Nghiên cứu khả năng hấp phụ sunfua của vật liệu bùn thải chứa sắt(III) hydroxit

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của xã hội hiện đại, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng được cải thiện và nâng cao nhưng kèm theo đó cũng nảy sinh nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng, trong đó phải kể đến thực trạng ô nhiễm nguồn nước, yếu tố cần thiết không thể thiếu được cho mọi hoạt động sống trên trái đất. Hiện nay, tình hình ô nhiễm nguồn nước ở Việt Nam nói chung và ô nhiễm bởi gốc sunfua nói riêng đang là một vấn đề được cả xã hội quan tâm. Sunfua phát tán vào trong nước chủ yếu do hoạt động công nghiệp, thương mại và các hoạt động dân sinh của con người…Nồng độ sunfua trong môi trường nước vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và làm ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng. Khi hàm lượng sunfua tồn tại trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến hô hấp và phát triển của thủy sản, dễ phát sinh mầm bệnh và lây lan nhanh dẫn đến thủy sản chậm phát triển hay chết hàng loạt. Do có tính axit nên H2S là nguyên nhân gây ăn mòn nhanh chóng các loại máy móc và đường ống dẫn, như ăn mòn đường ống trong hệ thống cấp thoát nước. Do tính chất độc hại của sunfua trong nước, hàm lượng sunfua trong nước đã được quy định nghiêm ngặt bởi các tiêu chuẩn QCVN 40:2011 cho nước thải công nghiệp và QCVN 14: 2008 cho nước thải sinh hoạt và không được phép vượt quá 4 mgL đối với nước thải sinh hoạt khi thải vào dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. Nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu xử lý sunfua bằng các phương pháp khác nhau như phương pháp hấp phụ, oxi hóa, sinh học, phương pháp hấp phụ, ... trong đó, phương pháp hấp phụ đã và đang được quan tâm nghiên cứu vì hiệu năng xử lý cao và được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển. Sắt (III) hydroxit là một trong những vật liệu hấp phụ đa năng đã được dùng để xử lý các chất gây ô nhiễm nguồn nước. Mặt khác, sắt (III) hyđrôxít phát thải trong quá trình xử lý nước thải của ngành mạ kim loại ở Việt Nam với khối lượng rất lớn, có thể lên đến hàng trăm ngàn tấn mỗi năm, nhưng hầu hết nguồn nguyên liệu quan trọng này không được tái chế và tái sử dụng. Quy trình xử lý đang áp dụng vẫn là chôn lấp gây lãng phí nguyên liệu và tiêu tốn quỹ đất. Do vậy, sử dụng sắt (III) hyđrôxit phế thải để tái chế và sản xuất nguyên liệu hấp phụ sunfua, giải quyết vấn đề hiện tượng ô nhiễm nguồn nước do gốc sunfua gây nên đã trở thành bước tiến quan trọng về bảo vệ môi trường tại Việt Nam. Xuất phát từ thực tế và hướng nghiên cứu trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ sunfua của vật liệu bùn thải sắt (III) hydroxit” làm nội dung nghiên cứu cho luận văn của mình.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THANH HOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ SUNFUA CỦA VẬT LIỆU BÙN THẢI SẮT (III) HYDROXIT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THANH HOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ SUNFUA CỦA VẬT LIỆU BÙN THẢI SẮT (III) HYDROXIT Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Thị Ngọc Mai Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS TS Phạm Thị Ngọc Mai giao đề tài, nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo Bộ mơn Hóa phân