Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trong môi trường nước của than vỏ lạc và thử nghiệm xử lý môi trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM --- NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA THAN VỎ LẠC

VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC PHÂN TÍCH

THÁI NGUYÊN - 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

CỦA THAN VỎ LẠC VÀ THỬ NGHIỆM

XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Hữu Thiềng

Thái Nguyên, năm 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Em xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hoá học, đặc biệt các thầy cô trong tổ bộ môn Hoá phân tích đã tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này

Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè, người thân đã quan tâm động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Thái Nguyên, tháng 08 năm 2010

Học viên

Nguyễn Thị Như Quỳnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Tiêu chuẩn của Bộ Y tế về giới hạn hàm lượng sắt, đồng,

niken trong nước ăn uống

5

Bảng 2: Tiêu chuẩn của Bộ Tài nguyên môi trường về giới hạn hàm

lượng sắt, đồng, niken trong môi trường nước

5

Bảng 3: Các điều kiện đo phổ F-AAS của Fe, Cu, Ni 27

Bảng 4: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cu 28

Bảng 5: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Fe 29

Bảng 6: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Ni 30

Bảng 7: Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ Cu2+

, Fe3+, Ni2+ của TVL 34

Bảng 8: Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến dung lượng hấp phụ của TVL 37

Bảng 9: Ảnh hưởng của khối lượng TVL đến dung lượng hấp phụ của TVL 39

Bảng 11: Các hằng số hấp phụ Langmuir của TVL 43

Bảng 12: Ảnh hưởng nồng độ đầu đến sự hấp phụ của than HG/T3491-1999 44

Bảng 13: Các hằng số hấp phụ Langmuir của than HG/T3491-1999 46

Bảng 14: Số liệu hấp phụ trên TVL trước khi giải hấp 46

xử lý bùn, tro từ lò đốt, mạ kim loại, hay sản xuất thiết bị điện, sơn, hợp kim…

Sự có mặt của lượng lớn ion kim loại nặng trở thành mối đe doạ do độc tính và

xu hướng tích luỹ sinh học trong các mô sống, gây ra nhiều bệnh và các rối loạn trong suốt chuỗi thức ăn Mục tiêu chính hiện nay là nghiên cứu và áp dụng phương pháp thích hợp và để phát triển các kỹ thuật phù hợp hoặc để ngăn ngừa

ô nhiễm hoặc làm giảm nồng độ các kim loại nặng trong môi trường nước xuống mức cho phép là việc làm cần thiết hiện nay

Loại bỏ kim loại theo phương pháp truyền thống như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp kết tủa, phương pháp chiết, thẩm thấu ngược… nhưng hầu hết các phương pháp này không hiệu quả, không kinh tế khi kim loại ở nồng độ cao, rất tốn kém và thường kèm theo sự ô nhiễm thứ cấp Những năm gần đây, việc sử dụng than hoạt tính để loại bỏ kim loại trong môi trường nước khá phổ biến và có thể dễ dàng tái sử dụng Sau khi liên tục sử dụng, than hoạt tính có thể không để lại bất kỳ tác động nào đến môi trường Tuy nhiên, than hoạt tính đang

sử dụng trên thị trường được chế tạo từ các nguyên liệu đắt tiền khó có thể tái tạo

và đang bị suy giảm như: than đá Vì vậy, việc chế tạo than từ các phụ phẩm công nông nghiệp sẵn có rẻ tiền để làm các vật liệu hấp phụ (VLHP) ion kim loại nặng độc hại trong dung dịch nước là một ý tưởng hay cho việc sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo như: vỏ lạc, vỏ trấu, lõi ngô, bã mía, xơ dừa…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2

Ở Việt Nam, lạc là cây nông sản tương đối phổ biến được trồng với diện tích lớn, hàng năm có thể tạo số lượng vỏ đáng kể Điều này dẫn tới yêu cầu chuyển đổi hữu ích những sản phẩm phụ, phế phẩm nông nghiệp nhằm tăng giá trị sản phẩm và cho ra những sản phẩm mới thân thiện với môi trường, chẳng hạn như than hoạt tính

Đã có nhiều nghiên cứu cho rằng, các phụ phẩm công nông nghiệp có thể được chuyển đổi thành than hoạt tính và được sử dụng để hấp phụ các ion kim loại khác nhau như: than vỏ lạc, than lõi ngô, than xơ dừa, than gáo dừa, than bã mía… Vỏ lạc được chuyển đổi thành than hoạt tính bằng cách sử dụng axit sunfuric để hoạt hoá cho thấy than vỏ lạc (TVL) là chất hấp phụ tốt các ion kim loại nặng Ở dạng hạt, TVL hấp phụ các ion Cd2+

, Cu2+, Fe3+, Pb2+, Ni2+ và Zn2+tốt hơn so với than hoạt tính hiện có trên thị trường

Xuất phát từ thực tế đó chúng tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu khả năng

hấp phụ một số ion kim loại nặng trong môi trường nước của than vỏ lạc và thử nghiệm xử lý môi trường”

Thực hiện đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu về:

- Chế tạo vật liệu hấp phụ than từ vỏ lạc

- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của TVL

- So sánh khả năng hấp phụ của TVL với than hoạt tính hiện có trên thị trường

- Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi ion kim loại nặng bằng TVL theo phương pháp hấp phụ tĩnh

- Sử dụng TVL xử lý mẫu nước thải chứa Ni2+

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về đối tượng xử lý

1.1.1 Tình trạng ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam

Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hoá học – sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất

Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây

áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải

Mức độ ô nhiễm nước ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung là rất lớn Ở thành phố Thái Nguyên, nước thải công nghiệp thải

ra từ các cơ sở sản xuất giấy, luyện gang thép, luyện kim màu, khai thác than; về mùa cạn tổng lượng nước thải khu vực thành phố Thái Nguyên chiếm khoảng 15% lưu lượng sông Cầu, gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường trong khu vực Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương) Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4

các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nguồn nước Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất nặng [32]

1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng

Kim loại nặng như Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, Fe thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hoá của các sinh vật và thường tích luỹ trong cơ thể chúng Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá và thuỷ sinh vật Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý chưa được triệt để Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập vào cơ thể người Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác

Thực tế có rất nhiều nguồn gây ô nhiểm môi trường nước Nước bị ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu là do việc khai thác mỏ Do nhu cầu sử dụng của con người ngày càng tăng làm cho việc khai thác kim loại cũng tăng lên Tuy nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa được quan tâm đúng mức càng làm cho kim loại nặng phát tán vào môi trường

Ngoài ra, việc gây ô nhiễm môi trường bởi các ion kim loại nặng còn ở việc sản xuất quặng và sử dụng thành phẩm Quá trình sản xuất này cũng làm

tăng cường sự có mặt của chúng trong môi trường [3,8]

Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng chưa được chú ý và quan tâm đúng mức

Đó là các nguồn chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng

Dưới đây là Quy chuẩn quy định cho phép về giới hạn hàm lượng sắt,

đồng, niken trong nước ăn uống và các thông số ô nhiễm trong nước mặt, nước

ngầm, nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận [14, 15, 16, 17]

Bảng 1: Tiêu chuẩn của Bộ Y tế về giới hạn hàm lượng sắt, đồng, niken trong

nước ăn uống

Bảng 2: Tiêu chuẩn của Bộ Tài nguyên môi trường về giới hạn hàm lượng sắt,

đồng, niken trong môi trường nước

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị

Giá trị giới hạn tối đa cho phép Chất lượng

nước ngầm

Chất lượng nước mặt

Nước thải công nghiệp

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read