Nghiên cứu xử lý phốt phát trong nước bằng vật liệu fe nano

26 45 0
Nghiên cứu xử lý phốt phát trong nước bằng vật liệu fe nano

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng M CL C L IC NG QUAN TÀI LI U - hoàn thành khóa lu n này, em xin bày t lòng bi ThS Nguy n Xuân Huân ng d n, ch d q trình th c hi 1.1 Khái qt v cơng ngh nano v t li u nano 1.1.1 Khái ni m n Em xin chân thành c 1.1.2 Tính ch t c a v t li u nano y, cô b môn Th ih c u ch v t li u nano n tình truy t ki n th c cho em c v a qua c ti p thu trình h c t p s hành trang quý báu m, tính ch t c a Fe0 nano nh ng ng d ng x ng -6 th ng Qu c gia Hà N V n ki n th c nh n em su t i h c Khoa h c T nhiên m, tính ch t c a Fe0 nano em có th hồn thành t t công vi c sau Em xin g i l i c nghi m b môn Th t n th y, cô, anh, ch b n phòng Thí ng ng ng i h c Khoa h c T nhiên ng d ng x lý ô nhi ng c a Fe0 nano 1.3 T ng quan v ô nhi m ph lý 11 1.3.1 Vòng tu n hồn ph t t nhiên 11 u ki n t t nh t cho em hồn thành khóa lu n Cu i em xin g i l i c ngu ng l c l n nh t, t o m 1.2.2 M t s i thân b u ki n v c v t ch t l n tinh th n cho em 1.3.2 Nhu c u s d ng ph t th gi i 12 1.3.3 Ô nhi m ph c 13 1.3.4 Hi su t th i gian h c t p ng c a 13 NG, N U 18 EM XIN CHÂN THÀNH C ng nghiên c u - 18 Hà N 2.2 N i dung nghiên c u 18 2.2.1 Nghiên c v t li Sinh viên HI N u ch v t li u Fe0 nano phân tích m t s mc a u ch c 18 2.2.2 Nghiên c u m t s y u t n hi u qu x lý ph t phát b ng v t li u Fe0 nano 18 2.4 u - 18 2.4.1 p, phân tích t ng h p tài li u 18 2.4.2 t o b o qu n v t li u Fe0 nano 18 2.4.3 2.4.4 um ts m c a v t li u Fe0 nano 19 nh ph t phát b ng n 21 2.4.5 trí thí nghi m kh o sát kh lý c a Fe i v i ph t phát 22 T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 24 3.1 K t qu Hi n i K54 Khoa h ng Hi n u ch s t nano nh ng thu c tính c a s ii K54 Khoa h c 24 ng Khóa lu n t t nghi p 2013 3.1.1 Fe0 ng u ch c theo 24 m c a h t Fe0 3.2 K t qu xây d Khóa lu n t t nghi p 2013 c 25 ng DANH M C HÌNH Hình C u trúc lõi v c a phân t Fe0 ng chu n ph t phát - 29 3.3 Nghiên c u m t s y u t n hi u qu x lý ph t phát b ng v t li u Fe0 nano - 30 3.3.1 ng c a th 3.3.2 ng c 3.3.3 ng c a n Fe0 n hi u qu x lý 34 3.3.4 ng c a n ph n hi u qu x lý 36 3.3.5 ng c a ion Fe2+ n hi u qu x lý 30 n hi u qu x lý 32 Hình Nhu c u s d ng P th gi Hình Hi .12 ng tia X nhi u x m t tinh th ch t r Hình S u ch 20 c theo .25 Hình nh nhi u x tia X c a v t li u Fe0 nano 25 Hình nh nhi u x tia X m u s u ch b i Yuan-Pang Sun, Xiao- qin Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H Paul Wang 26 n hi u qu x lý 38 K T LU N VÀ KHUY N NGH 41 TÀI LI U THAM KH O 43 PH L C - 46 Hình nh ch p SEM m u s t nano .27 Hình nh ch p SEM m u s c t ng h p b i Yunfei Xi, Megharaj Mallavarapu, Ravendra Naidu 28 Hình nh c p TEM m u s t nano 28 Hình 10 ng ph 30 Hình 11 Hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano theo th i gian .31 Hình 12 Kh lý c a s i v i ph t phát theo th i gian c a Talal Almeelbi, Achintya Bezbaruah .32 Hình 13 n hi u qu x lý ph t phát b ng v t li u Fe0 nano 33 ng c Hình 14 Kh Ta p ph ph t phát b i v t li u Fe0 nano Hình 15 Kh lý ph t phát ng h p ph in pH khác theo c a v t li u Fe0 nano .35 ng nhi t Langmuir c a ph t phát v t li u Fe0 nano 37 Hình 17 N ph t phát sau x lý b i v t li u Fe0 nano hi u su t x lý theo n ph t phát ng c a ion Fe2+ hi u qu x lý ph t phát b i v t li u Fe0 nano 39 Hình 18 Hi n iii K54 Khoa h ng Hi n iv K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ng DANH M C B NG M x lý b i Fe0 B ng Các h p ch t gây nhi m có kh B ng Tích s tan c a m t s h p ch t photphat v i canxi, s t, nhôm B ng K t qu m n m nh m , ngành công nghi .9 250oC 16 quang D m t ph n to l n cho n n kinh t qu c dân c v v ô nhi ng, suy ki t nhi u ngu n tài nguyên quý giá 29 s c ik B ng Kh lý ph t ph c b ng v t li u Fe nano theo th i gian 30 ngu B ng Kh lý ph c b ng v t li u Fe0 nano theo pH .32 m i ho B ng ng c B ng ng c a n B ng ng c a ion Fe2+ ng Fe0 n kh ph n hi u qu x lý ph c tài nguyên thiên nhiên quý giá, y u t không th thi ng s ng tr t V y mà ngu v n c th i c xà phòng n hi u qu x lý n th c tr ng ô nhi m c m t hi n nhi lý ph t phát U ã th i vào ngu 39 ày c t ki t nhi m b n ngu c b i dòng i nhà máy Các ho ng công nghi n xu t t l a, công nghi p d t may, x c phân bón cm ng l n ch ch ph t phát m t nh ng ngun nhân gây hi ng khơng nh c cho cs n môi sinh cu c s quy trình x lý nh m lo i b ch kh c m t, i c tìm c h i nói chung nói riêng t s c to l n khoa h M t nh ng nghiên c u m i hi c th gi nano) vi c x lý ô nhi m h c r t nhi u nhà s d ng s t nano (Fe0 c th i có ch a h p ch t , ph t phát, kim lo i n ng, hoá ch t b o v th c v c [11,13-23] Theo tài li u Fe0 nano ng, vi c s d ng Fe0 nano x lý ô nhi t c an toàn v i t hi u su t r t cao, v i giá thành h p lý Hi n nay, vi c nghiên c u s d ng v t li u Fe0 x lý ph t phát c c ta m c p nghiên c u r t m i m Vì v y, c n ph i có Hi n v K54 Khoa h ng Hi n K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng nghiên c u c th cho vi c ng d ng công ngh v t li u Fe0 c lý ph t phát c, Nghiên c u x lý ph t phát li u Fe0 nano m t nh ti p nh M c tiêu c - Nghiên c u m t s y u t n kh [4] Công ngh nano (nanotechnology) ngành công ngh u ch c p ph ph t phát c a v t ng ng d ng công ngh x n vi c phân tích, thi t k , ch t o ng d ng c u trúc, thi t b h th ng b ng vi c c nghiên c u ch t o v t li u Fe0 nano n c a v t li u Fe0 nano li u Fe0 nano nh c tài là: ng d ng quy trình cơng ngh 1.1 Khái ng ph t phát n s phát tri n c a t - - c b ng v t c cơng ngh tiên ti n, góp ph n cho vi c làm gi T NG QUAN TÀI LI U x ng nghiên c u có tri n v ng th c ti n cao, c nh m x ng x lý ph t phát ng d ng v t li u Fe0 góp ph n tìm hi u thêm v v Khóa lu n t t nghi p 2013 c u c quy mô nano mét (nm, 1nm =10-9m) V t li u nano v t li u mà c u trúc c a thành ph n c u t o nên ph i có nh t m t chi c nano mét V t li u nano t n t i t li u nano r tr ng thái: r n, l ng, khí c quan tâm nghiên c u nhi u nh n v t li u l ng khí Có th phân chia v t li u nano thành lo i (d ng) sau: V t li u nano m t chi u v t li u ch có m t chi u nh t có kích th c nano mét, hai chi u l i t Ví d V t li u nano hai chi u v t li mét Ví d c chi c nano V t li u nano ba chi u (còn g i v t li u nano không chi u) v t li u có c nano mét Ví d Ngồi ra, có v t li u có c có m t ph n c a v t li chi u, m t chi u, hai chi c nano mét, ho c c u trúc c a có nano khơng n Phân lo i theo