Nghiên cứu tổng hợp vật liệu sắt oxit kích thước nano trên nền bentonit để xử lý asen trong nước ngầm

NGă TR B ăTĨIăNGUYÊNăVĨăMỌIăTR NG IăH CăTÀIăNGUYểNăVÀăMỌIăTR NGăHÀăN I LU NăV NăTH CăS NGHIểNăC UăT NGăH PăV TăLI U KệCHăTH S TăOXITăTRểNăN NăBENTONITă N CăNANO ăX ăLụăASENăTRONGă CăNG M TR NăQU CăVI T CHUYểNăNGÀNH:ăKHOAăH CăMỌIăTR MÃăS :ă8440301 NG IăH H NG NGăD NăKHOAăH C: ngăd nă1μăPGS.TS àoăNg căNhi m năv ăcôngătácμăVi năKhoaăh căv tăli u- Vi năHànălâmăKhoaăh căvàăCôngă ngh ăVi tăNam β.ăH ngăd nă2: TS.ăMaiăV năTi n nă v ă côngă tácμ Khoaă Môiă tr tr ng- Tr ngăHàăN i HƠăN iă- N mă2019 ngă iă h că Tàiă nguyênă vàă Môiă B ăTĨIăNGUYÊNăVĨăMỌIăTR TR NGă NG IăH CăTÀIăNGUYểNăVÀăMỌIăTR NGăHÀăN I LU NăV NăTH CăS NGHIểNăC UăT NGăH PăV TăLI UăKệCHăTH S TăOXITăTRểNăN NăBENTONITă N CăNANOă ăX ăLụăASENăTRONGă CăNG M HUYểNăNGÀNH:ăKHOAăH CăMỌIăTR TR NăQU CăVI T HƠăN iă- N mă2019 NG CỌNGăTRÌNHă TR NGă CăHOĨNăTHĨNHăT I IăH CăTÀIăNGUYểNăVÀăMỌIăTR NGăHÀăN I Cánăb ăh ngăd nă 1μă PGS.TS àoă Ng că Nhi măậ Vi nă V tăLi uăậ Vi nă Hànă lâmăKhoaăh căCôngăngh ăVi tăNam Cánăb ăh ngăd năβμăTS.ăMaiăV năTi năậ Khoa Môi tr TàiănguyênăvàăMôiătr ngăậ Tr ngăđ iăh că ngăHàăN i Cánăb ăch măph năbi nă1μ PGS.TS.Nguy năHuyăTùng Cánăb ăch măph năbi năβμăTS.ăTr năM nhăTrí Lu năv năth căs ăđ căb oăv ăt iμ H Iă TR NGă NGăCH MăLU NăV NăTH CăS IăH CăTĨIăNGUYÊNăVĨăMỌIăTR Ngày 17 tháng 01 n m 2019 NGăHĨăN I L IăCAMă OAN Tơiăxinăcamăđoanăđâyălàăcơngătrìnhănghiênăc uăkhoaăh căđ căl păc aăriêngătôi.ă K tăqu ănghiênăc uătrongălu năv nălàătrungăth căvàăth căhi nătrênăc ăs ănghiênăc uălýă thuy tă vàă nghiênă c uă trongă phòngă thíă nghi mă t iă Vi nă Khoaă h că v tă li u- Vi nă Hànă lâmăKhoaăh căvàăCôngăngh ăVi tăNamăd Ng căNhi mă- Tr iăs ăh ngăd năkhoaăh căc aăPGS.TS àoă ngăphòngăV tăli uăVơăc ,ăVi năKhoaăh căV tăli u,ăVi năHànălâmă Khoaăh căvàăCôngăngh ăVi tăNam Tôiăxinăcamăđoanăcácăk tăqu ănàyăch aăđ căcơngăb ătrongăb tăk ănghiênăc uă nàoăkhác.ăTơiăxinăhồnătồnăch uătráchănhi măv ăn iădungăđưătrìnhăbàyătrongăb năbáoă cáo Hà N i, ngày tháng n m 2019 TÁCăGI ăLU NăV Nă (Ký ghi rõ h tên) Tr năQu căVi t XÁCăNH NăQUY NăLU NăV Nă CH ăNHI MăKHOA QU NăLụăCHUYểNăNGÀNH PGS.TS.ăLêăTh ăTrinh ă I UăKI NăN PăL UăCHI Uă CÁNăB ăH NGăD N PGS.TS.ă ƠoăNg căNhi m TS.ăMaiăV năTi n L IăC Mă N L iă đ uă tiên,ă tôiă xină chână thànhă c mă n sâuă s că t iă PGS.TS.