới, không sử dụng chất phân tán………………………….56 Hình 14 Ảnh SEM lớp trên, không sử dụng chất phân tán………………………… 57 Hình 15 Mẫu sắt nano điều chế………………………………………………… ….….58 Hình 16 Ảnh TEM phân tử sắt nano điều chế số nhà khoa học khác… …….58 Hình 17 Phổ nhiễu xạ tia X nano lưỡng kim……………………………………….59 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Hình 18 Ảnh nhiễu xạ tia X nano lưỡng kim Fe – Cu chế tạo Chien-Li Lee & Chih-Ju G Jou…………………………………………………………………………60 Hình 19 Ảnh chụp TEM phân tử nano lưỡng kim điều chế …………………….61 Hình 20 Ảnh chụp TEM nano lưỡng kim Fe-Ni Zhanqiang Fang, Xinhong Qiu, Jinhong Chen, Xiuqi Qiu (2011)……………………………………………………… 61 Hình 21 Cơ chế khử Cr(VI) sắt nano……………………………………………….62 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1: Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu xử lý Cr(VI)………………… 63 Biểu đồ 2: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý Cr(VI)………….….65 Biểu đồ 3: Ảnh hưởng nồng độ Cr(VI) ban đầu…………… ……………… ……67 Biểu đồ 4: Ảnh hưởng hàm lượng nano đến hiệu xử lý Cr(VI)… ………… 68 Biểu đồ 5: Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu xử lý chì………………………70 Biểu đồ 6: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý chì………………… 71 Biều đồ 7: Ảnh hưởng nồng độ chì………………………………………… ….… 73 Biểu đồ 8: Ảnh hưởng hàm lượng nano đến hiệu xử lý chì………… ……… 74 Luận văn Thạc sĩ khoa học 10 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Lượng sắt nano pH dung dịch cho vào (g) 0,025 Thời gian phản Nồng độ chì Nồng độ chì sau Hiệu suất ban đầu (mg/l) phản ứng (mg/l) xử lý (%) ứng (phút) 60 50 0,03 99,94 Với nano lưỡng kim Bảng:Xử lý Chì mẫu thực tế nano lưỡng kim Lượng nano pH dung dịch lưỡng kim cho vào (g) 0,025 Thời gian phản Nồng độ chì Nồng độ chì sau Hiệu suất xử ứng (phút) ban đầu (mg/l) phản ứng (mg/l) lý (%) 60 50 0,15 99,7 Do hiệu suất xử lý nano lưỡng kim thấp nên tăng hàm lượng nano lưỡng kim gấ đôi so với sắt nano Kết hiệu suất xử lý Pb đạt 99%, nồng độ Pb sau xử lý 0.03mg/l 0,15mg/l; đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A cột B Mức hiệu suất thấp so với thử nghiệm mẫu nước tự tạo (ở điều kiện nhau) Điều giải thích việc điều chỉnh thời gian, pH dung dịch hàm lượng nano cho vào xử lý hoàn toàn phù hợp Nồng độ Pb sau xử lý đạt QCVN cho phép nên hoàn toàn phù hợp xử lý kim loại nước thải khu công nghiệp Phố Nối A KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã tổng hợp vật liệu sắt nano với pic đặc trưng Fe xuất khoảng 2θ 44,72° với cường độ lớn Các phân tử nano sắt điều chế có kích thước phân tử từ 60 - 100nm bị oxy hóa Luận văn Thạc sĩ khoa học 86 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Tổng hợp vật liệu nano lưỡng kim với pic đặc trưng xuất khoảng 2θ Fe0 44,72° Cu0 43,16°với cường độ lớn, không xuất pic phụ khác Mẫu nano lưỡng kim không bị oxy hóa bao lớp Cu bên Fe0 Kích thước hạt nano lưỡng kim thu gần tương đương với mẫu sắt nano điều chế, kích thước hạt nano lưỡng kim khoảng từ 60- 80nm Sắt nano nano lưỡng kim xử lý nước ô nhiễm Cr(VI) pH dung dịch thích hợp (hiệu suất đạt 71,25% với sắt nano 15,87% với nano lưỡng kim), thời gian phản ứng (hiệu suất 82,23% 20,36%), nồng độ Cr(VI) ban đầu 10mg/l (hiệu suất 87,49% 32,08%) hàm lượng nano cho vào 0,1g (hiệu suất 95,8% 37,65%) Sắt nano nano lưỡng kim xử lý nước ô nhiễm Pb pH dung dịch thích hợp (hiệu suất đạt 99,5% với sắt nano 37,39% với nano lưỡng kim), thời