Chế tạo vật liệu từ silicat và photphat, nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng trong môi trường nước của vật liệu và định hướng ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––––– NĂNG HỒNG NHUNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ SILICAT VÀ PHOTPHAT, NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA VẬT LIỆU VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––––– NĂNG HỒNG NHUNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ SILICAT VÀ PHOTPHAT, NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA VẬT LIỆU VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG Chun ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã số: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Thị Mai Việt THÁI NGUYÊN - NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Những kết luận luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, tháng năm 2015 Xác nhận Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Ngô Thị Mai Việt Năng Hồng Nhung i LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc , em xin chân thành cảm ơn Thầy giao , Cơ giáo Bơ mơn Hoa Phân tích va Khoa Hoa hoc , bạn làm luận văn em sinh viên nghiên cứu khoa học Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên tao điêu kiên thuân lơi va giup em trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè – người giúp đỡ động viên em suốt trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô Ngô Thị Mai Việt , cô giao đề tài hướng dẫn em hoàn thành luận văn Do khả thực nghiệm hạn chế số yếu tố khách quan khác nên luận văn em tránh khỏi thiếu sót.Em mong nhận góp ý bảo Thầy Cơ để luận văn em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2015 Học viên Năng Hồng Nhung ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời Cam Đoan I Lời Cảm Ơn II Mục Lục III Danh Mục Các Từ Viết Tắt IV Danh Mục Bảng Biểu V Danh Mục Các Hình VI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TÔNG QUAN 1.1 Tác dụng sinh hóa mangan niken 1.1.1 Tác dụng sinh hóa mangan 1.1.2 Tác dụng sinh hóa niken 1.2 Tình trạng ng̀n nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.3 Giới thiệu số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.3.1 Phương pháp trao đổi ion 1.3.2 Phương pháp kết tủa 1.3.3 Phương pháp hấp phụ 1.4 Giơi thiêu vê phương phap hâp phu 1.4.1 Sư hâp phu 1.4.2 Hấp phụ môi trường nước 1.4.3 Xác định dung lượng hấp phụ cân bằng, hiêu suât hâp phu hiệu suất giải hấp phụ 1.4.4 Các mơ hình trình hấp phụ 1.4.5 Quá trình hấp phụ động cột 11 1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 13 1.5.1 Nguyên tắc 13 1.5.2 Phương pháp đường chuẩn 14 1.6 Một số phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu hấp phụ 15 1.6.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 15 1.6.2 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 15 1.6.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 16 1.6.