tính ch t v t li u th hi n s khác bi t c nano: - V t li u nano kim lo i - V t li u nano bán d n - V t li u nano t tính - V t li u nano sinh h c [4] M m vô quan tr ng c a v t li c ch c nano mét (nm) Chính v y mà t ng s nguyên t phân b b m t v t li u nano t ng di n tích b m t c a b m t c a v t li u l t nhi u so v i v t li u t hi n c bi t kh Hi n K54 Khoa h ng Hi n , h p ph V v t li u nano nhi c nh c c tính d ng, phân t , v t li u K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng nano xu t hi n ba hi u ng chính: hi u Các nghiên c u cho th y tính ch ng t , hi u ng b m t hi u ng li c Hi u i v i v t li m r t nhi u nguyên t , hi u ng t b u trúc nano có ngun t ng t th hi m t ch i nguyên t , có m ng t có th ng gi c coi t nguyên t u có bi u hi u ch v t li u nano [2] bi n d v kim lo n s d ng k thu cl nd nb m t, g i t t hi u ng b m t s tr nên quan tr ng làm cho tính ch t c a v t li u c nanomet khác bi t so v i v t li u d ng kh i Chính v y hi u nb m n p ph ho ng b m av t li u nano s l nh ng ng d ng m tác, h p ph nhi u hi u ng khác mà nhà khoa h c xúc c s d ng v i k thu Các v t li u truy n th lý, hóa h im ts d n c a kim lo i, nhi nóng ch y, nhi ng lý, hóa c l i chúng s c mà c t i h n Ví d th y h ng ngày s i Hi khơng ng g i hi u ng kích t li u b u có s i tính ch n tr c a m t kim lo i nh lu t Ohm N u ta gi xu ng nh ng t trung bình c nh lu t Ohm s c a v t li c nano s tuân theo quy t Hi n sôi, ng v t lý hóa h c ch b t bi n n c ng l n 100nm) Khi gi c c a v t li u nano mét (nh b t bi n n ng v t c g i c c a v t li u n t kim lo ng n tr ng t K54 Khoa h t li u nano t t ot h c ho c k t h p c hai g i lên có th - lý t phân: phân b t hi u qu có th ch t o h t g pháp nh nhi t t phân laser pha khí: c bi o h t s n v i tên g i RNIP (Reactive Nanoscale Iron Particles) hematit ho c geolit b ng H2 nhi cao (350- 6000) Sau làm l nh chuy n h t s i d ng khí, m t l p v b ơxy hố hình thành b m t v t li u hai pha g m Fe3O4 c bi £-FeO ng k t t a: m t nh ng t o h t ơxít s t o ôxít s t b c hydroxit s t b ô xi hóa m t ph n b ng m t ch nh p dung d ch có t l Fe+2 Fe+3 c c dùng ph bi t o h t Fe3O4 nano kh c-trong-d ho t hóa b m t d u u t dung d c h t d dàng V i c b b y b i phân t ch t t o h t nano kim lo c hình thành tr c ti p t dung d ch mu i kim lo i có ch ng c ch t lý, hóa nano v i quy mơ l c s n xu t t ct ih n l c bi t nh m t o s bi n nguyên t ho c ion Ph n l n v t li u nano mà dùng hi ph c u c a v t li phá c micro ho c nano d ng c l n (có th >10) mà không làm phá hu v t li u c nm, s nguyên t n m b m t s chi m t so v i t ng s ngun t Chính v y hi u a v t v t li u nano ng so v i v t li u truy n th ng i lên: Khi v t li xu ng c n 100nm, nên xu ng: Bao g Hi u ng b m t l n, t , quang, hóa h c t i h n kho ng t c trung bình hóa v i r t nhi u ngun t (1 µm3 có kho ng 1012 ngun t ) có th tính ch u có kíc tính ch ng t ng Hi n c) K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 pha l ng: vào m t dung d ch ion kim lo kh thành h t kim lo u su t c c bi c nano i FeBH Do s pha l th p Fe0 + 2H2O n g pháp ch t o Fe nano ng 4Fe2+ + 4H+ + O2 pH th t ph n ng kh c a Fe nano n u ki ng, Fe nano ph n ng t c có th t ch tr thành m t v t li u có kh lý nhi m t t [4] n, b m t ôxit không v t b Di n tích b m t riêng n t , giúp Cùng v c v t li u, c u trúc lõi - v , k t c u di n tích b m t t y u t quan tr ng - Ph n lõi bao g m ch y u Fe0 nano cung c ph n ng v i ch t gây ô nhi ng kh cho ng phép ph n ng x y - Ph n v ph n l n ôxit s c hình thành t s ơxi hóa Fe L p v cung c p nh ng thơng tin hóa h c ph c t p (ví d : s h p ph n tính ch t v t lý hóa h c c a phân t v t li u So v i phân t nano có di n tích b m t riêng l c micro phân t c 1- l n Di n tích b m t riêng l n cho t tính ch t làm cho phân t Fe0 nano nhi ph n ng v i ch t ô nhi m v i t b m t phân t t mang hút ch y u anion tt mang có th hình thành ph c gi a b m t v i cation (ví d ion kim lo i) a C u trúc lõi - v [8] hóa h c) Các nhà nghiên c p s t ơxit có kh ph t phát + 2H2O Fe(OH)3 có th b dehydrat thành FeOOH nano Hi n nay, ng d ng c a Fe0 nano ch y u d 3+ Fe3+ ph n ng v i OH- ho c H2O t o hydroxit oxyhydroxit; t o h t nano, dây nano, ng nano, màng nano, b t nano Fe2+ + H2 + 2OH- Fe2+ ti p t c b ôxy hóa thành Fe3+ o v t li u nano d a nguyên t ày có th 2Fe2+ + 4OH- n nhi u nh t s d ng r ng rãi nh ng t c v t lý hóa h ng 2Fe0 + O2 + H2O d ng ch t kh m nh (NaBH4) hóa tr Các h t s t t ng h d Khóa lu n t t nghi p 2013 ng i v t li u khác c T tính c a h t Fe0 nano m t l p m ng ch a ôxit ho c kim lo i quý lên T tính c a h t Fe0 tránh s ơxi hóa s t ng nhi ch t l ng t , ng d ng sinh y ch t ng nhà nghiên c u l ng mu b m tl nh ng phân t l ng c c, v t li u Fe0 ng k m di n tích ti p xúc gi a phân t nano ch t ô nhi m gi m s v n chuy n phân t nano t i nh v phân t nano không b k u tiên s t o thành Fe2+ b m t; Hi n u qu c a ph n ng Các nhà khoa h [20 d ng tinh b t b c h chúng b k ck t qu kh quan Ngoài m t s nhà khoa h c s d ng ch t phân tán ho c khu y v c a phân t Fe0 nano S hình thành l p v ôxit bao quanh phân t s m ô nhi m Vì v ng vi c phân tán h t nano t tính m t nh ng y u t quan tr Hình C u trúc lõi c mơi c tính Do có di n tích n chuy n t t t i v trí nhi m Fe0 nano có kh Nh nh t i v i ch t h p ch t ô nhi m so v i h t Fe0 micro Vì v y nghiên c u ch t o v t li u K54 Khoa h ng Hi n K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Fe0 nano, ng d ng x Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ng c n vai trò c a ch t phút Dung ng h p ph c nh lu t Freundlich 3,5mg Asen/g s t nano 250 C Xiaomin Dou nnk (2010) [20 phân tán cs d nano cao, Fe0 Trong nghiên c u c a J.Cao W Zhang (2006) SM Ponder J Gdarab T.E Mallouk (2000) [25 y hi u su t lo i b Cr (VI) r t cao kho ng 65 110mg Cr/g Fe nano Cr (VI) b kh xu c k t h p vào l p a clo, kim lo i n ng ch khác a) S phân h y c a h p ch t h v ôxit s t (Crx Fe1-x) (OH)3 ho c Crx Fe1 x(OOH) Theo nghiên c u c a Yunfei Xi a Clo nnk (2010) [22], Fe0 Fe nano có th kh h u h t h p ch t h Poly Clorua Biphenyl (HCB), Poly Chlorinated Biphenyl (PCB), diclodiphenyltricloetan pH = sau 15 phút t c (DDT),trichloroethene (TCE) thành h p ch b c hsin Shih nnk (2011) [23 h p ch c ng m t i m - S lo i b Selen c s ch Fe0 nano có kh RX + Fe0 + H+ u lo i b Selen b ng Fe0 nano Trong Mondal nnk (2011) [7 thí nghi m sau gi g Fe0 c lo i b hoàn toàn, s lo i b Selen b i t 155mg/g - S lo i b Nitrat h i quân c a M Sau sáu tu n phun h t Fe0 