gian phản ứng sắt nano (hiệu suất 99,96%) nano lưỡng kim (hiệu suất 54,38%), nồng độ Pb ban đầu 50mg/l (hiệu suất 99,99% 58,89%) hàm lượng sắt nano cho vào 0,025g (hiệu suất 99,96%) hàm lượng nano lưỡng kim cho vào 0,1g (hiệu suất 81,26%) Nước ô nhiễm khu công nghiệp Phố Nối A tỉnh Hưng Yên sau phân tích xác định nồng độ Cr(VI) 0,14mg/l Pb 0,43mg/l, vượt giới hạn cho phép so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải QCVN 40:2011/BTNMT Kết hiệu suất xử lý Cr(VI) nước ô nhiễm thực tế đạt 99% sắt nano nano lưỡng kim, nồng độ Cr sau xử lý 0.02mg/l 0,05mg/l; đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A cột B Kết hiệu suất xử lý Pb nước ô nhiễm thực tế đạt 99% sắt nano nano lưỡng kim, nồng độ Pb sau xử lý 0.03mg/l 0,15mg/l; đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A cột B Kiến nghị Trong nước thải công nghiệp có chứa nhiều thành phần khác chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng khác Cần có nghiên cứu đánh giá sâu khả ứng dụng sắt nano xử lý nước thải chứa thành phần nói không giới hạn xử lý kim loại Cr Pb Luận văn Thạc sĩ khoa học 87 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Trong khuôn khổ luận văn, việc gia tăng nồng độ kim loại lên mức cao 300 mg/l Tuy nhiên, điều kiện thực tế, hàm lượng cao nhiều Cần có nghiên cứu thêm hàm lượng vật liệu xử lý (sắt nano nano lưỡng kim) cho vào nồng độ chất ô nhiễm để đạt hiệu suất xử lý cao Cần nghiên cứu trình điều chế sắt nano lưỡng kim với kim loại khác không giới hạn lưỡng kim Fe-Cu Nano lưỡng kim Fe-Cu đánh giá hiệu xử lý chưa cao, cần nghiên cứu nano lưỡng kim với số kim loại thích hợp khác chất ô nhiễm mà sắt nano lưỡng kim xử lý triệt để, hiệu quả, chi phí hợp lý thân thiện với môi trường./ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường bản, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Luận văn Thạc sĩ khoa học 88 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì [2] Phạm Thị Thùy Dương (2010), “Nghiên cứu chế tạo Fe nano thử nghiệm hiệu xử lý DDT tồn lưu đất”, Khóa luận tốt nghiệp Khoa Môi trường, ĐH Khoa Học Tự Nhiên – ĐH Quốc Gia Hà Nội [3] Lê Đức, (2000), Ảnh hưởng nghề nấu tái chế chì (Pb) thủ công đến sức khoẻ cộng đồng môi trường thôn Đông Mai - xã Chỉ Đạo - huyện Mỹ Văn - tỉnh Hưng Yên Tuyển tập công trình nghiên cứu khoa học Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, trang 89 [4] Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh (2004), “Một số phương pháp phân tích môi trường” Nhà xuất Quốc Gia Hà Nội [5] Lê Đức nnk (2011), Nghiên cứu chế tạo vật liệu Fe nano phương pháp dùng bohiđrua (NaBH4) khử muối sắt II (FeSO4.7H2O), Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 27 [6] Nguyễn Hoàng Hải, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, “Chế tạo hạt nanô ô xít sắt từ tính”, (2006) [7] Phạm Ngọc Hồ, 2004 Nghiên cứu sở khoa học xây dựng đồ trạng môi trường thành phần ứng dụng để xây dựng đồ trạng môi trường đất, nước tỉnh Hòa Bình Hà Nội [8] http://uv-vietnam.com.vn/NewsDetail.aspx?newsId=1554 [9] Nguyễn Xuân Huân, Lê Đức (2011), Nghiên cứu xử lý Asen nước Fe0 nano, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 27 [10] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2000), “Phương pháp phân tích đất nước phân bón trồng”, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [11] Nguyễn Văn Niệm, (2006) “Đặc điểm địa hóa môi trường nước ngầm