ă àoă Ng că Nhi m,ă Tr ngă phòngă V tă li uă Vôă c ă ậ Vi nă Hànă Lâmă Khoaă h că vàă Côngă ngh ă Vi tă Nam Vi năKhoaăh căv tăli u- Vi năHànălâmăKhoaăh căvàăCôngăngh ăVi tăNam; Ban giám hi uă vàă toànă th ă quýă th y,ă côă giáoă trongă khoaă Môiă tr nguyênăvàăMôiătr ngă ậ Tr ngă iă h că Tài ngăHàăN iăđưătruy năđ tăvàăgiúpăđ ătôiăsu tăquáătrìnhăh căt păvàă rènăluy n,ăc ngănh ăđưăt oăđi uăki năthu năl iăđ ătôiăth căhi năđ călu năv nănày Tôiăxinăg iăl iăc mă năt iăth yăgiáoăTS.ăMaiăV năTi n- Gi ngăviênăTr Tài ngunăvàăMơiătr ngăđưăh tălòngăgiúpăđ ,ăh ngă iăh că ngăd nă trongăsu tăqătrìnhă th c hi năvàăhồnăthànhănghiênăc u Xină c mă nă anhă Ph mă Ng că Ch c,ă anhă oànă Trungă D ng,ă ch ă Nguy nă Hàă Chiă phòngăPhânătíchăVơăc - Vi năKhoaăh cV tăli u,ăđưăgiúpăđ ătôiăv ăthi t b ămáyămócăs ă d ng Cu iăcùngătơiăxinăg iăl iăc mă năchânăthànhăt iăgiaăđìnhăvàăb năbè,ăđưălnăt oăđi uă ki n,ăquanătâm,ăgiúpăđ ăđ ngăviênătơiătrongăsu tăqătrìnhănghiênăc uăvàăhồnăthànhă nghiênăc uănày Trongăth iăgianăkhuônăkh ăc aăm tălu năv n,ăch căch năs ăkhôngăth ăbaoăquátătr nă v năđ căh tăcácăv năđ ăxoayăquanhăn iădungăc nănghiênăc uăc aălu năv n.ăVìăv y,ătơiă xinăchânăthànhăc mă năvàămongănh năđ cănhi uăýăki năt ăcácăth y,ăcơăgiáoăgópăýăb ă sungăchoălu năv nănày.ăQuaăcácăýăki năăđóngăgóp,ăgiúpătơi cóăth ăhồnăthi năh năv nă ki năth căc aămìnhătrongă ngăd ngăcácăv năđ ănghiênăc uăvàoăcu căs ng.ă Tôi xin chân thành c m n! Hà N i, ngày tháng n m 2019 TÁCăGI ăLU NăV Nă Tr năQu căVi t M CăL C M ă U 1.ăTínhăc păthi tăc aălu năv n β.ăM cătiêuănghiênăc u γ.ăN iădungănghiênăc u CH NGăI:ăT NGăQUAN 1.1.ăN căng măvƠătìnhăhìnhăơănhi m 1.1.1.ăAsenăvàăđ cătínhăc aăasen .3 1.1.β.ăS ăôănhi măasenătrongămôiătr ngăn 1.1.γ.ăTácăh iăc aăAsenăđ iăv iăconăng că ăVi tăNamăvàătrênăth ăgi i i 1.2 T ngăquanăv ăbentonite 1.β.1.ăThànhăph năc aăbentonite 1.β.β.ăTínhăch tăc aăbentonite 1.3.ăH păph ăvƠătraoăđ iăionăc aăv tăli u 10 1.3.1.ăPh ngăphápătraoăđ iăion 11 1.3.β.ăPh ngăphápăh păph 11 1.3.γ.ăM tăs ăcôngăngh ăx ălýăn căng mănhi măasen 19 1.4.ăL aăch năgi iăphápălo iăb ăasenăb ngăph ngăphápăh păph ătrênănanoăFe2O3 .22 ngăphápăch ăt oăt ngăh pănanoăs tăoxit .22 1.5.ăPh 1.5.1.ăGi iăthi uăv ănanoăoxităs t 22 ngăphápăt ngăh pănanoăoxităs t 25 1.5.β.ăCácăph CH NGăII:ă 2.1.ă iăt β.1.1ă IăT NGăPH MăVIăVÀăPH NGăPHÁPăNGHIểNăC U 30 ngăvƠăph măviănghiênăc u .30 iăt ngănghiênăc u 30 β.1.βăPh măviănghiênăc u 30 2.2.ăNguyênăli u,ăhóaăch t d ngăc ăvƠăthi tăb nghiênăc u 30 β.β.1.ăThi tăb ,ăd ngăc 30 β.β.β.ăHóaăch t .31 2.3.