Nghiên cứu biến tính quặng laterit bằng la2o3 và ceo2 để xử lý asen và photphat trong môi trường nước tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐÀO HỒNG ĐỨC NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH QUẶNG LATERIT BẰNG La2O3 VÀ CeO2 ĐỂ XỬ LÝ ASEN VÀ PHOTPHAT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC T M T T LU N N TIẾN S THU T MÔI TRƯỜNG Hà Nội, năm 2020 C n tr n Vi n N o ời ớn o nt n t i P ọ v C n n n o ọ n V t i u V C , Vi n o ọ V t i u, Vi t N m PGS TS Đ Qu n Trun PGS TS Đ o N ọ N i m P n i n P n i n2 P n i n : Họ vi n o ọ C n n , Vi n H n m o ọ v C n n ă - T - T - T Q 2020 Vi t N m DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Đ o Hồn Đức, Đ c Nhi , Đ T Dũ , ê ứu h p phụ anion photphat từ dung dịch v t li u nano La2O3 c chế t o bằ t cháy gel sử dụng gelatin, Tạp chí Hóa học, 2016, T 54, S 5e1,2, 136 – 139 Đ o Hồn Đức, Đ c Nhi m, Nguyễn Quang Bắ , Đỗ Quang Trung Nghiên cứu h p phụ As(III) từ dung dịch v t li u CeO2, t p chí Hóa h c, 2017, T55 (5E1,2), 59-63 Đ o Hồn Đức, Đ , ễn Quang Bắ , Đỗ Q T ,D Thị Lị , ă ê ứ ụ ị ằ nano La2O3, Tạp chí Hóa học, 2017, T 55, s 3e12, 178-183 Đ o Hồ Đức, ọc ỗ Quan Trun Dươn T ị Lị Ca Văn Hoàng, ê ứ ụ ị ằ ỗn h p oxit La2O3-CeO2, Tạp chí Hóa học, 2017, T 55, s 3e12, 133 – 138 Dao Hong Duc, Dao Ngoc Nhiem, Nguyen Quang Bac, Do Quang Trung, Study sn adsorption of phosphate from aqueous solution by nano waterial CeO Viet Nam journal of chemisty international edition 2017, T55(4), 499 – 503 Dao Hong Duc, Dao Ngoc Nhiem, Do Quang Trung, Nguyen Quang Bac adsorption of asenic anion from aqueous solution on nanomixed oxide La2O3-CeO2, The 3rd International Workshop on Corrosion and Protection, 2018 Ha Noi, Vietnam, PS.5, 69- 78 Đ o Hồn Đứ , Đ o N ọc Nhi m, nghiên cứu ởng m t s yếu t ến kh ă p phụ asen v t li u hỗn h p nano oxit La2O3-CeO2, Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption T p chí xúc tác h p phụ Vi t Nam, 2019T4, 81-86 MỞ Đ U T n pt i t u n n Ô nhiễm ngu c sinh ho ặc bi t ngu c ngầm làm ởng t i sức khỏ i sử dụng Hi n ngu c ngầm bị ô nhiễm thành phầ asen, amoni, flo, nitorat, photphat Về v ề ô nhiễm asen c ngầm Vi ã c nhiều nhà khoa h c nghiên cứu, kết qu Vi t Nam có nhiều tỉnh thành c c có n t tiêu chuẩ é i, ĩ P ú , T ê ầ ề photphat c ngầm diễn biến n c ngầ ă c nhiều quan tâm nghiên cứu Vi t Nam Sự có mặt photphat ngu c làm ởng t i ch ng ngu c, ởng t i sức khỏ i sử dụng Nguyên nhân dẫ ến photphat t nt c ngầm hi ng từ dụng phân hóa h c nơng nghi , c th i sinh ho , c rỉ , c th ă Đ , c có nhiề : ng kết tủ , p phụ , T p phụ c sử dụng r ng rãi hi n có hi u qu xử , ng, ngu n v t li ng Vi c sử dụng loai v t li u từ tự