Nghiên cứu cố định các hợp chất của fe trên biochar để xử lý as trong nước ngầm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NHÂM NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH CÁC HỢP CHẤT CỦA Fe TRÊN BIOCHAR ĐỂ XỬ LÝ As TRONG NƯỚC NGẦM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NHÂM NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH CÁC HỢP CHẤT CỦA Fe TRÊN BIOCHAR ĐỂ XỬ LÝ As TRONG NƯỚC NGẦM Chuyên ngành: Hóa mơi trường Mã số: 8440112.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phạm Thanh Đồng PGS TS Đỗ Quang Trung Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin cảm ơn TS Phạm Thanh Đồng, PGS TS Đỗ Quang Trung giao đề tài tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiê ên tốt nhất suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nô êi nhiê êt tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu suốt thời gian qua, góp phần cho bản thân em hoàn thành luận văn được tốt Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, anh chị bạn Phịng thí nghiê êm Hóa Mơi trường, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu học tập Cuối em xin cảm ơn nhóm đề tài QG.19.19, gia đình người thân tạo mọi điều kiện tốt nhất vật chất tinh thần cho em hồn thành tốt luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 2019 Học viên Nguyễn Thị Nhâm MỤC LỤ năm MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan asen 1.1.1 Giới thiệu asen 1.1.2 Các dạng tồn chuyển hóa asen tự nhiên 1.1.3 Ảnh hưởng asen tới sức khỏe người 1.2 Thực trạng ô nhiễm asen nước ngầm Thế giới Việt Nam .10 1.2.1 Thực trạng ô nhiễm asen Thế giới 10 1.2.2 Thực trạng ô nhiễm asen Việt Nam 12 1.3 Các phương pháp xử lý asen nước ngầm .15 1.3.1 Phương pháp oxi hóa 15 1.3.2 Các phương pháp keo tụ - kết tủa kết hợp lắng .17 1.3.3 Phương pháp sinh học 18 1.3.4 Xử lý asen phương pháp hấp phụ 18 1.4 Tổng quan than sinh học (Biochar) 21 1.4.1 Tính chất biochar 22 1.4.2 Nguyên liệu để sản xuất biochar 24 1.4.3 Phương pháp chế tạo biochar .25 1.4.4 Một số phương pháp biến tính biochar 26 1.4.5 Một số ứng dụng biochar xử lý môi trường 28 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .30 2.1 Đối tượng nghiên cứu 30 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị .30 2.3 Phương pháp nghiên cứu .31 2.3.1 Phương pháp kế thừa tài liệu thứ cấp 31 2.3.2 Phương pháp xác định cấu trúc, thành phần vật liệu phân tích hàm lượng asen .31 2.3.3 Phương pháp chế tạo vật liệu hấp phụ 32 2.3.4 Nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu biochar 33 2.3.4.1 Xác định giá trị pH điểm đẳng điện vật liệu 35 2.3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH 35 2.3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ asen ban đầu 36 2.3.4.4 Tiến hành khảo sát ảnh hưởng thời gian .36 2.3.4.5 Nghiên cứu khả rửa giải asen khỏi vật liệu hấp phụ 37 2.3.4.6 Nghiên cứu động học hấp phụ 37 2.3.4.7 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 40 2.3.4.8 Nghiên cứu xử lý mẫu nước ngầm có chứa Asen 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Đặc trưng cấu trúc vật liệu 44 3.1.1 Phổ hồng ngoại FTIR 44 3.1.2 Bề mặt kích thước vật liệu (SEM-EDX) 45 3.1.3 Diện tích bề mặt (BET) 48 3.2 Nghiên cứu khả xử lý asen nước .50 3.2.1 Xác định pH điểm điểm đẳng điện vật liệu 