dải ven biển vùng Quảng Nam-Đà Nẵng” Luận văn ThS., Đại học QG Hà Nội Luận văn Thạc sĩ khoa học 89 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì [12] Nguyễn Văn Niệm, Mai Trọng Tú, Bũi Hữu Việt, Nguyễn Anhh Tuấn (2006), Đặc điểm địa hoá tác hại nguyên tố chì (Pb) môi trường Việt Nam, Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Phạm Ngũ lão, Hà Nội [13] Nguyễn Thị Nhung, Nguyễn Thị Kim Thường (2008), Nghiên cứu khả tách loại Pb2+ nước nano sắt kim loại, Viện Địa chất, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [14] Trịnh Thị Thanh (2003), “Độc học môi trường sức khỏe người”, Nhà xuất Quốc Gia, Hà Nội [15] Phạm Văn Thanh, (2006), Nghiên cứu đánh giá trạng nhiễm mặn, nhiễm bẩn khả cung cấp nước sinh hoạt dải ven biển miền trung từ tỉnh Quảng Bình đến tỉnh Quảng Ngãi Lưu trữ ĐC Hà Nội [16] http://vi.wikipedia.org/wiki/Công_nghệ_nano Tiếng Anh [17] Bard, A J., Parsons, R., and Jordan, J (1985) Standard Potentials in Aqueous Solutions (Marcel Dekker, New York) [18] Bartlett, R.J and Kimble, J.M., 1976a Behavior of chromium in soils: I Trivalent forms J Environ Qual., 5: 373 – 383 [19] Bartlett, R.J and Kimble, J.M., 1976a Behavior of chromium in soils: II Hexavalent forms J Environ Qual., 5: 383 – 386 [20] Bartlett R.J and James, B R., 1988 Mobility and bioavailability of chromium in soils In : J.O Nraigu and E Nieborer (Editors), Chromium in the Natural and Human Environments Wiley, New York, pp 267 – 303 [21] Boutonnet M., Kizling J and Stenius P (1982) Colloids Surf A 209 [22] Calder, L.M., 1988, Chromium contamination of groundwater, in Chromium in the Natural and Human Environments, Nriagu, J.O and Nieboer, E., Eds., John Wiley and Sons, New York, pp 215 – 231 Luận văn Thạc sĩ khoa học 90 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì [23] Cheng, S F., & Wu, S C (2000) The enhancement methods for the degradation of TCE by zero-valent metals Chemosphere, 41, 1263-1270 http://dx.doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00530-5 [24] Chien-Li Lee & Chih-Ju G Jou (2012), “Integrating Suspended Copper/Iron Bimetal Nanoparticles and Microwave Irradiation for Treating Chlorobenzene in Aqueous Solution” Environment and Pollution; Vol 1, No 2; 2012 [25] Davis, A and Olsen, R.L., 1995, The Geochemistry of chromium migration and remediation in the subsurface, Ground Water, vol 33, pp 759 – 768 [26] Davis, J.A and Leckie, J.O., 1980, Surface ionization and complexation at the oxide/water interface : III Adsorption of anions, J Colloid Interface Sci., vol 74, pp 32 – 43 [27] D Kim et al., Nanotechnology 17 (2006) 4019 [28] Eary, L.E and Rai, D., 1987 Kinetics of chrome(III) oxidation to chromium(VI) by reaction with manganese dioxide Environ Sci Technol., 21: 1187 – 1193 [29] Eary, L.E and Rai, D., 1988 Chromate removal from aqueous wastes by reduction with ferrous ion Environ Sci Technol., 22: 972 – 977 [30] Eary, L.E and Rai, D., 1989, Kinetics of chromate reduction by ferrous ions derived from hematice and biotile at 25°C Am J Sci., 289 : 180 – 213 [31] F He and D Y Zhao, “Preparation and characterization of a new class of starch-stabilized bimetallic nanoparticles for degradation of chlorinated hydrocarbons in water,” Environmental Science and Technology, Vol 39, No 9, pp 3314–3320, 2005 [32] F Mafune et al., J Phys Chem 14 (2000) 8333 [33] Feltin N and Pileni M P (1997) Langmuir 13 