Nghiên cứu khả năng hấp phụ niken, chì trong nước bằng vật liệu xương san hô

LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Niken, chì nước vật liệu xương san hô” - Sinh viên thực hiện: Đinh Thị Huệ Linh Đoàn Thị Hiếu - Giáo viên hướng dẫn: ThS Tô Thị Lan Phương - Lời cam đoan: Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Niken, chì nước vật liệu xương san hơ” Là cơng trình tơi nghiên cứu soạn thảo Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hải Phịng, ngày tháng 12 năm 2019 Người cam kết SV.Đinh Thị Huệ Linh Đoàn Thị Hiếu LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo ThS.Tô Thị Lan Phương, giảng viện môn Môi trường – Trường Đại Học Dân Lập Hải Phịng định hướng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu đề tài khoa học Em xin gửi lời cảm ơn thầy, cô giáo môn Môi trường truyền dạy kiến thức thiết thực suốt trình học, đồng thời em xin cảm ơn nhà trường tạo điều kiện tốt giúp đỡ em trình học tập làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè – người bên động viên, giúp đỡ em suốt năm học qua Em xin cảm ơn! Vì khả hiểu biết cịn có hạn nên kết thu em cịn hạn chế, khơng tránh khỏi có nhiều thiếu sót Vậy em kính mong thầy, giáo góp ý để đề tài em hoàn thiện Hải Phòng, tháng 12 năm 2019 Sinh viên Đinh Thị Huệ Linh Đoàn Thị Hiếu DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam VLHP : Vật liệu hấp phụ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lượng trung bình Chì số khống chất…………………13 Bảng 1.2: Ước tính tồn cầu việc thải Ni vào khí từ nguồn tự nhiên người năm 1983 ……………………………………………………………… 16 Bảng 1.3: Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp…….… 19 Bảng 1.4: Thành phần chất cấu tạo nên san hô…………………………….…… 31 Bảng 2.1: Nồng độ ion kim loại mẫu nước thải……………………….……35 Bảng 3.1: Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Ni 2+ Bảng 3.2: Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Pb Bảng 3.3: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni Bảng 3.5: Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni Bảng 3.6: Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb 2+ VLHP ….… 41 2+ VLHP ……………….43 2+ VLHP ……………….44 Bảng 3.4: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb 2+ VLHP ……… 40 cực đại VLHP………… … 45 2+ cực đại VLHP………… … 47 Bảng 3.7: Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Ni 2+ VLHP………………………………………………………………………………….49 Bảng 3.8: Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Pb 2+ VLHP…………………………………………………………………………… 50 Bảng 3.9: Kết xử lý Ni 2+ Pb 2+ Pb Bẳng 3.10: Kết xử lý Ni 2+ cột hấp phụ……………………….… 51 2+ cột hấp phụ…………………… … …53 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt Frenunrlich………………………………………… Hình 1.2: Sự phụ thuộc lgq vào lgCf……………………………………………… .9 Hình 1.3: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir…………………………………… 10 Hình 1.4: Sự phụ thuộc C1/q vào C1…………………………………………… 10 Hình 1.5: Dạng polyp san hơ tổ ong schleroactinia (theo Hickman)….