nano xu ng gi ng th nghi m, m t tiêu chu n b m t ch t xúc tác c th nghi x lý Yu-Hoon Hwang nnk (2011) [24 c ng m sau x lý có n i v i h p ch t h u uv s n ph m t o c a trình kh nitrat b i Fe0 nano K t qu nghiên c RH + Fe2+ + X- ph m c a ph n ng kh nitrat b i Fe0 nano b lo i b kh i dung d ch t i pH cao - Lo i b asen María E Morgada nnk Fe n hành thí nghi m n ng TT c cho th y ngo i tr n ng Asen b h p ph phút g n 99% b h p ph sau 60 K54 Khoa h ng Tên nhóm ch t h p nano Tên ch t h p ch t ch t p ph As (III) pH =7) b m t v t li u K t qu thu Hi n c 97% c lo i b vòng 1gi c lo i b hồn tồn vòng 1,5 gi S ph n c a d c nghiên c n b) Lo i b kim lo i n ng (1mg/l i c) S lo i b ch t ô nhi Fe0 nano 400g/l Patanjali Varanasi nnk (2007) [17 h y th p có th s khu ch tán th p c Theo Wei xian Zhang nnk (2003) [19], Fe0 n Pb T i t 99,9% Hi u su t c a ph n ng 0,05g Fe0 kh xu ng Ni(0) Hi u su t kh 0,13g Ni (II)/g Fe0 nano c kh sau nghiên c u trình kh PCB b i Fe0 nano K t qu c 38% PCB b phá h y m n Fe0 nano t i nhi phòng Theo tác gi , t l phá c t ng h p nghiên c u kh lo i b nano có th lo i b > 99% Pb (401,8 mg/g) Ngoài Fe0 nano có kh ng h c nh ng pH t i trình kh HCB b i Fe0 nano K t qu 24 gi n ch, ch t h u - Lo i b Crom Chì c Các ch t nhi m mà Fe0 nano t b nhi m, tr m tích t ng ng u trình lo i b Asen ng c a y u t ph t phát, cacbonat, silicat, nitrat, clorua, sunfat), axit humic ng Fe0 nano có th x lý nhi u ch t nhi có th x lý bao g m h p ch t h c b i Fe0 nano s kh c tính cho electron kh nhi u ch t ô nhi m v i t Yang ng 1.1 Cacbontetraclorua (CCl4) Các h p ch t Clo metan Hi n 1.2 Cloroform (CHCl3) K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 TT Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Tên nhóm ch t h p TT Tên ch t h p ch t Tên nhóm ch t h p ch t Các h p ch t Trihalo metan 1.3 Diclorometan (CH2Cl2) 8.2 TNT (C7H5N3O6) 1.4 Clorometan (CH3Cl) 9.1 Th y ngân (Hg2+) 2.1 Bromform (CHBr3) 9.2 Niken (Ni2+) 2.2 Dibromoclorometan (CHBr2Cl) 9.4 Chì (Pb2+) 3.1 Hexaclorobenzen (C6Cl6) 9.5 Crôm (Cr6+) 3.4 Triclorobenzen (C6H3Cl3) 1.3 T ng quan v ô nhi m ph t phát Ph t phát (PO43-) d ng t n t 4.1 Tetracloroeten (C2CL4) ng th c v t, vi sinh v 4.3 cis- Dicloroeten (C2H2Cl2) v 4.5 1,1- Dicloroeten (C2H2Cl2) s ng Do v y, P tr thành y u t sinh thái v a mang tính gi i h n, v l Ph t có m t ph bi n v Hi n i d ng qu ng m tích apatit, mu i khống Ngồi 6.2 PCBs Q trình phong hóa khống hóa h p ch t h i phóng t o thành mu i c a axit photphoric ch a ion PO4 , HPO4 , H2PO4 n, 6.3 Pentaclorophenol d chuy i th i a h sinh thái, xây d ng thành phân t h u ph t nhi u cation khác khoáng M t ph ng th c v t ch t ng k t h p v i t hình thành k t t a mu i t b r a trôi xu ng sông bi n, tr thành ngu n ng cho loài th c v t thu sinh h p th , phân tán vào chu i th th c v t thu sinh ch ,m tl nn aPh n hoà thành P 8.1 NNitrosodiummetylamin (NDMA) (C4H10N2) K54 Khoa h ng v ti t, ch t th i b vi sinh v t phân h y, gi i phóng P tr l 7.3 Tropaeolin 10 t, t n t i ch y xác bã th c v (C12H9N2NaO5S) Các h p ch t h u 6.1 Các h p ch t hydrocacbon 7.1 Màu vàng (C16H11N2NaO4S) t sinh 4.8 Lindan (C6H6Cl6) 7.2 Chrysoidin (C12H13ClN4) Thu c nhu m h sinh ng bên v i 200 lo i khoáng khác ch y 6.4 1,1,1- trichloroetan s ng ch nh 4.7 DDT (C14H9Cl5) Các h p ch t polycloro khác c i T l P so v i ch 4.4 trans- Dicloroeten (C2H2Cl2) 4.6 Vinylclorua (C2H3Cl) Thu c b o v th c v t lý n hình c a ph t (P) 1.3.1 Vòng tu n hoàn ph t t nhiên P ngun t ng có vai trò quan tr 4.2 Tricloroeten (C2HCl3) 10.2 Nitrat (NO3-) Ngu n: Zhang c ng s , 2003 [19] 3.5 Diclorobenzen (C6H4CH2) Các h p ch t Clo eten 10.1 Perclorat (ClO4-) 10 3.3 Tetraclorobenzen (C6H2Cl4) Các h p ch t clo benzen 9.3 Cadimi (Cd2+) Các kim lo i n ng 2.3 Diclorobromometan (CHBrCl2) 3.6 Clorobenzen (C6 H5Cl) Tên ch t h p ch t ch t 3.2 Pentaaclorobenzen (C6HCl5) ng ng t ph n ti p t c tham gia vòng tu n hồn, ph n l i chìm xu Hi n 11 K54 Khoa h y ng Khóa lu n t t nghi p 2013 v c vùng c có s Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ng m nh ho c tr i, P m l i t ng quan ch t ch c t nhiên ng n s phát tri , nh t 1.3.2 Nhu c u s d ng ph t th gi i [9] Hi n th gi i, khai thác ph t ng sinh h c, d u sinh h c v i s gia c châu Á -11 t ng cho nhi u m Hình cho ta th y 82% ph t dùng nông nghi p phân bón, thu c tr sâu, kho ng 7% làm ch t ph gia th t ph n nh 11% s d ng ngành công nghi p ch t t y r a, b t gi t, ch t d n xu t ng d c bi t khác nhu c u cung c c s d ng P n ki s d nhi m môi ng tài nguyên Bi n pháp x lí, thu h i P tái ng P t ng b o v ng, gi m r i ro u m giá c qu , làm gi is c 1.3.3 Ô nhi m ph t phát c d ng: H2PO4-, HPO42-, PO43-, d ng c, P t n t i pôlime ph t phát )6 P h i ph t phát c s d ng r ng rãi ngành công nghi p bao g m: s n ph m làm s b t l a, công nghi p d t may, x ng ph t phát t nhi u, ion ph t phát s k t h p v i 3+ ion kim lo ), s t (Fe3+, Fe2+ tiêu di t m t s sinh v t có l i, không t t cho tr ng phát tri ng ph t phát Hình Nhu c u s d ng P th gi i [9] ng t c s d ng s n xu t nông nghiêp trung bình 13kgP/ha nhiên, t l i ph thu c vào lo B c M kho ng 10kgP/ha, T t, ki u khí h u khác châu Âu kho ng 6kgP/ha, châu Á ng phân bón P s d ng toàn th gi P c Brazin, Trung Qu c, (g qu rau màu chi m 18% H u h cao nh ut n u cho th y P quan tr ng v i s n xu t nông nghi p gi c S thi u h t P vi c ti p c l n s n xu Nh cho h sinh v c v i ngu n ch u s d ng phân bón P, ví d c Tây Âu l ng gi m nh Hi n ng liên quan t 12 u P có liên K54 Khoa h ng c th nh n gây c ng c a [1] ng c c th i t sinh ho t, ho i chu trình tu n hồn P t nhiên ng công nghi ng l n P N ch y tr c ti p vào ao h , sông su i, gây h u qu nghi m tr ng t i s ng sinh v t th y v i c th i sinh ho t giàu h p ch t c a P, ch y u t ng, c t y r a t ng h p ch a kho ng 2-3mgP/l h p ch i protein gi i phóng ph t phát t c ti u H u h t b t gi t t ng h p th ng ch a m Nam M ng Ngày ho n y sinh v n c toàn c u ng ph t phát 1.3.4 Hi v c ng Trong môi di n t t , trình tiêu th ph t phát di n cân b ng t o s phát tri n , M chi m 65% T l l n phân bón P c, b p; riêng l y d u chi c có nhu c gây nên hi t, ng i, hoà tan ph t phát t d ng k t t a ho c ph c b n hi châu Phi 2kgP/ha n chai c ng l n pô li ph t phát, kho ng > c th i t a t 6-20mgP/l Hi n 13 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ch y u c a vi c giàu P hóa th y v Khóa lu n t t nghi p 2013 ng c gây nên hi c bi t th y v CH2O106(NH3)16H3PO4 + 138O2 ng g n khu v thành