Nghiên cứu xử lý asen trong nước bằng vật liệu zeolit biến tính bởi sắt được điều chế từ tro bay

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Mai Thế Nam NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH BỞI SẮT ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ TRO BAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Mai Thế Nam NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH BỞI SẮT ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ TRO BAY Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĂN QUY Hà Nội – 2014 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Văn Quy, Giảng viên chính, Trưởng phịng thí nghiệm Phân tích mơi trường, khoa Mơi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em từ bước đến hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới cán Phịng thí nghiệm phân tích mơi trường, khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt luận văn Đồng thời xin chân thành cảm ơn nhóm em sinh viên: Nguyễn Sơn Tùng, Vương Trần Quang - K55 Tiên tiến Khoa hoc môi trường; Phạm Quỳnh Thêu – K55 Công nghệ môi trường; Lương Huyền Trang, Nguyễn Thành Dương – K56 Tiên tiến Khoa hoc môi trường tích cực tham gia q trình thực đề tài Em xin gửi lời tri ân tới thầy giáo ngồi khoa Mơi trường dìu dắt truyền đạt cho em khơng kiến thức học thuật mà cao hết đạo đức làm người Cuối em xin cảm ơn gia đình, người thân bè bạn ln ủng hộ, động viên giúp đỡ em thời gian vừa qua Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Học viên Mai Thế Nam HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt AA AAS As Tên từ viết tắt Nhơm hoạt tính (Activated Alumina) Quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric) Asen ATP Phân tử có cấu tạo gồm thành phần bazơ nitơ anđênin, đường ribơzơ nhóm phơtphat (Adenosine Triphotphat) Fe-Z Vật liệu zeolit biến tính sắt JCPDS SEM QCVN UNICEF XRD Z WHO Phổ nhiễu xạ chuẩn (Joint Committee of Powder Diffraction Standard) Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microsope) Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc (United Nations Children's Fund) Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) Zeolit Tổ chức Y tế giới (World Health Organization) HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan asen 1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm asen nước ngầm Thế giới Việt Nam 1.1.2 Ảnh hưởng asen nước ngầm 1.2 Các biện pháp xử lý asen nước ngầm 12 1.2.1 Phương pháp ơxi hố 14 1.2.2 Keo tụ - kết tủa 15 1.2.3 Hấp phụ 15 1.2.4 Trao đổi ion 17 1.3 Tổng quan vật liệu zeolit biến tính Fe 18 1.3.1 Tro bay 18 1.3.2 Zeolit 19 1.3.3 Vật liệu zeolit biến tính Fe 26 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 29 2.2.2 Dụng cụ, thiết bị hóa chất sử dụng 29 2.2.3 Phương pháp tổng hợp, chế tạo vật liệu zeolit từ tro bay 30 2.2.4 Khảo sát khả hấp phụ asen vật liệu Fe-Z 32 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 2.2.5 Phương pháp phân tích 35 2.2.6 Phương pháp tổng hợp xử lý số liệu 35 2.2.7 Phương pháp lấy mẫu bảo bảo mẫu nước ngầm 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Kết điều chế vật liệu 36 3.1.1 Cấu trúc tinh thể thành phần vật liệu 36 3.1.2 Đặc tính bề mặt vật liệu 41 3.2 Khả hấp phụ asen vật liệu điều chế 44 3.2.1 Thời gian đạt cân hấp phụ 44 3.2.2 Ảnh hưởng PH dung dịch đến khả hấp phụ As vật