…… 22 Hình 1.6: Dạng polyp san hơ mềm, Alcyonaria (theo Hickman)……………… 22 Hình 1.7: Hình chụp xương san hơ……………………………………………………23 Hình 1.8: Mặt cắt ngang xương……………………………………………… 23 Hình 2.1: Quá trình xử lý vật liệu hấp phụ - xương san hơ………………………… 28 Hình 2.2: Ảnh chụp xương san hơ…………………………………………………….29 Hình 2.3: Ảnh chụp vật liệu hấp phụ……………………………………………… 29 Hình 2.4: Ảnh chụp vị trí lấy mẫu…………………………………………………….35 Hình 2.5: Mơ hình nghiên cứu khả xử lý kim loại qua cột nối tiếp………… 36 Hình 2.6: Mơ hình nghiên cứu khả xử lý kim loại qua cột nối tiếp………… 37 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Ni 2+ VLHP…………………………………………………………………………… … 41 Hình 32: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ Pb 2+ VLHP………………………………………………………………………………… 42 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni 2+ VLHP…………………………………………………………………… ………… 43 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb 2+ VLHP……………………………………………………………………………… 44 2+ Hình 3.5Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Ni … ……………………………….46 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ cực đại VLHP………………………………………………………… …………… ……… 46 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Pb 2+ …………………………………………………………… …………………….47 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Pb 2+ cực đại VLHP………………………………………………………………………………….48 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni 2+ 2+ Pb Pb 2+ 2+ cột hấp phụ…………52 cột hấp phụ…… ….54 Hình 3.11: Mơ hình xử lý nước thải thực tế………………………………………… MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 1.1.1 Các khái niệm 1.1.2 Động học trình hấp phụ 1.1.3 Các mơ hình trình hấp phụ 1.1.3.1 Mơ hình động học hấp phụ 1.1.3.2 Các mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ 1.1.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ giải hấp 10 1.1.5 Ứng dụng phương pháp hấp phụ việc xử lý nước thải 11 1.2 Sơ lược số kim loại nặng 12 1.2.1 Kim loại nặng 12 1.2.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người mơi trường 13 1.2.3 Chì 13 1.2.3.1 Nguồn gốc phát sinh Chì 13 1.2.3.2 Đặc tính Chì 14 1.2.3.3 Định tính Chì 15 1.2.3.4 Độc tính Chì 16 1.2.4 Niken 1.2.4.1 Đặc tính Ni 17 1.2.4.2 Nguồn phát sinh Ni 17 1.2.4.3 Độc tính Ni 19 1.2.5 Quy chuẩn Việt Nam nước thải 19 1.3 Giới thiệu vật liệu hấp phụ - xương san hô 20 1.3.1 1.3.2 1.3.2 1.3.4 1.3.5 San hô 20 Phân bố 20 Thành phần chủ yếu san hô 21 Cấu tạo xương san hô 22 Ứng dụng san hô 23 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 25 2.1 Dụng cụ hóa chất 25 2.1.1 Dụng cụ 25 2.1.2 Hóa chất 25 2.1.3 Nguyên liệu dùng để chế tạo VLHP 25 2.1.4 Điều kiện tiến hành thí nghiệm 25 2.2 Phương pháp xác định Ni 2+ 2+ Pb .26 2+ 2.2.1 Phương pháp chuẩn độ complexon xác định Ni .26 2.2.1.1 Nguyên tắc phương pháp 26 2.2.1.2 Cách tiến hành 26 2.2.1.3 Hóa chất sử dụng 27 2+ 2.2.2 Phương pháp xác định Pb 27 2.2.2.1:Nguyên tắc phương pháp 27 2.2.1.2 Hóa chất sử dụng 28 2.3 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu xương san hô 28 2.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới khả hấp phụ Pb 2+ 2+ Ni Error! Bookmark not defined 2+ 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới trình hấp phụ Ni Error! Bookmark not defined 2+ 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới trình hấp phụ Pb Error! Bookmark not defined 2.5 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ VLHP Pb 2+ 2+ Ni 29 2+ 2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Ni 29 2+ 2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Pb 