50 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến khả xử lý asen 51 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ đến khả xử lý asen 53 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian đến khả xử lý asen 54 3.2.4 Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt 56 3.2.5 Mơ hình động học 59 3.2.6 Nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ .60 3.2.7 Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm .61 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .66 PHỤ LỤC 71 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sự tồn asen mơi trường phụ thuộc vào Eh pH Hình 1.2 Sự phân bố khu vực ô nhiễm asen giới [12] 10 Hình 1.3 Thực trạng ô nhiễm asen khu vực đồng sơng Hồng, Việt Nam .12 Hình Đặc tính biochar thay đổi theo trình nhiệt phân [19] .23 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo Biochar lò chế tạo Biohar thực tế .32 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chế tạo Fe-Biochar 33 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình chế tạo nano Fe-Biochar 33 Hình 2.4 Quá trình hấp phụ asen máy lắc .34 Hình 2.5 Quá trình lọc mẫu 35 Hình 2.6 Hình ảnh cột hấp phụ .43 Hình 3.1 Phổ IR biochar, Fe-biochar nano Fe-biochar 44 Hình 3.2 Ảnh SEM biochar (a), Fe-Biochar (b), nano Fe-biochar (c) 46 Hình 3.3 Phổ tán xạ lượng tia X (EDX) biochar (a), Fe-Biochar (b), nano Fe-Biochar (c) .48 Hình 3.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ biochar (a), Fe-Biochar (b), nano Fe-Biochar (c) 50 Hình 3.5 Đường đẳng điện biochar, Fe-biochar nano Fe-biochar 51 Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến khả xử lý asen biochar, Fe-biochar, nano Fe-biochar 52 Hình 3.7 Ảnh hưởng nồng độ asen đến khả xử lý asen biochar, Febiochar, nano Fe-biochar .54 Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian đến khả xử lý asen biochar, Febiochar, nano Fe-biochar .55 Hình 3.9 Đường tuyến tính Langmuir biochar, Fe-biochar nano Fe-biochar với asen 57 Hình 3.10 Đường tuyến tính Freundlich biochar, Fe-biochar nano Febiochar với asen .58 Hình 3.11 Phương trình động học hấp phụ Asen (V) dạng tuyến tính bậc 60 Hình 3.12 Phương trình động học hấp phụ Asen (V) dạng tuyến tính bậc 60 Hình 3.13 Khả hấp phụ xử lý asen mẫu nước thực tế cột hấp phụ có chứa vật liệu Fe-Biochar, nano Fe-Biochar 62 DANH MỤC BẢN Bảng 1.1 Tỷ lệ tương đối thành phần biochar [19] 22 Bảng 1.2 Các thành phần có vỏ trấu 25 Bảng 1.3 Các phương pháp biến tính biochar .27 Bảng 3.1 Đặc trưng cấu trúc biochar, Fe-biochar nano Fe-Biochar 48 Bảng 3.2 Kết quả ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Asen nước 52 Bảng 3.4 Kết quả ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ .56 Bảng 3.5 Hằng số hấp phụ dung lượng hấp phụ cực đại 57 Bảng 3.6 Khả hấp phụ Asen loại vật liệu khác 59 Bảng 3.7 Các tham số mơ hình động học hấp phụ bậc bậc .59 Bảng 3.8 Hiệu quả tái sử dụng vật liệu biến tính Biochar 61 Bảng 3.9 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu Fe-Biochar nano Fe-biochar mẫu nước ngầm chứa asen 61 Bảng 3.10 Khả xử lý vật liệu Fe-Biochar nano Fe-biochar với mẫu nước ngầm 62 MỞ ĐẦU Ô nhiễm nguồn nước vấn đề nóng bỏng những mối quan tâm hàng đầu giới Các nguồn nước bị ô nhiễm tạp chất với thành phần mức độ khác tùy thuộc vào điều kiện địa