tích Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Cuối em xin gửi tình cảm sâu sắc lịng biết ơn tới gia đình, anh chị bạn bè bên ủng hộ, động viên tạo điều kiện tốt trình thực hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2018 Học viên Nguyễn Thị Thanh Hoa MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu dạng sunfua vô 1.1.1 Các dạng tồn tính chất sunfua 1.1.2 Một số nguồn gây ô nhiễm sunfua 1.1.3 Ảnh hưởng sunfua 1.1.4 Các quy định có hàm lượng sunfua môi trường .5 1.2 Các phương pháp phân tích sunfua 1.2.1 Phương pháp hóa học 1.2.2 Các phương pháp phân tích cơng cụ 1.2.3 Phương pháp sắc ký .9 1.3 Phương pháp xử lý ô nhiễm sunfua .9 1.3.1 Phương pháp oxi hóa 1.3.2 Phương pháp sinh học 11 1.3.3 Phương pháp hấp phụ 12 1.4 Tổng quan Sắt (III) hydroxit: [Fe(OH)3] 15 1.4.1 Tính chất dạng thù hình Fe(OH)3 .15 1.4.2 Cơ chế hấp phụ Fe(OH)3 .16 1.5 Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 18 1.6 Hấp phụ động học 19 1.6.1 Phương trình giả bậc .19 1.6.2 Phương trình giả bậc hai 20 1.6.3 Phương trình khuếch tán hạt .20 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 21 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 21 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu .21 2.2.1 Khảo sát đặc trưng vật liệu 21 2.2.2 Nguyên tắc xác định hydro sunfua phương pháp UV-VIS sử dụng Fe2+ o-phenantroline 23 2.2.3 Nghiên cứu hấp phụ động học sunfua 24 2.3 Thiết bị dụng cụ .26 2.3.1 Thiết bị 26 2.3.2 Dụng cụ 26 2.4 Hóa chất sử dụng 26 2.5 Tổng hợp vật liệu 27 2.6 Qui trình thực nghiệm 28 2.6.1 Kiểm tra độ tinh khiết vật liệu 28 2.6.2 Xác định S2- phương pháp hấp thụ phân tử UV-Vis 28 2.6.3 Khảo sát trình hấp phụ tĩnh S2- vật liệu Fe(OH)3 29 2.6.4 Phân tích xử lý mẫu nước 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Xác định S2- phương pháp hấp thụ phân tử UV-Vis 32 3.1.1 Khảo sát điều kiện tối ưu để xác định S2- .32 3.1.2 Xác định khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn .35 3.1.3 Xây dựng phương trình đường chuẩn, xác định LOD LOQ 36 3.1.4 Đánh giá độ độ lặp phương pháp 37 3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ sunfua vật liệu Fe(OH)3 .38 3.2.1 Xác định thành phần vật liệu phổ nhiễu xạ tia X 38 3.2.2 Xác định độ tinh khiết vật liệu hấp phụ phương pháp ICP-MS 39 3.2.3 Đặc tính hình thái bề mặt (SEM) vật liệu Fe(OH)3 .40 3.2.4 Phát nhóm chất hấp phụ dựa vào phổ hồng ngoại IR 41 3.3 Khảo sát trình hấp phụ tĩnh 42 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu .42 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian đạt cân 44 3.3.3 Nghiên cứu mơ hình động học hấp phụ động học tĩnh 45 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu 49 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu 50 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ 53 3.3.7 Điều kiện tối ưu hấp phụ sunfua vật liệu Fe(OH)3 .54 3.4 Xác định xử lý hàm lượng sunfua số mẫu nước thực tế 54 3.4.1 Xác định hàm lượng sunfua mẫu nước .54 3.4.2 Xử lý loại bỏ S2- mẫu hấp phụ tĩnh .55 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO .58 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phương trình, đồ thị, hệ số góc tung độ gốc mơ hình động học 19 Bảng 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến xác định S2- .32 Bảng 3.2 Ảnh hưởng pH đến xác định S2- 33 Bảng 3.3 Ảnh hưởng thể tích o-phenantrolin đến xác định S2- .34 