ăPh ngăphápăt ngăh păv tăli u 31 2.3.1 Quyătrìnhăt ngăh păv tăli uăs tăoxit, kíchăth cănanomet 31 2.3.2 Quy trìnhăt ngăh păv tăli uăs tăoxit/bentonităkíchăth cănanomet 32 2.4 Kh oăsátăvƠăt iă uăhóaăcácăđi uăki năph nă ngăt ngăh păv tăli u 34 β.4.1.ăKh oăsátă nhăh ngăc aănhi tăđ ănungăt iăquáătrìnhăt ngăh păv tăli u .34 β.4.β.ăKh oăsátă nhăh ngăc aăpHăt oăgelăt iăquáătrìnhăt ngăh păv tăli u 34 β.4.γ.ăKh oăsátă nhăh ngăt ăl th ătíchăAT/PVAăt iăqătrìnhăt ngăh păv tăli u .34 β.4.4.ăKh oăsátănhi tăđ ăt oăgelăt iăquáătrìnhăt ngăh păc aăv tăli u 34 2.4.5.ăKh oăsátă nhăh ngăt ăl ăth ătích Fe3+/(AT+PVA)ăt iăquáătrình t ngăh păv tă li u 34 ngăphápănghiênăc uăv tăli u .35 2.5 Ph β.5.1.ăPh ngăphápăphânătíchănhi t .35 2.5.2.ăPh ngăphápănhi uăx ăr 36 2.5.3 Ph ngăphápănghiênăc uăc uătrúcăhìnhătháiăh căc a v tăli u (ăkínhăhi năviăđi nă t ăquétăSEMăvàăhi năviăđi năt ătruy năquaăăTEM) 38 2.5.4 Ph ngăpháp xácăđ nhădi nătíchăb ăm tăriêngă(ăph 2.5.5.ăPh ngăphápăxácăđ nhăđi măđi nătíchăkhơngăc aăv tăli u 41 2.6.ăPh ngăphápăxácăđ nhăhƠmăl 2.6.1 Ph ngăphápăđoăBET) 40 ngăkimălo iăasenătrongăn c 42 ngă phápă phână tíchă asenă theoă tiêuă chu nă vi tă namă TCVN 6182:1996 (ISO 6595 : 1982 (E)) .42 2.6.2.Ph ngă phápă quangă ph ă h pă th ă nguyênă t (Atomic Absorption Spectrophotometric- AAS) .42 2.6.3 Ph ngăphápăquangăph ăphátăx ănguyênăt ăplasmaăc mă ng 43 2.7 Ph ngăphápănghiênăc uăkh ăn ngăh păph ăc aăv tăli u 44 β.7.1.ăPh ngăphápăh păph ăt nh 44 β.7.β.ăPh ngăphápăh păph ăđ ng 44 CH NGăIII:ăK TăQU ăVÀ TH OăLU N 47 3.1 K tăqu ăkh oăsátăm tăs ăy uăt ă nhăh ngăđ năs ăhìnhăthƠnhăphaăc aăv tăli uă nh ănhi tăđ ănung,ăpHăt oăgel,ăt ăl ătheo th ătích KL/PVA,ănhi tăđ ăt oăgel, .47 γ.1.1.ăV tăli uăoxitănanoăFe2O3 47 γ.1.β.ăV tăli uăoxitănanoăFe2O3/bentonit 54 3.2.ăNghiênăc uăkh ăn ngătáiăsinhăc aăv tăli uăGB 59 3.3.ăK tăqu ăth ănghi măhi uăqu ăx ălỦăAsenăđ iăv iăm uăn căth căt .62 3.4 Soăsánhăv iăcácănghiênăc uăđƣăth căhi n 62 CH NGăIV:ăK TăLU NăVÀăKI NăNGH 63 1.ăK tălu n 63 β.ăKi năngh 63 TÀIăLI UăTHAMăKH O 64 DANHăM CăCÁCăCH ăVI TăT T BET Brunauer- Emmett- TellerμăPh ngăphápăxácăđ nhădi nătíchăb ăm tă riêngăl yătheoătênăriêngăc aăγănhàăkhoaăh c SEM ScanningăElectronăMicroscopyμăHi năviăđi năt ăquét TEM TransmissionăElectronăMicroscopyμăHi năviăđi năt ătruy năqua XRD X-RayăDiffractionμăNhi măx ăR PVA Poli Vinyl Ancol AT Axit tartaric VLHP V tăli uăh păph HPVL H păph ăv tălý HPHH H păph ăhóaăh c GB V tăli uăFe2O3/Bentonit qmax Dungăl ngăh păph ăc căđ iăđ năl p Qan toàn Dungăl ngăh păph ăanătoànătrênăc t DANHăM CăB NG B ngă1.1 M tăs ăcôngăngh ăx ălýăn căng mănhi măasen 19 B ngă1.