lý, địa hình, đặc thù sản xuất, sinh hoạt vùng Tại Việt Nam, nhiều vùng núi vùng nông thôn, nước ngầm được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt những khu vực có điều kiện kinh tế thấp, hệ thống cung cấp nước chưa phát triển phải dùng nước giếng khoan chủ yếu [6] Tuy nhiên, sự có mặt asen nước ngầm nhiều khu vực, gây rất nhiều nguy cho sức khỏe người Nhiều nghiên cứu cho thấy nồng độ asen khu vực khảo sát cao gấp nhiều lần so với nồng độ asen cho phép theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Bộ Y Tế ban hành năm 2009 10 µg/L (QCVN02:2009/BYT), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm Bộ Tài nguyên mơi trường ban hành năm 2008 50 µg/L Do việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen rất cấp thiết quan trọng Hiện Việt Nam giới áp dụng rất nhiều phương pháp xử lý asen khác như: trao đổi ion, oxi hóa/kết tủa, keo tụ kết hợp với lắng, hấp phụ loại vật liệu khác oxit mangan, chitosan, đá ong biến tính, nhơm hoạt hóa, cát mang sắt, nhựa trao đổi ion [1]… Tuy nhiên phương pháp hấp phụ được sử dụng nhiều có tính kinh tế hiệu quả xử lý cao Việt Nam nước có truyền thống nông nghiệp lâu đời, chỗ dựa vững cho kinh tế đất nước đảm bảo an ninh lương thực Nhưng với hàng trăm triệu tấn nông sản lượng lớn phụ phẩm nông nghiệp phát sinh hàng năm rơm rạ, vỏ trấu, bã mía … Với khối lượng phụ phẩm nơng nghiệp rất lớn mà khơng có cách xử lý phù hợp gây ô nhiễm môi trường sự lãng phí lớn Trong những năm gần đây, việc sản xuất sử dụng than sinh học (biochar) từ phụ phẩm nông nghiệp vào mục đích khác cải tạo đất trồng, phân bón đặc biệt ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử lý chất ô nhiễm môi trường thu hút được nhiều sự quan tâm Tuy nhiên, diện tích bề mặt cịn thấp thiếu hụt nhóm chức mà khả xử lý vật liệu than sinh học (biocchar) thấp so với loại vật liệu hấp phụ thông thường than hoạt tính Do vậy, có nhiều nghiên cứu nước giới biến tính than sinh học (biochar) nhằm nâng cao khả xử lý ô nhiễm môi trường Một số nghiên cứu Việt Nam khả hấp phụ asen từ vật liệu có chứa sắt đem lại hiệu quả tương đối cao Loại bỏ asen vật liệu mang sắt được nghiên cứu theo nhiều chế khác trao đổi ion, hấp phụ bề mặt nhóm hydroxit đồng kết tủa cho kết quả xử lý tốt [6] Hiện nay, hạt nano sắt, ứng dụng y sinh học làm giá mang dẫn truyền thuốc, làm tác nhân tương phản ảnh cộng hưởng từ , được biết đến vật liệu hấp phụ để làm môi trường với hợp chất hữu chứa clo, kim loại nặng chất vô khác Vì vậy, để tận dụng lượng phụ phẩm nơng nghiệp dồi Việt Nam tăng cường khả xử lý asen nước ngầm, tiến hành thực luận văn với tiêu đề: “Nghiên cứu cố định hợp chất Fe biochar để xử lý As nước ngầm” Mục tiêu đề tài  Nghiên cứu tổng hợp được vật liệu hấp phụ sở biến tính biochar chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp vỏ trấu nano sắt  Khảo sát khả ứng dụng vật liệu biochar biến tính vào xử lý nước ngầm bị nhiễm asen Nội dung nghiên cứu  Chế tạo vật liệu biochar từ phụ phẩm nông nghiệp (vỏ trấu), vật liệu biochar biến tính sắt nano sắt  Phân tích đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu thơng qua phương pháp: Kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (IR), phổ hấp phụ giải hấp phụ N2 (BET), phổ tán xạ lượng tia X (EDX)  Đánh giá ảnh hưởng pH, thời