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thể tích Fe3+ đến xác định S2- 35 Bảng 3.5 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ S2- .36 Bảng 3.6 Độ độ lăp lại phép đo UV-Vis xác định S2 38 Bảng 3.7 Hàm lượng kim loại có vật liệu Fe(OH)3 .39 Bảng 3.8 Nồng độ kim loại dung dịch ngâm vật liệu Fe(OH)3 40 Bảng 3.9 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu 42 Bảng 3.10 Ảnh hưởng thời gian đạt cân lên dung lượng hấp phụ vật liệu 44 Bảng 3.11 Số liệu động học giả bậc giả bậc .45 Bảng 3.12 Các kết tính tốn từ mơ hình động học giả bậc 46 Bảng 3.13 Các kết tính tốn từ mơ hình động học giả bậc 47 Bảng 3.14 Số liệu mơ hình động học khuếch tán 48 Bảng 3.15 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu lên dung lượng hấp phụ vật liệu 49 Bảng 3.16 Ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu đến khả .50 hấp phụ vật liệu .50 Bảng 3.17 Ảnh hưởng ion lạ đến khả hấp phụ sunfua vật liệu .53 Bảng 3.18 Kết hàm lượng sunfua sông Kim Ngưu sông Sét .54 Bảng 3.19 Kết hấp phụ sunfua sông Kim Ngưu sông Sét 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Q trình oxi hóa H2S thành H2SO4 đường ống .5 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến độ hấp thụ quan .32 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến độ hấp thụ quang 33 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thể tích o-phenantrolin đến độ hấp thụ quang 34 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thể tích Fe3+ đến độ hấp thụ quang 35 Hình 3.5 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ S2- .36 Hình 3.6 Đồ thị đường chuẩn xác định S2- phép đo độ hấp thụ quang 37 Hình 3.7 Phổ nhiễu xạ Rơnghen vật liệu sấy 105oC 38 Hình 3.8 Ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử (SEM) chất thải rắn Sắt(III) hydroxit 40 Hình 3.9 Phổ Fe(OH)3 trước hấp phụ sunfua (a) sau hấp phụ (b) 41 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu 43 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ .44 Hình 3.12 Đồ thị giả bậc hấp phụ sunfua 46 Hình 3.13 Đồ thị giả bậc hấp phụ sunfua 47 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn khuếch tán hấp phụ sunfua .48 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng đến dung lượng hấp phụ 49 Hình 3.16 Ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu đến khả hấp phụ vật liệu 51 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc log qe vào log Ce 52 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc C/q vào C .52 Hình 3.19 Ảnh hưởng ion lạ đến hiệu suất hấp phụ S2- 53 Hình 3.13 Đồ thị giả bậc hấp phụ sunfua Bảng 3.13 Các kết tính tốn từ mơ hình động học giả bậc Co Phương trình giả (mg/l) bậc 50 y=0,078x+0,017 R2 0,999 KII (giờ.g/mg) 0,3579 qe(tính) qe(thực (mg/g) nghiệm) 12,82 (mg/g) 12,31 Các kết tìm thấy phù hợp với mơ hình động học bậc hai (R 2= 0.999) so với mô hình động học bậc (R = 0.809) giá trị hấp thụ dự đoán phù hợp với giá trị thực nghiệm Đối với quy trình tn theo mơ hình giả bậc hai, tỷ lệ số quan sát chúng hàm số phức tạp nồng độ ban đầu chất tan 3.3.3.3 Mơ hình động học khuếch tán Vì hai mơ hình khơng xác định khuếch tán sunfua lên bề mặt vật liệu, sử dụng mơ hình động học khuếch tán hạt để mô tả động học hấp phụ bề mặt vật liệu Fe(OH)3 Đây mơ hình sử dụng phổ biến [21], mơ tả hấp phụ thay đổi tương ứng với t1/2 Kết mối liên hệ qt t1/2 giai đoạn biểu diễn bảng 