Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ NGUYỄN XUÂN HUÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU Fe0 NANO ĐỂ XỬ LÝ KẾT HỢP NITRAT VÀ PHOTPHAT TRONG NƢỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ NGUYỄN XUÂN HUÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU Fe0 NANO ĐỂ XỬ LÝ KẾT HỢP NITRAT VÀ PHOTPHAT TRONG NƢỚC Chuyên ngành: Môi trƣờng đất nƣớc Mã số: 9440301.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Lê Đức Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân dƣới hƣớng dẫn giáo viên hƣớng dẫn Các số liệu kết đƣợc đƣa luận án trung thực, đƣợc đồng tác giả cho phép sử dụng Một số kết đƣợc cơng bố tạp chí khoa học chun ngành phù hợp với qui định hành Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan kết nghiên cứu luận án Tác giả luận án Nguyễn Xuân Huân LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án tiến sĩ này, trước tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến thầy giáo PGS.TS Lê Đức, giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, người tận tình hướng dẫn, góp ý, bảo động viên suốt thời gian học thực luận án tiến sĩ Đồng thời xin chân thành cảm ơn Phịng thí nghiệm Nghiên cứu Mơi trường, Phịng thí nghiệm Bộ mơn Tài ngun Mơi trường đất, Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện tốt cho việc triển khai thí nghiệm phân tích số liệu thời gian làm việc để tơi hồn thành luận án tiến sĩ Tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy cô Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, tận tình giảng dạy truyền thụ kiến thức kinh nghiệm q báu q trình học tập để hồn thành luận án tiến sĩ Tơi xin chân thành cảm ơn đến anh, chị, em bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ suốt trình thực luận án tiến sĩ Những lời cảm ơn sau xin dành cho bố, mẹ, vợ anh chị em gia đình hết lịng quan tâm tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án tiến sĩ Hà Nội, Ngày tháng năm 2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 12 1.1 Ô NHIỄM NITRAT, PHOTPHAT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ 12 1.1.1 Nguồn gốc, tính chất chuyển hóa nitrat, photphat 12 1.1.2 Ô nhiễm nitrat, photphat nƣớc .14 1.1.3 Ảnh hƣởng nitrat, photphat đến môi trƣờng sức khỏe ngƣời 18 1.1.4 Phƣơng pháp xử lý nitrat, photphat nƣớc .20 1.2 VẬT LIỆU NANO, ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA Fe0 NANO VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG .27 1.2.1 Khái niệm vật liệu nano 27 1.2.2 Tính chất vật liệu nano 28 1.2.3 Các phƣơng pháp chế tạo vật liệu nano 29 1.2.4 Đặc điểm, tính chất Fe0 nano 37 1.2.5 Một số ứng dụng xử lý môi trƣờng Fe0 nano 39 1.3 THỰC TRẠNG SẢN XUẤT BIA VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG NƢỚC 48 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 52 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 52 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53 2.3.1 Phƣơng pháp điều chế vật liệu Fe0 nano 53 2.3.2 Phƣơng pháp xác định đặc điểm, tính chất vật liệu Fe0 nano 55 2.3.3 Phƣơng pháp xác định hiệu xử lý riêng nitrat liệu Fe0 nano 55 2.3.4 Phƣơng pháp xác định hiệu xử lý riêng photphat Fe0 nano .56 2.3.5 Nghiên cứu xử lý kết hợp nitrat photphat Fe0 nano 57 2.3.6 Nghiên cứu ảnh hƣởng Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+ đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat nƣớc vật liệu Fe0 nano 59 2.3.7 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ oxy hòa tan nƣớc đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat vật liệu Fe0 nano 59 2.3.8 Nghiên cứu ảnh hƣởng cách thức điều chỉnh pH đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat nƣớc vật liệu Fe0 nano 60 2.3.9 Phƣơng pháp xác định số tiêu nƣớc 61 2.3.10 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm nâng cao hiệu xử lý N P nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội vật liệu Fe0 nano 61 2.3.11 Phƣơng pháp thống kê xử lý số liệu 61 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 63 3.