β.ă ánhăgiáăs ăb ăkh ăn ngăx ălýăc aăcácălo iăv tăli uăđangăđ cănghiênăc uă vàăs ăd ngă ăVi tăNam .21 B ngăγ.1.ăGiáătr ăẤpH c aădungăd chăh păth ăt iăcácăkho ngăphăkhácănhau 51 B ngăγ.β.ă nhăh ng c aăpHăđ năhi uăsu tăh păph ă(H%)ăđ iăv iăas(V)ăc aăoxitănanoă Fe2O3 52 B ngăγ.γ.ăDungăl ngăh păph ăc aăFe2O3 kíchăth B ngăγ.4 K tăqu ăxácăđ nhăhàmăl cănanometăđ iăv iăas(V) .53 ngăs tăătrênăbentonit .54 B ngăγ.5.ă nhăh ngăc aăth iăgianăđ năhi uăsu tăh păph ăăas(V) 55 B ngăγ.6.ă nhăh ngăc aăn ngăđ ăAs(V)ăđ nădungăl ngăh păph ăc aăv tăli uăGB1,ă GB2, GB3 56 B ngăγ.7.ăCácăthôngăs ăc aăph ngătrìnhăđ ngănhi tăh păph ăLangmuirăđ iăv iăAs(V)ă trênăcácăv tăli uăGB1,ăGBβăvà GB3 57 B ngă γ.8.ă Dungă l ngă ă h pă ph ă asenă c aă m tă s ă oxită s tă ph ă bentonită theoă ph ngă trìnhăđ ngănhi tăh păph ăLangmuir .58 B ng 3.9.ăN ngăđ ăionăAsenă(V)ăcònăl iătrongădungăd chăsauăkhiăđiăquaăc tăh păph 58 B ngăγ.10.ăK tăqu ăch yăc tăđ iăv iăasenăl năm tătrênăv tăli uăGB .59 B ngăγ.11.ăN ngăđ ăasenăthuăh iăđ căkhiăgi iăh pătrênăv tăli uăGB 60 B ngăγ.1β.ăK tăqu ăch yăc tăđ iăv iăasenăl năhaiătrênăv tăli uăGB .61 S ăh păph ăAs(V) c aăFe2O3 kíchăth cănanometăđ cămơăt ăkháăchínhăxácă b ngămơăhìnhăđ ngănhi tăh păph ăLangmuirăv iăh ăs ăh iăquiălàăλλ,64% Dungăl 35,097 mg/g ngăh păph ăc căđ iătínhătheoămơăhìnhăLangmuirăđ iăv iăAs(V) 3.1.2 V t li u oxit nano Fe2O3/bentonit 3.1.2.1 Xác đ nh hàm l ng kim lo i bão hòa v t li u Hàmăl ngăs tăăph ătrênăbentonităđ căxácăđ nhăvàăđ aăraă ăb ngăγ.4.ăT ăb ngă 3.4 nh năth y,ăkhiăhàmăl ngăs tăt măbanăđ uăt ngăt ă1%ăđ nă4%ăthìăhàmăl ngăs tă ph ătrênăbentonităt ng,ănh ngăkhiăhàmăl ngăs tăt măđ tăt ă4%ăđ nă5%ăthìăăhàmăl ngăă s tăph ătrênăbentonităăh uănh ăkhơngăthayăđ i.ăDoăđó,ăđ aăraăk tălu năhàmăl t mă4%ălàăthíchăh păđ ăph ătrênăbentonit.ă B ng 3.4 K t qu xác đ nh hàm l ngăs tă ng s t bentonit %ăFeăt m 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 %ăFeăph 0,83 1,55 1,73 1,78 1,80 3.1.2.2 Thành ph n pha, hình thái h c c a v t li u Ti năhànhăch păb ăm tăh tăBentonitătr căvàăsauăkhiăph ăl păoxităs tătrênăkínhă hi năvi.ăCácăhìnhă nhăchoăth yăs ăkhácănhauărõăr tăc aăb ăm tăh tăbentonitătr căvàăsauă khiăph ăoxităs t L păoxităs tăđ căph ăđ uătrênăb ăm tăBentonit.ă nhăSEMăc aăv tăli u ăhìnhă 3.10 3.11 choăth y,ăcácăh tăoxităFe2O3 cóăkíchăth Hình 3.10 nh SEM c a bentonit tr 54 că