3.14 hình 3.14 47 Bảng 3.14 Số liệu mơ hình động học khuếch tán Thời gian (phút) 30 60 120 180 240 300 360 t1/2 (phút1/2) 5,477 7,746 10.954 13.416 15.492 17.321 18.947 C0 ( mg/l) 50 50 50 50 50 50 50 50 Ct ( mg/l) 12,15 8,80 4,67 2,55 1,22 0,75 0,80 qt (mg/g) 9,46 10,30 11,33 11,86 12,20 12,31 12,30 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn khuếch tán hấp phụ sunfua Kết Hình 3.14 cho thấy phù hợp kết thực nghiệm mơ hình khuếch tán hạt Từ thấy hấp phụ sunfua vật liệu bùn thải sắt hydroxit xảy theo giai đoạn Giai đoạn có độ dốc lớn nhất, hấp phụ diễn nhanh tương ứng với trình sunfua khuếch tán lên bề mặt vật liệu Giai đoạn xảy với tốc độ chậm giai đoạn sunfua khuếch tán vào lỗ rỗng vật liệu Và giai đoạn cuối xảy với tốc độ chậm giai đoạn sunfua nằm cân bề mặt lỗ rỗng sau trình khuếch tán.[15] 48 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu Khối lượng vật liệu hấp phụ yếu tố ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ sunfua Để tìm lượng vật liệu hấp phụ tối ưu, lượng sunfua bị hấp phụ nhiều nhất, khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến dung lượng hấp phụ với 50 ml dung dịch sunfua có nồng độ 50ppm khối lượng vật liệu hấp phụ khác từ 0,04 đến 0,4 gam Kết Bảng 3.15 Hình 3.15: Bảng 3.15 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu lên dung lượng hấp phụ vật liệu Khối lượng vật liệu (g) Co (mg/L) Cm (mg/L) qe (mg/g) 0,04 50 39,6 17,3 0,05 50 30,9 19,1 0,10 50 4,13 22,9 0,20 50 3,95 11,5 0,30 50 3,68 7,72 0,40 50 3,61 5,80 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng đến dung lượng hấp phụ 49 Dựa vào đồ thị ta thấy tăng khối lượng vật liệu hấp phụ từ 0,04 đến 0,1 gam dung lượng hấp phụ tăng có xu hướng giảm khối lượng vật liệu lớn 0,1 gam Khi tăng khối lượng vật liệu, khả hấp phụ vật liệu tăng tăng số lượng trung tâm hấp phụ Tuy nhiên tăng khối lượng vật liệu đến lượng định dung lượng hấp phụ đạt bão hịa chí có xu hướng giảm Trong thí nghiệm tiêp theo, khối lượng vật liệu hấp thụ tối ưu lựa chọn 0,1 gam 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu Nồng độ sunfua ban đầu dung dịch yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến khả hấp phụ vật liệu, thấy sơ từ thí nghiệm trên.Trong q trình hấp phụ tĩnh, nồng độ ban đầu sunfua dung dịch đóng vai trị quan trọng chuyển động cấu tử dung dịch tuân theo trình chuyển khối dung dịch bề mặt chất hấp phụ Chúng tiến hành khảo sát ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu khoảng từ 10 ppm đến 150 ppm, kết trình bày Bảng 3.16 Hình 3.16 : Bảng 3.16 Ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu đến khả hấp phụ vật liệu Co(ppm) 10,00 30,00 50,00 70,00 100,00 120,00 130,00 140,00 150,00 Ce(ppm) 0,81 8,13 21,60 36,35 61,88 79,13 89,13 99,25 108,75 qe(mg/g) 4,6 10,94 14,20 16,83 19,06 20,44 20,44 20,38 20,63 c/q 0,18 0,74 1,52 2,16 3,25 3,87 4,34 4,87 5,27 50 log qe 0,662 1,039 1,152 1,226 1,280 1,311 1.311 1.309 1.314 log Ce -0,092 0,910 1.335 1.561 1.792 1.898 1.950 1.997 2.036 Hình 3.16 Ảnh hưởng nồng độ sunfua ban đầu đến khả hấp phụ vật liệu Dựa vào đồ thị ta thấy khoảng nồng độ nhỏ, hấp phụ xảy nhanh tốc độ hấp phụ ngày giảm khoảng nồng độ lớn Khi nồng độ S 2tăng, khả hấp phụ vật liệu tăng đồng thời, đến nồng độ định đạt bão hịa vật liệu khơng hấp phụ Cụ thể thí nghiệm chúng tơi thực hiện, từ nồng độ sunfua 130ppm trở lên dung lượng