gian, nồng độ ban đầu đến trình hấp phụ asen vật liệu biochar biochar biến tính So sánh khả hấp phụ asen vật liệu biocchar biochar biến tính nghiên cứu trình hấp phụ tĩnh  Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ asen vật liệu: Thời gian, pH, nồng độ asen ban đầu  Kháo sát cân hấp phụ theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich  Khảo sát mơ hình động học hấp phụ vật liệu Luận văn được thực phương pháp thực nghiệm Trung tâm Ứng dụng Phát triển Khoa học Phân tích, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Hình 3.10 Đường tuyến tính Freundlich biochar, Fe-biochar nano Febiochar với asen Ở pH = – As (V) tồn nước chủ yếu dạng H 3AsO4, H2AsO4-, HAsO42-, AsO43- Ở dạng tồn As(V) được hấp phụ oxit/hidroxit sắt có bề mặt biochar biến tính tạo thành phức monodentat theo phương trình: FeH2AsO4 + H2O FeOH + H2AsO4- FeHAsO4- + H2O FeOH + HAsO42- FeAsO42- + H2O FeOH + H3AsO4 Bảng 3.6 đưa so sánh khả hấp phụ asen biochar, FeBiochar nano Fe-biochar với loại vật liệu hấp phụ khác Kết quả cho thấy cả loại vật liệu Fe-Biochar nano Fe-biochar cho khả xử lý asen nước cao có thể được sử dụng để thay than hoạt tính khả xử lý nước thải có chứa asen 60 Bảng 3.6 Khả hấp phụ Asen loại vật liệu khác Vật liệu hấp phụ Biochar từ vỏ trấu Biochar La(III) - Silica gel Fe-Biochar Alumina Y(III) - Alumina Nano Fe-Biochar Than hoạt tính Hạt cellulose -FeOOH (BCF) Than hoạt tính 3.2.5 Mơ hình động học Khả xử lý (mg/g) 2,96 3,75 8,58 12,82 12,88 14,45 15,65 25 33,2 Tài liệu tham khảo 34,46 36 Nghiên cứu 31 42 Nghiên cứu 43 43 Nghiên cứu 22 25 Mơ hình động học hấp phụ bậc bậc biochar, Fe-Biochar nano Fe-biochar được thể hình 3.11, 3.12 bảng 3.7 Các hệ số tương quan R2 phương trình động học dạng tuyến tính q trình hấp phụ Asen vật liệu hấp phụ lớn Đối với tất cả trình hấp phụ vật liệu hấp phụ tổng hợp có giá trị R2 mơ hình động học bậc (R2 > 0,988) lớn so với bậc (R2 > 0,839) Mặt khác, so sánh giá trị dung lượng hấp phụ thời điểm cân (qe) tính theo mơ hình theo thực nghiệm biochar, Fe-Biochar nano Fe-biochar, ta thấy giá trị qe tính theo mơ hình động học bậc sát với giá trị thực nghiệm Điều chứng tỏ sự hấp phụ Asen (V) biochar, FeBiochar nano Fe-biochar phù hợp với mơ hình động học bậc Tốc độ hấp phụ vật liệu thời điểm t phụ thuộc vào bình phương dung lượng hấp phụ vật liệu hấp phụ Bảng 3.7 Các tham số mơ hình động học hấp phụ bậc bậc Vật liệu Qe (thực nghiệm) (mg/g) Biochar 2,45 Fe-Biochar 7,67 Mơ hình động học bậc R2 qe k1 (mg/g) (phut-1) 0,839 0,946 0,33 0,0198 24,01 0,0439 61 Mơ hình động học bậc R2 qe k2 (mg/g (phut-1) ) 0,998 2,52 0,0664 0,988 9,09 0,0031 Nano FeBiochar 8,72 0,917 11,33 0,0259 0,996 10,05 0,0031 Hình 3.11 Phương trình động học hấp phụ Asen (V) dạng tuyến tính bậc Hình 3.12 Phương trình động học hấp phụ Asen (V) dạng tuyến tính bậc 3.2.6 Nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ Quá trình giải hấp yếu tố quan trọng để đánh giá khả tái sử dụng vật liệu Kết quả nghiên cứu giải hấp asen khỏi loại vật liệu Biochar biến tính dung dịch NaOH 1M được thể Bảng 3.8 Các kết quả thực nghiệm 62 cho thấy khả giải hấp rất tốt vật liệu Fe-Biochar vật liệu nano Fe-Biochar Hiệu suất giải hấp vật liệu Fe-Biochar tốt so với vật liệu nano Fe-Biochar có thể q trình hấp phụ hóa học