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU Fe0 NANO .63 3.1.1 Kết nghiên cứu phổ nhiễu xạ tia X Fe0 nano 63 3.1.2 Kết chụp ảnh SEM, TEM vật liệu Fe0 nano .65 3.1.3 Kết xác định diện tích bề mặt 68 3.1.4 Xác định zeta Fe0 nano 70 3.2 HIỆU QUẢ XỬ LÝ RIÊNG NITRAT, PHOTPHAT BẰNG Fe0 NANO 72 3.2.1 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu xử lý riêng nitrat 72 3.2.2 Kết nghiên cứu ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý riêng nitrat 73 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu xử lý riêng photphat 74 3.2.4 Ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý riêng photphat 75 3.3 HIỆU QUẢ CỦA VIỆC XỬ LÝ KẾT HỢP NITRAT, PHOTPHAT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ 78 3.3.1 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat 78 3.3.2 Ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat 80 3.3.3 Ảnh hƣởng nồng độ Fe0 nano sử dụng đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat .82 3.3.4 Ảnh hƣởng nồng độ nitrat photphat đầu vào đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat Fe0 nano 83 3.3.5 Ảnh hƣởng Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+ đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat vật liệu Fe0 nano 85 3.3.6 Ảnh hƣởng nồng độ oxy hòa tan nƣớc đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat vật liệu Fe0 nano 90 3.3.7 Ảnh hƣởng loại axit khác sử dụng để điều chỉnh pH đến hiệu xử lý kết hợp nitrat photphat nƣớc Fe0 nano 93 3.4 ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CÁC NGUỒN NƢỚC THẢI TẠI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI HIỆN TẠI 101 3.4.1 Một số kết hoạt động sản xuất nhà máy bia Hà Nội 101 3.4.2 Tính chất nƣớc thải sinh hoạt nhà máy bia Hà Nội 113 3.4.3 Tính chất nƣớc thải sản xuất nhà máy bia Hà Nội 114 3.4.4 Hiệu hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội 115 3.5 HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT TẠI ĐIỂM TIẾP NHẬN NƢỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI 119 3.6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ N VÀ P TRONG NƢỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI BẰNG Fe0 NANO 121 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 126 KẾT LUẬN 126 KHUYẾN NGHỊ 127 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 128 PHỤ LỤC 142 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BET (Brunauer Emmett Teillor): Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt BOD5 (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxi sinh hóa COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxi hóa học DO (Dissolved Oxygen): Oxi hịa tan Fe0 nano: Sắt hóa trị (0) kích thƣớc nano mét Fe0 micro: Sắt hóa trị (0) kích thƣớc micro mét FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy): Quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier IEP (Isoelectric Point): Điểm đẳng điện NTS: Nitơ tổng số nZVI: Sắt hóa trị (0) kích thƣớc nano mét ppm: phần triệu PAA: Polyacrylamid QCVN: Quy chuẩn Việt Nam QĐ: Quyết định RNIP (Reactive Nanoscale Iron Particles): Những hạt sắt có kích thƣớc nano mét dễ dàng tham gia phản ứng hóa học SEM: Kính hiển vi điển tử quét TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TSS: Tổng chất rắn lơ lửng UBND: Ủy ban nhân dân XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy): Phổ kế quang điện tử tia X XRD (X-Ray Diffraction): Nhiễu xạ tia X ATP (Adenosine Triphosphate ): hợp chất giàu lƣợng sinh hóa học ADP (Adenosine Diphosphat): Đƣợc hình thành từ ATP sau bị đứt liên kết cao năng, giải phóng gốc photphat để cung cấp lƣợng AMP (Adenosine Monophosphate): nuclêotit bao gồm nhóm photphat DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tích số tan số hợp chất photphat với canxi, sắt, nhôm 250C 25 Bảng 3.1 Số liệu lƣợng nitrat xử lý 1g vật liệu Fe0 nano hiệu suất xử lý nitrat thay đổi