hấp phụ vật liệu không tăng thêm Dạng đồ thị phù hợp với đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Langmuir Để khẳng định hấp phụ tuân theo chế hấp phụ Freundlich hay Langmuir xây dựng đồ thị phụ thuộc log qe vào log Ce Ci/qi vào Ci biểu diễn hình 3.17 hình 3.18: 51 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc log qe vào log Ce Từ hình 3.17, thấy log q e khơng phụ thuộc tuyến tính vào log C e, với hệ số tương quan 0,985 thấp nhiều so với 1, cho thấy không phù hợp kết thực nghiệm với mơ hình lý thuyết Freundlich Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc C/q vào C Từ hình 3.18, thấy C/q phụ thuộc tuyến tính vào C, với hệ số tương quan 0,996, cho thấy phù hợp kết thực nghiệm với mơ hình lý thuyết Langmuir hấp phụ S2- vật liệu hấp phụ đẳng nhiệt đơn lớp Từ đồ thị trên, chúng tơi tính dung lượng hấp phụ cực đại S2-trên vật liệu: 52 tgα =  qmax = = 1/ 0,036 = 27,78 (mg/g) Kết tính tốn cho thấy, dung lượng hấp phụ cực đại sunfua vật liệu lớn Kết cho thấy triển vọng lớn loại vật liệu việc xử lý sunfua nguồn nước ô nhiễm 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ Trong thực tế mẫu nước bên cạnh S 2- cịn có mặt anion khác với nồng độ tương đối lớn ví dụ SO42-, NO2-, NO3-, SO42-, Để khảo sát khả gây ảnh hưởng ion lạ đến khả hấp phụ sunfua, tiến hành thí nghiệm hấp phụ S2- có mặt ion nồng độ khác Kết trình bày Bảng 3.17 Hình 3.19 : Bảng 3.17 Ảnh hưởng ion lạ đến khả hấp phụ sunfua vật liệu Dd1: Dd2:S2-(20ppm), Dd3:S2-(20ppm), Dd4:S2-(20ppm), Dd5:S2-(20ppm), S2- (20ppm) (PO43-,SO42- (PO43-,SO42- (PO43-,SO42- (PO43-,SO42- NO3-,NO220ppm) Abs C(ppm) H(%) 0,696 3,86 80,70 0,541 4,95 75,25 : NO3-,NO240ppm) 0,409 5,53 72,35 : NO3-,NO260ppm) 0,226 5,80 71,00 : NO3-,NO280ppm) 0,132 6,15 69,30 Hình 3.19 Ảnh hưởng ion lạ đến hiệu suất hấp phụ S2- 53 : Dựa vào hình ta thấy có mặt ion lạ dung dịch nồng độ khác nhau, khả hấp phụ S2- vật liệu bị ảnh hưởng không đáng kể, hiệu suất hấp phụ biến thiên không nhiều Sự giảm hiệu suất hấp phụ chủ yếu gây hấp phụ cạnh tranh ion PO 43-, ion có khả hấp phụ tốt vật liệu Fe(OH)3 3.3.7 Điều kiện tối ưu hấp phụ sunfua vật liệu Fe(OH)3 Từ thí nghiệm khảo sát nên trên, đưa điều kiện tối ưu để vật liệu Fe(OH)3 hấp phụ ion sunfua tốt sau:  pH phù hợp: pH =  Thời gian hấp phụ tối ưu: giờ, tốc độ lắc mẫu: 160vòng/phút  Khối lượng vật liệu: 0,1 gam Dựa kết qủa khảo sát hấp phụ tĩnh, chúng tơi tiếp tục tiến hành nghiên cứu q trình hấp phụ S2- vật liệu để xử lí nước thải môi trường 3.4 Xác định xử lý hàm lượng sunfua số mẫu nước thực tế 3.4.1 Xác định hàm lượng sunfua mẫu nước Kết phân tích hàm lượng sunfua mẫu nước lấy từ vị trí khác sơng Kim Ngưu sông Sét vào ngày 28 tháng 12 năm 2017 biểu diễn Bảng 3.18 Bảng 3.18 Kết hàm lượng sunfua sông Kim Ngưu sông Sét STT Mẫu Kim Ngưu Kim Ngưu Kim Ngưu Sét Sét Sét Địa điểm Gần cầu ngã tư Kim Ngưu-Minh Khai Đối diện 377 Kim Ngưu Đối diện 655 Kim Ngưu 182 Trần Đại Nghĩa 217 Bờ sông Sét Tương Mai Đối diện 9C7 bờ sông Sét Tương Mai Hàm lượng S28,90 ± 0,23 2,80 ± 0,45 6,85 ± 0,36 4,11 ± 0,24 1,78 ± 0,20 0,80 ± 0,30 Nhìn vào Bảng 3.18 ta thấy hàm lượng sunfua dao động khoảng từ 0,5 đến 9,0 ppm Nhìn chung hàm lượng sunfua sông Kim Ngưu cao sông Sét, với 2/3 mẫu vượt ngưỡng tiêu chuẩn quy định cho nước sử dụng khơng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Tùy mức độ ô nhiễm sunfua