vật liệu nano Fe-Biochar lớn bền vững so với vật liệu Fe-Biochar nên dẫn tới khả giải hấp bị giảm Tuy nhiên, cả loại vật liệu có khả tái sinh tái sử dụng tốt (3 lần vật liệu nano Fe-Biochar, lần vật liệu Fe-Biochar) Bảng 3.8 Hiệu quả tái sử dụng vật liệu biến tính Biochar Hiệu tái sử dụng (%) Vật liệu Lần Lần Nano Fe-Biochar 84,36 81,52 Fe-Biochar 93,56 88,43 3.2.7 Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm Lần 78,34 83,77 Lần 65,89 77,92 Khả xử lý loại vật liệu Fe-biochar nano Fe-biochar mẫu nước ngầm thực tế có chứa Asen có nồng độ 91 μg/L được bảng 3.9 Kết quả thu được cho thấy hàm lượng As nước ngầm sau được xử lý vật liệu biến tính biochar giảm xuống cịn 11,52 vật liệu Fe-biochar 7,13 μg/L vật liệu nano Fe-Biochar đáp ứng được tiêu chuẩn dành cho nước sinh hoạt theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường (50 μg/L) tiêu chuẩn nước uống theo QCVN QCVN 01:2009 Bộ Y tế (10 μg/L) [10, 11] Sau xử lý hàm lượng NO 2-, SO42- giảm > 60% vật liệu Fe-biochar > 75% vật liệu nano Fe-Biochar Kết quả cho thấy hiệu quả việc sử dụng vật liệu biến tính biochar cho việc xử lý asen nước ngầm thành nước sinh hoạt nước uống Bảng 3.9 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu Fe-Biochar nano Fe-biochar mẫu nước ngầm chứa asen Vật liệu Trước xử lý Sau Fe-Biochar Nano Fexử lý Biochar As Fe Mn NH4+ NO2- SO42- (μg/L) 91 11,52 7,13 (mg/L) 12 9,5 8,3 (mg/L) 0,9 0,7 0,6 (mg/L) 2,77 1,15 0,86 (mg/L) 0,04 < 0, 01 < 0, 01 (mg/L) 1,5 1,8 0,31 63 Kết quả khảo sát khả hấp phụ động vật liệu Fe-Biochar nano Febiochar mẫu nước giếng khoan thực tế có chứa Asen có nồng độ 91 μg/L được bảng 3.9 Dựa theo kết quả thu được có thể tính tốn loại nước ngầm thực tế có hàm lượng asen 91 μg/L kg vật liệu Fe-Biochar nano Fe-Biochar có thể xử lý được 191 234 m xuống nồng độ 50 μg/L đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường; 94 115 m3 xuống nồng độ 10 μg/L đạt tiêu chuẩn nước uống theo QCVN QCVN 01:2009 Bộ Y tế Bảng 3.10 Khả xử lý vật liệu Fe-Biochar nano Fe-biochar với mẫu nước ngầm Nồng độ nước trước xử lý (μg/L) 91 91 Nồng độ nước sau xử lý (μg/L) 50 10 Thể tích nước xử lý (m3) 10 g vật liệu Fe-Biochar 1,91 0,94 Nano Fe-Biochar 2,34 1,15 Hình 3.13 Khả hấp phụ xử lý asen mẫu nước thực tế cột hấp phụ có chứa vật liệu Fe-Biochar, nano Fe-Biochar 64 KẾT LUẬN Đã tổng hợp thành cơng biochar biến tính Fe từ biochar có nguồn gốc từ vỏ trấu Cấu trúc vật liệu được thể thông qua phổ hồng ngoại FTIR, kính hiển vi điện tử quét SEM, đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ nitơ (BET) cho thấy vật liệu có độ xốp cao nhiều lỗ rỗng, có diện tích bề mặt có khả hấp phụ tốt Biochar biến tính được ứng dụng thành công để xử lý asen nước Từ kết quả hấp phụ dạng mẻ cho thấy hiệu suất hấp phụ asen có thể đạt tới 87,1% điều kiện tối ưu pH = 5; thời gian tiếp xúc: 240 phút; khối lượng vật liệu : 0,1 g; Nồng độ ban đầu: 10 mg/L Kết quả nghiên cứu cho thấy tải trọng hấp phụ cực đại Fe-biochar nano Fe-biochar asen 12,82 15,65 mg/g Nghiên cứu trình hấp phụ asen Fe-biochar nano Febiochar tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Quá trình hấp phụ asen tn theo mơ hình động học hấp phụ bậc 2: Tốc độ hấp phụ vật liệu thời điểm t phụ thuộc vào bình phương dung lượng hấp phụ vật liệu hấp phụ Vật liệu Fe-biochar nano Fe-biochar được ứng dụng thành công để xử lý asen nước giếng khoan thực tế Kết quả thu được nước giếng khoan sau xử lý đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường (50 μg/L) đạt tiêu chuẩn nước uống theo QCVN QCVN 01:2009 Bộ Y tế (10 μg/L) 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường bản, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Đặng Văn Can, Đào Ngọc Phong (2000), “Đánh giá tác động asen tới môi sinh sức khỏe người vùng nhiệt dịch có hàm lượng asen cao” Tập san Địa chất Khoáng sản Tập 7,tr.199 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống kê Hà Nội Lê Văn Cát, Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, NXB Thanh Niên, Hà Nội Vũ Ngọc Duy (2005), Nghiên cứu động học oxi hóa As (III) nước clo Cloramin, Luận văn Thạc sĩ Khoa học, Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Quốc Hưng (2017), Nghiên cứu xây dựng hệ thống xử lý asen cho nước sinh hoạt công suất 5M3/ngày sử dụng vật liệu bùn đỏ biến tính, Luận văn thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Văn Lâm (2011), “Loại bỏ asen nước ăn uống vật liệu nanocomposite NC-MF NC-F20 tự chế tạo”, Tuyển tập hội thảo “Công nghệ xử lý đồng thời asen sắt nước phương pháp lọc sinh học”, Hà Nội Trần Đại Lâm, Nguyễn Tuấn Dung, Nguyễn Lê Huy, Lê Viết Hải (2017), “Các phương pháp phân tích hóa lý vật liệu”, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Bùi Minh Quý (2015), Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb (II), Cr (VI) Cd (II) Luận án Tiến sỹ, Khoa Hóa Học, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên 10 QCVN 09-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước đất 66 11 QCVN 01:2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống 12 Đỗ Trọng Sự, Nguyễn Trọng Hiền (1992), “Địa điểm ô nhiễm nước ngầm Hà Nội Hải Phòng”, Proceedings of the Regional Seminar on Enviromental Geology, 286-294, Cục Địa chất Việt Nam 13 Trinh Thị Thanh, Trần Yêm & Đồng Kim Loan (2004), Giáo trình cơng nghệ mơi trường Nhà x́t bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội, 36-44 14 Vũ Minh Thắng (2012), Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm vật liệu zeolit biến tính đioxit mangan (MnO 2), Luận văn thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 15 Trần Hùng Thuận (2011), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu mang đioxit mangan (MnO2) để xử lý asen nước ngầm” Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài,Viện ứng dụng công nghệ, Hà Nội Tiếng Anh 16 Ahmad M., Rajapaksha A U., Lim J E., Zhang M., Bolan N., Mohan D., Vithanage M., Lee S S and Ok Y S (2014), “Biochar as a sorbent for contaminant managent in soil and water: A review”, Chesmosphere 99, pp 19-33 17 Anawar H M., Akai J., Mostofa K M G., Safiullah S., Tareq S.M (2002), “Arsenic poisoning in groundwater: health risk and geochemical sources in Bangladesh”, Environment International, pp.597-604 18 Aziur R M., Christel H (2014), “Is arsenic biotransformation a detoxifcation mechanism for microorganisms?”, Aquatic Toxicology, 146, pp 212-219 19 Brown R., Lehmann J., Joseph S (2009) “Biochar production technology – biochar for Environmental Management Science and Technology”, Earthscans, 127-146 20 Mandal B K., Kazuo T S (2002), “Arsenic round the word”, Talanta., 58, pp 201-235 21 Emily R (2006), “Development of an iron-oxide coated ceramic filter for removal of As (III) and As (V) in developing nations”, Master of Science in 67 Environmental Engineering, Department of Civil, Environmental and Architectural Engineering, University of Kansas 22 Eguez H.E., Cho E.H (1987), “Adsorption of arsenic on activated charcoal”, J Metals, 39, pp 38–41 23 Gai X., Wang H., Liu J., Zhai L., Liu S., Ren T., Liu H (2014), “Effects of Feedstock and Pyrolysis Temperature on Biochar Adsorption of Ammonium and Nitrate”, Plos one, 9(12) 24 Greenwood N.N., Earnshaw A (1997), Chemistry of the elements, Elservier, Great Britain 25 Guo X., Chen F (2005), “Removal of arsenic by bead cellulose loaded with iron oxyhydroxide from groundwater”, Environ Sci Technol., 39 (17), pp 6808–6818 26 Huang C.P., Fu P (1984), “Treatment of As(V) containing water by activated carbon”, J Water Pollut Contr Fed., 56, pp 232 27 Ippolito J A., Novak J M., Busscher W J., Ahmedna M., Rehrah D., Watts D.W (2012), “Switchgrass biochar affects two aridisols”, J Environ Qual., 41(4), pp 1123-1130 28 Jarlbring M., Gunneriusson L., Hussmann B., Forsling W (2005), “Surface complex characteristics of syntheticmaghemite and hematite in aqueous suspensions”, J.Colloid Interface Sci., 285, pp 212–217 29 Karapinar N., Erdem E., Donat R (2004), “The removal of heavy metal cation by natural zeolites”, Journal of Colloid and Interface Science 280 30 Kenneth G B., Gilbert L R (2002), “Arsenic, drinking water andhealth: A postion paper of the American council on scien and health”, Regulatory Toxicology and Pharmacology, 36, pp.162-174 31 Li K., Li Y., Zheng Z (2010), “Kinetics and mechanism studiesof p-nitroaniline adsorption on activated carbon fibersprepared from cotton stalk by NH4H2PO4 activationand subsequent gasification with steam”, J Hazard.Mater 178, pp 553–559 68 32 Lima I.M., Boateng A.A., Klasson K.T (2010), “Physicochemical and adsorptive properties of fast-pyrolysis bio-chars and their steam activated counterparts”, J Chem Technol Biotechnol., 85, pp.1515–1521 33 Luis R L (2013), Groundwater Arsenic Contamination Throughout China, Science 34 Metcalf, Eddy & Inc (2003), Wastewater engineering: treatment and reuse, Fourth edition, Boston, McGraw – Hill 35 Mian Md M., Liu G (2018), “Recent progress in biochar-supported photocatalysts: synthesis, role of biochar, and applications”, RSC Adv., 8, 14237 36 Pattanayak J., Mondal K., Mathew S., Lalvani S.B (2000), “A parametric evaluation of the removal of As(V) and As(III) by carbon based adsorbents”, Carbon, 38, pp 589–596 37 Rahman R (2008), “Laterite-A Potential Alternetive for Removal of Groundwater Arsenic”, Journal of Applied Science Environmental Management, 12(1), pp 93-100 38 Ramesh C S., Raijkishore P., Bankim C R (2010), “Utilization ofactivated CO2- neutralized red mud for removal of arsenate from aqueous solution”, Journal ofHazardous Materials, 179, pp 1007-1013 39 Samuel L., Micheal B., Pham T K T., Pham H V., Roland S (2004), “Household Sand Filters for Arsenic Removal”, Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology (EAWAG), Ueberlandstr.133, CH-8600 Duebendorf, Switzerland 40 Tarit R., Hiroshi