nhiên hay sử dụng kim lo ị, hóa trị ắt, oxit , ều cho kết qu kh ă lý t ầ nhiều nghiên c cho th y oxit nguyên t t có nhiề vi , c ứng dụng nhiều thực tiễn, nh t xử , , ặc bi t d ng nano Các nano oxit lantan, nano oxit xeri có kh ă lý t t asen, , ê sử dụng v t li u nano oxit lantan, nao oxit xeri vào ứng dụng xử c sinh ho ứ ều ki n hi u qu kinh tế, v t li , c ê ê t mang laterit V t li u laterit có nhiề ế i lo i v t li u khác tự nh ê ữ ng phong phú, trình khai thác, ho n, có kh ă lý asen, photphat Vì v y, vi ụ t li u xử lý ô nhiễ , c tiến hành nghiên cứu lu n án "Nghiên cứu biến tính quặng Laterit La2O3 CeO2 để xử lý Asen Photphat o ớc” ự ữ Nội un n i n ứu u n n Nghiên cứu t ng h p, ặ u trúc v t li u nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 biến tính v t li u nano La2O3-CeO2 laterit – gel sử dụng gelatin tiền ch t Kh o sát kh ă p phụ gi i h p asen, photphat v t v t li u nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 v t li u nano La2O3-CeO2 laterit Thử nghi m kh ă lý asen photphat mẫ c ngầm t i Phủ Lý Hà Nam v t li u nano La2O3-CeO2/laterit mô hình thí nghi m N n n p u n n Đã ê ứ 2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 biến tính v t li u nano La2O3-CeO2 ê ằ ụ Đã ê ứ ứ ụ 2O3, nano CeO2, La2O3-CeO2 v t li u nano La2O3-CeO2 ê ế ụ B u n n 95 25 , 49 98 ế ầ , 28 , ê ứ ự 12 , ế 54 ế trang NỘI DUNG C A LU N N C n T n qu n Tê , ề ế ễ ầ , ủ ễ , ứ ỏ Đặ ầ ă Quá trình xử lý có nhiề ơ ế ủ , , ụ Đ xử c tri ế ế ủ , ắ , p phụ c áp dụng r ng rãi hi n có hi u qu xử , nv ng, ứ c mụ ê ầu xử lý Vi c sử dụng loai v t li u từ tự nhiên hay sử dụng kim lo ị, hóa trị cao ắ, , ều cho kết qu kh ă lý t t asen photphat ầ ều nghiên c cho th y oxit nguyên t t có nhiề , c ứng dụng nhiều thực tiễn, nh t xử , , ặc bi t d ng nano Các nano oxit lantan, nano oxit xeri có kh ă lý t t , , ê sử dụng v t li u nano oxit lantan, nao oxit xeri vào ứng dụng xử c sinh ho ứ ều ki n hi u qu kinh tế, v t li , lên ch t mang laterit V t li u laterit có nhiề ế i lo i v t li u khác tự ê ữ ng phong phú, trình khai thác, ho n, có kh ă lý asen, photphat Vì v y, vi ụ v t li u xử lý ô nhiễ , c tiến hành nghiên cứu lu n án "Nghiên cứu biến tính quặng Laterit La2O3 CeO2 để xử lý A e v P o p a o ớc” ĩ ề ũ ự ễ C n C p n p p n i n ứu v t n i m ề ế : C , ế ị ụ ê ứ ủ ê ứ ặ : P ,p ễ -ray, p ă , p ử, T-IR), p R ,p ị ủ Q ế nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 ế 2O3-CeO2/laterit 2.4 Sơ P P ơ t ng h p v t li u - gel sử dụng gelatin , ụ ị ê 2.5 Sơ t ng h p v t li u nano laterit kim lo ị t (AAS), p P ụ P ụ ĩ ,p ụ C n t qu v t o u n 3.1 T ng h p v t li u nano La2O3 v n i năn p ph photphat asen 3.1.1 T ng h p v t li u nano La2O3 ả ựa chọn nhi độ nung vật li u đến hình thành pha La2O3 Hình 3.1 Gi phân tích nhi t DTA Hình 3.2 Gi XRD gel La(NO3)3và TGA mẫu gel La(NO3)3/gelatin gelatin nung ế DT hình 3.1 ế RD 3.2 ủ ẫ gel La(NO3)3 ế o o La2O3 550 C ẫ 550 ự t li u nano La2O3 tiến hành thí nghi p Ản ưởng pH n độ e đến trình hình thành pha La2O3 Hình 3.3 Gi nano La2O3 XRD mẫu v t li u Hình 3.4 Gi XRD v t li u nano c chế t o pH khác La2O3 c chế t o nhi t o gel khác nhau Kết qu phân tích nhiễu x tia X hình 3.3 cho ế pH ê ứ ế O3 ế ê RD hình 3.4 ế O3 o ế ủ 80 C O3 Hình thái học cấu trúc vật li u nano La2O3 ị V t li ằ T T 3.5 Ảnh TEM ủ ẫ t li u nano La2O3 ể đ n tích khơng vật li u nano La2O3 ặ 3.5 ầ 50 Di n tích bề mặt v t li B T , ế O3 ằ ề ịnh theo c 37,8 m2/g Kết qu c th hi n hình 3.6, v t li u nano La2O2 có giá trị pHpzc 7,1 Hình 3.6 Thế zeta v t li u nano La2O3 3.1.2 Đ ết qu h p phụ photphat asen v t li u nano La2O3 Kết hấp phụ photphat vật li u nano La2O3 Ản ưởng thời gian cân đến ả năn ấ ụ photphat ế ởng th i gian cân ế ă ụ photphat ê 3.7 3.8 O3 Hình 3.7 Ả ởng th i gian cân Hình 3.8 Ả ởng củ ến kh h p phụ photphat- v t li u nano ă p phụ photphat v t li u nano La2O3 La2O3 ế ằ ụ ằ O3 ị 90 ú Kết qu ủ ế ă ụ 2O3 thu c hình 3.8 nh n th y, trình h p phụ photphat v t li u nano La2O3 phụ thu c nhiều vào pH, giá trị pH giá trị từ ế 7,1 ng h p phụ photphat v t li u ă ng h p phụ gi m dần từ từ giá trị pH 7,1 ến Ản ưởng nồn độ photphat ban đầu Đường đẳng nhiệt hấp phụ Lăngmuir 200 200 150 150 100 100 Dung lượng hấ p phụ phố t phát q (mg/g) 250 50 50 0 50 100 Dung lượng hấ p phụ phố t phát q (mg/g) r^2=0.979431 DF Adj r^2=0.97061571 Fi tStdErr=13.798889 Fstat=190.46738 Qmax = 210,05 mg/g b = 0,059 250 Sử ụ ầ ề T – curve tính tốn h i qui kết qu thực nghi m h p phụ photphat v t li u nano La2O3 Qmax 210,05 = 0,96 150 Nồng độ ion phốt phát còn lại Cf (mg/l) Hình 3.9 Đ ng nhi t h p phụ photphat v t li u nano oxit La2O3 Kết phân tích phổ FT-IR vật li u oxit nano La2O3 rước sau hấp phụ photphat ế qu ph FT-IR hình 3.10 của v t li u nano La2O3 c sau h p phụ photphat xu t hi n píc s sóng 3608 cm1 ặ ng hóa trị nhóm – OH thu c bề mặt v t li u píc có s sóng 1066 cm-1, 1107 cm-1 ặ ng nhóm – OH liên kết v i v t li u có mặt PO43- píc m ặ Hình 3.10 Ph FT-IR v t li u nano 3cho PO4 thay nhóm - O c hình La2O3 c h p phụ; b) sau h p phụ -1 thành píc 1049 cm photphat Kết hấp phụ Asen vật li u nano La2O3 Ản ưởng thời gian cân hấp phụ Asen vật li u nano La2O3 Hình 3.11 N asen theo th i gian c h p phụ Hình 3.12 Ả ởng củ ă p phụ asen ằ ụ ủ Kết qu phân tích hình 3.11, oxit nano La2O3 120 phút Kết qu ủ hình 3.12 ế ă La2O3 phụ thu c vào pH, giá trị i từ ế 7,1 v t li ă v ng h p phụ có