sơng Sét thấp hơn, có mẫu lấy điểm Trần Đại Nghĩa vượt mức quy định Các mẫu Kim Ngưu 1, 54 Kim Ngưu 2, Kim Ngưu Sét mẫu tiếp tục tiến hành hấp phụ để xử lý loại bỏ sunfua 3.4.2 Xử lý loại bỏ S2- mẫu hấp phụ tĩnh Tiếp theo chúng tơi tiến hành xử lí loại bỏ sunfua mẫu nước có hàm lượng sunfua lớn vượt ngưỡng quy định với quy trình xử lý sau: Lấy mẫu Lọc Dung dịch + bùn thải chứa Fe(OH)3 Lắc Li tâm lọc Dung dịch Tạo phức Đo quang Kết hàm lượng sunfua trước sau hấp phụ biểu diễn Bảng 3.19 Bảng 3.19 Kết hấp phụ sunfua sông Kim Ngưu sông Sét Tên mẫu Kim Ngưu Kim Ngưu [S2-] trước xử lý 8,90 2,80 55 [S2-] sau xử lý 2,59 0,81 H(%) 70,9 71,0 Kim Ngưu Sét 6,85 4,11 1,50 1,09 78,3 73,5 Như sau xử lý sunfua phương pháp hấp phụ tĩnh ta thấy nồng độ sunfua mức quy định nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt theo QCVN 14:2008 cho thấy tiềm ứng dụng vật liệu bùn thải sắt hydroxit việc xử lý nước ô nhiễm sunfua 56 KẾT LUẬN Sau tiến hành nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu khả hấp phụ sunfua vật liệu bùn thải chứa sắt (III) hydroxit”, thu kết sau: - Tìm điều kiện tối ưu để xác định sunfua sau: thời gian= 30 phút, pH=4,5; Vo-phenantrolin= 2,5 ml VFe(III)= ml Kết đánh giá phương pháp phân tích cho thấy đường chuẩn tuyến tính khoảng từ 0,14 mg/l-1,4 mg/l với hệ số R2 = 0,998 Các giá trị LOD, LOQ 0,04 mg/l 0,14 mg/l - Đã khảo sát đặc trưng vật liệu phương pháp XRD, IR, SEM ICP-MS, kết cho thấy vật liệu chủ yếu tồn dạng goethite vơ định hình, phần dạng vi tinh thể; bề mặt vật liệu xốp, kích thước hạt nhỏ, vật liệu sạch, thành phần kim loại khác nhỏ, không ảnh hưởng đến khả hấp phụ sunfua vật liệu - Đã khảo sát trình hấp phụ tĩnh sunfua vật liệu tìm điều kiện hấp phụ tối ưu sau: pH = 6, thời gian đạt cân hấp phụ: giờ, khối lượng vật liệu 0,1 g Dung lượng hấp phụ cực đại tốt, q max = 27,7mg/g, pH ion lạ khơng có ảnh hưởng nhiều đến khả hấp phụ sunfua vật liệu - Áp dụng phân tích hàm lượng S2- 06 mẫu nước, xử lí 04 mẫu nước ngưỡng tiêu chuẩn sunfua quy định TCVN 14:2008 Với kết nghiên cứu thu được, nhận thấy vật liệu sắt (III) hydroxit có triển vọng việc xử lý sunfua quy trình xử lý nước thải, nước cấp Việc sử dụng vật liệu vừa có ý nghĩa kinh tế tận dụng nguồn phế thải khổng lồ từ ngành cơng nghiệp vừa có ý nghĩa mặt mơi trường giúp cho việc xử lý tình trạng nhiễm nguồn nước hiệu quả, phù hợp với điều kiện thực tế đất nước 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT QCVN 14: 2018/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt QCVN 40: 2011/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải cơng nghiệp Sơn, N.T, Giáo trình hóa Phân tích 2007: Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội TCVN 6637:2000, ISO 10530:1992- Chất lượng nước: Xác định sunfua hòa tan phương pháp đo quang dùng xanh metylen Vân, N.T.T., Thí nghiệm Phân Tích Định Lượng 2011: Đại Học Quốc Gia TP.HCM TIẾNG ANH Abatzoglou, N.& Boivin S (2009), “ A review of biogas purification processes”, Biofuels Bioproducts and Biorefining, 3, pp 42-71 Anders Svenson (1980), “ A Rapid and Sensitive Spectrophotometric Method for Determination of Hydrogen Sulfide with 2,2- Dipyridyl Disulfide”, Analytical Biochemistry, 107, pp 51-55 Bandosz, T J (2002), “ On the adsorption/ oxidation of hydrogen sulfide on activated carbons at ambient temperatures”, Journal of Colloid and Interface Science, 246, pp 1-20 Cadena F, Peters RWJ (1988), “ Evaluation of chemical oxidizers for hydrogen sulfide control”, Journal Water Pollution Control Federation, 60(7), pp 1259-63 10 C Namasivayam *, K Prathap (2005), “ Recycling Fe(III)/Cr(III) hydroxide, an industrial solid waste for the removal of phoshate from water”, Jouranl of Hazardous Material, B123, pp 127-134 11 Christensen, H and A N Christensen (1987), “Hydrogen bonds of γ-FeOOH”, Acta Chem Scand, A32(1), pp 87-88 12 Chukhrov, F.V., Z34vyagin, B.B., Gorshkov, A.I., Ermilova, L.P., Korovushkin, V.V., Rudnitskaya, E.S., Yakubovskaya, N.Y (1976), “Feroxyhyte, a new modification of FeO(OH)”, Izvest Akad Nauk SSR, Ser Geol,5, pp 5-24 13 Daneshyar A, M Ghaedi, M.M Sabzehmeidani (2016), “ H 2S adsorption onto Cu-Zn-Ni nanoparticles loaded activated carbon and Ni-Co nanoparticles loaded γ-Al2O3: Optimization and adsorption isotherms”, Journal of Colloid and Interface Science, pp 1-37 58 14 Davidson, J M., Lawrie, C H., & Sohail, K (1995), “ Kinetics of the absorption of hydrogen sulfide by high purity and doped surface area zinc oxide”, Industrial and Engineering Chemistry Research, 34, pp 2981-89 15 Degui Tang, Peter H Santschi (2000), “Sensitive determination of dissolved sulfide in estuarine water by solid-phase extraction and high-performance liquid chromatography of methylene blue”, Journal of Chromatography A, 883, pp 305-309 16 Dos Santos Afonso M, Stumm W R (1992), “Reductive dissolution of iron(III) hydroxides by hydrogen sulfide”, Langmuir, 8, pp1671-5 17 Dr C.-H Selene J Chou (2003), “ Hydrogen sulfide; human health aspects”, World Health Organization Geneva 18 Ho YS, Mckay G (1998), “ Kinetic Models for the Sorption of Dye from Aqueous Solution by Wood” Process Saf Environ Prot 76, pp 183-191 19 Ho YS, McKay G (1998), “ A comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents”, Process Saf Environ Prot 76, pp 332-340 20 Lee, J.D., Jun, J.H., Park, N., Ryu, S., & Lee, T J (2005), “ A study on selective oxidation of hydrogen sulfide over zeolite-NaX and-KX catalysts”, Korean Journal of Chemical Engineering, 22, pp 36-41 21 LeZeng, Xiaomei Li, Jindun Liu (2004), “Adsorptive removal of phosphate from aqueous solutions using iron oxide tailings”, Water Research, 38(5), pp 1318-1326 22 Madevaiah, M.A Sathish, M.S Yogendra Kumar (2008), “ A New Spectrophotometric Method for Hydrogen Sulfide Through Electrolytically Generated Mn(III) with o-Tolidine”, E-Journal of Chemistry, Vol.5, No.1, pp 93-99 23 Mai, H.N.P (2011), “Sulfate”, Green Eye Environment,8, pp1-6 24 Mao Y, Yue Q (2016), “ Kinetic Modeling of Phosphate Adsorption by Preformed and Insituformed Hydrous Ferric Oxides at Circumneutral pH”, Nat Publ Gr, pp 1-11 25 McCrady, E (1996), “ Zeolites”, Conservation Online: Abbey Newsletter, 20(7) 26 McKinsey Zicarai, S (2003), “ Removal of hydrogen sulfide from biogas using cow-manure compost”, Thesis Presented to the Faculty of the Graduate School of Cornell University, pp 1-104 59 27 M.F Mousavi and N.Sarlack (1997), “ Spectrophotometric determination of trace amounts of sulfide ion based on its catalytic reduction with metylene blue in the presence of Te(IV), Analytical Chemistry, 30, pp 1567-1578 28 Nagl G (1997), “Controlling H2S emissions”, Chemical Engineering, 104(3), pp 125-131 29 Peiffer S, dos