T., Masanori A (2003), “Survey of arsenic and other heavy metals in food composites and drinking water and estimation of dietary intake by the villagers from an arsenic-affected area of West Bengal, India”, Science of the Total Environment, pp 15- 35 41 Yannick M P., Charlotte H., Nicolas M., Michele R (2008), “Arsenic adsorption onto hematite and goethite”, C.R Chimie, 12, pp.876-881 69 42 Wasay S.A., Haron J.Md., Tolkunaga S (1996), “Adsorption of fluoride, phosphate and arsenate ions on lanthanum-impregnated silica gel”, Water Environ Res., 68, pp 295 43 Wasay S.A., Tokunaga S., Park S.W (1996), “Removal of hazardous anions from aqueous solutions by La(III) and Y(III)-impregnated alumina”, Sep Sci Technol., 31, pp 1501 70 PHỤ LỤC Phụ Lục 1: Kết điều tra nguồn nước ngầm nhiễm asen huyện thuộc Hà Nội STT 10 11 12 13 Tên Tổng số huyện mẫu Chương Mỹ Ứng Hịa Thanh Oai Đan Phượng Hồi Đức Phúc Thọ Ba Vì Mỹ Đức Phú Xun Thường Tín Thạch Thất Quốc Oai Sơn Tây Tổng số mẫu % So với 1395 2968 2864 1247 2001 1329 455 891 1479 2926 1363 255 478 19651 Mức độ nhiễm Asen Tỷ lệ Giới hạn cho Vượt giới hạn cho phép nhiễm phép (≤ 50 (QCVN 02:2009/BYT) vượt ppb) Trung bình Nguy hiểm mức cho 1342 1589 1400 734 1249 961 439 731 845 1566 1227 224 478 12785 (51-100 ppb) 48 612 1002 269 708 244 14 94 198 522 99 20 3830 ( >100 ppb) 767 462 244 44 124 66 436 838 37 11 3036 phép 3,8% 46,46% 51,12% 41,14% 37,58% 27,69% 3,52% 17,96% 42,87% 46,48% 9,98% 12,16% 0,00% 65,06% 19,49% 15,45% 34,94% tổng số (Nguồn: Trung tâm quốc gia nước vệ sinh an tồn nơng thơn, 2016) 71 Phụ lục 2: Lị nung yếm khí chế tạo biochar thực tế Phụ lục 3: Mơ hình chạy cột hấp phụ asen phịng thí nghiệm 72 Phụ lục 4: Kết khảo sát hấp phụ xử lý asen nước cột hấp phụ có chứa vật liệu Fe-Biochar nano Fe-Biochar Thể tích (m3) 0,06 0,13 0,19 0,25 0,32 0,38 0,44 0,5 0,61 0,7 0,76 0,82 0,94 0,97 1,01 1,07 1,14 1,26 1,58 1,61 1,76 1,83 1,85 1,91 2,05 2,12 2,17 2,24 2,31 2,34 2,38 2,41 2,49 2,53 2,55 Fe-Biochar 0 0 0.03 0,35 0,91 1,12 1,82 4,55 7,28 9,1 10,01 11,83 16,38 18,4 32,4 38,1 44,4 45,5 48,6 49,3 49,7 50,05 51,2 52,04 52,54 53,02 53,4 53,62 53,81 54,01 54,5 54,6 55,1 Thể tích (m3) 0,09 0,17 0,25 0,33 0,42 0,5 0,58 0,66 0,75 0,91 1,01 1,08 1,15 1,24 1,33 1,41 1,49 1,58 1,66 1,74 1,83 1,91 1,99 2,08 2,17 2,24 2,32 2,34 2,47 2,61 2,74 2,8 2,86 2,95 3,01 73 Nano Fe-Biochar 0 0,91 0,91 0,91 1,82 3,64 4,55 7,28 9,1 9,9 10,01 11,2 24,57 36,4 45,5 46,1 46,32 47,08 47,55 47,9 48,05 48,56 48,8 49,4 49,72 50,01 51,2 52,2 53,2 54,5 52,2 53,2 54,5 Phụ lục 5: Mẫu nước ngầm trước sau hấp phụ vật liệu Fe-biochar nano Fe-biochar 74 ... Việt Nam tăng cường khả xử lý asen nước ngầm, tiến hành thực luận văn với tiêu đề: ? ?Nghiên cứu cố định hợp chất Fe biochar để xử lý As nước ngầm? ?? Mục tiêu đề tài  Nghiên cứu tổng hợp được...TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NHÂM NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH CÁC HỢP CHẤT CỦA Fe TRÊN BIOCHAR ĐỂ XỬ LÝ As TRONG NƯỚC NGẦM Chuyên ngành: Hóa mơi trường Mã số: 8440112.05 LUẬN VĂN... phụ biochar (a), Fe- Biochar (b), nano Fe- Biochar (c) 50 Hình 3.5 Đường đẳng điện biochar, Fe- biochar nano Fe- biochar 51 Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến khả xử lý asen biochar, Fe- biochar,