ph , khu công nghi phân hu a, Khái ni m làm gi m pH c tri n bùng n c a loài t o, t o nh ng bi làm cho ch c b suy gi m [11] Hi ng l n h ng có th x c, ng th i gi i phóng m c, làm ng c b nhi m b n, có màu xanh, mùi th i, cá i thành ph n qu n th t o th y v c, làm bùng phát lo i t o lam m t s lồi có th ct m t lo c t gây t vi s i, thoát d ch t bào, gây ung n: C th m t s ng tiêu c c c a vi ng th y v Phá v h th n 2: Rong, t o phát tri n gi i phóng ch c, c tiêu t n oxi phân h y, gây ch t th y sinh v t) n 3: Phân h y hi u khí ng tr c ti p t ru n 4: Phân h y k khí i, gây nhi ct o Gây nên n n th y tri , nhi th c hi n ph n ng quang n hoa c a t ng v t liên quan t i s c t gây b nh n giá tr s d ng th y v c cho m n hóa thành cacbon h n thành phân t c a t bào Thành ph n ch y u c a rong, t o, xanh C, H, O ng n sán ng v t b c chuy i, r i lo ng hô h p sinh hóa ph n ng quang hóa - ti n hành ph n ng CO2 ch t hàng lo t n 1: Ơ nhi hóa t CO2 H2O 106CO2 +122H2O + 16HNO3 +H3PO4 C phân t th c v t phù du s d ng 276 nguyên t tr n, ng (eutrophication) hi ng ch ng, c bi t N c nh p vào th y v c, gây s phát ng nghi p, nuôi tr ng th y s n gi i trí du l ch ngh cho ngu t, công ng Gi m ch u vào c u ng sinh hoat Gây t c ngh n b l c nhà máy, xí nghi p Ph n ng quang hóa c a th c v t phù du: Gây m t th m m , gây mùi khó ch u 106 CO2+ 16NO3- + HPO42- +122H2O +18H+ C106H263ON16P +138O2 T ph n ng cho th y t s C: N: P 106:16:1 T sô N: cg S ch dòng sơng, kênh d c th i g n thành ph l thành hi ng ph bi n v b c xúc h u h c th gi i (Úc, Trung Qu c, Nam Phi, M tr ut l ng N: P > P tr thành y u t h n ch l i N tr thành y u t h n ch Ph t phát c ng ng h n ch u t h n ch ch y u ng N > 30 (mg/l), P > (mg/l) x y hi ng c a hi ng [12] c bi n N u ng [10] iv i, nhi u nghiên c u cho th y s h p th nhi u ch t ph t phát kích thích kh i u ác tính ph i, vi c lo i b th c ph m ch a ph t phát nhân t o s có th y u t then ch u tr ph a i, cung c p th sinh khác Nó ph n c a qu c ng t th y ng x y th y v c ph t phát ch bi n th c ph m v i vai trò làm t c s d ng nhi u ng canxi s t, c c, giúp th c ph m khơng b khơ c ng t Vì v y, vi c tìm quy trình x lý nh m lo i b ph t phát h n ch c ch a nhi u P N s làm cho th c v t phù du phát tri n m c bi t t o que, t o xanh hoa nhi u t c bi t vào mùa xuân Hà ng ch t di p l b th i r a, phân h y làm gi m nghiêm tr Hi n 14 c K54 Khoa h ng c ng 1.3.5 t s c to l n lý ô nhi m ph t phát [1] Hi n 15 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ng có th kh c mu i Fe2+ Fe3+ t o thành Fe0 NG, N NGHIÊN C U 4Fe3+ + 3BH4- +9H2O u ch t i phòng thí nghi m c a B môn Th i h c Khoa h c T nhiên - Các m c gây nhi m ph t phát nhân t m quan tr ng c a Fe nano cho phép có ph n ng có hi u qu v i nhi u ch t ô nhi ng g p ph i x c gây nhi m ph t phát nhân t th nghi m y u t c s t (II) sunphát b ng c a th i gian t i hi u qu x lý ng c a pH dung d - Nghiên c u ng c a n ph t phát Nghiên c u ng c ng Fe0 - Nghiên c u ng c a ion Fe2+ 2.4 có th b o v Fe nano kh i trình ôxy hóa nhi 2.4.3 m c a v t li u Fe0 nano n hi u qu x lý - n hi u qu x lý ph m t u ch , b o qu n c a v t li u Fe0 ch p ng, x lý ph t phát internet, sách, báo báo cáo khoa h c liên quan 2.4.2 t o b o qu n v t li u Fe0 nano nh Transmission electron u x tia X (Xray diffracsion: XRD) n hóa, kh bi n ti u nhi u x K thu t nhi u x tia X d (kh pha l ng) thêm m t ch t kh m nh vào m t dung d ch ion kim lo kh i c c ng vi t g n nhi u x tia X cs phân tích c u trúc ch t r n, v t li u Xét v b n ch t v t lý, nhi u x tia X s khác v t nguyên t Xét m t chùm tia X nc ng chùm tia X nhi u x m t tinh th c a ch t r n tính tu n hồn c a c u trúc tinh th t o nên c n gi ng v i nhi u x c t ng h p t nhi thành h t kim lo i có hóa tr u x tia X (XRD), nh Scaning electron microscopy (SEM), Nhi u x tia X hi b ng v t li u Fe0 nh t u ch v t li u Fe0 nano, s n c ki a) p, phân tích t ng h p tài li u Các tài li u liên quan t i v ng, bi n pháp x c nano có th u ki n t t nh phòng n hi u qu x lý u Hi n um ts Sau l a ch n hi u qu x lý ng Vì có s d ng ch t phân tán polyacrylamid (PAA Nghiên c u nh cs n kém, ph c t p, t o nh ng tr ng i ng d ng khác c a Fe0 lo i b ch t ô nhi v y, nghiên c u ti n hành ch t o v t li u Fe0 nano b Fe nano - Nghiên c u nh y cao khơng khí Khi b o v Fe0 nano q trình làm khơ sau t ng h p, ch ng h t t c nh V t li u s i v i v t li k thu t d ng m t bu ng k khí, làm l nh khơ k thu t s 2.2 N i dung nghiên c u 2.4.1 tr ng thái hóa tr khơng Các v ti p xúc v i khơng khí, Fe0 nano nhanh chóng b ơxi hóa m t kh n ng cao c a Vì v y, nhi u k thu c phát tri n q trình ơxy hóa n hi u qu x lý ph t phát b ng Fe - Fe0 + H2BO3- + 12H+ +6H2 th nghi m kh x lý ph t phát b ng Fe0 nano - Các m 4Fe0 + 3H2BO3- +12H+ +6H2 Fe2+ + BH4- + 9H2O ng nghiên c u - V t li u Fe0 n ng sau: n t , s khác tính ch t ph nhi u x a tia X v i nguyên t s c sóng chi u t i m t tinh th ch t r a n i góc t i Do tinh th có tính ch t tu n hoàn, m t tinh th s cách nh ng kho ng nd cách t nhi u x t o hi ng nhi u x c nano NaBH4 m t ch t kh m nh 18 K54 Khoa h ng Hi n 19 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng c a tia X N u ta quan sát chùm tia tán x v i nhi u x góc t i ph i th ngun lý, nh c a TEM v u ki n: c t o theo quang h nh ch t nh tùy thu c vào t ng ch ghi n c a nh TEM so v i nh quang h c n khác so v i nh kính hi n vi quang h c L = 2.d.sin = n n s nguyên nh n giá tr 1, 2, nh lu t Vulf-Bragg mô t hi t o nh i l n (có th t i hàng tri u l n), nh có th t o hu nh quang, hay film quang h c, hay ghi nh n b ng máy ch p k thu t s Xét L = 2.d.sin có c ng cao chi u xuyên qua m u v t r n m ng s d ng th u kính t n x (b ng góc t i) hi u quang trình gi a tia tán x m t là: ng ng nhi u x tia X m t tinh th lo i kính hi n vi khác N nh kính hi n vi quang h c n ch y i hi u ng h p th n c a nh TEM l i ch y u xu t phát t kh h t tán x n t Ch p nh TEM có th cho ta bi c kích c nano d) n tích b m t riêng theo BET Di n tích b m t riêng có nhi khơng x i v i ch t r n x p hay i v i ch t r n khơng x p di n tích b m t riêng b m t ngồi, i v i ch t r n x p di n tích b m t riêng t ng di n tích b m t ngồi b m t bên trong, Di n tích b m t bên t ng di n tích c a nhi u l x p l nhi u so v i b m ph v Hình Hi ng tia X nhi u x m t tinh th ch t r n b) Kính hi n t quét (Scanning Electron Microscope n t có th t o nh v ng vi t t t phân gi i c c c nt h it t phân gi i c a SEM ph thu c vào n t Khi nt ib m t m u v t, s có b c x phát ra, s t o