nồng độ nitrat photphat ban đầu 83 Bảng 3.2 Số liệu nồng độ photphat sau xử lý tính tốn số liệu thiết lập phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 83 Bảng 3.3 Nhu cầu lƣợng nhiên liệu 104 Bảng 3.4 Nhu cầu nguyên liệu, vật liệu 104 Bảng 3.5 Kết phân tích chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt nhà máy bia Hà Nội 113 Bảng 3.6 Kết phân tích chất lƣợng nƣớc thải sản xuất nhà máy bia Hà Nội 114 Bảng 3.7 Hiệu xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội qua công đoạn xử lý 115 Bảng 3.8 Kết phân tích chất lƣợng nƣớc mặt điểm tiếp nhận 119 Bảng PL1 Nồng độ nitrat sau xử lý hiệu suất xử lý theo thời gian 142 Bảng PL2 Nồng độ nitrat sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác 142 Bảng PL3 Nồng độ photphat sau xử lý hiệu suất xử lý theo thời gian 143 Bảng PL4 Nồng độ photphat sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác 143 Bảng PL5 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất xử lý kết hợp nitrat photphat theo thời gian 144 Bảng PL6 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất kết hợp xử lý nitrat photphat theo pH 144 Bảng PL7 Ảnh hƣởng DO đến hiệu xử lý nitrat Fe0 nano theo pH 144 Bảng PL8 Ảnh hƣởng DO đến hiệu xử lý photphat Fe0 nano theo pH 145 Bảng PL9 Nồng độ N-NO3- lại sau xử lý điều chỉnh pH axit khác 146 Bảng PL10 Nồng độ N-NH4+ tạo thành sau xử lý điều chỉnh pH axit khác 146 Bảng PL11 Nồng độ N-NO2- tạo thành sau xử lý điều chỉnh pH axit khác 146 Bảng PL12 Nồng độ N dạng khí sau xử lý điều chỉnh pH axit khác 147 Bảng PL13 Nồng độ N bị vật liệu hấp phụ sau xử lý điều chỉnh pH axit khác 147 Bảng PL14 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể điều hòa 148 Bảng PL15 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể yếm khí 148 Bảng PL16 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể hiếu khí 149 Bảng PL17 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể lắng 149 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Chu trình N tự nhiên 12 Hình 1.2 Chu trình P tự nhiên 13 Hình 1.3 Cấu trúc lõi vỏ hạt Fe0 nano 37 Hình 2.1 Sản phẩm vật liệu Fe0 nano sau chế tạo bảo quản điều kiện thƣờng 54 Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X Fe0 nano 64 Hình 3.2 Ảnh nhiễu xạ tia X mẫu sắt nano điều chế Yuan-Pang Sun cộng 65 Hình 3.3 Ảnh SEM vật liệu Fe0 nano 66 Hình 3.4 Ảnh TEM vật liệu Fe0 nano 66 Hình 3.5 Phổ FT-IR mẫu Fe0 nano đƣợc bọc PAA mẫu PAA 67 Hình 3.6 Kết phân tích diện tích bề mặt Fe0 nano phƣơng pháp BET 69 Hình 3.7 Thế zeta Fe0 nano theo pH 71 Hình 3.8 Nồng độ nitrat sau xử lý hiệu suất xử lý thời gian khác 72 Hình 3.9 Nồng độ nitrat sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác 73 Hình 3.10 Nồng độ photphat sau xử lý hiệu suất xử lý thời gian khác 75 Hình 3.11 Nồng độ photphat sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác 76 Hình 3.12 Cơ chế xử lý photphat Fe0 nano phụ thuộc vào pH 77 Hình 3.13 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất xử lý kết hợp nitrat photphat theo thời gian 78 Hình 3.14 So sánh hiệu xử lý kết hợp với xử lý riêng nitrat photphat 79 Hình 3.15 Cơ chế kết hợp xử lý nitrat photphat vật liệu Fe0 nano 80 Hình 3.16 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất kết hợp xử lý nitrat photphat theo pH 81 Hình 3.17 So sánh hiệu xử lý kết hợp với xử lý riêng nitrat photphat theo pH 81 Hình 3.18 Nồng độ nitrat photphat sau xử lý hiệu suất xử lý kết hợp nitrat photphat theo nồng độ Fe0 sử dụng 82 Hình 3.19 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir photphat vật liệu Fe0 nano 84 Hình 3.20 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất xử lý kết hợp thay đổi nồng độ nitrat photphat ban đầu 84 Hình 3.21 Ảnh hƣởng Cu2+ đến hiệu xử lý nitrat photphat với nồng độ nitrat photphat ban đầu 50 mg/L 86 Hình 3.22 Ảnh hƣởng Pb2+, Cd2+ đến hiệu xử lý nitrat photphat với nồng độ nitrat photphat ban đầu 50 mg/L 88 Hình 3.23 Ảnh hƣởng Zn2+ đến