3927 [34] Hem, J.D., 1977, Reactions of metal ions at surfaces of hydrous iron oxide, Geochim Cosmoschim Acta, vol 41, pp 527 – 538 Luận văn Thạc sĩ khoa học 91 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì [35] James, B.R., 1996, The challenge of remediation chromium contaminated soil, Environ Sci Technol., vol 30, pp 248 – 251 [36] Kimbrough, D.E., Cohen, Y., Winer, A.M., Creelman, L., and Mabuni, C., 1999, A critical assessment of chromium in the environment, in Critical Reviews, Environmental Science and Technology, vol 29, pp – 46 [37] Kotas, J and Stasicka, Z., 2000, Chromium occurrence in the environmental and methods of its speciation, Environ Poll Vol 107, pp 263 – 283 [38] Kumar A., Mona G (2005) Biomaterials 26 3995–4021 [39] Kunwar P Singh, Arun K Singh, Shikha Gupta, Sarita Sinha, “Optimization of Cr(VI) reduction by zero-valent bimetallic nanoparticles using the response surface modeling approach”, Desalination 270 (2011) 275–284 [40] Lien, H L., & Zhang, W X (2001) Nanoscale iron particles for complete reduction of chlorinated ethenes Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 191, 97-105 http://dx.doi.org/10.1016/S0927-7757(01)00767-1 [41] Li X., Daniel W.E., and Zhang W (2006), “Zero-valent iron nanoparticles for Abatement of Environmental Pollutants: Materials and Engineering Aspects”, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 31:111–122, 2006 [42] Liou, Y H., Lo, S L., Lin, C J., Kuan, W H., & Weng, S C (2005) Chemical reduction of an unbuffered nitrate solution using catalyzed and uncatalyzed nanoscale iron particles Journal of Hazardous Materials B, 127, 102-110 http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.06.029 [43] Lin, C J., Lo, S L., & Liou, Y H (2004) Dechlorination of trichloroethylene in aqueous solution by noble metal-modified iron Journal of Hazardous Materials, B116, 219-228 http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.09.005 [44] Lopez Q M and Rivas J (1993) J Colloid Interface Sci 158 446 [45] Massart R and Cabuil V (1987) J Chem Phys 84 967 Luận văn Thạc sĩ khoa học 92 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì [46] M.J Alowitz,M.M Scherer, Kinetics of nitrate, nitrite, and Cr(VI) reduction by iron metal, Environ Sci Technol 36 (2002) 299–306 [47] Nanoparticle Research 5: 323-332, wez3@lehigh.edu [48] Palmer, C.D and Puls, R.W., 1994, Natural attenuation of hexavalent chromium in groundwater and soils, Ground Water, EPA/540/S-94/505 [49] Rai, D., Sass, B.M and Moore, D.A., (1987) Chromium(III) hydrolysis constants and solubility of chromium(III) hydroxide Inorg Chem., 26: 345 - 349 [50] Richard, F.C and Bourg, A.C.M., 1991, Aqueous geochemistry of chromium: a review, Wat Res., vol 25, pp 807 – 816 [51] Schaumburg, IL 60173, (2005), “RNIP Reactive Nanoscale Iron Particles for rapid remediation of contaiminated groundwater and soil”, Toda America Inc, www.todaamerica.com [52]Sugimoto T and Matijevic E (1980) J Colloid Interface Sci 74 227 [53] Xiao-qin Li, Daniel W.Elliot, and Wei-xian (2006), “Zero-Valent Iron Nanoparticles for Abatement of Environment Pollutants: Materials and Engineering Aspects” Solid State and Materials Sciences 31, 111-122 [54] Xu, J., Dozier, A., and Bhattacharyya, D (2005a) Synthesis of nanoscale bimetallic particles in polyelectrolyte membrane matrix for reductive transformation of halogenated