29 2+ 2.6 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ VLHP Pb 2+ Ni 30 2+ 2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Ni 30 2+ 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Pb 31 2.7 Mơ tả q trình hấp phụ Ni 2+ 2+ Pb theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 32 2.7.1 Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ VLHP 32 2+ 2.7.2 Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Pb VLHP 32 2.8 Khảo sát trình giải hấp phụ, thu hồi ion kim loạiError! Bookmark not defined 2.9 Bước đầu ứng dụng vật liệu hấp phụ vào xử lý nước thải 33 2.9.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ vật liệu Error! Bookmark not defined 2+ 2.9.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Ni vật liệu Error! Bookmark not defined 2+ 2.9.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Pb vật liệu Error! Bookmark not defined 2.9.2 Phương pháp xử lý nước thải 34 2.9.2.1 Xử lý cột hấp phụ 34 2.9.2.2 Xử lý cột hấp phụ 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới khả hấp phụ 2+ 2+ Ni Pb vật liệu Error! Bookmark not defined 3.1.1 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới khả hấp phụ 2+ Ni vật liệu Error! Bookmark not defined 3.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP tới khả hấp phụ 2+ Pb vật liệu Error! Bookmark not defined 2+ 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Ni 2+ Pb VLHP 37 2+ 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Ni VLHP 37 2+ 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Pb VLHP 38 2+ 2+ 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni Pb VLHP 39 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni 2+ VLHP 39 2+ 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb VLHP 40 2+ 2+ 3.4 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni Pb theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 41 2+ 3.4.1 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni vật liệu 41 2+ 3.4.2 Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb vật liệu 43 3.5 Kết xử lý nước thải phương pháp hấp phụ động cột 45 3.5.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ vật liệu Error! Bookmark not defined 2+ 3.5.1.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Ni vật liệu Error! Bookmark not defined 2+ 3.5.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Pb vật liệu Error! Bookmark not defined 3.5.2 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ 45 3.5.3 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vấn đề bảo vệ môi trường trở thành vấn đề trọng tâm, thu hút ý nhiều quốc gia tổ chức giới Việc bảo vệ môi trường sống Trái đất đặt cho lồi người cần thiết cho thân họ cho hệ tương lai Nước thành phần quan trọng môi trường Nước tham gia vào trình tự nhiên, điều hịa khí hậu, thành phần thể sống … đảm bảo tồn người Bên cạnh đó, nước cịn đáp ứng nhu cầu đa dạng người sinh hoạt, công nghiệp sản xuất công nghiệp Cùng với phát triển ngành công nghiệp, nhu cầu nước ngày trở nên thiết yếu Lượng nước thải từ trình sản xuất sinh hoạt đưa vào môi trường nước tự nhiên lượng lớn chất gây ô nhiễm Trong loại nước thải công nghiệp nước thải chứa kim loại nặng ý cả, chúng tác nhân gây hại cho nguồn nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người hủy hoại mơi sinh mạnh mẽ Do đó, việc nghiên cứu tách loại kim loại nặng nước có ý nghĩa vơ quan trọng Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,… Trong đó, phương pháp hấp phụ áp dụng rộng rãi cho kết khả thi VLHP có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp nhân tạo Hướng nghiên cứu VLHP nguồn gốc tự nhiên nhiều nhà khoa học quan tâm có nhiều ưu điểm như: giá thành xử lý không cao, tách loại đồng thời nhiều kim loại dung dịch, có khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ thu hồi kim loại, quy trình xử lý đơn giản, không gây ô nhiễm môi trường thứ cấp sau trình xử lý Các VLHP nguồn gốc tự nhiên nghiên cứu ứng dụng như: vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ sị, xỉ than,… San hơ loài sinh vật phổ biến nhiều vùng biển Việt Nam Bộ xương san hơ có cấu tạo từ thành phần đá vơi, với đặc điểm Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy, thời gian khuấy (thời gian tiếp xúc VLHP với ion kim loại) lâu, nồng độ Pb Sau khoảng 60 phút, nồng độ Pb 2+ 2+ lại dung dịch giảm lại dung dịch giảm chậm, hiệu hấp phụ tăng khơng đáng kể Vì em chọn khoảng thời gian 60 phút để nghiên 2+ cứu thí nghiệm trình hấp phụ Pb 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni 2+ Pb 2+ 2+ VLHP VLHP 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni Tiến hành khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu thu kết bảng 3.3: Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni Stt Nồng độ đầu (mg/l) pH Nồng độ lại (mg/l) 2+ VLHP Hiệu suất (%) 235.235 3.07 86.13 63.38 235.235 4.1 50.37 78.58 235.235 31.02 86.81 235.235 6.25 24.33 89.66 235.235 7.13* 24.05 89.78 235.235 8.1 18.36 92.19 235.235 9.04 15.57 93.38 235.235 10 14.32 93.91 *: Bắt đầu kết tủa 39 Hiệu suất (%) 100 80 60 Hiệu suất (%) 40 20 0 10 12 pH Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ni 2+ VLHP Dải pH khảo sát dao động từ 3.07 đến 10 Khi pH tăng từ 3.07 đến 6, hiệu suất hấp phụ Ni 2+ tăng từ 53.4% đến 86.41% Bắt đầu từ pH = 7.13 thấy xuất kết tủa Ni(OH)2 dung dịch, pH dung dịch tăng, lượng kết tủa Ni(OH) xuất nhiều chọn pH tối ưu cho trình hấp phụ Ni 2+ 6.25 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb 2+ VLHP Tiến hành khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu thu kết bảng 3.4: Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb Stt 2+ VLHP Nồng độ đầu (mg/l) pH Nồng độ lại (mg/l) Hiệu suất (%) 312.5 2.95 203.54 34.87 312.5 3.95 179.64 42.51 312.5 4.97 97.63 68.76 312.5 6.1 60.16 80.75 312.5 6.95* 57.83 81.5 312.5 7.95 55.04 82.38 312.5 8.98 50.32 83.9 312.5 9.98 47.58 84.77 (*) : Bắt đầu xuất kết tủa 40 Hiệu suất (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất (%) pH 10 15 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb 2+ VLHP Dải pH khảo sát dao động từ 2.95 đến 9.98 Khi pH tăng từ 2.95 đến 6.1, hiệu suất 2+ hấp phụ Pb tăng từ 42.74% đến 90.25% Bắt đầu từ pH = 6.95 thấy xuất kết tủa Pb(OH)2 dung dịch, pH dung dịch tăng, lượng kết tủa Pb(OH) xuất nhiều chọn pH tối ưu cho trình hấp phụ Pb 3.3 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ Pb 2+ 2+ vật liệu 41 6.1 theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 3.3.1 