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 17 1.7 Môt sô công trinh nghiên cưu kha hâp phụ ion kim loại loại vật liệu chế tạo từ hóa chất 17 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 20 2.1 Thiết bị hóa chất 20 2.1.1 Thiết bị 20 2.1.2 Hóa chất 20 2.2 Chê tao vât liêu hâp phu (VLHP) tư silicat photphat 21 2.3 Nghiên cứu số đặc trưng hóa lí vật liệu hấp phụ 22 2.3.1 Ảnh SEM vật liệu hấp phụ 22 2.3.2 Diện tích bề mặt riêng vật liệu hấp phụ 22 2.3.3 Phổ hồng ngoại vật liệu hấp phụ 23 2.3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu hấp phụ 23 2.4 Xác định điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ 25 2.5 Xây dưng đánh giá đương chuân xac đinh nông đô Mn(II), Ni(II) theo phương phap quang phô hâp thu phân tư 26 2.5.1 Khảo sát khoảng nờng độ tuyến tính Mn(II) 26 2.5.2 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Ni(II) 27 2.5.3 Dựng đường chuẩn 28 2.5.4 Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng phép đo 35 2.6 Nghiên cứu khả hấp phụ số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 36 2.6.1 Ảnh hưởng thời gian 37 2.6.2 Ảnh hưởng pH 38 2.6.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu 41 2.6.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu 42 2.6.5 Ảnh hưởng ion Ca(II), Zn(II), Al(III) hỗn hợp ion Ca(II), Zn(II), Al(III) 45 2.7 Nghiên cưu kha hâp phu Mn(II), Ni(II) VLHP theo phương pháp hấp phụ đông 48 2.8 Xư li mâu nươc thai 51 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Tiêng Viêt 55 Tiêng Anh 56 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Từ nguyên gốc BET Brunaur – Emmetle – Teller IR Intrared Spectroscopy SEM Scanning Electron Microscopy UV – Vis Ultraviolet Visble XRD X-ray Diffration ppm Part per million iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Nồng độ giới hạn số ion kim loại nước thải công nghiệp Bảng 2.1 Điêm đăng điên cua VLHP 25 Bảng 2.2 Kết khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Mn(II) 26 Bảng 2.3 Kết khảo sát khoảng nờng độ tuyến tính Ni(II) 27 Bảng 2.4 Các thông số đường chuẩn Mn(II) 30 Bảng 2.5 Các thông số đường chuẩn Ni(II) 31 Bảng 2.6 Các giá trị b’ đường chuẩn Mn(II) 32 Bảng 2.7 Giá trị phương sai Mn(II) 33 Bảng 2.8 Các giá trị b’ đường chuẩn Ni(II) 34 Bảng 2.9 Giá phương sai Ni(II) 34 Bảng 2.10 Giá trị Sbi , LOD, LOQ Mn(II) Ni(II) 36 Bảng 2.11 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) 37 Bảng 2.12 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) 39 Bảng 2.13 Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) 41 Bảng 2.14 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) vật liệu 43 Bảng 2.15.Các thông số hấp phụ theo mơ hình Langmuir vật liệu hấp phụ 44 Bảng 2.16 Ảnh hưởng cac ion Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) vât liêu 46 Bảng 2.17 Ảnh hưởng hỗn hợp cac ion Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu 47 Bảng 2.18 Nồng độ ion Mn(II) sau mỡi phân đoạn thể tích 49 Bảng 2.19.Nồng độ ion Ni(II) sau mỗi phân đoạn thể tích 50 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 11 Hình 1.2 Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb 11 Hình 1.3 Mơ hình cột hấp phụ 12 Hình 1.4 Dạng đường cong phân bố nờng độ chất bị hấp phụ cột hấp phụ theo thời gian 12 Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo vật liệu hấp phụ từ silicat photphat 21 Hình 2.2 Ảnh SEM vật liệu hấp phụ 22 Hình 2.3 Phổ hờng ngoại củavật liệu hấp phụ 23 Hình 2.4 Giản đờ nhiễu xạ tia X vật liệu 24 Hình 2.5 Điêm đăng điên cua VLHP 25 Hình 2.6 Đờ thị khảo sát khoảng nờng độ tuyến tính Mn(II) 27 Hình 2.7 Đờ thị khảo sát khoảng nờng độ tuyến tính Ni(II) 28 Hình 2.8 Đường chuẩn xác định nờng độ Mn(II) 30 Hình 2.9 Đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) 31 Hình 2.10 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian Mn(II) 38 Hình 2.11 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian Ni(II) 38 Hình 2.12 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Mn(II) 39 Hình 2.13 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni(II) 40 Hình 2.14 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng Mn(II) 42 Hình 2.15 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng Ni(II) 42 Hình 2.16 Đường đẳng nhiệt hấp phu VLHP Mn(II) 44 Hình 2.17 Đường đẳng nhiệt hấp phụ VLHP Ni(II) 44 Hình 2.18 Ảnh hưởng ion Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II) vật liệu 46 Hình 2.19 Ảnh hưởng ion Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Ni(II) vật liệu 46 Hình 2.20 Ảnh hưởng hỡn hợp cac ion Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu 47 Hình 2.21 Khả hấp phụ động dung dịch Mn(II) 51 Hình 2.22 Khả hấp phụ động dung dịch Ni(II) 51 Hình 2.23 Sự hấp phụ động ion Mn(II) mẫu nước thải 52 Hình 2.24 Sự hấp phụ động ion Ni(II) mẫu nước thải 52 30 q(mg/g) 25 20 15 10 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 khối lượng(g) Hình 2.14 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng q(mg/g) Mn(II) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 khối lượng(g) Hình 2.15 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào khối lượng Ni(II) Như vậy, khối lượng vật liệu hấp phụ tăng đồng nghĩa với tăng cáctrung tâm hấp phụ, dẫn đếnhiệu suất hấp phụ Mn(II), Ni(II) tăng dung lượng hấp phụ giảm Với khối lượng vật liệu 0,1g dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ ion kim loại vật liệu cao Trong thí nghiệm tiếp theo, cân khối lượng vật liệu hấp phụ 0,1g 2.6.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu - Chn bi cac binh tam giác có dung tích 100mL - Dùng pipet lấy 25mL tưng dung dich Mn (II), Ni(II) có nờng độ thay đơi tư 10,00  150,00mg/L đôi vơi Mn (II) từ 10,00  100,00mg/L đôi vơi Ni (II) cho vào bình tam giác chuẩn bị sẵn - Lắc dung dịch nhiệt độ phòng băng máy lắc với tốc độ vòng/phút điêu kiên đa ưu vê thơi 150 gian lăc , kích thước hạt vật liệu , khơi lương vât liêu va pH cua môi trương - Lọc lấy dung dịch, pha chế dung dịch với điều kiện tối ưu tiến hành xây dựng đường chuẩn - Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ Mn(II), Ni(II) dung dịch trước sau hấp phụ Sau tiên hanh khao sat anh hương cua nông đô đâu đên kha hâp phụ Mn (II) Ni (II) vật liệu , thu kết bảng 2.13 Trên sơ kêt qua thu đươc , tiến hành xây dựng đường đẳng nhiệt Langmuir va đô thi biêu diên sư phu thuôc cua C cb /q vao C cb, tư đo tim gia tri dung lương hâp phu Mn(II) Ni(II) cưc