hiệu xử lý nitrat photphat với nồng độ nitrat photphat ban đầu 50 mg/L 89 Hình 3.24 Ảnh hƣởng DO đến hiệu xử lý nitrat Fe0 nano theo pH 90 Hình 3.25 Ảnh hƣởng DO đến hiệu xử lý photphat Fe0 nano theo pH 92 Hình 3.26 Nồng độ N-NO3- cịn lại sau xử lý 93 Hình 3.27 Nồng độ N-NH4+ tạo thành sau xử lý 94 Hình 3.28 Nồng độ N-NO2- tạo thành sau xử lý 95 Hình 3.29 N dạng khí sau xử lý 96 Hình 3.30 N bị vật liệu hấp phụ sau xử lý 97 Hình 3.31 So sánh hiệu suất xử lý nitrat điều chỉnh pH axit khác 98 Hình 3.32 So sánh hiệu suất xử lý photphat điều chỉnh pH axit khác 98 Hình 3.33 So sánh hiệu suất loại bỏ N điều chỉnh pH axit khác 99 Hình 3.34 Sơ đồ quy trình sản xuất bia 103 Hình 3.35 Sơ đồ thu gom nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội 106 Hình 3.36 Quy trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt bể phốt ngăn 106 Hình 3.37 Nguyên lý hoạt động bể phốt tự hoại ngăn 106 Hình 3.38 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội 108 Hình 3.39 Diễn biến dạng N qua công đoạn xử lý 117 Hình 3.40 Diễn biến dạng P qua công đoạn xử lý 117 Hình 3.41 Hiệu xử lý N P bổ sung Fe0 nano bể điều hòa 121 Hình 3.42 Hiệu xử lý N P bổ sung Fe0 nano bể yếm khí 122 Hình 3.43 Hiệu xử lý N P bổ sung Fe0 nano bể hiếu khí 123 Hình 3.44 Hiệu xử lý N P bổ sung Fe0 nano bể lắng 124 63 Liu, Y et al (2014), “Influence of zero-valent iron nanoparticles on nitrate removal by Paracoccus sp.”, Chemosphere B 108, pp 426–432 64 Li X., Daniel W.E., and Zhang W (2006), “Zero-valent iron nanoparticles for Abatement of Environmental Pollutants: Materials and Engineering Aspects”, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences B 31, pp.111-122 65 Lv, X et al (2013), “Effects of co-existing ions and natural organic matter on removal of chromium (VI) from aqueous solution by nanoscale zero valent iron (nZVI)-Fe3O4 nanocomposites”, Chemical Engineering Journal B 218, pp 55– 64 66 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 arsenic(V) from humic acid-deficient and humic acid-rich groundwater by zerovalent iron”, Water Research B 43(170), pp 4296-4304 67 Merino, L., Örnemark, U and Toldrá, F (2016), “Analysis of Nitrite and Nitrate in Foods: Overview of Chemical, Regulatory and Analytical Aspects”, Advances in Food and Nutrition Research B 81, pp 42-50 68 Mohsin, M (2016), “Polyacrylamide for Industrial Wastewater Treatment”, (February), pp 39–40 69 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 Engineering and Science of İzmir Institute of Technology in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of master of science in Chemistry 70 Olajire, A.A (2012), “The brewing industry and environmental challenges”, Journal of Cleaner Production, pp 1-21 136 71 Pawluk, K., Fronczyk, J and Garbulewski, K (2015), “Reactivity of nano zerovalent iron in permeable reactive barriers”, Polish Journal of Chemical Technology B 17(1), pp 7–10 72 Patanjali Varanasi, Andres Fullana, Sukh Sidhu (2007), “Remediation of PCB con-taminated soils using iron nano-particles”, Chemosphere B 66, pp 10311038 73 Qu, X., Alvarez, P J J and Li, Q (2013), “Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment”, Water Research B 47(12), pp 3931–3946 74 Ryu, A et al (2011), “Reduction of highly concentrated nitrate using nanoscale zero-valent iron: Effects of aggregation and catalyst on reactivity”, Applied Catalysis B: Environmental B 105(1–2), pp 128–135 75 Saberi, A (2012), “Comparison of Pb2+ Removal Efficiency by Zero Valent Iron Nanoparticles and Ni/Fe Bimetallic Nanoparticles”, Iranica J Energy & Environ B 3(1), pp 44–51 76 Salam, M A et al (2015), “Removal of nitrate ions from aqueous solution using zero-valent iron nanoparticles supported on high surface area nanographenes”, Journal of Molecular Liquids B 212, pp 708–715 77 Schaumburg, IL 60173, (2005), “RNIP Reactive Nanoscale Iron Particles for rapit remediation of contaiminated groundwater and soil”, Toda America Inc 78 Seunghee Choea, Howard M Liljestrandb, J.K (2004), “Nitrate reduction by zero-valent iron under different pH regimes”, Applied Geochemistry B 19, pp 335–342 79 Shea, P J., Machacek; T.A., Comfort, S.D (2004), “Accelerated remediation of pesticide-contaminated soil with zerovalent iron”, Environmental Pollution B 132(2), pp 183-188 137 80 Siciliano, A (2015), “Use of Nanoscale Zero-Valent Iron (nZVI) Particles for Chemical Denitrification under Different Operating Conditions”, Metals B 5(3), pp 1507–1519 81 Simate, G.S., Cluetta, J., Iyukea, S.E., Musapatikaa, E.T., Ndlovua, S., Walubitab, L.F., Alvarezc, A.E., (2011), “The treatment of brewery wastewater for reuse: state of the art” Desalination B 273 (2–3), pp 235–247 82 Sleiman, N et al (2017), “Photphate removal from aqueous solutions using zero valent iron (ZVI): Influence of solution composition and ZVI aging”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects B 514, pp 1–10 83 Stefaniuk, M., Oleszczuk, P and Ok, Y S (2016), “Review on nano zerovalent iron (nZVI): From synthesis to environmental applications”, Chemical Engineering Journal B 287, pp 618–632 84 Suwanee Junyapoon (2005), “Use of zero-valent iron for wastewater treatment”, KMITL Science and Technology Journal, Bangkok, Thailand 85 Su, Y et al (2014), “Simultaneous removal of cadmium and nitrate in aqueous media by nanoscale zerovalent iron (nZVI) and Au doped nZVI particles”, Water Research B 63, pp 102–111 86 Sun, Y P et al (2006), “Characterization of zero-valent iron nanoparticles”, Advances in Colloid and Interface Science B 120(1–3), pp 47–56 87 Sun Y-P, Li X-Q, Zhang W-X, Wang HP (2007), “A method for the preparation of stable dispersion of zero-valent iron nanoparticles”, Colloids Surf Physicochem Eng Asp B 308(1–3), pp 60–66 88 Tanboonchuy, V., Grisdanurak, N and Liao, C (2012), “Nitrate probe for quantifying reducing power of nanoscale zero-valent iron”, Sustainable Environment Research B 22(3), pp 185–191 138 89 Thistleton, T.Clark, P.Pearce and S A.Parsons (2001), “Mechanisms of chemical phosphorus removal iron (II) salts”, Institution of Chemical Engineers Trans IChemE B 79(B), pp 56-64 90 J Thistleton, T.-A Berry, P Pearce and S A Parsons (2002), “Mechanisms of chemical phosphorus removal iron (III) salts”, Trans IChemE B 89(B), pp 4150 91 Üzüm, Ç et al (2008), “Application of zero-valent iron nanoparticles for the removal of aqueous Co2+ ions under various experimental conditions”, Chemical Engineering Journal B 144(2), pp 213–220 92 Üzüm, Ç et al (2009), “Synthesis and characterization of kaolinite-supported zero-valent iron nanoparticles and their application for the removal of aqueous Cu2+ and Co2+ ions”, Applied Clay Science B 43(2), pp 172–181 93 Wang, H et al (2016), “Reduction of highly concentrated photphate from aqueous solution using pectin-nanoscale zerovalent iron (PnZVI)”, Water Science and Technology B 73(11), pp 2689–2696 94 Wang, W et al (2016), “Removal of Pb(II) and Zn(II) using lime and nanoscale zero-valent iron (nZVI): A comparative study”, Chemical Engineering Journal B 304, pp 79–88 95 Wang, X et al (2011), “Study on Cytotoxicity of Nanoscale Zero Valent Iron Particles”, Materials Science Forum B 694, pp 224–228 96 Wei-xian Zhang (2003), “Nanoscale iron particles for environmental remediation: An overview”, Journal of Nanoparticle Research B 5, pp 323–332 97 Wen, Z., Zhang, Y and Dai, C (2014), “Removal of photphate from aqueous solution using nanoscale zerovalent iron (nZVI)”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects B 457(1), pp 433–440 139 98 Wen L, Chaomeng D, Xuefei Z, Yalei Z, (2014), “Application of Zero-Valent Iron Nanoparticles for the Removal of Aqueous Zinc Ions under Various Experimental Conditions”, Plos One B (1), pp 85686 99 Woo, H et al (2014), “Effects of washing solution and drying condition on reactivity