liệu 47 3.2.3 Dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu 48 3.3 Thử nghiệm khả xử lý As nước ngầm vật liệu điều chế 50 3.4 Đề xuất mơ hình thiết bị lọc sử dụng vật liệu Fe-Z quy mơ hộ gia đình 54 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 56 KếT LUậN 56 PHỤ LỤC 62 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên DANH MỤC BẢNG Bảng So sánh số công nghệ xử lý asen 11 Bảng Thành phần khối lượng tro bay khô nhà máy nhiệt điện Phả Lại 29 Bảng Các loại zeolit điều chế từ tro bay [31] 39 Bảng Khả hấp phụ asen vật liệu theo thời gian 44 Bảng Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ As vật liệu Fe-Z 47 Bảng Kết khảo sát dung lượng hấp phụ 48 Bảng Vị trí lấy mẫu xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội 51 Bảng Nồng độ As Fe nước ngầm làng Triều Khúc, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội 52 Bảng Kết khảo sát thực nghiệm xử lý As nước ngầm vật liệu Fe-Z 50 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên DANH MỤC HÌNH Hình Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm As giới Hình Bản đồ nhiễm As Bănglađét Hình Bản đồ ô nhiễm As Mỹ Hình Bản đồ ô nhiễm As Việt Nam ( Nguồn: UNICEP) Hình Bản đồ nhiễm As khu vực Đồng sông Hồng Hình Mơ hình diễn giải khả ô nhiễm As nước ngầm đồng Hình Sự tồn As môi trường phụ thuộc vào Eh pH 10 Hình Một số bệnh nhiễm As 12 Hình Mơ tả cấu trúc tứ diện SiO4và AlO4, định hướng cấu trúc khung zeolite (theo Elliot, 2006) 21 Hình 10 Mơ tả q trình tổng hợp thuỷ nhiệt zeolit 25 Hình 11 Sơ đồ chế tạo vật liệu Z từ Tro bay 30 Hình 12 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu Fe-Z 31 Hình 13 Giản đồ XRD mẫu tro bay ban đầu 36 Hình 14 Giản đồ XRD vật liệu Z 37 Hình 15 Miêu tả hoạt hóa kiềm tro bay[14,21,26] 38 Hình 16 Giản đồ XRD vật liệu Fe-Z 40 Hình 17 Ảnh SEM bề mặt tro bay, zeolite vật liệu Fe-Z kích thước 20µm 41 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 18 Ảnh SEM bề mặt Tro bay, Zeolit vật liệu Z-Fe kích thước 1µm 43 Hình 19 So sánh khả hấp phụ As vật liệu điều chế 45 Hình 20 Cấu trúc tinh thể zeolit biến tính Fe sau hấp phụ As 46 Hình 21 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khả hấp phụ As vật liệu vào pH dung dịch 47 Hình 22 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 49 Hình 23 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 50 Hình 24 Bản đồ vị trí lấy mẫu nước ngầm 51 Hình 25 Hiệu hấp phụ As vật liệu Fe-Z nước ngầm theo thời gian 53 Hình 26 Mơ hình cột lọc xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình 55 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên MỞ ĐẦU Nước nhân tố vô quan trọng tồn phát triển người Với bùng nổ dân số giới, cung cấp nước phục vụ nhu cầu ăn uống sinh hoạt người vấn đề lớn mà xã hội quan tâm Trong nguồn nước sông, suối, ao, hồ ngày bị ô nhiễm nặng nước thải sinh hoạt, nước thải từ nhà máy công nghiệp việc sử dụng nguồn nước ngầm giải pháp hữu hiệu Tuy nhiên trình khai thác nước ngầm, tồn asen nước có khả gây bệnh vơ nguy hiểm đe doạ sức khoẻ tính mạng người Chính vậy, nghiên cứu nhằm loại bỏ asen (As) khỏi nước ngầm vấn đề cấp bách cần quan tâm nghiên cứu Để giải vấn đề cấp bách ô nhiễm As nguồn nước bảo vệ sức khỏe người dân, nhà khoa học giới nói chung Việt Nam nói riêng tiến hành nhiều nghiên cứu phương pháp loại bỏ As Trong có nhiều cơng