nh SEM phép phân tích ta bi t c u trúc b m t v t li u i n t truy n qua TEM Kính hi n t truy n qua (transmission electron microscopy, vi t t t: TEM) m t thi t b nghiên c u vi c u trúc v t r n, s d ng chùm nt Hi n 20 K54 Khoa h ng màu c a dung d ch tiêu chu n m h p th ánh sáng c a h p ch t màu s h p th ch n l c H s h p th c a h p ch t màu m v i chù quang c a dung d i c sóng khác nh n ch ng chu t Ti ng chu xây d ng ch chu n c a dung d i n ho c quang (D) c a dãy dung d ch xây d ng ng chu n c a dung d ch b p nh kính hi n nh c th c hi n thông qua vi c phân tích b c x Ch p nh SEM có th cho c) c b ng p màu c a dung d ch nghiên c u v có n c n t b h n ch b i quang sai, th mà SEM khơng th phân gi i t a v t li u t i b m t m u v nh ph t phát a s so sánh nt v ib m tm uv nh t kích 2.4.4 phân gi i cao c a b m t m u v t b ng cách s d ng m t chùm n t (chùm electron) h p quét b m t m u Vi c t o nh c a m u v c th c hi n thông qua vi c ghi nh n phân tích b c x phát t d ng h p ph , gi i h p 770K B m tích s c a s phân t b h p ph v i ti t di n ngang c a m t phân t chi m ch b m t ch t r n n t quét (SEM) SEM), m t lo i kính hi n vi nhi i n tính Tr c hồnh bi u di n giá tr D, tr c tung bi u di n n ho ng ch t chu n Sau m quang c a dung d ch màu nghiên c u, d ng chu n xác cn Hi n c a dung d 21 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ph n ng t o m nh n ph t phát PO43- +12 (NH4)2MoO4 + 24H+ L y 50 ml dung d ch ph t phát n c: 3- ng axit, ph t t n t h p v i amoni molipdat t o ph c ch t ph i d ng ion ph t phát (PO4 ), s k t at (NH4)3PO4.12MoO3 +21NH4+ + 12H2O at gi m k t h p v i ion ph t phát t o ph ng n trình phân tích khác v c cc c dung d ch c dung d ch làm vi c c 3: Cho 5ml H2SO4 vài h t tinh th u ch nh pH dung d ch v kho ng 3-4, thêm c c t t i 1/2 bình n xu t hi so màu b cc ch chuy n nv nh m c r n L-VIS 400, ng chu c sóng 710nm n tính b ng ph n trí thí nghi m kh o sát kh lý c a Fe0 c 5: Xây d i v i ph t phát x lý c a Fe0 V im i v i ph t phát, nghiên trí thí nghi m cho Fe0 nano tác d ng tr c ti p v i ph t phát c nhân t c c t (không b a) ng c a th Hi n 50 mgP/l vào bình tam giác 100 ml c gây nhi m Fe0 ng c a n t vào bình nh nh n hi u qu x lý 50 mgP/l vào bình tam giác 100 ml t cho 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08 0,09 g Fe0 1,6 1,8 gFe0/l) nano vào bình L c máy l b ng gi y l nh d) ng c a c nh n ph t phát l i dung d ch, t ng Fe0 nano n hi u qu x lý ng c a n L ph t phát u n hi u qu x lý t cho vào bình tam giác dung d ch KH2PO4 n 50 60 mgP/l, Cân xác 0,05 g Fe nano n gFe /l) cho l t c b ng gi y l nh n ph t phát l i dung d ch T ph t phát u n hi u qu x lý ng c a ion Fe2+ e) 10, 20, 30, 40, vào bình L c máy l nh ng c a n hi u qu x lý 50 mgP/l vào bình tam giác 100 ml Cân xác 0,05 g Fe0 nano Thêm l t 0, 1, 2, ml Fe2+ 0,05M /l) cho l ng n t vào bình ion Fe2+ dung d ch 0; 2,8; 5,6; 8,4 11,2 mgFe2+/l) L c máy l b ng gi y l nh n ng c a ion Fe2+ nh ng b i y u t khác) /l) cho l nh n ph t phát l i dung d ch, t n hi u qu x lý L y 50 ml dung d ch ph t phát n m m excel 2.4.5 ng c a th n hi u qu x lý L y 50 ml dung d ch ph t phát n KH2PO4 p cách cát ng c c) L c 2: nh m c 50ml l t 0, 2, 4, 6, 8, 10 12 ml ng ng 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 0.12 mgP ngu nh n ng n hi u u ch nh pH l n t bình trên v giá tr 2, 4, b ng dung d ch H2SO4 0,1N NaOH 0,1N L c máy l c b ng gi y l c c 0,01 mgP/ml c 4: c b ng gi y l nh L y 50 ml dung d ch ph t phát n ng c a pH at, KH2PO4 p 10 l sang màu xanh, l b) ph t phát Hóa ch t: dung d ch H2SO4 0,1N, axit ascobic, amoni pha thành dung d ch làm vi c có n 0,01 mgP/l 0,1 t vào bình L c máy l c v i kho ng th i gian khác 5, 10, 20 ph t phát l i dung d ch, t i quy n tính Tr c c ti n hành c 1: Cân 0,4393g KH2PO4 tan 1000 Fe0 nano dung d ch c n x Cân xác 0,05 g Fe nano n hoành bi u di n giá tr D, tr c tung bi u di n giá tr n có n lý gFe /l) cho l 50 mgP/l vào bình tam giác 100 ml ng n quang D (hay ph n ng chu n b en t o c cao m truy n qua) c a dãy dung d ch ph t phát sóng 710 nm xây d ng Cân xác 0,05 g Fe0 nano qu x lý Dùng axit ascobic kh ph c ch t ph at gi h p màu xanh môi ng axit ng ion ph t phát m n, ti ng c ph t phát l i dung d ch T n hi u qu x lý n hi u qu x lý 22 K54 Khoa h ng Hi n 23 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Khóa lu n t t nghi p 2013 - Cho nam châm khu y t vào dung d ch A Nh t t dung d ch C vào dung K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N d ch A v i t 3.1 K t qu 3.1.1 Fe0 u ch s t nano nh ng thu c tính c a s u ch c theo cs d ch t o h t s c a Glavee nnk (1995) [11] Ch t kh s c pha l ng) c nano nghiên c u c s d ng NaBH4 Dung d ch s d ng - Fe + BH4 + 9H2O Fe + H2BO43- n hi u su u ch u ch u ch u ki n ch t o, làm khô, c c t theo t l s m sau kh S d ng bình hút chân khơng l c ph n h t s t, r a s n ph m b ng ethanol 99% nh t l n làm khơ lò d ng, t nh NaBH4 vào dung d ch mu i s dung d ch u ki n b o qu n Các h t s t nano v n gi b o qu n khác k t qu nnk (2008) [16] hòa tan FeCl2.4H2O dung d th tích 4:1, nhi c h t nano, thành ph n h t, phân tán s 4Fe0 + 3H2BO3- +12H+ +6H2 u có nh m phân tán t t b o qu n kh n tích b m t h t Fe0 nano ph thu c nhi u vào y u t t c s d ng mu i Fe3+ : Tuy nhiên, m i tác gi : u ch xong m u ki n t nhiên, phòng 4Fe3+ + 3BH4- +9H2O ng th i tách s t nano bám vào nam châm nhi phòng Tr c quan cho th y, h t Fe nano c ng d ng nhi Trong nghiên c u khác, mu i s o qu n i c s t nano s y 75 - Dùng c n r a s ch s khu y t L c s + 12H +6H2 o Fe nano có th b o qu c tách bi t h t nano n i m t v c t ng h p Khi t t c h ck tt peptri, m t phút sau h t n i b m c lo i b + n h t Dung d ch chuy n t màu xanh sang màu khu y t K t qu Fe0 c th hi 2+ 3- t k t t a) Sau NaBH4 ph n ng xong, chuy n dung d c t ch t kh m nh vào m t dung d ch kh thành h t kim lo i có hóa tr ion kim lo ng Hình S theo u ch m c a h t Fe0 u ch c c a, nano María E Morgada nnk (2009) [15 s d ng máy li tâm v i t M c làm khô lò s y thu h t Fe0 nano c b o qu n khí N2 400 Heesu Park nnk (2009) [13] s d ng dung d ch s d u ch Fe0 nano i ôxi b lo i b dung d ch r a ch c t ng h p b ion hóa b n s ơxy hóa làm khơ chân khơng Choi, Hee- chul (2008) [8] s d ng NaBH4 dung d ch ethanol 30% v i t l kh ph kh FeSO4.7H2O hòa tan ng c a NaBH4/ FeSO4.7H2O 1/10 S n cr ab Quá trình t ng h p Fe0 nano theo - Hòa tan g FeSO4 cc - Hòa tan g NaBH4 cc c dung d ch A c dung d ch B - Thêm 2ml PAA 0,01% vào dung d c dung d