Santos Afonso M, Wehrll B, Gachter R (1992), “Kinetic and mechanism of the reaction of H2S with lepidocrocite”, Environ Sci Technol, 26(12), pp 2408-13 30 P Jeroschewski, C Steuckart (1996), “ An Amperometric Microsensor for the Determination of H2S in Aquatic Environments”, Analytical Chemistry, 68, pp 4351-4357 31 Rahimi, Sofoora, Rozita M Moattari, Laleh Rajabi, Ali Ashraf Derakhshan and Mohammad Keyhani (2014), “Iron Oxide/hydroxide (α, γ-FeOOH) Nanoparticles as High Potential Adsorbents for Lead Removal from Polluted Aquatic Media”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 32 Riahi K, Chaabane S, Thayer B Ben (2013), “ A kinetic modeling study of phosphate adsorption onto Phoenix dectylifera L date palm fibers in batch mode”, J Saudi Chem Soc, 2013, pp 12-16 33 Sharma VK, Smith JO, Millero FJ (1997), “ Ferrate (VI) oxidation of hydrogen sulfide”, Environ Sci Technol, 31(9), pp 2486-91 34 Simon W Poulton, Michael D Krom, Jaap Van Rijn, Robert Raiswell (2002), “The use of hydrous iron (III) oxides for the removal of hydrogen sulphide in aqueous systems”, Water Research, 36, pp 825-834 35 Samarghandi MR, Al-Musawi TJ, Mohseni-Bandpi A, Zarrabi M (2015), “Adsorption of cephalexin from aqueous solution using natrural zeolite and zeolite coated with manganese oxide nanoparticles”, J Mol Liq, 211, pp 431-441 36 Teermann, I.P., Jekel, M.R (1999), “ Adsorption of humic substaces onto ssFeOOH and its chemical regeneration Department of Water Quality Control, Technical University Berlin, Berlin, Germany, Water Science and Technology, 40(9), pp 199-206 37 Van der Zee, C., Roberts, D., Racourt, D.G., Slomp, C.P (2003), “ Nanogeothite is the dominant reactive oxyhydroxide phase in lake and marine sediment”, Geology 31(11), pp 993-996 60 38 Wang, X., Ma, X., Xu, X., Sun, L., & Song, C (2008), “ Mesoporousmolecular-sieve-supported polymer sorbents for removing H 2S from hydrogen gas streams”, Topics in Catalysis, 49, pp 108-117 39 Yao W, Millero FJ (1996), “Oxidation of hydrogen sulfide by hydrous Fe(III) oxides in seawater”, Mar Chem, 52, pp 1-16 40 Yuan, W.& Bandosz, T.J (2007), “Removal of hydrogen sulfide from biogas on suldge-derived adsorbents, Fuel, 86, pp 2736-2746 41 Yubo Yan, Xiuyun Sun (2014), “ Removal of phosphate from waste water using alkaline redidue”, Journal of Environmental Sciences, 26970-980 42 Yuki Ogasawara, Kazuyuki Ishii, Tadayasu Togawa and Shizo Tanabe (1991), “Determination of trace amounts of sulfide in human red blood cells by highperformace liquid chromatography with fluorimetric detection after derivatization with p-phenyllenediamine and iron (III)”, Analyst, 116, pp 1359-1363 61 ... ban đầu chất bị hấp phụ, kích thước vật liệu, ảnh hưởng ion lạ đến khả hấp phụ vật liệu, từ đưa điều kiện tối ưu hấp phụ ion sunfua vật liệu xác định dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu - Áp dụng... ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ sunfua vật liệu bùn thải sắt (III) hydroxit? ?? làm nội dung nghiên cứu cho luận văn CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu dạng sunfua vô 1.1.1 Các dạng tồn tính chất sunfua Sunfua... nhiệt phân kiểm tra khả hấp phụ H 2S chúng Các tác giả thấy khả hấp phụ H2S vật liệu tương đương với khả hấp phụ than hoạt tính ngâm tẩm, khả hấp phụ phụ thuộc vào thành phần bùn nhiệt độ nhiệt phân