đai cua vật liệu Bảng 2.14 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) vật liệu Ion kim loai Mn(II) Ni(II) Các thông số hấp phụ Nồng độ đầu C0 (mg/L) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb/q (g/L) H (%) 5,46 0,97 1,12 0,86 82,23 19,71 4,03 3,92 1,03 79,58 22,19 7,73 7,23 1,06 65,16 31,58 13,72 8,93 1,54 56,55 37,47 18,97 9,25 2,05 49,37 68,51 47,34 10,59 4,47 30,91 111,25 88,51 11,37 7,78 20,44 9,57 0,77 2,20 0,35 91,95 18,03 1,67 4,09 0,41 90,73 39,67 5,45 8,56 0,64 82,15 49,29 8,13 10,29 0,79 78,88 60,19 15,07 11,28 1,34 73,27 78,59 23,29 13,83 1,68 67,26 106,13 46,03 15,03 3,06 40,23 14 y = 2,424ln(x) + 1,118 R² = 0,990 12 q(mg/g) 10 0 20 40 Ccb(mg/L6)0 80 100 Hình 2.16 Đường đẳng nhiệt hấp phu VLHP Mn (II) 18 16 y = 3,274ln(x) + 2,901 R² = 0,99 q(mg/g) 14 12 10 0 10 20 30 40 50 Ccb(mg/L) Hình 2.17 Đường đẳng nhiệt hấp phu VLHP Ni (II) Bảng 2.15.Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir vật liệu hấp phụ Ion kim loạ i q ma x (mg/g) b (L/g) R Mn(II) 15,95 0,073 0,997 Ni(II) 18,48 0,155 0,997 Các kết nghiên cứu cho thấy , sư hâp phu Mn (II), Ni(II) vât liêu tuân theo mô hinh đăng nhiêt Langmuir (hê sô tương quan R cac phương trình lớn 0,99) Tư kết , chúng tơi tính giá trị dung lượng hấp phụ cực đại q max : đôi vơi Mn (II): qmax=15,95mg/g, đôi vơi Ni (II): qmax= 18,48mg/g Kết nghiên cứu cho thấy , dung lương hâp phu cưc đai Ni (II) lơn Mn (II) Điều co thê giai thich dưa vao ban kinh ion hidrat hoá cua cac kim loại lực ion với nhóm chức 3- (PO4 , 2- SiO3 ) bề mặt vật liệu Qua khảo sát ban đầu, mẫu nước thải mà xử lý, ngồi ion mangan niken, chứa số ion khác như: Ca(II), Al(III), Zn(II), Cu(II), Cr(III), Pb(II)… Do hạn chế thời gian nên bước đầu khảo sát ảnh hưởng ion Ca (II), Al(III), Zn(II) đến kha hâp phu Mn (II), Ni(II) vật liệu 2.6.5 Ảnh hưởng ion Ca (II), Zn(II), Al(III) hỗn hợp ion Ca (II), Zn(II), Al(III) Tiên hanh pha dung dich Mn (II), Ni(II) vơi sư co măt ion Ca(II), Zn(II), Al(III) - Các dung dịch riêng ion Ca(II), Zn(II), Al(III) pha lỗng từ dung dịch có nồng độ 1000mg/L - Đối với dung dịch hôn hơp ion Ca(II), Zn(II), Al(III)lần lượt lấy 200mL dung dịch ion có nờng độ 1000mg/L cho vào bình định mức 1000mL, dùng nước cất lần định mức đến vạch, thu dung dịch hỗn hợp gờm ba ion có nờng độ 200mg/L Sau từ dung dịch pha lỗng thành dung dịch có nồng độ nhỏ - Cân 0,1g VLHP cho va o cac binh tam giác có dung tích 100mL Hút 25mL dung dịch trêncho vào bình tam giác đa chuân bi săn - Lắc dung dịch nhiệt độ phòng (25 C ±1) băng máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút cac điêu kiên đa tơi ưu vê thơi gian lăc , kích thước hạt vật liệu , khôi lương vât liêu va pH cua môi trương - Lọc lấy dung dịch, pha chế dung dịch với điều kiện tiến hành xây dựng đường chuẩn - Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ Mn(II), Ni(II) dung dịch trước sau hấp phụ Các kết nghiên cứu thể bảng hình Bảng 2.16 Ảnh hưởng cac ionCa(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II) Ni(II) vât liêu Dung Ca(II) Zn(II) Al(III) Nồng độ dịch ion la nghiên Ccb q H Ccb q H Ccb q H (mg/L) cứu (mg/L) (mg/g) (%) (mg/L) (mg/g) (%) (mg/L) (mg/g) (%) Mn(II) C0 = 48,39 (mg/L) 19,83 23,05 27,19 28,89 32,36 35,18 39,48 7,14 6,34 5,31 4,88 4,02 3,28 2,24 59,05 52,39 43,85 40,33 33,17 27,14 18,46 0,0 18,21 7,52 62,29 18,21 7,52 62,29 18,21 7,52 62,29 10,0 20,0 30,0 50,0 70,0 90,0 19,94 21,84 25,03 27,43 33,49 38,53 7,08 6,61 5,81 5,21 3,7 2,44 6,95 6,53 5,71 4,58 2,85 2,22 6,82 5,81 4,53 3,37 2,41 1,55 58,71 54,77 48,17 43,19 30,65 20,21 19,83 23,61 27,49 29,87 32,85 35,58 39,66 20,48 22,14 25,35 29,96 36,89 39,42 7,14 6,21 5,23 4,64 3,89 3,21 2,19 8 6 Ca(II) Zn(II) 50 100 Al(III) Nồng độ Ca(II), Zn(II), Al(III) (mg/L) q(mg/g) q(mg/g) Ni(II) C0 = 51,57 (mg/L) 0,0 10,0 20,0 30,0 50,0 70,0 90,0 59,05 51,23 43,22 38,31 32,15 26,52 18,09 57,59 54,15 47,51 37,96 23,61 18,37 19,83 28,11 31,27 33,39 36,25 40,15 19,83 21,02 25,07 30,19 33,38 38,69 42,11 7,14 5,88 4,29 4,29 3,76 3,04 2,08 59,05 50,12 41,95 35,42 31,04 25,13 17,08 56,47 48,08 37,48 30,86 19,88 12,79 Ca(II) Zn(II) 50 100 Al(III) Nồng độ Ca(II), Zn(II), Al(III) (mg/L) Hình 2.18 Ảnh hưởng ion Hình 2.19 Ảnh hưởng ion Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả Ca(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II) vật liệu hấp phụ Ni(II) vật liệu Bảng 2.17 Ảnh hưởng hỗn hợp cac ionCa(II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu Mn(II) Nồng độ hỗn hợpion la(mg/L) C0 Ccb Ni(II) q H (mg/L) (mg/L) (mg/g) C0 (%) q Ccb H (mg/L) (mg/L) (mg/g) (%) 0,0 47,79 14,86 8,23 68,91 48,92 7,13 10,45 83,71 10,0 47,79 23,44 6,08 50,95 48,92 10,78 9,53 77,96 20,0 47,79 26,41 5,34 44,73 48,92 11,85 9,26 75,78 30,0 47,79 33,12 3,68 30,69 48,92 16,56 8,09 66,15 40,0 47,79 35,56 3,05 25,59 48,92 20,03 7,22 59,06 50,0 47,79 40,67 1,78 14,89 48,92 25,17 5,94 48,55 12 10 q(mg/g) Mn(II) Ni(II) 0 10 20 30 40 50 60 Nồng độ hỗn hợp ion(mg/L) Hình 2.20 Ảnh hưởng hỗn hợp cac ion Ca (II), Zn(II), Al(III) đến khả hấp phụ Mn (II), Ni(II) vật liệu Các kết thực nghiệm cho thấy, vùng nồng độ khảo sát, ion Ca(II), Zn(II), Al(III) có ảnh hưởng tới khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu hấp phụ, Khi nờng độ ion Ca(II), Zn(II), Al(III) tăng dung lượng hấp phụ Mn(II), Ni(II) VLHP giảm Nguyên nhân có mặt ion Ca(II), Zn(II), Al(III) gây hấp phụ cạnh tranh ion, ion kim loại bị hấp phụ phần, đồng thời ngăn cản hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu dẫn đến dung lượng hiệu suất hấp phụ ion vật liệu giảm Mặt khác kết nghiên cứu răng, ion Al(III) có ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu Sự ảnh hưởng ion Zn(II) Ca(II) đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu tương đương Điều giải thích sau: thơng thường, hấp phụ ion kim loại vật liệu ion có điện tích lớn bị hấp phụ mạnh Trong trường hợp ion có điện tích ion có bán kính lớn bị hấp phụ mạnh [1] Trong ba ion nghiên cứu, ion Al(III) có điện tích lớn nên bị hấp phụ mạnh Do ion Zn(II) Ca(II) có bán kính ion hidrat hố tương tự nên ảnh hưởng chúng đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu 2.7 Nghiên cưu kha hâp phu Mn (II), Ni(II) VLHP theo phương pháp hấp phụ đơng Q trình nghiên cưu kha hâp phu Mn (II), Ni(II) VLHP theo phương pháp hấp phụ động tiến hành sau : cho 2000mL dung dich Mn (II) có nờng độ 8,57mg/L 2000mL dung dich Ni (II) có nờng độ 9,49mg/L cố định pH = 4,0 đôi vơi Mn (II) pH = 5,0 đôi vơi Ni (II) qua hai côt hấp phụ (đường kính cột hấp phụ 1cm chiều dài cột hấp phụ 25cm) khác chứa 1g vât liêu hấp phụ vơi tôc đô dong 2,0mL/phút Sau môi phân đoan thê tich (50mL), xác định lại nồng độ Mn (II), Ni(II) dung dich kho i côt hâp phu Từ tính hàm lượng Mn(II), Ni(II) sau mỡi phân đoạn thể tích Khi nờng độ Mn(II) Ni(II) đầu xấp xỉ nồng độ Mn(II) Ni(II) đầu vào cột đạt cân băng hấp phụ Kêt qua nghiên cứu trình hấp phụ Mn(II) Ni(II) theo phương pháp hấp phụ động trình bày bảng hình Bảng 2.18 Nồng độ ion Mn(II) sau phân đoan thể tích Số lần cho Nồng độ Mn(II) (mg/L) V(mL) dung dịch dung dịch sau phân đoạn thể tích; Co = qua cột tính từ lần qua cột 8,57 (mg/L) 50 0,000 100 0,000 150 0,000 200 0,000 250 0,000 300 0,000 350 0,000 400 0,000 450 0,000 10 500 0,000 11 550 0,000 12 600 0,000 13 650 0,000 14 700 0,000 15 750 0,000 16 800 0,000 17 850 0,000 18 900 0,000 19 950 0,000 20 1000 0,000 21 1050 0,000 22 1100 0,000 23 1150 0,000 24 1200 0,000 25 1250 0,000 26 1300 0,041 27 1350 0,129 28 1400 1,348 29 1450 2,445 30 1500 3,535 31 1550 4,397 32 1600 4,879 33 1650 6,328 34 1700 7,376 35 1750 7,959 36 1800 8,451 37 1850 8,497 38 1900 8,512 39 1950 8,535 40 2000 8,558 49 Bảng 2.19.Nồng độ ion Ni(II) sau phân đoạn thể tích Số lần cho dung dịch qua cột 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Nồng độ Ni(II) (mg/L) thoát sau phân đoạn thể tích; Co = 9,49 (mg/L) 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,123 0,184 1,074 2,123 2,981 3,405 3,995 4,419 5,482 7,501 8,463 8,873 9,182 9,219 9,327 9,447 V(mL) dung dịch qua cột tính từ lần 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 50 Nồng độ Mn(II) thoát (mg/L) -1 500 1000 1500 2000 2500 VMn(II) mL Hình 2.21 Khả hấp phụ động dung dịch Mn(II) Nờng độ Ni(II) (mg/L) 10 0 -2 500 1000 1500 2000 2500 VNi(II) mL Hình 2.22 Khả hấp phụ động dung dịch Ni(II) Kết cho thấy, với 1g vật liệu hấp phụ hồn tồn 1250mL dung dịch Mn(II) có nờng độ ban đầu 8,57mg/L Ni(II) có nờng độ ban đầu 9,49mg/L 2.8 Xư li mâu nươc thai Mẫu nước thải chứa Mn(II) đươc lây tai hồ lắng xưởng tuyển khống(nước thải chưa qua xử lý) Cơng ty Kim loại màu Bắc Kạn (Bản Thi - Chợ Đồn - Bắc Kạn) vào lúc 9h ngày 08 tháng 10 năm 2014 Mẫu nước thải chứa Ni(II) đươc lây tai hờ lắng xưởng tuyển khống (nước thải chưa qua xử lý) Cơng ty TNHH Khai khống Bắc 51 Kạn (Băng Lũng - Chợ Đồn - Bắc Kạn) vào lúc 9h ngày 09 tháng 10 năm 2014, Quá trình lấy mẫu, xư li mâu bao quan mẫu theo đung TCVN5999-1995 Tiên hanh cho lít nước thai chưa Mn (II) (có nờng độ ban đầu 4,12mg/L) đươc đinh pH = 3,5 lít nước thải chứa Ni (II) (có nờng độ ban đầu 6,23 mg/L) đươc cô đinh pH = 5,0 chảy qua hai cột hấp phụ (đường kính cột hấp phụ 1cm chiều dài cột hấp phụ 25cm), môi côt chưa 1g vât liêu M vơi tôc đô dong 2,0mL/phút Sau môi phân đoan thê tich , xác định lại nông đô cua Mn (II), Ni(II) dung dich qua khoi cơt hâp phu , từ tính hàm lượng Mn(II), Ni(II) sau mỡi phân đoạn thể tích Kết thăm dò bước đầu khả hấp thụ Mn(II), Ni(II) nước thải Hàm lượng Mn(II) thoát ra(mg) vật liệu trình bày hình 2.22 2.23 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 -0,1 1000 2000 Vnước 3000 thải 4000 5000 (mL) Hình 2.23 Sự hấp phụ động ion Mn(II) mẫu nước thải Hàm lượng Ni(II) thoát ra(mg) 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 -0,2 1000 2000 Vnước 3000 thải 4000 5000 (mL) Hình 2.24 Sự hấp phụ động ion Ni(II) mẫu nước thải 52 Kết nghiên cứu cho thấy, với 1g vật liệu hấp phụ hồn tồn 1250mL dung dịch Mn(II) có nờng độ ban đầu 8,57mg/L 1100mL Ni(II) có nờng độ ban đầu 9,49mg/L mẫu giả hấp phụ 1200mL nước thải chứa Mn(II) với nồng độ ban đầu 4,12 mg/L 1100mL nước thải chứa Ni(II) với nồng độ ban đầu 6,23 mg/L Điều cho thấy, ảnh hưởng số ion lạ mẫu thực đến khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm thu được, rút số kết luận sau: Đã chế tạo vật liệu hấp phụ từ sắt(III) nitrat, silicat photphat, đãnghiên cứu số đặc trưng hoá lý vật liệu băng phương pháp SEM, BET, IR XRD Đã xây dựng đánh giá đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) Ni(II) băng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử Đã xác định điểm đẳng điện vật liệu hấp phụ pI= 7,8 Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu băng phương pháp hấp phụ tĩnh Đó là: thời gian tiếp xúc; pH dung dịch nghiên cứu, khối lượng vật liệu ảnh hưởng cation Ca(II), Al(III) Zn(II) Dung lượng hấp phụ cực đại ion theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir đạt 15,95mg/g Mn(II); đạt 18,48mg/g đối vơi Ni (II) Các ion Ca(II), Al(III) Zn(II) làm giảm khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu Đã nghiên cứu khả hấp phụ Mn (II), Ni(II) vât liêu theo phương pháp hấp phụ động Kết nghiên cứu cho thấy, với 1g vật liệu hấp phụ hồn tồn 1250mL dung dịch Mn(II) có nờng độ ban đầu 8,57mg/L 1100mL Ni(II) có nờng độ ban đầu 9,49mg/L mẫu giả Đã thăm dò khả xử lí Mn(II), Ni(II) mẫu nước thải vật liệu Kết cho thấy với gam vật liệu hấp phụ hồn tồn 1200mL nước thải chứa ion Mn(II) có nờng độ ban đầu 4,12mg/L hoăc 1100mL nươc thai chưa Ni(II) có nờng độ ban đầu 6,23mg/L TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiêng Viêt Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lí nước nước thải, Nhà Xuất Thống Kê Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh, Cao Hồng Phúc, Phan Thị Việt Hà (2013), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu oxit La2O3 kích thước nanomet để hấp thụ As(V) từ dung dịch”, Tạp chí Hóa học, tập 51, số 3AB, tr29-32 Nguyên Văn Duc , Nguyên Dương Tuân Anh (2010), “Ô nhiêm nươc bơi kim loại nặng khu vực cơng nghiệp Thượng Đình” , Tạp chí Khoa học , Đai hoc Qc gia Ha Nơi, tập 45, số 07, tr280- 297 Nguyễn Tinh Dung, Hờ Viết Q (1991), Các phương pháp phân tích lý hóa, Nhà Xuất ĐHSP Ha Nơi Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-vis, Nhà Xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Đỗ Trà Hương (2013), “Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II) đánh