ch C 24 K54 Khoa h Hi n Hình nh nhi u x tia X c a v t li u Fe0 nano ng Hi n 25 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng nh nhi u x tia X cho bi t thành ph n c a v t li u v a ch t o Fe0 nano r t tinh t, không b l n b i t p ch t khác không th y xu t hi n nh FeO, Fe2O3 nh Fe(OH)3 ym us u ch khơng b ơxy hóa b u ch sung thêm ch t phân tán PAA vào dung d ch NaBH4, ch t phân tán có tác d t chi c màng b o v bao b c l y h t Fe0 ti p xúc tr c ti p c a chúng v i oxi khơng khí Fe2+ ti p t c b ơxy hóa thành Fe3+ 4Fe2+ + 4H+ +O2 4Fe3+ + H2O Fe3+ ph n ng v i OH- ho c H2O t o thành hydroxit ho c oxyhydroxit: Fe3+ + 3OH3+ b Fe(OH)3 FeOOH + 3H+ Fe + 2H2O Fe(OH)3 So sánh v i k t qu ch p nhi u x tia X m u Fe0 nano ng o thành d ng FeOOH c t nghiên c u c a Yuan-Pang Sun nnk (2006) [21] nano Hình nh ch p SEM m u s t nano Hình 6: nh nhi u x tia X m u s u ch b i Yuan-Pang Sun, Xiao-qin Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H.Paul Wang (2006) [21] Ta th y h t s gi a phân t s M u ch p cho th y phân t s t nano ch a c Fe0 FeO nh sát th y Fe (III), FeO hình thành s ơxy hóa c a Fe0 Các tác gi l Fe0 FeO c a m u sau tu chi v phân t s t nano ch a ch y u FeO l p lõi Fe0 l p v ch a ch y u FeOOH t S hình thành l p v oxit bao quanh phân t s thành Fe2+ b m t 2Fe0 + O2 + H2O Fe0 + 2H2O Hi n không quan ng k t s t nano có c u trúc m c u ng d ng h t nano vào x p c g ng h n ch s k i r t x p Trong nghiên ng nhà khoa h c ln ln ph i c i k làm gi m b m t ph n ng c a phân t phân t tách r i, có th s d ng ch PV3A Trong nghiên c mu i s t nghiên c u tiên s t o o thành chu i, nguyên nhân ng, d n chúng hút AA, t phân tán vào t phân tán vào dung d ch NaBH4 2Fe2+ + 4OH- Fe2+ + H2 + 2OH- 26 K54 Khoa h ng Hi n 27 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Khóa lu n t t nghi p 2013 80nm ng ch c nh c h t nh kh n ng c a h n tích b m t Nói cách khác, di n tích b m t t l ngh ch v c h t d, i n tích b m t c a v t li u Fe0 K t qu Emmett Teillor (BET) 60 m2/g Di n tích b m t l n cho th y Fe0 nano có kh i Fe0 micro hay Fe0 ph n ng nhanh v i ch khác Di n tích b m v trí ph n ng Mu So v Hình nh ch p SEM m u s c t ng h p b i Yunfei Xi, Megharaj Mallavarapu, Ravendra Naidu [20] So sánh v i k t qu ch p SEM m u s t nano c a nhóm nghiên c ng Các h t s ng t u ch n tích b m t ph i làm gi ng kính c a h t t o s t nano c a Yuan-Pang Sun nnk (2006) di n tích b m t 12,82 m2/g [23 u ch c a Yu-Hoon Hwang nnk (2011) 46,27 m2/g [24 u ch cho k t qu di n tích b m t c a h t Fe0 n 4,7 l n Nguyên nhân có th h t s t u ch h t phân tán t c phân t nh t 12 20 nm u ch c có kh n ng ym us t t v i ch t ô nhi m có b m t ph n ng l n ch p 2µm c, cl ph n 3.2 K t qu xây d ng chu n ph t phát ng chu n ph ng th ng th hi n m an ng) ph t phát v i m h p ph c xây d ng dung d ch ph cn 0,01mg/ml nano Ti quang m u dung d ch ph t phát v bi t: 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 0,12 mgP ti c sóng 710 c k t qu sau: B ng K t qu Hình nh ch p TEM m u s t nano Qua nh TEM c a v t li c cho th c h t kho ng t 10 18,6 nm (trung bình 16,7 nm) So v c h t s ct nghiên c u c a Zhang 10- 100 nm; c a Yang-hsin Shih nnk (2011) [23] 50Hi n 28 K54 Khoa h ng n m quang D c sóng 710 nm STT V(ml) 0 2 0,02 0,123 0,04 0,253 0,06 0,377 0,08 0,473 10 0,10 0,612 12 0,12 0,768 Hi n mg P 29 D D0 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ng T s li u th c nghi thu c c a th Hình 10 V Trong Qua bi c kh phát r t l n Sau 40 phút n ph t phát n 3.3 3.3.1 nano ng c a th Các m u dung d ch ph t phát ng ph t phát l i, k t qu B ng Kh STT c gây nhi m cc tv in gFe0/l) nh ng kho ng nh ph t phát x phút sau (5 lý c a Fe0 i v i ph t m t 50 P/l, c c 1,053 mgP/l, nhiên t u (0 x ng i 6,264 mgP/l phút; ng ph t phát b h p ph 3,34 mgP/l mgP/l phút Sau 10 phút ti c ng ph t phát b h p ph i 0,373 mgP/l phút; sau 20 phút ti p theo (20 40 c b ng Fe0 nano theo th i gian lý ph t phát ng ph t phát b h p ph 3,71 mg phút d n (phút) u tiên kh u có th 50 18,68 62,64 10 50 15,34 69,31 20 50 11,61 76,79 K t qu 40 50 7,90 84,20 nhà khoa h c v kh 30 K54 Khoa h mgP/l lý nhanh nh m ng Fe0 gi m xu ng theo th i gian, m t ph n b ơxi hóa thành Fe(II), Fe(III), m t ph n b ơxy hóa b Hi n hình 11: ph t phát trung bình phút ng ph phát x lý không gi ng m n hi u qu x lý 50mgP/l cho x lý b ng 0,05 g Fe0 nano th nh 5, 10, 20 th hi n s ph c th hi n Hình 11 Hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano theo th i gian R² = 0.9973 quang (Abs) y s mg P c ng ph t phát ph t phát là: ng chu n c a nh n y = 0.1595x V ih s c t i b ng 4, xây d ng bi n hi u su t x lý ph t phát ct o thành FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeO(OH) ng Hi n c hoàn toàn phù h p v i nhi u nghiên c a lý ph t phát b i Fe0 nano Theo k t qu nghiên c u c a 31 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Talal Almeelbi, Achintya Bezbaruah (2011), hi u qu x lý c a Fe0 phát theo th i gian v i n c th hi n Khóa lu n t t nghi p 2013 ng i v i ph t Fe0 nano 400mg/l mgP/l, 10 mgP/l n N ph t phát sau x lý (mg/l) hình 12 [16] Hình 13 Qua bi Th i gian (phút) Hình 12 Kh lý c a s i v i ph t phát theo th i gian c a Talal Almeelbi, Achintya Bezbaruah [16] 3.3.2 ng c n hi u qu x lý Các m u dung d ch ph t phát mgP/l cho x lý b ng 0,05 gFe0 nano v i th B ng Kh c gây nhi cc tv in 50 gFe/l) t i kho ng pH=2, 4, c k t qu sau: c b ng v t li u Fe0 nano theo pH lý ph t phát ng c n hi u qu x lý ph t phát b ng v t li u Fe0 nano ta th y hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano t i pH khác khác Sau 20 phút, t i pH=2 hi u qu x lý ph t phát 91,26% t t nh t Hi u su t x lý th p nh t 42,6% t i pH= Ta th y pH dung d ch có mơi ng axit t m pH th p (pH = 4) hi u su t x lý ph t phát t 85%, pH dung d gi m d n (ch kho i 70%) pH = 8) hi u su t x lý ph t phát u su t x lí v n cao ch ng t r ng hi u su t x lý ph t phát b i v t li u Fe0 ng pH th u có th t k t qu t t nh t c lý gi Khi pH th p, dung d ch ch a nhi u H+ t + dung d ch s tham gia vào ph n ng oxi hóa Fe thành Fe(II), Fe(III) STT pH 50 (mg/l) 2Fe0 + O2 + H2O (%) 4,37 91,26 50 6,36 86,28 50 15,82 68,36 50 19,97 60,05 Fe0 + 2H2O 2Fe2+ + 4OH- Fe2+ + H2 + 2OH- Fe2+ ti p t c b ơxy hóa thành Fe3+ 4Fe2+ + 4H+ + O2 3+ + 2H2O Ph t phát b lo i b ng ph n ng k t t a: T s li u th c nghi thu c c c t i b ng 5, xây d ng n hi u su t x lý ph t phát Hi n 32 c th th hi n s ph c th hi n K54 Khoa h Fe2+ + HnPO43-n hình 13: Fe3+ + HnPO43-n ng Hi n + Fe3(PO4)2 33 FePO4 + K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 + b Khóa lu n t t nghi p 2013 ng dung d ch gi m làm cho hi u qu x m Khi B ng ng Fe0 ng c a n n kh lý ph t phát m t h t Fe nano hình thành d ng oxit s t ph c t (=FeOH(OH); triply (=Fe3O(H)), gothie (FeOOH) Ph t phát h p ph b m u su t x >FeOH + >FeOH >FeOH + c lo i b v lý b H2PO4- STT h kh >FePO42- + H+ + H2O H2PO4 - >FePO4H + H2PO4- + H+ - + H2 O >FePO4H2 + H2O Theo phát b h p th b i Fe0 nano pH th p thu n l gi i h p hi ng chi [14] u ki n pH khác ph t u ki n pH cao Fe0 nano (%) (g/l) (mg/l) (mg/l) 0,8 50 9,81 65,08 1,0 50 7,34 85,33 1,2 50 6,54 91,53 1,4 50 1,52 96,97 1,6 50 1,04 97,92 1.8 50 0,22 99,57 QCVN 08:2008/BTNMT 0,3 mgP/l (QCVN 08:2008/BTNMT c t B1: Gi i h n ch c m t dùng cho m i tiêu th y l i ho c m d ng khác có yêu c u ch t ho c m d i B2) T s li u th c nghi c ng trên, xây d ng bi u th hi n s ph thu c c a n hi n 3.3.3 nh c th ng c a n x lý ph t phát c x lý v y c n có nh ng có th gi Fe Các m u dung d ch ph t phát n hi u qu x lý c gây nhi cc tv in 50 mgP/l cho x lý b ng 0,05g v t li u Fe nano gFe /l) v i hàm Hình 15 Kh ng khác 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6 1,8 gFe0/l th c k t qu K t qu phân tích sau: kh 34 K54 Khoa h ng lý ph t phát Hi n c a v t li u Fe0 nano in b ng hành 15 cho th y, n Fe0 nano khác N hi u qu x Hi n c p ph ph t phát b i v t li u Fe0 nano pH khác theo Talal Almeelbi, Achintya Bezbaruah [14] ng nghiên c u s d ng v t li u Fe0 m i nên v n nhi u ý ki n khác v nghiên c u ti p n hi u su t x lý ph t phát hình 15: pH cao pH th p Hình 14 Kh Fe0 Fe nano s d n 1,8 g/l n 99,57 % Hi u su t x 35 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Fe0 nano t d ng t ng v t li u Fe0 nano có hi u c h t V ph n hi u qu x lý Các m u dung d ch ph t phát c k t qu B ng lúc cân b ng (mg/l) a ch t h p ph ch t b h p ph chuy n thành d ng sau : Ce Qe Ce Q max (*) b.Q max ng th ng bi u th s ph thu c n tính c a Ce/Qe vào Ce Thay s li u th c nghi m t i b ng nhi t h p ph ph t phát ph n m m excel K t qu tl p c th hi n hình 17 : c gây nhi khác là: 10, 20, 30, 40, 50 60 mgP/l i (mg/g) b h ng s u qu x lý r t cao K t qu nghiên c u cho th y, v ng Fe0 nano 1,8 g/l, th i gian x lí 20 phút, n ph t phát nhi u 50 mgP/l n ph t phát sau x lí 0,22 mgP/l t tiêu chu n QCVN 08:2008/BTNMT v ch c m t c t B1 (Gi i h n ch c m t dùng cho m i tiêu th y l i ho c m d ng khác có yêu c u ch ho c m s d i B2) 0,3 mgP/l li u Fe0 nano Ce n u c h t r t nh (kích c nano) nên chúng có di n tích b m t r t l ng c a n ng h p ph c n 97,92%) V y Fe0 nano s d ng hi u qu x lý ph t phát n ng ng Fe0 nano s n 1,0 n 1,6 g/l hi u su t x lý ch 3.3.4 Khóa lu n t t nghi p 2013 c c t v i c cho x lý b ng 0,05g v t /l) th sau: ng c a n ph u n hi u qu x lý QCVN STT phát , phát , phát /1gFe0 nano C0 (mg/l) Ce (mg/l) 10 0,24 9,76 20 0,80 30 1,91 40 Ce/Qe Qe (mg/g) s 08:2008/ BTNMT % 0,025 99,52 19,20 0,042 98,40 28,10 0,068 96,19 6,87 33,14 0,152 86,27 50 8,96 41,04 0,218 82,08 60 13,17 46,84 0,281 73,67 ) 0,3 mgP/l Hình 16 ng h p ph ng nhi t Langmuir c a ph t phát v t li u Fe0 nano ng nhi t h p ph ph t phát b i v t li u Fe0 nano có th xác ng h p ph c i Qmax = 50 mg/g h ng s T c a ch t h p ph ch t b h p ph b = 0,658 T s li u th c nghi m t i b ng 7, có th c h ng s c a ng nhi t h p ph Qe Qmax b.C e b.C e ng h p ph t i th Hi n 36 t cân b ng (mg/g) K54 Khoa h ng Hi n 37 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng ng c a ion Fe2+ B ng n hi u qu x lý ph c 2+ STT (mg/l) phát mg/l) (mg/l) %) 50 8,73 82,54 2,8 50 6,48 87,04 5,6 50 5,38 89,25 8,4 50 3,11 93,79 11,2 50 0,98 98,05 T s li u th c nghi c t i b ng 8, xây d ng bi u th hi n s nh ng c a ion Fe2+ n hi u qu x lý ph t phát c b i Fe0 nano c th Hình 17 hi n hình 18: K t qu nghiên c u t i hình 17 b ng cho th y, v i n Fe0 nano x lý g/l, th i gian x lí 20 phút, n ph t phát ô nhi 10 mgP/l n ph t phát sau x lí 0,24 mgP/l t tiêu chu n QCVN 08:2008/BTNMT v ch c m t c t B1 (Gi i h n ch c m t dùng cho m i tiêu th y l i ho c m d ng khác có yêu c u ch ng ho c m d i B2) 0,3 mgP/l ng c a ion Fe2+ n hi u qu x lý Bên c x lý ph t phát b p ph b m t h t Fe0 oxi hóa thành c u trúc lõi v theo Chul C.H., Mohammad A.B., Raj S (2008) [8] có x lý ph t phát b ng h p ph k t t a hóa h c v i ion Fe2+ dung d ch Vì v y ion Fe2+ dung d ch có n hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 ng c a Fe2+ n hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 ti n hành thí nghi m sau: 3.3.5 Các m u dung d ch ph t phát c gây nhi mgP/l cho x lý b ng 0,05g v t li u Fe 2+ ion Fe v i th tích l cc tv in 50 /l) b sung thêm 2+ t 0, 1, 2, 4ml Fe 0,05M ng n ion Fe2+ dung d ch 0; 2,8; 5,6; 8,4 11,2 mgFe2+/l), x lý th i gian 20 c k t qu sau: Hình 18 ng c a ion Fe2+ hi u qu x lý ph t phát b i v t li u Fe0 nano K t qu phân tích b ng hình 18 cho th y, ion Fe2+ u qu x lý c a Fe0 i v i ph t phát V i m i ch ng không b sung thêm ion Fe2+ ion Fe2+ dung d ch nhi u thì hi u qu x lý ch 82,54% N hi u qu x lý cao V i n ion Fe2+ dung d ch 2,8mg/l hi u su t 2+ x lý v in Fe dung d ch 11,2 mg/l hi u su t x lý Hi n 38 K54 Khoa h ng Hi n 39 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 lý ph t phát ng y ion Fe2+ có y hi u su t x kh Khóa lu n t t nghi p 2013 ng t t t K t qu nghiên c u hoàn toàn phù h p v i J Thistletn, T Clark (2001) [12] K T LU N VÀ KHUY N NGH K T LU N x lý ph t phát c a ion Fe2+ Ion Fe2+ có th b oxy hóa thành Fe3+ ng v i oxy phân t Sau oxy hóa thành Fe3+ s x y trình th y phân t o m t lo t ph c ch t d ng hydroxit Có nhi u nghiên c u cho th y Fe3+ hình thành t q trình oxy hóa Fe2+ có 3+ hi u qu ngồi vào q trình tách lo i ph t phát Fe0 Fe0 S d ng ion Fe2+ k t t a ph t phát ph m khó l ng ho c t o ph c v i ch t h ng d ng NaBH4 kh mu i s t pha i nh (10 - 18,6 nm), có di n tích b m t l n (60 m2/g) c bi t có th làm khô b o qu n Th i gian ng khơng có oxy hòa tan, Fe2+ t o s n ph m s t ph t phát: Fe2+ + PO43- c ch t o b c n có s d ng ch t phân tán PAA, s n ph m t o thành r t thu n nh t (hồn tồn ng rõ r nhi phòng n hi u qu x lý, Sau 40 phút n gi m t 50 Fe3(PO4)2 x u tiên kh c s d ng th c t s n c th i khơng có kh ph t phát nhiên t lý nhanh nh md n n sau pH c a dung d ch ng l n n hi u qu x lý T i pH=2 hi u qu x lý ph t phát t t nh t (91,26%) Hi u su t x lý th p nh Khi Fe nano s d ng N Fe nano s d x lý hi u qu x lý ph t phát u 50 mgP/l n ph t phát sau x 08:2008/BTNMT