trình thành cơng việc sử dụng vật liệu đá ong biến tính, nano cacbon, để xử lý As Các phương pháp xử lý As có ưu, nhược điểm hiệu xử lý khác nhau, tùy vào điều kiện để lựa chọn phương pháp công nghệ phù hợp Trong đó, phương pháp hấp phụ sử dụng rộng rãi tính kinh tế hiệu Tuy nhiên, vật liệu loại As thương mại bán thị trường có giá thành cao Và với điều kiện kinh tế đất nước, đại đa số người dân không đủ khả chi trả cho nhu cầu sử dụng vật liệu Nhằm góp phần giải vấn đề trên, việc tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền, nguồn phế thải (rơm rạ, tro bay, bùn thải,…) để tổng hợp loại vật liệu hấp phụ có khả xử lý As tốt hơn, dễ chế tạo quan trọng giá thành rẻ, phù hợp với người dân có thu nhập thấp quan tâm đến Hiện nay, vật liệu hấp phụ zeolit nhà khoa học ý có nhiều cơng trình nghiên cứu tổng hợp zeolit từ nguồn nguyên liệu khác Trong đó, tổng hợp zeolit từ tro bay nhà máy nhiệt điện có hiệu cao, giá HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Từ kết đưa Bảng Hình 21 cho thấy, khả hấp phụ As(III) vật liệu Fe-Z phụ thuộc mạnh vào pH ban đầu dung dịch Trong khoảng pH - khả hấp phụ As tốt Trong đó, khả hấp phụ As (III) tốt pH với hiệu suất lớn 84,3% Như vây, khoảng giá trị pH thích hợp để xử lý As nước ngầm mà không cần phải điều chỉnh nhiều giá trị pH 3.2.3 Dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu Kết phân tích nồng độ As cân dung dịch sau hấp phụ nồng độ As ban đầu khác điều kiện thí nghiệm thích hợp khảo sát trên, trình bày Bảng Bảng Kết khảo sát dung lượng hấp phụ Nồng độ As Nồng độ As cân Hiệu suất hấp Dung lượng hấp ban đầu (µg/L) Ce (µg/L) phụ (%) phụ qe (µg/g) 50 7,1 85,75 2,14 100 14,6 85,37 4,27 150 22,5 84,96 6,37 200 31,2 84,38 8,44 300 60,3 79,88 11,98 500 110,3 77,93 19,48 Từ số liệu Bảng áp dụng phương trình (2), vẽ Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 22 Từ kết thu Hình 22, cho thấy phụ thuộc Ce/qe vào Ce có phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir dạng đường thẳng, cụ thể: y = 0,024x + 3,099 với độ tin cậy R2 = 0,943; qmax = 41,67 (µg/g) hệ số b = 0,074 HVCH Mai Thế Nam 48 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Kết khảo sát cho thấy vật liệu hấp phụ Fe-Z điều chế có khả hấp phụ As có khả ứng dụng xử lý As thực tế Hình 22 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Dựa vào số liệu Bảng áp dụng phương trình (4), biểu diễn phụ bậc lgqe vào lgKF đồ thị Hình 23 Từ kết thu Hình 23 đưa phương trình Freundlich dạng đường thẳng y = 0,787x - 0,296 với độ tin cậy R2 = 0,988, n = 1,271, KF = 0,506 Như vậy, với kết này, phương trình Freundlich phản ánh xác số liệu thực nghiệm phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Ngoài ra, quan sát thấy dải nồng độ khảo sát từ 50 – 500 µg/L, mơ hình Freundlich phù hợp Langmuir cho hấp phụ As dung dịch vật liệu Fe-Z Các kết tính tốn tương đối q trình hấp phụ HVCH Mai Thế Nam 49 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 23 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 3.3 Thử nghiệm khả xử lý asen nước ngầm vật liệu điều chế Làng nghề Triều Khúc thuộc xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội Làng Triều Khúc xưa tiếng với nghề thủ công truyền thống dệt, làm nón…Cùng với phát triển kinh tế, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày trở nên thiết cần quan tâm hàng đầu Hiện nay, phần lớn hộ gia đình sử dụng nước ngầm lấy từ giếng khoan làm nước sinh hoạt hàng ngày với hệ thống xử lý đơn giản Nguy ô nhiễm As từ giếng khoan không nhỏ Mẫu nước ngầm lấy trực tiếp, chưa qua xử lý sơ bộ, từ giếng khoan dùng sinh hoạt số hộ gia đình thuộc làng Triều Khúc Vị trí lấy mẫu thể Hình 24 Bảng HVCH Mai Thế Nam 50 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 24 Bản đồ vị trí lấy mẫu nước ngầm Bảng Vị trí tọa độ điểm lấy mẫu nước ngầm xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội Tọa độ Ký hiệu mẫu Địa M1 Vĩ độ Kinh độ Xóm Cầu, làng Triều Khúc 20058’42,8” Bắc 105048’04,3’’ Đơng M2 Xóm Cầu, làng Triều Khúc 20058’43” Bắc 105048’07,5” Đơng M3 Xóm Án, làng Triều Khúc 20058’43,2” Bắc 105048’10,2” Đông HVCH Mai Thế Nam 51 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Các mẫu lấy bảo quản theo quy định Mẫu nước ngầm đem phân tích nồng độ As Kết phân tích nồng độ tổng As tổng Fe mẫu nước ngầm thực tế thể Bảng Bảng Nồng độ As Fe nước ngầm làng Triều Khúc, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội Ký hiệu mẫu QCVN QCVN Nồng độ As Nồng độ Fe 02:2009/BYT loại II 09:2008/BTNMT (µg/L) (mg/L) (As tổng) (µg/L) (As tổng) (µg/L) M1 145,5 24,341 ≤ 50 ≤ 50 M2 107,5 20,683 - - M3 161,3 28,537 - - Trung 138,1 24,520 - - bình Từ kết phân tích nồng độ As nước ngầm Bảng 7, cho thấy nước ngầm hộ dân khai thác sử dụng cho mục đích sinh hoạt hàng ngày có nồng độ As ô nhiễm vượt quy chuẩn cho phép 2,76 lần so với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước sinh hoạt (QCVN 02:2009/BYT loại II) Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT) Như vậy, việc tìm kiếm giải pháp xử lý tách loại As nước ngầm trước đưa vào sử dụng để tránh ảnh hưởng đến sức khỏe người dân cần thiết Để thử nghiệm khả loại bỏ As nước ngầm với vật liệu hấp phụ điều chế được, tiến hành thử nghiệm khả hấp phụ As vật liệu Fe-Z điều chế với mẫu nước lựa chọn (mẫu M1) làng Triều Khúc Cân vật liệu Fe-Z vào bình nón dung tích 250ml chứa 100 ml nước ngầm theo tỷ lệ 2g vật liệu Fe-Z/100 mL nước ngầm Tiến hành khuấy máy lắc với tốc độ 175 vòng/phút nhiệt độ phòng Sau khoảng thời gian định: 15’, 30, 60, 90, 120, 150, 180 phút, lấy dung dịch sau hấp phụ đem lọc phân tích hàm lượng As cịn lại dung dịch Kết thử nghiệm trình bày Bảng HVCH Mai Thế Nam 52 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Bảng Kết khảo sát thực nghiệm xử lý As nước ngầm vật liệu Fe-Z Thời gian (phút) Ce (µg/L) Hiệu suất (%) 145,5 15 45,2 68,92 30 25,4 82,51 60 16,2 88,85 90 15,4 89,38 120 15,1 89,65 150 15,4 89,38 180 14,5 90,07 Từ số liệu Bảng vẽ đồ thị thể khả loại bỏ As nước ngầm thực tế vật liệu Fe-Z Hình 25 Hình 24 Hiệu hấp phụ As vật liệu Fe-Z nước ngầm theo thời gian HVCH Mai Thế Nam 53 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Từ kết số liệu Hình 25 cho thấy, sau khoảng thời gian 60 phút đầu tiên, tốc độ loại bỏ As khỏi nguồn nước ngầm vật liệu nhanh Trong khoảng thời gian này, sau thời gian lưu 15 phút, nồng độ As nước ngầm sau hấp phụ đạt so với QCVN 09:2009/BTNMT Khi kéo dài thời gian từ 60 đến 180 phút tốc độ loại bỏ As khỏi nguồn nước bị chậm So sánh hiệu suất tách loại As thầy rằng, tiến hành thí nghiệm với nước ngầm hiệu cao so với mẫu giả Điều giải thích lý nước ngầm chứa lượng lớn Fe(II) Khi tiếp xúc với khơng khí