of nano-scale zero valent irons (nZVIs) synthesized by borohydride reduction”, Chemosphere B 97, pp 146–152 100 Xiao-qin Li, Daniel W Elliott, and Wei-xian Zhang (2006), “Zero-Valent Iron Nanoparticles for Abatement of Environmental Pollutants: Materials and Eng-ineering Aspects”, Solid State and Materials Sciences B 31, pp 111–122 101 Xiaomin D, Rui L, Bei Z, Wenyan L (2010), “Arsenate removal from water by zero-valent iron/activated carbon galvanic couples”, Journal of Hazar-dous Materials B 182, pp 108–114 102 Xu, J et al (2012), “Promotion effect of Fe2+ and Fe3O4 on nitrate reduction using zero-valent iron”, Desalination B 284, pp 9–13 103 Yan, W et al (2010), “Nanoscale zero-valent iron (nZVI): Aspects of the core-shell structure and reactions with inorganic species in water”, Journal of Contaminant Hydrology B 118(3–4), pp 96–104 104 Yang-hsin S, Chung-yu H, Yuh-fan S (2011), “Reduction of hexachloroben- zene by nanoscale zero-valent iron: Kinetics, pH effect, and degradation mechanism”, Separation and Purification Technology B 76, pp 268–274 105 Yirsaw, B D et al (2016), “Environmental application and ecological significance of nano-zero valent iron”, Journal of Environmental Sciences (China) B 44, pp 88–98 106 Yuan-Pang Sun, Xiao-qin Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H Paul Wang (2006), “Characterization of zero-valent iron nanoparticles”, Advances in Colloid and Interface Science B 120, pp 47–56 140 107 Yu-Hoon Hwang, Do-Gun Kim, Hang-Sik Shin (2011), “Mechanism study of nitrate reduction by nano zero valent iron”, Journal of Hazardous Materials B 185, pp 1513–1521 108 Yunfei Xi, Megharaj Mallavarapu, Ravendra Naidu (2010), “Reduction and adsorption of Pb2+ in aqueous solution by nano-zero-valent iron-A SEM, TEM and XPS study”, Materials Research Bulletin B 45, pp 1361–1367 109 Zeng, Y., Walker, H and Zhu, Q (2017), “Reduction of nitrate by NaY zeolite supported Fe, Cu/Fe and Mn/Fe nanoparticles”, Journal of Hazardous Materials B 324, pp 605–616 110 Zhang Y, Yimin Li, Jianfa Li, Liujiang Hu, Xuming Zheng (2011), “Enhanced removal of nitrate by a novel composite: Nanoscale zero valent iron supported on pillared clay”, Chemical Engineering Journal B 171, pp 526– 531 111 Zhang, X et al (2010), “Removal of Pb(II) from water using synthesized kaolin supported nanoscale zero-valent iron”, Chemical Engineering Journal B 163(3), pp 243–248 141 PHỤ LỤC Bảng PL1 Nồng độ nitrat sau xử lý hiệu suất xử lý theo thời gian (pH nồng độ nitrat trƣớc xử lý tƣơng ứng 50 mg N-NO3-/L, nồng độ Fe0 nano sử dụng g/L) Thời gian xử lý, phút Nồng độ ban đầu mg N-NO3-/L Nồng độ sau xử lý mg N-NO3-/L Hiệu suất xử lý, % 10 50 14,31 ± 1,36 71,36 ± 2,67 20 50 10,63 ± 1,47 78,76 ± 3,08 40 50 7,35 ± 0,97 85,32 ± 2,44 60 50 3,34 ± 0,85 93,42 ± 3,62 80 50 2,95 ± 0,52 94,10 ± 2,38 100 50 2,67 ± 0,77 94,70 ± 2,75 120 50 2,52 ± 0,65 95,00 ± 2,76 Bảng PL2 Nồng độ nitrat sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác (Nồng độ nitrat trƣớc xử lý 50 mg N-NO3-/L, nồng độ Fe0 nano sử dụng g/L, thời gian xử lý 40 phút) pH Nồng độ ban đầu mg N-NO3-/L Nồng độ sau xử lý mg N-NO3-/L Hiệu suất xử lý, % 50 6,98 ± 0,89 86,14 ± 2,78 50 7,90 ± 0,40 84,20 ± 2,59 50 10,70 ± 1,03 78,60 ± 2,35 50 17,85 ± 1,63 71,50 ± 1,89 50 20,30 ± 1,75 59,40 ± 1,54 50 23,40 ± 1,94 50,40 ± 1,59 50 25,45 ± 1,85 49,08 ± 1,40 142 Bảng PL3 Nồng độ photphat sau xử lý hiệu suất xử lý theo thời gian (pH nồng độ photphat trƣớc xử lý tƣơng ứng 50 mg P-PO43-/L, nồng độ Fe0 nano sử dụng g/L) Thời gian xử lý, phút Nồng độ ban đầu mg P-PO43-/L Nồng độ sau xử lý mg P-PO43-/L Hiệu suất xử lý, % 10 50 15,28 ± 1,36 69,45 ± 2,19 20 50 10,59 ± 0,95 78,82 ± 2,49 40 50 8,35 ± 0,75 83,28 ± 2,63 60 50 6,92 ± 0,62 86,14 ± 2,72 80 50 6,39 ± 0,57 87,23 ± 1,23 100 50 6,24 ± 0,56 87,54 ± 1,24 120 50 6,15 ± 0,55 87,72 ± 1,24 Bảng PL4 Nồng độ photphat sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác (Nồng độ photphat trƣớc xử lý 50 mg N-PO43-/L, nồng độ Fe0 nano sử dụng g/L, thời gian xử lý 40 phút) pH Nồng độ ban đầu mg N-PO43-/L Nồng độ sau xử lý mg N-PO43-/L Hiệu suất xử lý, % 50 7,56 ± 0,63 84,80 ± 1,89 50 7,91 ± 0,66 84,10 ± 1,87 50 11,38 ± 0,95 77,17 ± 1,72 50 13,73 ± 1,15 72,48 ± 1,61 50 19,81 ± 1,65 60,34 ± 1,34 50 27,17 ± 2,27 45,65 ± 1,02 50 28,72 ± 2,40 42,55 ± 0,95 143 Bảng PL5 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất xử lý kết hợp nitrat photphat theo thời gian (pH nồng độ nitrat, photphat trƣớc xử lý tƣơng ứng 50 mg/L, nồng độ Fe0 nano sử dụng g/L) Thời gian xử lý, phút Nồng độ hỗn hợp nitrat photphat ban đầu, mg/L Nồng độ nitrat sau xử lý, mg NNO3-/L Hiệu suất xử lý nitrat, % Nồng độ nitrat sau xử lý, mg PPO43-/L Hiệu suất xử lý photphat, % 10 50 15,05 ± 1,34 69,92 ± 2,21 17,10 ± 1,43 65,74 ± 1,46 20 50 11,37 ± 1,02 77,25 ± 2,44 15,01 ± 1,25 69,92 ± 1,56 40 50 8,89 ± 0,79 82,20 ± 2,60 12,30 ± 1,03 75,32 ± 1,68 60 50 5,55 ± 0,50 88,89 ± 2,81 9,23 ± 0,77 81,47 ± 1,81 Bảng PL6 Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý hiệu suất kết hợp xử lý nitrat photphat theo pH (Nồng độ nitrat, photphat trƣớc xử lý 50 mg /L, nồng độ Fe0 nano sử dụng g/L, thời gian xử lý 40 phút) Thời gian xử lý, phút Nồng độ hỗn hợp nitrat photphat ban đầu, mg/L Nồng độ nitrat sau xử lý, mg NNO3-/L Hiệu suất xử lý nitrat, % Nồng độ nitrat sau xử lý, mg PPO43-/L Hiệu suất xử lý photphat, % 50 8,59 ± 0,77 82,81 ± 2,62 12,65 ± 1,06 74,63 ± 1,66 50 11,64 ± 1,04 76,72 ± 2,42 14,27 ± 1,19 71,39 ± 1,59 50 14,74 ± 1,32 70,53 ± 2,23 15,60 ± 1,30 68,74 ± 1,53 50 17,90 ± 1,60 64,21 ± 2,03 19,73 ± 1,65 60,49 ± 1,35 50 19,92 ± 1,78 60,19 ± 1,90 22,61 ± 1,89 54,76 ± 1,22 50 24,77 ± 2,21 50,48 ± 1,60 27,22 ± 2,27 45,55 ± 1,01 50 27,21 ± 2,43 45,62 ± 1,44 30,15 ± 2,52 39,69 ± 0,88 144 Bảng PL7 Ảnh hƣởng DO đến hiệu xử lý nitrat Fe0 nano theo pH Hiệu suất xử lý nitrat, % DO, mg/L pH pH pH pH pH pH pH 0,5 95,70 ± 2,14 93,40 ± 2,09 90,00 ± 2,01 85,60 ± 1,91 79,40 ± 1,78 72,71 ± 2,06 65,11 ± 1,84 94,40 ± 2,11 92,00 ± 2,06 87,80 ± 1,96 83,00 ± 1,86 77,70 ± 1,74 71,61 ± 2,03 64,31 ± 1,82 91,30 ± 2,04 90,20 ± 2,02 85,70 ± 1,92 80,00 ± 1,70 74,70 ± 1,67 67,71 ± 1,91 61,51 ± 1,74 85,70 ± 1,92 83,80 ± 1,87 79,80 ± 1,78 73,80 ± 1,65 68,80 ± 1,54 62,51 ± 1,77 55,81 ± 1,58 82,30 ± 1,84 78,00 ± 1,74 72,90 ± 1,63 67,00 ± 1,50 63,40 ± 1,42 49,20 ± 1,39 46,70 ± 1,32 67,58 ± 2,14 66,98 ± 2,12 66,48 ± 2,10 65,98 ± 2,09 62,80 ± 1,40 46,80 ± 1,32 46,00 ± 1,30 52,48 ± 1,66 60,88 ± 1,92 63,78 ± 2,02 63,98 ± 2,02 61,50 ± 1,38 45,70 ± 1,29 45,40 ± 1,28 41,79 ± 1,32 55,68 ± 1,76 60,08 ± 1,90 62,68 ± 1,98 58,70 ± 1,31 45,00 ± 1,27 44,80 ± 1,27 32,39 ± 1,02 50,18 ± 1,59 56,58 ± 1,79 61,88 ± 1,96 56,80 ± 1,27 44,40 ± 1,26 44,00 ± 1,24 144 Bảng PL8 Ảnh hƣởng DO đến hiệu xử lý photphat Fe0 nano theo pH Hiệu suất xử lý photphat, % DO, mg/L pH pH pH pH pH pH pH 0,5 60,53 ± 1,35 56,73 ± 1,26 55,34 ± 1,23 46,65 ± 1,04 44,25 ± 0,98 37,36 ± 0,83 36,36 ± 0,81 64,92 ± 1,44 61,13 ± 1,36 59,73 ± 1,33 49,94 ± 1,11 47,34 ± 1,05 39,45 ± 0,88 37,66 ± 0,84 68,62 ± 1,53 64,43 ± 1,43 62,33 ± 1,39 53,44 ± 1,19 49,74 ± 1,11 41,65 ± 0,93 38,46 ± 0,86 70,42 ± 1,57 67,82 ± 1,51 65,42 ± 1,46 55,84 ± 1,24 51,94 ± 1,16 43,75 ± 0,97 39,55 ± 0,88 76,11 ± 1,69 72,62 ± 1,62 69,72 ± 1,55 61,43 ± 1,37 55,93 ± 1,24 46,25 ± 1,03 40,15 ± 0,89 83,70 ± 1,86 79,71 ± 1,77 75,91 ± 1,69 67,62 ± 1,50 61,73 ± 1,37 52,34 ± 1,16 45,95 ± 1,02 89,10 ± 1,98 85,30 ± 1,90 81,71 ± 1,82 72,52 ± 1,61 66,12 ± 1,47 57,73 ± 1,28 51,64 ± 1,15 92,69 ± 2,06 89,90 ± 2,00 85,60 ± 1,90 76,21 ± 1,70 70,22 ± 1,56 61,33 ± 1,36 55,14 ± 1,23 96,59 ± 2,15 94,49 ± 2,10 89,10 ± 1,98 80,71 ± 1,80 73,81 ± 1,64 64,62 ± 1,44 58,93 ± 1,31 145 Bảng PL9 Nồng độ N-NO3- lại sau xử lý điều chỉnh pH axit khác Nồng độ N-NO3- (mg/L) lại sau xử lý điều chỉnh pH axit pH H2SO4 HCl CH3COOH 5,51 ± 0,49 4,94 ± 0,44 3,98 ± 0,36 