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ Bảng 3.5 Kết xác định tải trọng hấp phụ Ni Ci (mg/l) 2+ cực đại VLHP Cf (mg/l) q (mg/g) Cf /q 47.047 0.52 1.163 0.447 94.094 3.96 2.253 1.758 141.141 10.15 3.275 3.099 188.188 16.82 4.284 3.926 235.235 24.33 5.273 4.614 282.282 48.02 5.856 8.200 329.329 63.14 6.650 9.495 376.376 90.55 7.146 12.672 423.423 136.24 7.180 18.976 470.47 180.83 7.190 25.434 Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 2+ VLHP Ni : q (mg/g) q(mg/g) 100 200 300 400 500 Ci(mg/l) Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Ni 42 2+ Kết cho thấy nồng độ đầu dung dịch Ni 2+ tăng tải trọng hấp phụ vật liệu tăng dần Khi nồng độ đầu tăng đến giá trị q bão hịa không tăng Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc Cf/q vào Cf theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt langmuir cho VLHP mơ tả hình (3.6) Cf/q 30 25 20 15 10 y = 0.131x + 1.282 R² = 0.996 50 100 150 200 Cf(mg/l) Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ cực đại VLHP Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf mô tả theo phương trình: y = 0.1319x Ta có tgα = 1/qmax + 1.2823 (3.1) 1/tgα = 1/0.1319 = 7.58 (mg/g) 3.3.2 Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb 43 2+ vật liệu Bảng 3.6 Kết xác định tải trọng hấp phụ Pb 2+ cực đại VLHP Stt Ci (mg/l) Cf (mg/l) q(mg/g) Cf/q 62.5 0.26 3.112 0.0835 125 11.57 5.6715 2.04 187.5 16.07 8.5715 1.8748 250 35.84 10.708 3.347 312.5 60.16 12.617 4.768 375 85.18 14.491 5.878 437.5 117.21 16.0145 7.31899 500 144.74 17.763 8.1484 562.5 191.63 18.5435 10.334 10 625 253.64 18.568 13.66 Từ kết ta vẽ đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir VLHP Pb 2+ q(mg/g) 20 15 10 q(mg/g) 0 200 400 600 800 Ci(mg/l) Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ đầu Pb Kết cho thấy nồng độ đầu dung dịch Pb 2+ 2+ tăng tải trọng hấp phụ vật liệu tăng dần Khi nồng độ đầu tăng đến giá trị q bão hịa khơng tăng Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị biểu diễn phụ 44 thuộc Cf/q vào Cf theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt langmuir cho VLHP mơ tả hình 3.8: Cf/q 16 14 12 10 y = 0.049x + 1.217 R² = 0.985 50 100 150 200 250 Cf(mg/l) 300 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ Pb cực đại vật liệu 2+ Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf mơ tả theo phương trình: y = 0.0494x Ta có tgα = 1/qmax + 1.2173 (3.2) 1/tgα = 1/0.0494 = 20.24 (mg/g) 3.4 Kết xử lý nước thải phương pháp hấp phụ động cột 3.4.1 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ Nồng độ Ni 2+ Nồng độ Pb ban đầu 94.4 mg/l 2+ ban đầu 142.1 mg/l Tốc độ dòng vào 0.8 (ml/phút) Kết khảo sát trình xử lý nước thải cột hấp phụ thể bảng sau : 45 Bảng 3.7 Kết xử lý Ni Thể tích mẫu qua cột (ml) 100 Nồng độ Ni cuối (mg/l) 22.56 200 23.36 300 Xử lý Ni 2+ 2+ Pb 2+ cột hấp phụ Xử lý Pb 2+ 2+ 2+ Nồng độ Pb cuối (mg/l) 27.14 Hiệu suất (%) 80.9 75.25 28.96 79.62 25.11 73.4 30.55 78.5 400 25.47 73.02 31.52 77.82 500 26.62 71.8 32.68 77 600 27.47 70.9 35.47 75.04 700 30.16 68.05 36.36 74.41 800 30.29 67.91 36.9 74.03 900 35.87 62 38.65 72.8 1000 38.04 59.7 41.21 71 Hiệu suất (%) 76.1 Hiệu suất (%) 100 Hiệu suất Ni (II) (%) 80 60 40 Hiệu suất Pb(II) (%) 20 0 200 400 600 800 1000 1200 Thể tích mẫu qua cột (ml) Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni 2+ Pb 2+ cột hấp phụ Nhận xét : Từ kết thí nghiệm em thấy thể tích mẫu qua cột lớn hiệu suất hấp phụ ion kim loại giảm Nếu cho nước thải chạy qua cột hấp phụ hiệu suất xử lý chưa cao Hiệu suất hấp phụ Ni suất hấp phụ Pb 2+ 2+ cao đạt 76.1%, hiệu cao đạt 80.9% Vì vậy, em tiến hành tiếp thí nghiệm cột hấp phụ đặt nối tiếp 46 3.5.3 Kết xử lý nước thải cột hấp phụ Nồng độ Ni 2+ Nồng độ Pb ban đầu 94.4 mg/l 2+ ban đầu 142.1 mg/l Tốc độ dòng vào 0.8 (ml/phút) Kết khảo sát trình xử lý nước thải cột hấp phụ thể bảng sau : Bảng 3.8 Kết xử lý Ni Xử lý Ni Thể tích 2+ Pb 2+ cột hấp phụ Xử lý Pb 2+ 2+ mẫu qua cột (ml) 100 Nồng độ Ni cuối (mg/l) 0.5 200 1.12 98.81 0.93 99.01 300 1.86 98.03 1.4 98.52 400 2.6 97.2 2.55 97.3 500 3.13 96.68 2.83 97 600 4.72 95 3.66 96.12 700 6.92 92.67 3.96 95.81 800 11.29 88.04 6.8 92.8 900 11.97 87.32 8.35 91.15 1000 13.59 85.6 11.14 88.2 2+ 2+ Hiệu suất Nồng độ Pb cuối (%) (mg/l) 99.5 0.6 47 Hiệu suất (%) 99.6 Hiệu suất (%) 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 200 400 Hiệu suất Ni(II)(%) Hiệu suất Pb(II)(%) 600 800 1000 1200 Thể tích mẫu qua cột (ml) Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Ni 2+ Pb 2+ cột hấp phụ Nhận xét: sau tiến hành hấp phụ cột liên tiếp em thấy hiệu suất xử lý cao so với việc xử lý cột Hiệu suất hấp phụ Ni suất hấp phụ Pb 2+ 2+ cao đạt 99.5%, hiệu cao đạt 99.6% Nhận xét chung: Ta thấy hai thí nghiệm hiệu suất hấp phụ Pb Ni 2+, 2+ cao hiệu suất hấp phụ điều giải thích ưu tiên hấp phụ ion kim loại Việc xử lý nước thải thực tế phụ thuộc nhiều vào yếu tố : ưu tiên hấp phụ ion kim loại có nước thải, nồng độ ion kim loại nặng, COD… Qua đó, em thấy cho nước thải chảy liên tiếp qua nhiều cột hấp phụ hiệu xử lý vật liệu nước thải tăng số lượng chất lượng Có thể ứng dụng kết vào việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải chứa kim loại bao gồm nhiều cột hấp phụ nối tiếp hiệu xử lý tăng lên nhiều 3.5.4 Đề xuất mơ hình xử lý nước thải thực tế 48 Hình 3.11 Mơ hình xử lý nước thải thực tế Chú thích : Bể chứa nước thải Lưới kim loại Vật liệu hấp phụ ( xương san hô) Ống cấp nước thải Van điều chỉnh Bơm Ống dẫn nước Van điều chỉnh Bể lắng sơ 10 Máy khuấy 11 Song chắn rác Nguyên lý hoạt động: nước thải qua song chắn rác, qua bể lắng sơ để loại bỏ tạp chất thô đưa vào hệ thống hấp phụ nối tiếp sử dụng vật liệu xử lý xương san hô Trong bể xử lý (1) có lưới kim loại (2) phía Vật liệu hấp phụ nghiền tới kích thước phù hợp (0.5 -1 cm) Nước thải có chứa kim loại nặng đưa vào bể nhờ ống cấp nước qua bơm van điều chỉnh tốc độ Tại 49 nước thải hòa trộn với hóa chất điều chỉnh pH Đáy bể kết nối với đường ống van điều khiển cho nước qua xử lý Trong bể xử lý 1, có máy khuấy 10 khơng ngừng khuấy nước thải trình xử lý để tránh tượng lắng cặn kết tủa Các bể bố trí nối tiếp, bể chứa vật liệu hấp phụ xương san hô với kích thước hạt khác để từ loại bỏ kim loại nặng triệt để 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Nghiên cứu khả hấp phụ Ni 2+ 2+ Pb vật liệu hấp phụ từ xương san hô thu số kết sau: Khảo sát điều kiện tối ưu trình hấp phụ Ni Xương san hô hấp phụ Ni 2+ 2+ xương san hô pH = 6.25 thời gian 120 phút tốt Áp dụng điều kiện tối ưu cho trình khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Ni 2+ vật liệu Kết tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu Ni 2+ 7.58 mg/g Khảo sát điều kiện tối ưu trình hấp phụ Pb Xương san hô hấp phụ Pb 2+ 2+ xương san hô pH = 6.1 thời gian 60 phút tối ưu Áp dụng điều kiện hấp phụ Pb 2+ tối ưu vật liệu cho trình khảo sát xác định tải trọng hấp phụ Kết tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu Pb 20.24 (mg/g) 2+ Khảo sát cột hấp phụ động Dùng VLHP chế tạo để xử lý mẫu thực Kết cho thấy tiến hành dẫn nước thải qua hai cột liên tiếp nồng độ Ni 2+ giảm xuống mức cho phép nước thải công nghiệp theo QCVN 40:2011/BTNMT, Pb 2+ giảm xuống 0.6 (mg/l) Như vậy, việc sử dụng VLHP chế tạo từ xương san hô hấp phụ Ni 2+ Pb 2+ có ưu điểm sau: - Sử dụng nguyên liệu tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm - Quy trình xử lý đơn giản, đạt hiệu xử lý cao đặc biệt Pb - Đã đề xuất mơ hình xử lý nước thải nhiễm Ni hấp phụ nối tiếp qua nhiều cột 51 2+ Pb 2+ 2+ theo phương pháp Xương san hô sau hấp phụ kim loại nặng khơng có khả giải hấp đem tái sử dụng dùng làm chất trộn ngành sản xuất xi măng xây dựng (bê tông cốt thép, nhựa đường) B Kiến nghị - Vẫn chưa tiến hành biến tính vật liệu - Chưa khảo sát thông số lý vật liệu - xương san hô - Chưa khảo sát ảnh hưởng kích thước vật liệu tới khả hấp phụ Ni 2+ Pb 2+ VLHP 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Huy Bá, 2008, Độc học môi trường bản, Nhà xuất Đại học quốc gia TP HCM [2] Nguyễn Đình Bảng, 2004,Giáo trình phương pháp xử lý nước nước thải, Đại học KHTN Hà Nội [3] Lê Văn Cát, 2002, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải, Nhà xuất thống kê Hà Nội [4] Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, 2001, Độc học vệ sinh công nghiệp, Tài liệu lưu hành nội bộ, Đại học Quốc Gia Hà Nội [5] Nguyễn Thùy Dương, 2008, Đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dị xử lý mơi trường”, Luận văn thạc sĩ hóa học [6] Đặng Đình Kim, PGS.TS Lê Văn Cát cộng sự, 2000, Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng (Pb, Cu, Hg, Ni, Cr) phương pháp hóa học sinh học” [7] Phạm Luận, Nguyễn Xuân Dũng, 1987, Sổ tay tra cứu pha chế dung dịch, Nhà xuất KH & KT Hà Nội [8] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế,1997), Giáo trình Hố lý, tập2, Nxb Giáo dục [9] Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia nước thải công nghiệp, QCVN 40:2011/BTN MT [10] Thuviensinhhoc.com Lớp san hô (Anthozoa) [11] Vi.wikipedia.org San hô [12] Vnexpress.net Dùng san hô thay xương để ghép cho bệnh nhân 53 ... trong, có khả giữ lại số chất bề mặt nên vật liệu có khả hấp phụ Do đó, chúng em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ Niken, Chì nước vật liệu xương san hô? ?? Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu khả hấp. .. 500ml nước cất 2.3 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu xương san hơ Q trình xử lý xương san hơ mơ tả theo hình sau: Vật liệu xương san hô Làm Sấy khô Nghiền nhỏ Ngâm nước cất Lọc Sấy khơ Vật liệu. .. trình hấp phụ - Phương pháp vi sinh: phương pháp tái tạo khả hấp phụ chất hấp phụ nhờ vi sinh vật *Cân hấp phụ [5,8]: Hấp phụ vật lý trình thuận nghịch Các phần tử chất bị hấp phụ hấp phụ bề