Fe(II) dễ bị oxi hóa chuyển từ Fe+2 sang Fe+3 tạo kết tủa, làm tăng khả hấp phụ As dung dịch Khi zeolit biến tính sắt tạo phức ZFe-OH Quá trình hấp phụ As vật liệu Fe-Z biến tính Fe thực hiên theo phương trình sau: ZFe-OH + H3AsO3 ⇆ ZFe-OAsO2H2 + H2O 3.4 Đề xuất mơ hình thiết bị lọc sử dụng vật liệu Fe-Z quy mô hộ gia đình Trên sở số liệu khảo sát thử nghiệm ban đầu, sử dụng vật liệu zeolit biến tính sắt chế tạo để loại bỏ As nước ngầm, thiết kế hệ cột lọc dạng ống nhựa PVC thơng dụng mơ hình thể Hình 26 Trong đó, lớp sỏi có tác dụng lọc thơ, loại bỏ tạp chất có kích thước lớn nước ngầm, loại bỏ phần TSS nhằm làm nước ngầm trước ngấm vào lớp lọc Lớp vật liệu Fe-Z có hiệu lớn loại bỏ As (As tổng số) Lớp sỏi nhỏ lớp cát vàng có tác dụng làm nước, loại bỏ phần lớn TSS, huyền phù lại,… Theo kết khảo sát đưa với mẫu nước ngầm lấy điểm M1 thời gian tối thiểu để hấp phụ As nước từ nồng độ 145,5 µg/L, tới đạt quy chuẩn cho phép 60 phút Từ mô hình đề xuất, giả thiết tổng thể tích nước cột khoảng 30 lít, cung cấp tới 720 lít/ngày nước sạch, đủ để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hộ gia đình HVCH Mai Thế Nam 54 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Giả thiết khối lượng lớp vật liệu Fe-Z cột 1,5 kg Dung lượng hấp phụ vật liệu Fe-Z theo khảo sát 41,67 µg/g, tương đương với 41,67 g/kg Như với nguồn nước ngầm có mức độ nhiễm As trung bình 150µg/L, tương đương với 0,15g/m3 khối lượng nước xử lý là: V 1,5  41,67  416,7 (m ) 0,15 Thời gian để thay lớp vật liệu: V  416,7  578,75 (ngày) ≈ 1,6 (năm) 0,72 Tuy nhiên nồng độ As nước ngầm thường khơng ổn định, bên cạnh cần phải tính đến ảnh hưởng số yếu tố cách sử dụng vật liệu, có mặt ion khác nước ngầm,… nên thời gian biến thiên tăng giảm Hình 25 Mơ hình cột lọc xử lý nước ngầm nhiễm asen quy mô hộ gia đình HVCH Mai Thế Nam 55 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Từ tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương, chế tạo vật liệu Zeolit có tên “Kalsilit” ; Cơng thức hóa học: KalSiO4; Vật liệu điều chế có bề mặt đồng so với tro bay ban đầu; Có hạt nhỏ hình cầu kết dính lại với tạo thành nhiều lỗ rỗng cấu trúc hạt, làm độ xốp hạt tăng nhiều so với tro bay ban đầu; Cường độ đỉnh nhiễu xạ vật liệu Z vượt trội so với Quazt Mulit vật liệu có khoảng cách lớp lớn nhiều so với mẫu tro bay ban đầu; Cả loại vật liệu tro bay, Z Fe-Z có khả xử lý As nước Trong vật liệu Fe-Z có hiệu loại bỏ As (III) cao nhất: 30 phút đầu tiên, nồng độ As ban đầu từ 200µg/L giảm mạnh xuống cịn 33,8 µg/L, hiệu suất đạt 83,1%; Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich phù hợp cho trình hấp phụ As vật liệu Fe-Z so với mô hình Langmuir Dung lượng hấp phụ cực đại qmax đạt 41,67µgAs/g vật liệu Fe-Z; Thử nghiệm xử lý As nước ngầm vật liệu Fe-Z với mẫu nước lấy làng Triều Khúc, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội Với nồng độ As nước 145,565µg/L, sau xử lý sau 180 phút hiệu suất đạt 90,07%, nước đầu đạt QCVN 02:2009/BYT loại II dành cho nước sinh hoạt QCVN 09:2008/BTNMT dành cho nước ngầm; Khuyến nghị Cần nghiên cứu thêm điều kiện ảnh hưởng đến trình chế tạo vật liệu (nồng độ KOH, nhiệt độ, thời gian khuấy,…) để có hiệu điều chế vật liệu zeolit đạt cao nhất; HVCH Mai Thế Nam 56 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Cần khảo sát ảnh hưởng ion cạnh tranh