c t B1_ Gi i h n ch th y l i ho c m d ng h p ph c n 1,8 g/l hi u qu x n Fe0 nano 1,8 g/l, th i gian x lí 20 phút, n 99,57 % V i n m t 42,6% t i pH= ph t phát t tiêu chu n QCVN c m t dùng cho m d ng khác có yêu c u ch i tiêu ho c i B2 i Qmax = 50 mg/g h ng s a ch t h p ph ch t b h p ph b = 0,658 Ion Fe2+ dung d ch u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano N ng ion Fe2+ dung d ch cao hi u qu x lý t t Khi n 2+ Fe dung d ch 2,8 mg/l hi u su t x lý n ion ion Fe2+ dung d ch 11,2 mg/l hi u su KI N NGH Nghiên c c s ng c Nghiên c u thêm v s y u t n hi u qu x lý ph t phát c b ng v t li u Fe0 Hi n 40 K54 Khoa h ng Hi n n hi u qu x lý ph t phát c h t s t nano, mu i 41 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Fe3+ Khóa lu n t t nghi p 2013 nh t ph c v cho vi c ng d ng x lý ph t TÀI LI U THAM KH O c b ng v t li u Fe0 nano th c t phát Nghiên c u m i dùng l i vi c dùng Fe0 ph t phát nhân t m c b ô nhi m th c t phát c a Fe0 nano x c gây nhi m c c t, v y c n ph i có nh ng nghiên c u nh ng có th ng TI NG VI T X c th i giàu h p ch t pho, nhà xu t b n Khoa H c T Nhiên Công Ngh , Hà N i t hi u qu x lý ph t Nguy n Hoàng H i (2008), Ch t o nghiên c u ch t l ng t tính i h c Khoa h c T tài i h c Qu c gia Hà N i n Xuân C , Bùi Th Ng c, Tr n Kh c Hi c phân bón tr ng, NXB Giáo d c, Hà N i Công ngh nano-cu c cách m ng khoa h c k thu t th k 21 T p chí Khoa h c & ng d ng s 12, tr 14 26 QCVN 08:2008/BTNMT, Quy chu n k thu t qu c gia v ch c m t Tr 2010), Nghiên c u x lý ph v t li u Bentonite bi n tính La, Al/La, Lu c t nhiên b ng c s Khoa h c, ngành khoa h c i h c khoa h c t nhiên TI NG ANH Amal Kumar Mondal, Sanjukta Mondal (Parui)*,Sumana Samanta and Sudebi Mallick (2011), Synthesis of Ecofriendly Silver Nanoparticle from Plant Latex used as an Important Taxonomic Tool for Phylogenetic Interrelationship, Advances in bioresearch, vol [1], 122 133 Chul C.H., Mohammad A.B., Raj S (2008) Method of sunthesing air-stable zero-valent iron nanoparticles at room temperature and application, United States Patent Application 2008/009105 Sustainable use of Phosphorus seach internaltion,Pages: 1-140 10 Ferber L.R, Levine S.N, Lini A & Liningston G.P (2004), Do Cyanobacteria dominate in eutrophic lakes because they fix atmospheric nitrogen ?, Freshwater Biology, 49, 690-708 Hi n 42 K54 Khoa h ng Hi n 43 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 11 ng Glavee G.H., Klabunde K.J, Sorensen Ch.M.& Hadjipanayis G (1995), Chemistry of borohydride reduction of iron(II) and iron(III) in aqueous and B nonaqueous media Formation of nanoscale Fe, Fe , and Fe 2B powders Inorg Chem Vol 34, pp 28-35 12 Khóa lu n t t nghi p 2013 20 Office Arsenate removal from water by zero- Xiao-qin Li, Daniel W Elliott, and Wei- Solid State and Materials Sciences 31, 111 122 Heesu Park, Yong-Min Park, Kyoung-Min Yoo and Sang-Hyup Lee (2009), 22 Yunfei Xi, Megharaj Mallavarapu, Ravendra Na Reduction of nitrate by resin-supported nanoscale zero-valent iron, Water Science adsorption of Pb & Technology XPS study WST Vol 59 No 11 pp 2153 2157 © IWA Publishing 2009 doi:10.2166/wst.2009.243 14 23 J Thistletn, T Clark, P Pearce and S A Parsons (2001), Mechanisms of Cranfield, Bedfordshire, UK Thames Water Research and Development, Reading, Berkshire, UK; Publication after revision 22 October 2001 15 María E Morgada, Ivana K Levy, Vanesa Salomone, Silvia S Farías, Gerardo López, Marta I Litter (2009), Effects of hardness and alkalinity on the removal of 2+ in aqueous solution by nano-zero-valent iron-A SEM, TEM and 1367 Yang-hsin Shih, Chung-yu Hsu, Yuh-fan Su (2011), Separation and Purification Technology 76,268 274 24 Yu-Hoon Hwang, Do-Gun Kim, Hang- Mechanism study of nitrate reduction by nano zero valent iron erials 185, 1513 1521 25 Y-P Sun, X Li, J Cao, W Zhang, and H P Wang (2006), arsenic(V) from humic acid-deficient and humic acid-rich groundwater by zero-valent of zero- iron, Water Research, Volume: 43, Issue: 17, Publisher: Elsevier Ltd, Pages: 4296-4304 Science, vol 120, pp 47 56 16 Reduction and hexachlorobenzene by nanoscale zero-valent iron: Kinetics, pH effect, and chemical phosphorus remove iron (II) salt, School of Water Sciences, Cranfield University, Zero-Valent Iron Nanoparticles for Abatement of Environmental Pollutants: Materials and for Official Publications of the European Communitites, page 28 13 Journal of Hazardous Materials 182, 108 114 21 Günter klein and Prodencio Perera (2002), Eutrophication and health ng Journal of Advances in Colloid and Interface Nazli Efecan, Talal Shahwan, Ahmet E.Eroglu, Ingo Lieberwirth (2008), Characterization of the adsorption behaviour of aqueous Cd(II) and Ni(II) ions on nanoparticles of zero-valent iron, School of Enginee Institute of Technology in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of MASTER OF SCIENCE in Chemistry 17 Patanjali Varanasi, Andres Fullana, Sukh Sidhu (2007), contaminated soils using iron nano-part 18 Chemosphere 66, 1031-1038 Aqueous phosphate removal using nanoscale zero-valent iron 19 Wei- remedi Nanoscale iron particles for environmental Journal of Nanoparticle Research 5: 323 332 Hi n 44 K54 Khoa h ng Hi n 45 K54 Khoa h ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng Khóa lu n t t nghi p 2013 ng PH L C u ch v t li u Fe0 nano t i phòng thí nghi m b mơn Th ng Hà N i ng i h c Khoa h c T nhiên i h c Qu c gia (4a) (4b) Hình (4a) Fe0 u ch t) (4b) Fe0 Hình 1: Dung d ch mu i s t FeSO4.7H2O Hình 2: Dung d ch NaBH4 c b sung ch t phân tán PAA (3a) (3b) Hình 3a, 3b: Quá trình nh gi t dung d ch NaBH4 có ch t phân tán PAA vào dung d ch mu i s t k t qu c Hi n 46 K54 Khoa h ng Hi n 47 K54 Khoa h ng ... ng Fe0 ng c a n n kh lý ph t phát m t h t Fe nano hình thành d ng oxit s t ph c t (=FeOH(OH); triply ( =Fe3 O(H)), gothie (FeOOH) Ph t phát h p ph b m u su t x >FeOH + >FeOH >FeOH + c lo i b v lý. .. ng nghiên c u c th cho vi c ng d ng công ngh v t li u Fe0 c lý ph t phát c, Nghiên c u x lý ph t phát li u Fe0 nano m t nh ti p nh M c tiêu c - Nghiên c u m t s y u t n kh [4] Công ngh nano (nanotechnology)... t s t nano ch a c Fe0 FeO nh sát th y Fe (III), FeO hình thành s ơxy hóa c a Fe0 Các tác gi l Fe0 FeO c a m u sau tu chi v phân t s t nano ch a ch y u FeO l p lõi Fe0 l p v ch a ch y u FeOOH

Ngày đăng: 06/04/2020, 16:42

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan