Đang tải... (xem toàn văn)
Hàng năm, ngành công nghiệp năng lượng ở các nước trên thế giới thải ra hơn 400 triệu tấn tro bay, phần lớn từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng nguồn nhiên liệu than. Cho đến nay, ngay ở các nước phát triển, lượng chất thải rắn này mới được tái sử dụng rất ít, chủ yếu thải ra môi trường.Thuỷ ngân có khả năng phản ứng với axit amin chứa lưu huỳnh, các hemoglobin, abumin; có khả năng liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân bằng axit bazơ của các mô, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho tế bào thần kinh. Mua chó Poodle: https://yeupoodle.com/
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu khả biến tính tro bay chất hoạt động bề mặt ứng dụng hấp phụ ion Hg 2+" hoàn thành Phòng Hố lý vật liệu phi kim loại - Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Lời em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo – GS.TS Thái Hoàng thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Anh Dũng giúp đỡ, tạo điều kiện, tận tình, bảo, hướng dẫn em suốt thời gian qua để em bước xây dựng hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Đồng thời em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thúy Chinh, học viên cao học Nguyễn Thị Tuyết cán Phòng Hố lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình bảo, giúp đỡ tạo hết điều kiện thuận lợi cho em thời gian em làm việc phòng Trong thời gian thực tập Phòng Hố lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam em làm việc bảo, giúp đỡ thầy, anh chị phòng giúp em hiểu biết sâu thêm kiến thức học trường kiến thức thực tế Sau thời gian thực tập em tích luỹ nhiều kinh nghiệm quý báu giúp em nhiều có q trình làm việc tương lai tới Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Lọc hóa dầu, Trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội, nơi em đào tạo hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ động viên em trình hồn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên Kim Thanh Hà MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC BẲNG BIỂU .5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .21 2.1 Nguyên liệu hóa chất 21 2.2 Thiết bị nghiên cứu dụng cụ 21 2.3 Xử lý tro bay dung dịch NaOH chất hoạt động bề mặt 21 2.3.1 Xử lý tro bay dung dịch NaOH 21 2.3.2 Biến tính tro bay chất hoạt động bề mặt SDS 22 2.3.3 Biến tính tro bay chất hoạt động bề mặt MPTMS .22 2.3.4 Biến tính tro bay chất hoạt động bề mặt MBT 22 2.4 Các phương pháp xác định đặc trưng tro bay chưa xử lý xử lý 23 2.4.1 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 23 2.4.2 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện quét (SEM) 24 2.4.3 Phương pháp nhiễn xạ tia X .24 2.4.4 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV – VIS) .25 2.4.5 Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng (BET) 26 2.5 Xác định khả hấp phụ ion Hg2+ tro bay chưa xử lý xử lý .27 2.5.1 Xác định khả hấp phụ ion Hg2+ tro bay chưa xử lý xử lý 27 2.5.1.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Hg2+ .27 2.5.1.2 Quy trình hấp phụ ion Hg2+ tro bay chưa xử lý .28 2.5.1.3 Quy trình hấp phụ ion Hg2+ tro bay xử lý dung dịch NaOH 1M 28 2.5.1.4 Quy trình hấp phụ Hg2+ tro bay xử lý với NaOH tiếp tục với chất hoạt động bề mặt 29 2.5.2 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Hg2+ tro bay 29 2.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ tro bay đến ion thủy ngân Hg(II) 29 2.6.1 Khảo sát khối lượng tro bay biến tính với chất hoạt động bề mặt MBT đến khả hấp phụ ion Hg (II) 29 2.6.2 Khảo sát nồng độ ion Hg 2+ đến khả hấp phụ ion Hg (II) tro tính với MBT .30 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng môi trường đến khả hấp phụ ion Hg (II) tro tính với MBT 30 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ ion Hg (II) tro tính với MBT 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Một số đặc trưng tro bay chưa xử lý xử lý 30 3.1.1 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) tro bay chưa xử lý xử lý 30 3.1.2 Hình thái cấu trúc tro bay chưa xử lý xử lý 32 3.1.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X tro bay chưa xử lý xử lý 33 3.1.4 Diện tích bề mặt riêng (BET) tro bay chưa xử lý xử lý 35 3.2 Khảo sát hấp phụ ion Hg 2+ tro bay 36 3.2.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Hg2+ 36 3.2.2 Khảo sát hấp phụ tro bay chưa xử lý xử lý với dung dịch NaOH 39 3.2.3 Khảo sát hấp phụ tro bay sau xử lý biến tính với chất chất hoạt động bề mặt 39 3.3 Ảnh hưởng khối lượng tro bay biến tính với chất hoạt động bề mặt MBT đến khả hấp phụ ion Hg2+ 40 3.4 Ảnh hưởng nồng độ ion Hg 2+ đến khả hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT 41 3.5 Ảnh hưởng môi trường đến khả hấp phụ ion Hg2 tro tính với MBT 42 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT 43 KẾT LUẬN .44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt BET Brunauer Emmet Teller Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng FTIR Fourier transform infrared spectroscopy Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier NTPC National Thermal Power Corporation MBT Mercaptobenzothiazole Tổ chức hợp tác lượng nhiệt tự nhiên Mercaptobenzothiazole MPTMS (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane ppm Part per million Nồng độ phần triệu (mg/l) SEM Scanning electron microscope Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện quét UV-VIS Ultraviolet-Visible Spectrophotometry Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến DANH MỤC CÁC BẲNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hàng năm, ngành công nghiệp lượng nước giới thải 400 triệu tro bay, phần lớn từ nhà máy nhiệt điện sử dụng nguồn nhiên liệu than Cho đến nay, nước phát triển, lượng chất thải rắn tái sử dụng ít, chủ yếu thải mơi trường [22] Ở nước ta, năm 2015 dự kiến nhà máy nhiệt điện thải khối lượng tro xỉ khoảng 12,8 triệu tấn, đến năm 2020 khoảng 25,4 triệu đến năm 2030 khoảng 38,3 triệu Phần lớn lượng tro bay thải nằm bãi chứa làm diện tích gây nhiễm mơi trường Sử dụng tro bay bắt đầu lĩnh vực sản xuất chất kết dính bê tơng xây dựng với khối lượng hạn chế Việc nghiên cứu phát triển hướng ứng dụng khác tro bay nhà khoa học quan tâm, đặc biệt hướng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng nước thải [19] Kim loại nặng chất ô nhiễm nước đặc biệt nguy hiểm sức khỏe người khả tích tụ sinh học Trong số đó, ion thuỷ ngân Hg (II) có độc tính thuộc hàng cao Thuỷ ngân có khả phản ứng với axit amin chứa lưu huỳnh, hemoglobin, abumin; có khả liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân axit bazơ mô, làm thiếu hụt lượng cung cấp cho tế bào thần kinh Từ yếu tố cho thấy việc nghiên cứu hấp phụ ion Hg 2+ cần thiết Vì vậy, em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu khả biến tính tro bay chất hoạt động bề mặt ứng dụng hấp phụ ion Hg2+” Mục đích nghiên cứu Tro bay sau xử lý với dung dịch kiềm, tiếp tục biến tính với chất hoạt động bề mặt để tạo chất có khả hấp phụ ion Hg2+ - Nhiệm vụ nghiên cứu Xử lý tro bay dung dịch NaOH chất hoạt động bề mặt Nghiên cứu, so sánh đặc trưng tro bay trước sau xử lý Nghiên cứu khả hấp phụ ion Hg2+ tro bay xử lý Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) Phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS - Phương pháp nhiễu xạ tia X Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện quét (SEM) Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng (BET) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tro bay 1.1.1 Giới thiệu tro bay Tro bay (tên tiếng Anh Fly ash) sản phẩm từ trình cháy than, khống chất mịn lại từ việc đốt than lò nhà máy sản xuất điện Tro bay cấu tạo từ chất vơ khơng cháy có sẵn than, sau trình đốt biến thành vật chất cấu trúc dạng thủy tinh vơ định hình Tro bay thu hồi phận khí thải phương pháp kết lắng, tuyển nổi, lọc tĩnh điện lọc thu tay áo nhà máy nhiệt điện Gọi tro bay người ta dùng luồng khí để phân loại tro: Khi thổi luồng khí định hạt to rơi xuống trước hạt nhỏ bay xa Hạt tro tròn đều, kích thước nhỏ (cỡ μm) [29, 2, 7] 1.1.2 Tình hình sản xuất, tiệu thụ tro bay giới Việt Nam • Tình hình sản xuất tiêu thụ tro bay giới Ở nhiều nước giới, tro xỉ than từ nhà máy nhiệt điện sử dụng hiệu nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt xây dựng: phụ gia hữu dụng bê tông xi măng Việc sử dụng rác thải công nghiệp tro xỉ than xây dựng đường xá luôn khuyến khích đơi điều kiện bắt buộc Tại Pháp, 99% tro xỉ than tái sử dụng, Nhật Bản số 80% Hàn Quốc 85% Trong công nghiệp xi măng, tro dùng để thay đất sét, nguyên liệu để chế tạo xi măng, tro có thành phần hóa học gần tương tự đất sét Chính mà nước tiên tiến bên cạnh nhà máy nhiệt điện luôn có nhà máy xi măng để sử dụng tro xỉ than chỗ Tro trộn với vật liệu kết dính xi măng để làm vật liệu đường Ngồi ra, dùng để làm phân bón cải tạo đất, nhiên liệu để nung vơi, gạch… [7] Theo ước tính Viện Nghiên cứu than giới Luân Đôn, Vương quốc Anh, năm 2001, lượng tro bay thải toàn giới 61,84 triệu tấn, nhiên lượng tro bay tái sử dụng chiếm khoảng 19,98 triệu (32,3 %), cụ thể bảng 1.1 [24] Bảng 1.1: Ứng dụng tro bay phế thải (năm 2001) Lĩnh vực Triệu Phần trăm (%) Xi măng/bê tông 12,16 60,9 Phụ gia chảy 0,73 3,7 Chất độn kết cấu 2,91 14,6 Nền đường, tầng ngầm 0,93 4,7 Cải tạo đất 0,67 3,4 Nạp quặng 0,10 0,5 Ứng dụng khai khoáng 0,74 3,7 Gia cố/ổn định rác thải (đất hoang) 1,31 6,3 Nông nghiệp 0,02 0,1 Các loại khác 0,41 2,1 Tổng 19,98 100 Ở Trung Quốc, năm 2002, nhà máy nhiệt điện Hebei, Shaanxi… thải lượng tro bay lớn giới (160 triệu tấn), chiếm 12 % tổng sản lượng tro bay giới Trong đó, 50 % lượng tro bay sử dụng, phần lại chất chứa ao hồ [25] Người ta sử dụng tro bay để thay đất sét, cát, đá vơi sỏi… Mỗi tro bay sử dụng để thay cho xi măng Như Anh, gần triệu tro mịn sử dụng làm bê tơng năm Nó thay 25- 30 % xi măng bê tông [15] Ở Ấn Độ, lượng nhiệt sử dụng chủ yếu (73 %), lượng tro bay thải lớn so với nước phát triển Năm 2000, Ấn Độ, 150 triệu tro bay thải chủ yếu nhà máy nhiệt điện quy mô lớn [14] Tuy nhiên, việc tái sử dụng tro bay hạn chế Nó sử dụng phần để thay cho xi măng xây dựng bê tông Tổ chức hợp tác lượng nhiệt tự nhiên (NTPC) xây dựng hai nhà máy chế tạo tro bay Badarpur Dadri gần Delhi Ở Teri, nhà nghiên cứu tái tạo bãi rác tro bay việc đưa thêm chất hữu phù hợp, làm cho cối sinh sơi Người ta tái tạo phần tro bay nhà máy nhiệt Badarpur cách bón phân vi sinh hữu Nhiều loài cúc vạn thọ, lay ơn, cẩm chướng, hướng dương… sinh trưởng chứng minh cho điều Tro bay xử lí vừa phục vụ mục đích kĩ thuật vừa đáp ứng mục đích lợi nhuận Tro bay loại phế thải xử lí, trở thành ngun liệu có ích Chính thế, việc nghiên cứu, xử lí, biến tính ứng dụng tro bay nhà khoa học quan tâm ngày thu kết tốt • Tình hình sản xuất tiệu thụ tro bay Việt Nam Ở nước ta nay, lượng tro bay thải chủ yếu từ Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình số nhà máy nhiệt điện khác Tro bay nước ta có hàm lượng than chưa cháy cao, hoạt tính thủy lực thấp nên thực tế chưa sử dụng nhiều Các nhà máy nhiệt điện ước tính năm thải khoảng 1,3 triệu tro bay [3] Riêng nhà máy nhiệt điện Phả Lại (Hải Dương) trung bình ngày thải khoảng 3000 tro xỉ, 30% than chưa cháy hết, lại tro bay mịn Do hàm lượng than dư không cao nên khó tận thu làm nhiên liệu đốt mà thường thải thẳng hồ chứa Cùng với lượng tro xỉ tương đương nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1, ngày hai nhà máy xả lượng chất thải khổng lồ vào môi trường, lấp đầy hai hồ chứa sâu chục mét Theo dự báo, đến năm 2020 có thêm 28 nhà máy nhiệt điện đốt than vào hoạt động, lúc lượng tro xỉ thải hàng năm vào 34 Hình 3.4: Giản đồ XRD tro bay chưa xử lý 35 Hình 3.5: Giản đồ XRD tro bay xử lý dung dịch NaOH 3.1.4 Diện tích bề mặt riêng (BET) tro bay chưa xử lý xử lý Quá trình hấp phụ - giải hấp phụ khí nitơ nhiệt độ nitơ (N 2) hóa lỏng tro bay chưa xử lý xử lý dung dịch NaOH tiến hành thiết bị Micromeritics TriStar 3000 Mẫu tro bay sau xử lý dung dịch NaOH đuổi khơng khí buồng đo nhiệt độ 200 0C vòng trước ghi đồ thị hấp phụ đẳng nhiệt Kết ghi đồ thị đẳng nhiệt hấp phụ khí nitơ mẫu tro bay chưa xử lý xử lý dung dịch NaOH trình bày hình 3.6 Quan sát hình 3.6 ta thấy đồ thị đẳng nhiệt hấp phụ khí nitơ tro bay xử lý dung dịch NaOH có trễ vòng so với tro bay chưa xử lý Điều chứng tỏ có có mặt lỗ xốp kích thước nhỏ (micropore) tro bay Ngồi ra, lượng N2 hấp phụ tro bay xử lý lớn so với tro bay chưa xử lý Kết phù hợp với kết phân tích hình thái cấu trúc loại tro bay nói 36 Tro bay chưa xử lý Tro bay xử lý NaOH Hình 3.6: Đồ thị hấp phụ đẳng nhiệt BET tro bay chưa xử lý xử lý với dung dịch NaOH Từ bảng 3.2 ta thấy sau xử lý dung dịch NaOH, tạo nên nhiều vi lỗ (micropore), diện tích bề mặt riêng tro bay tăng đồng thời thể tích lỗ xốp tăng, làm tăng diện tích bề mặt riêng tro bay, hiệu suất hấp phụ ion Hg 2+ tro bay tăng lên nhiều bảng 3.2, 3.4 Bảng 3.2: Kết đo diện tích bề mặt riêng thể tích lỗ xốp mẫu tro bay Diện tích bề mặt riêng BET (m2/g) Tro bay 0.6562 Tro bay xử lý NaOH 14,3553 2+ 3.2 Khảo sát hấp phụ ion Hg tro bay Mẫu Thể tích lỗ xốp từ 1,7 đến 300 nm (cm3/g) 0.002478 0.048874 3.2.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Hg2+ Bước sóng hấp phụ cực đại ion Hg2+ dung dịch xác định phương pháp đo quang hấp phụ phân tử - phương pháp phổ UV-VIS Trên hình 3.7 ta thấy phức màu ion Hg2+ - dithizone mơi trường natri dodecyl sulfat (SDS) có cực đại hấp thụ bước sóng 493 nm (λmax = 493nm), độ hấp thụ quang A = 0,552 37 (bảng 3.3, hình 3.7) Như vậy, ta chọn λmax = 493 nm để xây dựng đường chuẩn ion Hg2+ dung dịch Hình 3.7: Phổ UV-VIS phức màu Hg(II)- dithizone môi trường SDS Bảng 3.3: Ảnh hưởng nồng độ ion Hg2+ dung dịch đến độ hấp thụ quang [Hg2+] (ppm 0,2 0,6 1,0 1,2 1,6 2,0 2,4 3,0 4,0 Độ hấp thụ quang 0,000 0,040 0,120 0,195 0,238 0,320 0,399 0,487 0,531 0,552 A (Abs) 38 Hình 3.8: Ảnh hưởng nồng độ ion Hg2+ đến độ hấp thụ quang Từ số liệu bảng 3.3, tiến hành xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion Hg 2+ dung dịch (hình 3.9) Phương trình hồi quy tuyến tính mật độ quang - nồng độ ion Hg2+ có dạng sau: y = 0,2017 - 0,002x, x nồng độ ion Hg 2+ (ppm), y độ hấp thụ quang, hệ số hồi quy/hệ số tương quan R2 = 0,9997 (xấp xỉ 1) Hình 3.9: Đường chuẩn xác định ion Hg2+ dung dịch 39 3.2.2 Khảo sát hấp phụ tro bay chưa xử lý xử lý với dung dịch NaOH Bảng 3.4 trình bày hiệu suất dung lượng hấp thụ ion Hg 2+ tro bay chưa xử lý xử lý với dung dịch NaOH 1M Rõ ràng tro bay sau xử lý với dung dịch NaOH 1M, khả hấp phụ ion Hg2+ thể hiệu suất dung lượng hấp thụ ion Hg 2+ tăng lên nhiều Điều có hình thành dạng zeolit có khả hấp phụ cao so với dạng vơ định hình tro bay ban đầu Bảng 3.4: Hiệu suất dung lượng hấp thụ ion Hg2+ tro bay chưa xử lý (trên) xử lý với dung dịch NaOH 1M Tro bay chưa xử lý Co (mg/l) C1 (mg/l) m (g) V (l) H (%) Q (mg/g) 150 130,40 0,1 0,025 13,06% 4,90 Tro bay xử lý với dung dịch NaOH 1M Co (mg/l) C1 (mg/l) m (g) V (l) H (%) Q (mg/g) 150 73,09 0,1 0,025 51,27% 19.23 3.2.3 Khảo sát hấp phụ tro bay sau xử lý biến tính với chất chất hoạt động bề mặt Bảng 3.5 trình bày hiệu suất dung lượng hấp thụ ion Hg 2+ tro bay sau xử lý với dung dịch NaOH 1M biến tính với chất hoạt động natri dodecyl sulfat (SDS), (3-mercaptopropyl)-trimethoxysilan (MPT) 2-mercaptobenzothiazon (MBT) Từ kết hấp phụ ion Hg 2+ tro tính với chất hoạt động bề mặt ta thấy tro tính với chất hoạt động bề mặt MBT cho hiệu suất dung lượng hấp thụ ion Hg2+ lớn nhất, sau SDS cuối MPT Từ đó, tro tính với MBT lựa chọn để tiến hành khảo sát yếu tố khác 40 Bảng 3.5: Hiệu suất dung lượng hấp thụ ion Hg2+ tro tính với chất hoạt động bề mặt SDS (trên), MPT (giữa) MBT (dưới cùng) Tro tính với chất hoạt động bề mặt SDS Co (mg/l) C1 (mg/l) m (g) V (l) H (%) Q (mg/g) 150 57,36 0,1 0,025 61,76% 23,16 Tro tính với chất hoạt động bề mặt MPT Co (mg/l) C1 (mg/l) m (g) V (l) H (%) Q (mg/g) 150 92,64 0,1 0,025 38,24% 14,34 Tro tính với chất hoạt động bề mặt MBT Co (mg/l) C1 (mg/l) m (g) V (l) H (%) Q (mg/g) 150 44,12 0,1 0,025 70,59% 26,47 3.3 Ảnh hưởng khối lượng tro bay biến tính với chất hoạt động bề mặt MBT đến khả hấp phụ ion Hg2+ Kết từ bảng 3.6 hình 3.10 cho thấy với lượng tro bay sử dụng lớn 0,1g, hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ tro bay biến tính gần không thay đổi nhiều Từ kết này, ta chọn 0,1g tro bay để tiếp tục khảo sát yếu tố nồng độ ban đầu ion Hg2+ Bảng 3.6: Ảnh hưởng khối lượng tro tính với MBT đến dung lượng hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ Co (mg/l) 150 mTB (g) C1 (mg/l) H (%) Q (mg/g) 0,025 91,06 39,29% 58,94 0,050 71,23 52,51% 39,39 0,075 58,67 60,89% 30,44 0,100 48,92 67,39% 25,27 0,125 46,36 69,09% 20,73 0,150 44,54 70,31% 17,58 0,175 39,41 73,73% 15,8 41 Hình 3.10: Ảnh hưởng khối lượng tro tính với MBT đến dung lượng hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ 3.4 Ảnh hưởng nồng độ ion Hg 2+ đến khả hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT Kết từ bảng 3.6 cho thấy nồng độ đầu ion Hg2+ tăng dung lượng hấp phụ ion Hg2+ tăng, hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT tăng tăng chậm từ khoảng nồng độ 140 (mg/l) trở Từ đó, ta chọn nồng độ đầu ion Hg2+ 140 mg/l cho khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch đến khả hấp phụ tro tính với MBT 42 Bảng 3.6: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Hg2+đến dung lượng hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ biến tính với MBT C0 (mg/l) C1 (mg/l) H (%) Q (mg/g) 110 42,53 61,33% 16,87 120 44,12 63,23% 18,97 130 45,12 65,29% 21,22 140 47,60 66,00% 23,10 150 49,74 66,84% 25,06 160 51,30 67,94% 27,18 170 51,43 69,75% 29,64 3.5 Ảnh hưởng môi trường đến khả hấp phụ ion Hg tro tính với MBT Do ion Hg2+ kết tủa môi trường kiềm nên cần tiến hành khảo sát ảnh hưởng môi trường axit đến khả hấp phụ ion Hg2+ tro bay Từ kết bảng 3.7 ta thấy môi trường có tính axit trung tính ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT Dung dịch có tính axit khả hấp phụ phụ ion Hg2+ tro bay giảm Như vậy, tro bay hấp phụ ion Hg2+ mơi trường trung tính cho kết hấp phụ tốt môi trường axit Bảng 3.7: Ảnh hưởng pH dung dịch đến dung lượng hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ biến tính với MBT pH 6,8 C1 (mg/l) 79,66 65,11 56,68 52,55 50,07 47,60 46,44 H (%) 43,1% 53,5% 59,5% 62,5% 64,2% 66,0% 66,8% Q (mg/g) 15,09 18,72 20,83 21,86 22,48 23,10 23,39 43 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT Kết bảng 3.8 hình 3.11 cho thấy hiệu suất hấp phụ Hg 2+ tro tính với MBT tăng theo thời gian từ 20 đến 90 phút, sau tăng nhẹ từ phút thứ 100 trở Điều giải thích với thời gian tiếp xúc lâu ion Hg2+ sâu vào lỗ mao quản vật liệu hấp phụ tiếp xúc với vật liệu hấp phụ nhiều làm cho hiệu suất hấp phụ tăng, sau khoảng thời gian hiệu suất dung lượng hấp phụ tro bay không tăng thêm (đạt giá trị cực đại) Bảng 3.8: Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến đến dung lượng hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT Thời gian (phút) 30 60 90 120 150 180 210 240 Co (mg/l) 140 140 140 140 140 140 140 140 C1 (mg/l) 105,77 80,48 47,93 43,96 40,65 39,00 37,84 37,88 H (%) 24,5% 42,5% 65,8% 68,6% 71,0% 72,1% 73,0% 73,61% Q (mg/g) 8,56 14,88 23,02 24,01 24,84 25,25 25,54 25,53 Hình 3.11: Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến hiệu suất hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT 44 KẾT LUẬN Sau xử lý dung dịch NaOH, diện tích bề mặt riêng thể tích lỗ xốp nhỏ tro bay tăng Tro bay xử lý dung dịch NaOH có khả hấp phụ ion Hg2+ lớn nhiều so với tro bay chưa xử lý Tro bay sau xử lý với dung dịch NaOH tiếp tục biến tính với MBT có khả hấp phụ ion Hg 2+ lớn Khi thời gian tiếp xúc tăng, hiệu suất dung lượng hấp phụ ion Hg 2+ tro bay tăng Thời gian tiếp xúc lớn hiệu suất dung lượng hấp phụ ion Hg 2+ tăng đạt dung lượng cực đại 25,5mg/g Khả hấp phụ ion Hg2+ tro tính với MBT thuận lợi mơi trường gần trung tính (pH = 6,8) 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phạm Văn Cử (2012), “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ thủy ngân”, Luận văn Thạc sĩ ngành Hóa môi trường, Trường Địa học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Đàm Hiếu Đoán, Kiều Cao Thăng, Nguyễn Quỳnh Anh, Trần Văn Trạch, Trịnh Đình Kiên (2006), Tuyển tro xỉ Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Công nghiệp mỏ, số 1, 37-38, 45 Hoàng Trọng Minh (2007), “Dự án nhà máy chế biến tro bay nhiệt điện”, Tạp chí Hoạt động khoa học cơng nghệ, số 4, 29-31 Nguyễn Văn Nội (2005), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro bay để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ ba ngành hoá học, Hà Nội, tháng 12, 185-188 Nguyễn Như Quý (2007), “Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia mịn bột đá vôi tro bay nhiệt điện đến tính chất hỗn hợp bê tơng bơm”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Số 1, 3-5 Dương Khánh Toàn (2010), Ứng dụng phụ gia Puzơlan, Tro bay làm phụ gia bê tông xây dựng đập thủy điện Việt Nam “Tro xỉ than: nguyên liệu quý sản xuất vật liệu xây dựng”, Tạp chí Đồ chơi, số (2007) Nguyễn Văn Nội cộng sự, Nghiên cứu khả sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ tro bay để xử lý nguồn nuớc bị ô nhiễm kim loại nặng kẽm niken, Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị Khoa học Phân tích Hố, Lý Sinh học Việt Nam lần thứ 2, Hà Nội, 12/2005, 424-428 Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khánh, Nghiêm Xuân Trường, Đỗ Đức Huệ, Chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro than bay sử dụng phân tích mơi trường, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 23 (2007) 160-165 10 Nguyễn Đức Chuy, Trần Thị Mây, Nguyễn Thị Thu, nghiên cứu tro bay phả lại thành sản phẩm chứa zeolit tính chất đặc trưng chúng, Tạp chí Khoa học số ,(2011), 160-165 46 11 Lê Thanh Sơn, Trần Kông Tấu, Xử lí tro bay làm vật liệu hấp phụ cải tạo đất, Tạp chí Khoa học đất, số 15, (2001), 64-68 12 Trần Thị Minh Huyền, Nghiên cứu biến tính tro bay Phả Lại với Polyme chức để tăng dung lượng hấp thụ crom ứng dụng xử lý nước thải, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (2012) Tiếng Anh 13 C Alkan, M Arslan, M Cici, M Kaya, M Aksoy (1995), A study on the production of a new material from fly ash and polyethylene, Resources, Conservation and Recycling, Vol 13 (3-4), 147-154 14 Chusid, Michael; Miller, Steve; & Rapoport, Julie (2009), "The Building Brick of Sustainability", The Construction Specifier 15 Duxson, P.; Provis (2000), "FAQs - Fly Ash Bricks - Puzzolana Green Fly-Ash bricks", Fly Ash Bricks Delhi 16 Halstead W (1986) "Use of Fly Ash in Concrete", National Cooperative Highway Research Project 127 17 Lide, D R., ed (2005), "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds", CRC Handbook of Chemistry and Physics 18 M Sarkar, K.P Acharya (2006), Waste Management, 26, 559-570 19 Nogawa, Koji; Kobayashi, E; Okubo, Y; Suwazono, Y (2004), "Environmental cadmium exposure, adverse effects, and preventative measures in Japan", Biometals 17 (5): 581–587 20 Nguyen Van Noi, Tran Dinh Trinh, Trinh Thang Thuy, Nguyen Quang Trong (2005), “Synthesis of zeolites from coal fly ash and their uptake properties of zinc and nickel ions”, The 2nd International Symposium on Advanced Materials in AsiaPacific Rim, Hanoi, April 1-4, 106-108 21 Osvaldo Karnitz Jr, L.V.A Gurgel, J.C.P de Melo, V.R Botaro, T.M.S Melo, R.P.de Freitas Gil and L.F Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology, 98, 1291-1297 22 R.K.Gupta, R.A.Singh, S.S Dubey (2004), “Removal of mercury ions from aqueous solutions by composite of polyaniline with polystyrene, Separation and Purification”, Technology, Volume 38, Issue 3, pp 225-232 23 S.Ghosal, S A Self (1995), Particle size-density relation and cenosphere content of coal fly ash, Fuel, Vol 74 (4), 522-529 47 24 Shaobin Wang, Hongwei Wu (2006), “Environmental – benign utilisation of fly as low –cost adsorbents”, Journal of Hazardous Materials B136, 482 – 501 25 S.Wang, Y Boyjoo, and J Zhu (2005), Journals of Hazardour Materials, B126, 9195 26 T.G.Winter (2003), “The Evaporation of a Drop of Mercury”, American Journal of Physics, 71, 783-786 27 V.M.Malhotra, P.S.Valimbe, M.A.Wright (2002), Fuel, 81, 235-244 28 “Managing Coal Combustion Residues in Mines”, Committee on Mine Placement of Coal Combustion Wastes, National Research Council of the National Academies, (2006) 29 Fly Ash Facts for Highway Engineers, Chapter - Fly Ash - An Engineering Material, (2001) 30 Geocities, Coal combustion by broducts (CCBs), (2005) 31 “Mercury as a Working Fluid”, Museum of Retro Technology 13 November (2008) 32 "Taum Sauk Reconstruction", Portland Cerment Association Retrieved (2012) 33 Literature review of fly ash in aspects of solid-state chemistry of fly ash and ultramarine pigments, University of Pretoria, ctd – Landman, AA, 14-37 (2003) 34 "Is fly ash an inferior building and structural material", Science in Dispute, (2003) 35 Synthesis and Characterization of Zeolite NaP Using Kaolin Waste as a Source of Silicon and Aluminum, Faculty of Geology, Institute of Geosciences, Federal University of Pará – UFPA, Marabá, PA, Brazil (2014) 36 Ta Ngoc Don, Vo Thi Lien, Zeolite from fly ash: Synthesis, characteristics and application II Study on the derive of fly ash to product containing P1 zeolite, Journal of Chemistry and Applications, No 3, pp 24-27 (2005) 37 Shaobin Wang, and Hongwei Wu, Environmental-benign utilisation of fly ash as low-cost adsorbents, Journal of Hazardous Materials, 2006, 136 (3), 482-501 38 E Pehlivan, S Cetin, Application of Fly Ash and Activated Carbon in the Removal of Cu2+ and Ni2+ Ions from Aqueous Solutions, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2008, 30, 1153-1165 39 Jakkapong Sasithorn, Dawan Wiwattanadate and Supin Sangsuk, Utilization of Fly Ash from Power Plant for Adsorption of Hydrocarbon Contamination in Water, Journal of Metals, Materials and Minerals, 2010, 20 (1), 5-10 48 40 I Grigorios, K Athanasios, K Nikolaos, V.Charalampos , Zeolite development from fly ash and utilization in lignite mine-water treatment, International Journal of Mineral Processing, Vol 139, pp 43–50 (2015) 41 Debabrata Chatterjee, Vidya Rupini Patnam, Anindita Sikdar, and S K Moulik Removal of Some Common Textile Dyes from Aqueous Solution Using Fly Ash, J Chem Eng Data, 2010, 55 (12), 5653–5657 42 M Visa, A Duta, Methyl-orange and cadmium simultaneous removal using fly ash and photo-Fenton systems, J Hazard Mater., Vol 244, pp 773–779 (2013) 43 Maria Visa, Luminita Isac, Anca Duta, Fly ash adsorbents for multi-cation wastewater treatment, Applied Surface Science, Vol 258, pp 6345– 6352 (2012) 44 Swarnima Agarwal, Ashu Rani, Adsorption of resorcinol from aqueous solution onto CTAB/NaOH/ flyash composites: Equilibrium, kinetics and thermodynamics, Journal of Environmental Chemical Engineering (2017) 526–538 ... thấy việc nghiên cứu hấp phụ ion Hg 2+ cần thiết Vì vậy, em lựa chọn đề tài: Nghiên cứu khả biến tính tro bay chất hoạt động bề mặt ứng dụng hấp phụ ion Hg2+ Mục đích nghiên cứu Tro bay sau xử... tiếp tục biến tính với chất hoạt động bề mặt để tạo chất có khả hấp phụ ion Hg2+ - Nhiệm vụ nghiên cứu Xử lý tro bay dung dịch NaOH chất hoạt động bề mặt Nghiên cứu, so sánh đặc trưng tro bay trước... Khảo sát hấp phụ tro bay sau xử lý biến tính với chất chất hoạt động bề mặt 39 3.3 Ảnh hưởng khối lượng tro bay biến tính với chất hoạt động bề mặt MBT đến khả hấp phụ ion Hg2+