với As có dung dịch đến khả hấp phụ As vật liệu z nghiên cứu; Cần nghiên cứu khả giải hấp vật liệu Fe-Z, đánh giá hiệu hấp phụ sau tái sinh khả ứng dụng thực tế vật liệu Fe-Z chế tạo được; Nghiên cứu kết hợp vật liệu Fe-Z chế tạo với loại vật liệu lọc tự nhiên sỏi cát, cao lanh, đá ong, kết hợp với ion mangan để tăng hiệu xử lý As nước ngầm HVCH Mai Thế Nam 57 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trường (2008), QCVN 09:2008/BTNMT: “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm”, Hà Nội Cục Y tế dự phịng Mơi trường (2009), QCVN 01:2009/BYT: “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống”, Hà Nội Cục Y tế dự phòng Môi trường (2009), QCVN 02:2009/BYT: “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt”, Hà Nội Đặng Văn Can, Đ.T Sự, H.V Bính, Đ.N Phong Đ.T.N Huyền (2008), “Nguy ô nhiễm asen môi trường tự nhiên Việt Nam giải pháp phịng ngừa”, tạp chí địa chất, 308 Nguyễn Đức Chuy, Trần Thị Mây, Nguyễn Thị Thu (2002), “Nghiên cứu chuyển hóa tro bay Phả Lại thành sản phẩm chứa zeolit số tính chất đặc trưng chúng”, Tạp chí khoa học số 4, Trường ĐHSP Hà Nội Tống Thị Thu Hà (2011), Hành vi địa hóa Asen nước đất khu vực phía Tây Hà Nội, Luận văn thạc sĩ ngành: Thạch học, khoáng vật học địa hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Trần Văn Quy, Trần Văn Sơn, Nguyễn Xuân Huân, Vũ Minh Thắng (2012), “Thử nghiệm điều chế vật liệu biến tính mangan điơxít từ tro bay để xử lý asen nước”, VNU Journal of Science, Natural Sciences and Technology, Tr 181-186 Tiêu chuẩn quốc gia (2008), TCVN 6663-3 (ISO 5667 – 3): “Hướng dẫn bảo quản xử lý mẫu” Tiêu chuẩn quốc gia (2008), TCVN 6000:1995 (ISO 5667-11:1992): “Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm” 10 Trịnh Thị Thanh (2008), Độc học, môi trường sức khỏe người, NXB ĐHQGHN HVCH Mai Thế Nam 58 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 11 Vũ Minh Thắng (2012), Nghiên cứu xử lý Asen nước ngầm vật liệu Zeolit biến tính đioxit mangan (MnO2), Luận văn thạc sỹ khoa học Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 12 Trường đại học Mỏ - Địa chất (2008), Báo cáo kết đề tài khoa học công nghệ năm 2007 – 2008 : Nguồn gốc phân bố Amoni Asen tần chứa nước đồng sông Hồng, Hà Nội 13 Viện Công nghệ Xạ (2008), Báo cáo tổng kết đề tài: Xử lý nước chứa As F vật liệu đất hiếm, Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh 14 M.M.A Abdullah, K Hussin, M Bnhussain, K.N Ismail and W.M.W Ibrahim (2011), “Mechanism and Chemical Reaction of Fly Ash Geopolymer Cement – A Review”, International Journal of Pure and Applied and Applied Sciences and Technology, 6, pp 35 – 44 15 Appelo C.A.J, Tournassat C and Charlet L (2002), “Surface complexation of ferrous ion and carbonate on ferrihydrite and the mobilization of arsenic”, Environ Sci Technol, 36, 3096 - 3103 16 Chowdhury T.R., Basu G.K, Mandal B.K, Biswas B.K, Samanta G, Chowdhury U.K, Chandra C.R, Lohd D, Roy S.L, Saha K.C, Roy S, Kabir S, Quamruzzaman Q and Chakraborti D (1999), “Arsenic poisoning in the Ganges delta”, Nature, 401, 545-546 17 Chutia, S Kato, T Kojima and S Satokawa (2008), Arsenic adsorption from aqueous solution on synthetic zeolites, Journal of Hazardous Materials, 162, pp.440 – 447 18 Cullen W R, Reimer K J (1989), “Arsenic speciation in the environment”, Chem Rev, 89, pp.713-764 