6,22 ± 0,56 5,88 ± 0,52 4,76 ± 0,42 8,17 ± 0,73 6,68 ± 0,60 5,00 ± 0,45 10,07 ± 0,90 8,71 ± 0,78 5,33 ± 0,48 13,60 ± 1,21 10,47 ± 0,94 5,50 ± 0,49 Bảng PL10 Nồng độ N-NH4+ tạo thành sau xử lý điều chỉnh pH axit khác Nồng độ N-NH4+ (mg/L) tạo thành sau xử lý điều chỉnh pH axit pH H2SO4 HCl CH3COOH 12,25 ± 1,09 10,99 ± 0,98 0,02 10,42 ± 0,93 8,02 ± 0,72 1,43 ± 0,13 4,25 ± 0,38 3,90 ± 0,35 2,65 ± 0,24 2,49 ± 0,22 2,00 ± 0,18 4,27 ± 0,38 0,47 ± 0,04 0,44 ± 0,04 6,48 ± 0,58 Bảng PL11 Nồng độ N-NO2- tạo thành sau xử lý điều chỉnh pH axit khác Nồng độ N-NO2- (mg/L) tạo thành sau xử lý điều chỉnh pH axit pH H2SO4 HCl CH3COOH 4,77 ± 0,43 4,00 ± 0,36 0,01 3,57 ± 0,32 2,99 ± 0,27 0,12 ± 0,01 2,79 ± 0,25 2,00 ± 0,18 0,40 ± 0,04 146 0,90 ± 0,08 0,55 ± 0,05 0,98 ± 0,09 0,07 ± 0,01 0,04 1,58 ± 0,14 Bảng PL12 Nồng độ N dạng khí sau xử lý điều chỉnh pH axit khác Nồng độ N (mg/L) dạng khí sau xử lý điều chỉnh pH axit pH H2SO4 HCl CH3COOH 20,15 ± 1,80 22,17 ± 1,98 34,97 ± 0,99 19,61 ± 1,75 21,35 ± 1,91 30,75 ± 0,87 18,79 ± 1,68 20,46 ± 1,83 27,49 ± 0,78 17,05 ± 1,52 18,72 ± 1,67 23,95 ± 0,68 15,72 ± 1,40 17,13 ± 1,53 19,70 ± 0,56 Bảng PL13 Nồng độ N bị vật liệu hấp phụ sau xử lý điều chỉnh pH axit khác Nồng độ N (mg/L) bị vật liệu hấp phụ sau xử lý điều chỉnh pH axit pH H2SO4 HCl CH3COOH 7,38 ± 0,62 7,94 ± 0,66 11,03 ± 0,92 10,23 ± 0,85 11,81 ± 0,99 12,94 ± 1,08 17,86 ± 1,49 18,40 ± 1,54 14,47 ± 1,21 19,84 ± 1,66 20,37 ± 1,70 15,49 ± 1,29 20,20 ± 1,69 21,94 ± 1,83 16,76 ± 1,40 147 Bảng PL14 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể điều hịa Thơng số Đơn vị Nitrat mg N-NO3-/L Tổng N mg N/L Tổng P mg P/L Photphat mg P-PO43-/L 36,96 ± 2,34 65,4 ± 3,58 29,9 ± 1,89 17,8 ± 1,13 0,1 34,17 ± 2,16 62,82 ± 3,44 29,88 ± 1,89 14,59 ± 0,92 0,2 31,62 ± 2,00 60,35 ± 3,30 29,84 ± 1,89 11,35 ± 0,72 Nồng độ Fe0 nano sử dụng (g/L) 0,4 0,6 0,8 25,98 ± 21,53 ± 17,28 ± 13,35 ± 1,64 1,36 1,09 0,84 55,03 ± 50,92 ± 46,93 ± 43,31 ± 3,01 2,89 2,57 2,37 29,77 ± 29,71 ± 29,68 ± 29,62 ± 1,88 1,88 1,88 1,87 5,24 ± 0,42 ± 0,01 0,01 0,33 0,03 1,5 3,12 ± 0,20 33,49 ± 1,83 29,57 ± 1,87 0,12 ± 0,01 30,91 ± 1,69 29,51 ± 1,87 0,01 0,01 1,5 0,01 0,01 25,97 ± 1,42 18,38 ± 1,16 25,97 ± 1,42 18,02 ± 1,14 0,01 0,01 Bảng PL15 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể yếm khí Thơng số Đơn vị Nitrat mg N-NO3-/L Tổng N mg N/L Tổng P mg P/L Photphat mg P-PO43-/L 14,8 ± 0,94 40,1 ± 2,20 20,5 ± 1,30 9,8 ± 0,62 0,1 11,02 ± 0,70 36,77 ± 2,01 20,33 ± 1,29 7,35 ± 0,46 0,2 7,35 ± 0,46 33,23 ± 1,82 20,15 ± 1,27 4,73 ± 0,30 Nồng độ Fe0 nano sử dụng (g/L) 0,4 0,6 0,8 0,47 ± 0,025 0,01 0,01 0,03 27,14 ± 26,105 25,97 ± 25,97 ± 1,49 ± 1,43 1,42 1,42 19,78 ± 19,42 ± 19,1 ± 18,75 ± 1,25 1,23 1,21 1,19 0,152 ± 0,01 0,01 0,01 0,01 148 Bảng PL16 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể hiếu khí Thơng số Đơn vị Nitrat mg N-NO3-/L Tổng N mg N/L Tổng P mg P/L Photphat mg P-PO43-/L 19,88 ± 1,78 32,2 ± 2,88 17,2 ± 1,54 7,00 ± 0,63 0,1 18,07 ± 1,62 30,25 ± 2,70 17,11 ± 1,53 5,02 ± 0,45 0,2 16,74 ± 1,50 28,86 ± 2,58 17,04 ± 1,52 2,79 ± 0,25 Nồng độ Fe0 nano sử dụng (g/L) 0,4 0,6 0,8 13,26 ± 10,08 ± 6,36 ± 3,01 ± 1,19 0,90 0,57 0,27 25,21 ± 21,84 ± 18,00 ± 14,82 ± 2,25 1,95 1,61 1,32 16,95 ± 16,24 ± 15,97 ± 15,79 ± 1,52 1,45 1,43 1,41 0,15 ± 0,01 0,01 0,01 0,01 1,5 0,045 0,025 12,05 ± 1,08 15,57 ± 1,39 12,05 ± 1,08 15,24 ± 1,36 0,01 0,01 1,5 0,025 0,025 5,665 ± 0,51 5,663 ± 0,51 0,01 0,01 0,01 0,01 Bảng PL17 Nồng độ N P lại sau xử lý bổ sung Fe0 nano bể lắng Thông số Đơn vị Nitrat mg N-NO3-/L Tổng N mg N/L Tổng P mg P/L Photphat mg P-PO43-/L 19,5 ± 1,74 26,2 ± 2,34 7,70 ± 0,69 6,80 ± 0,61 0,1 16,79 ± 1,50 23,18 ± 2,07 5,13 ± 0,46 4,65 ± 0,42 Nồng độ Fe0 nano sử dụng (g/L) 0,2 0,4 0,6 0,8 14,02 ± 9,26 ± 4,97 ± 0,27 ± 0,025 1,25 0,83 0,44 0,02 19,96 ± 15,15 ± 10,64 ± 5,86 ± 5,645 ± 1,78 1,35 0,95 0,52 0,50 2,54 ± 0,158 ± 0,01 0,01 0,01 0,23 0,01 2,4 ± 0,025 0,01 0,01 0,01 0,21 149