giá khả xúc tác oxi hóa xanh metylen phân hủy metylen xanh vật liệu oxit nano -Fe2O3”, Tạp chí Hóa học, T.51(3AB), tr.265-269 Hồng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ, tập 2, tập 3, Nhà Xuất Giáo dục Trần Văn Nhân (1999), Hóa lý tập 3, Nhà Xuất Giáo Dục Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lý tập 2, Nhà xuất Giáo dục 10 Nguyễn Thị Tố Loan (2011), Nghiên cứu chế tạo số nano oxit sắt, mangan khả hấp phụ asen, sắt, mangan nước sinh hoạt, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 11 Nguyễn Thị Tố Loan, Nguyễn Thị Yến (2014), “Nghiên cứu khả hấp phụ 3+ Fe vật liệu nano ZnO pha tạp Ni”, Tạp chí Hóa học, T.52(5A), tr.229-232 12 Ngơ Thi Mai Viêt (2014), “Đanh gia kha hâp phu Fe (III), Cr(VI) vật liệu đá ong biến tính” , Tạp chí Phân tích Hóa , Lý Sinh học, tâp 19, sô 2, tr.24-31 13 Ngô Thị Mai Việt (2010), Nghiên cứu tính chất hấp thu đá ong khả ứng dụng phân tích xác định kim loại nặng, Luận án Tiến sĩ Hoá học, Trường ĐH KHTN - ĐHQG Hà Nội Tiêng Anh 14 A Akilil, M Mouflih, S Sebti (2004), “Removal of heavy metal ions from water by using calcined phosphate as a new adsorbent”, Journal of Hazardous Materials A 112 (2004), pp 183 – 190 15 Abdusalam Uheida, German Salazar-Alvarez, Eva Bjorkman, Zhang Yu, Mamoun Muhammed (2006), “Fe3O4 and γ-Fe2O3 nanoparticles for the adsorption of Co 2+ from aqueous solution”, Jounal of Colloid and Interface Science, 298, pp 501-507 16 Atul Kumar Kushwaha, Neha Gupta, M.C Chattopadhyaya (2013), “Dynamics of adsorption of Ni(II), Co(II), Cu(II) from aqueous solution onto newly synthesized poly(N-(4-(4- (aminophenyl)methylphenylmethacrylamide)))”,Arabian Journal of Chemistry, pp.1-9 17 Carol A Martinson, K J Reddy (2009), “Adsorption of arsenic (III) and arsenic (V) by cupric oxide nanoparticles”, Journal of Colloid and Interface Science, 336, pp 406 -411 18 David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill, The United States of America 19 Gao-Sheng Zhang, Jiu Hui Qu, Hui Juan Liu, Rui Ping Liu and Guo Ting Li (2007), “Removal mechanism of As(III) by a novel Fe-Mn binary oxide adsorbent: Oxidation and Sorption”, Environmental Science Technology, 41, pp 4613-4619 20 Shitong Yang, Jiaxing Li, Dadong Shao, Jun Hu, Xiangke Wang (2009), “Adsorption of Ni(II) on oxidized multi-walled carbon nanotubes: Effect of contact time, pH, foreign ions and PAA”, Journal of Hazardous Materials (166) pp.109-116 21 3500 – Mn D,Persunlfate Method, Standard Methods ... NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––––– NĂNG HỒNG NHUNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ SILICAT VÀ PHOTPHAT, NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA VẬT LIỆU... tạo vật liệu oxit nano, vật liệu canxi photphat… Cũng theo hướng nghiên cứu đó, chúng tơi chọn đề tài: Chế tạo vật liệu từ silicat photphat, nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường. .. trường nước vật liệu định hướng ứng dụng Trong đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ silicat photphat (vật liệu hấp phụ) - Nghiên cứu số đặc trưng hóa lý vật liệu