organic compounds J Nanopart Res 7, 449 – 461 [55] Yang-hsin Shih, Chung-yu Hsu, Yuh-fan Su (2011), “Reduction of haxachlorobenzene by nanoscale zero-valent iron: Kinetics, pH effect, and degradation mechanism” Separation and Purification Technology 76, 268-274 [56] Yuan-Pang Sun, Xiao-lin Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H.Paul Wang (2006), “Characterization of zero-valent iron nanoparticles” Advandes in Colloid and Interface Science 120, 47-56 Luận văn Thạc sĩ khoa học 93 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì [57] Yu-Hoon Hwang, Do-Gun Kim, Hang-Sik Shin (2011), “Mechanism study of nitrate reduction by nano zero valent iron” Journal of Hazardous Materials 185, 15131521 [58] Yunfei Xi, Magharaj Mallavarapu, Ravendra Naidu (2010), “Reduction and adsorption of Pb2+ in aqueous solution by nano-zero-valent iron-A SEM, TEM and XPS study” Materials Research Bulletin 45, 1361-1367 [59] Zhanqiang Fang, Xinhong Qiu, Jinhong Chen, Xiuqi Qiu (2011), “Removal of chromium in electroplating wastewater by nanoscale zero – valent metal with synergistic effect of reduction and immobilization”, Journal of Hazardous Materials 280 (2011) 224–231 [60] Zhanqiang Fang, Xinhong Qiu, Jinhong Chen, Xiuqi Qiu (2011), “Debromination of polybrominated diphenyl ethers by Ni/Fe bimetallic nanoparticles: Influencing factors, kinetics, and mechanism” Journal of Hazardous Materials 185 (2011) 958–969 [61] Zhang W., (2003), “Nanoscale iron could help cleanse the environment”, Journal of Sugimoto T and Matijevic E (1980) J Colloid Interface Sci 74 227 Luận văn Thạc sĩ khoa học 94 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các dạng tồn Crom tự nhiên Luận văn Thạc sĩ khoa học 95 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Crôm (III) Clorit CrCl3 Natri Cromat Na2CrO4 Crôm (VI) oxit CrO3 Crocoite PbCrO4 Crôm thành phần tạo màu đỏ hồng ngọc Luận văn Thạc sĩ khoa học 96 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Phụ lục 2: Vật liệu nano Cấu trúc ống nanô cácbon Minh họa cho phân tử nano phóng thích thuốc bị tác động xạ điện từ Phụ lục Một số hình ảnh trình thực nghiệm Quá trình nhỏ NaBH4 Vật liệu lắng xuống nhờ nam châm Luận văn Thạc sĩ khoa học Máy khuấy từ Vật liệu lắng đáy cốc 97 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Vật liệu tạo thành Vật liệu bảo quản bình hút ẩm Phụ lục 4: Hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Phố Nối A Lưới lọc rác Luận văn Thạc sĩ khoa học Ngăn tách cát 98 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Bể điều hòa Bể lắng cuối Nơi chứa bùn thải Luận văn Thạc sĩ khoa học Bể phản ứng Bể khử trùng Cống xả sông Bún 99 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom chì Luận văn Thạc sĩ khoa học 100 [...]... sau: - Nghiên cứu quá trình chế tạo sắt nano và nano lưỡng kim - Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải ô nhiễm crôm và chì bằng sắt nano và nano lưỡng kim - Ứng dụng sắt nano và nano lưỡng kim vào xử lý nước thải Khu công nghiệp Phố Nối A Luận văn được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm tại Phòng phân tích môi trường, Bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường đất, Khoa Môi trường,... pháp xử lý nào Nước thải sinh hoạt chủ yếu chứa các chất ô nhiễm hữu cơ - Nước thải từ các cơ sở công nghiệp, thủ công nghiệp, đều chưa qua xử lý hoặc chỉ xử lý sơ bộ Các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp rất đa dạng, có cả chất hữu cơ, dầu Luận văn Thạc sĩ khoa học 20 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì mỡ, kim loại nặng, Nồng độ COD, BOD, DO, tổng coliform đều không đảm... lọc nước nano với cấu tạo đủ rộng để cho các phân tử nước đi qua, song cũng đủ hẹp để ngăn chặn các phân tử chất bẩn gây ô nhiễm Đặc biệt, công nghệ này cũng được đánh giá là sạch (ít gây ô nhiễm) và hiệu quả hơn trong các công nghệ hiện tại Trên cơ sở đó, chúng tôi đã tiến hành xây dựng luận văn với đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sắt nano để xử lý nước ô nhiễm crôm và chì Mục tiêu nghiên cứu. .. học 13 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về crom và chì 1.1.1 Nguồn gốc, tính chất hóa lý, các dạng tồn tại của crom và chì 1.1.1.1 Crom Tính chất vật lý Crom nguồn gốc tự nhiên là sự hợp thành của 3 đồng vị ổn định; 52Cr, 53Cr và 54Cr với 52Cr là phổ biến nhất (83,789%) Là kim loại cứng, màu xám thép với độ bóng cao Là chất không mùi,... gây ô nhiễm crom và chì ở trong nước Sự tập trung công nghiệp và ô thị hoá cao độ gây tác động lớn đối với môi trường, trong đó có môi trường nước Các dòng xả nước thải gây ô nhiễm môi trường nước mặt, nước ngầm, gây ô nhiễm đất Trong đó: - Sinh hoạt ô thị thải ra một lượng tương đối lớn, khoảng 80% lượng nước cấp Lượng nước thải này xả trực tiếp ra nguồn tiếp nhận mà không có bất kỳ một biện pháp xử. .. phản ứng kết tủa/hoà tan giữa cromat, ion dicromat và những cation khác phụ thuộc rất nhiều vào độ pH Các phản ứng hoà tan là một phần quan trọng trong việc đánh giá tác động môi trường của Cr bởi vì Cr(VI) thường đi vào môi trường đất bằng cách hoà tan muối cromat (Ví dụ SrCrO4) [49] Luận văn Thạc sĩ khoa học 16 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì Hấp phụ của Cr(III) và Cr(VI)... Nam - Singapo ở Bình Dương, Số khu công nghiệp còn lại vẫn chưa có trạm xử lý nước thải tập trung 1.1.2.1 Crom Luận văn Thạc sĩ khoa học 21 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì Hình 1: Vòng tuần hoàn của Crom trong ô nhiễm môi trường - Sự lắng đọng từ khí quyển: Tổng lượng Cr lớn nhất được thải vào bầu khí quyển dưới dạng các hạt nhỏ do ngành công nghiệp luyện kim, như từ lò luyện... lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên,… là những tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý và thành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ Luận văn Thạc sĩ khoa học 24 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì - Công nghiệp hóa chất Kaki dicromat (K2Cr2O7)là một thuốc thử hóa học, được sử dụng trong quá trình... [1] Bảng 1: Lượng thải Crom vào khí quyển từ các nguồn tự nhiên và do con người vào năm 1983 Nguồn phát thải % Crom Nguồn do các hoạt động của con người: - Đốt than đá Đốt dầu Các ngành công nghiệp luyện kim và sắt thép Luận văn Thạc sĩ khoa học 2,92 – 19,63 0,45 – 2,37 28,4 22 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì Việc đốt rác thành tro: - Thành thị Rác, nước thải Sản xuất xi... 0,001mg/l, sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hòa tan nhanh trong hồng cầu, từ hồng cầu Cr chuyển vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu Từ các cơ quan phủ tạng Cr hòa tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm Luận văn Thạc sĩ khoa học 33 Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ô nhiễm crom và chì - Nhiễm độc Cr có thể bị