19 Dakalo Maingananye (2012), Sythesis of zeolites from South African coal fly ash: Investigation of scale – up conditions, Cape Peninsula University of Technology HVCH Mai Thế Nam 59 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 20 L Feenstra, J van Erkel and L Vasak (2007), Arsenic in groundwater: Overview and evaluation of removal methods, Igrac International Groundwater Resources Assessment Centre, Utrecht 21 A FernándznJiénez, A Palomo, M Criado (2005), “Microstructure development of alkali – activated fly ash cement : a descriptive model”, Science Direct, 35, pp 1204 – 1209 22 Gamero, A Median, , J.M Almanza, A Vargas, A Montoya, G Vargas and M Izquierdo (2010), “Fly ash from a Mexican mineral coal II Source of W Zeolite and its effectiveness in arsenic (V) adsorption”, Journal of Hazardous Materials, 181, pp 91-104 23 Smedley P.L, Kinniburgh D.G(2002), “A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters”, Appl Geochem,17,pp.517-568 24 Nadim R.K, Patrick V.B and James L.K (2009), Arsenic removal from drinking water: A handbook for communities, Sandia national laboratories albuquerque, New Mexico united states of America 25 Keka O., Narayan C.P and Amar N.S (2004), “Zeolit from fly ash: synthesis and characterization”, Indian Academy of Sciences, 27, pp 555 – 564 26 Ravencroft P, McArthur J.M and Hoque B.A (2001), “Geochemical and paleohydrological controls on pollution of groundwater by arsenic”, Arsenic exposure and health effect IV, Amsterdam 27 Johnston R and Heijnen H.(2001),Technologies for Arsenic Removal from Drinking Water, Bangladesh University of Engineering and Technology, Dhaka Bangladesh 28 X Querol, N Moreno, J.C Umana, A Alastuey, E Herández, A López-Soler and F Plana (2002), “Sythesis of zeolites from coal fly ash: an overview”, International Journal of Coal Geology, 50, pp.413- 423 HVCH Mai Thế Nam 60 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 29 E.B Simsek, E Ozdemir and U Beker (2013), “Zeolite suppored mono – and bimetallic oxides: promisising adsorbents for removal of As (V) in aqueous solutions”, Chemical Engineering journal, 220, 402 – 411 30 F.P Torgal, J.C Gomes and S Jalali (2008), “Alkali – activated binders: A review Part Historical background, terminology, reaction mechanisms and hydration products”, Science Direct, 22, pp 1305 -1314 31 United States Environmental Protection Agency (USEPA) (2003), Arsenic Treatment Technology Evaluation Handbook for Small Systems, EPA Tài liệu internet 32 http://bddcmn.vn/TapChiDC/tcDetail.aspx?item=32 33 http://nawapi.gov.vn/index.php?option=com_content&view=article&id=1576:h ien-trang-o-nhiem-asen-trong-nuoc-ngam-tai-ha-noi&catid=3:tin-trongnuoc&Itemid=6 34 http: //www.who.Int/water_sanitation_health/dwq/arsenicun1.pdf 35 http: //www.scribd.com/doc/39473039/zeolit 36 http://www.dgmv.gov.vn/Default.aspx?tabid=151&ItemID=1129 37 http://izasc-mirror.la.asu.edu/cgi-bin/collection1.py 38 http://wikis.lib.ncsu.edu/index.php/Zeolites 39 http://arsenic.tamu.edu/about/course/mod2/notes/pg3.htm 40 licogi166.vn/Download.aspx/1/08_2010_1504.pdf 41 http://jes.ecsdl.org/content/112/4/367.abstract HVCH Mai Thế Nam 61 K19 KHMT Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Mẫu tro bay Mẫu vật liệu Fe-Z Qúa trình rửa mẫu để đưa pH=7 HVCH Mai Thế Nam 62 K19 KHMT