gi m pH 7,1 ến Ản ưởng nồn độ đầu đến khả năn ấp phụ Asen ụ ến kh ủ ủ nano ng h p phụ asen Từ ế ự ụ ầ ề curve tính tốn h i qui thực nghi m h p phụ asen li u nano La2O3 cho th y 81,47 0,98 Quá trình h p phụ ụ Langmuir T kết qu v t Qmax = 3.13 Đ ng nhi t h p phụ asen v t li u nano La2O3 3.2 T ng h p v t li u nano CeO2 v n i năn 3.2.1 T ng h p v t li u nano CeO2 Lựa chọn nhi độ nung mẫu đến hình thành pha CeO2 Hình 3.14 Gi phân tích nhi DT T ủ ẫu gel Ce(NO3)4 /gelatin p ph photphat asen Hình 3.15 Gi XRD mẫu nung gel Ce(NO3)4 nung ế DT hình 3.14 ế 3.15 ủ ẫ gel Ce(NO3)4 o nano CeO2 550 C Ản ưởng p đến trình tạo gel đến hình thành pha CeO2 Kết qu phân tích nhiễu x tia X hình 3.16 cho ế pH O2 ê ứ ế ế ê RD ủ O2 ế , ế ở pha CeO2 ế 80o ự ế Hình 3.16 Gi XRD mẫu v t li u CeO2 c chế t o pH khác RD ế O Hình 3.17 Gi XRD mẫu t o gel v t li u nano CeO2 nhi khác Hình thái học cấu vật li u CeO2 3.18 Ả T ủ ẫ t li u nano CeO2 Kết qu phân tích vât li u nano CeO2 nh TEM cho th y mẫu v t li i ều, có d ng tựa cầu v i kích c < 30 nm v t li u có nhiều khe rỗng Di n tích bề mặt riêng mẫu v t li u nano CeO2 c xác ị B T thu c 56,1 m /g ể đ n tích khơng vật li u oxit nano CeO2 Kết qu c hình 3.19 v t li u nano CeO2 có giá trị pHpzc 6,7 Hình 3.19 Thế zeta v t li u nano CeO2 3.2.2 Đ ết qu h p phụ photphat asen v t li u nano CeO2 Kết hấp phụ photphat vật li u nano CeO2 Thời gian cân hấp phụ photphat vật li u nano CeO2 B ng 3.7 Ả ởng th i gian cân h p phụ photphat v t li u nano CeO2 t (phút) Co (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) Hi u su t h p phụ H(%) 30 10,01 5,52 8,96 10,4 60 10,10 3,72 12,5 62,5 90 9,99 3,45 13,04 65,5 120 10,0 3,45 13,10 65,5 Kế ê ứ ằ 90 phút Ản ưởng đến khả năn 3.7 ằ ụ photphat ủ ấp phụ photphat ụ photphat ă O2 t i th m Hình 3.26 Gi phân tích nhi t củ ẫ O3)3-Ce(NO3)4/gelatin ế Ản La2O3-CeO2 ưởn n 3.28 DT hình 3.26 ế RD 3.27 ủ ẫ gel La(NO3)3-Ce(NO3)4/gelatin ế o 550 C độ e đến tạo thành pha La2O3-CeO2 RD ủ ẫ O3 - 3.29 li u nano La2O3-CeO2 RD ủ ẫ ế ở t Kết qu phân tích nhiễu x tia X hình 3.29 cho ế pH nano La2O3-CeO2 ê ứ ế ế ê RD ủ nano La2O3-CeO2 ế o hình 3.28, 80 ự ế CeO2 Khảo sát tỉ l kim loại rên e a n đến trình hình thành pha La2O3-CeO2 Quá trình nghiên cứu ởng tỷ l mol kim lo i v i gelatin, tác gi tiến hành nghiên cứu tỷ l mol La(NO3)3/Ce(NO3)4 ứng 1/1, tỷ l mol (La(NO3)3 Ce(NO3)4 ứng 1/2; 1/3; 1/1; 2/1; 3/1 Tác gi ã ựa ch n tỉ l (La(NO3)3Ce(NO3)4)/ 11 nghiên cứu Hình 3.30 Gi XRD tỉ l kim lo i (La2O3CeO2 c chế t o tỉ l khác CeO2 ế Hình 3.27 Gi nhiễu x tia X mẫu gel La(NO3)3-Ce(NO3)4/Gelatin nung Hình thái học vật li u nano La2O3-CeO2 ế ề ặ CeO2 ằ ặ O3 – T ầ ề 50 Làm rõ c u trúc v t li ịnh di n tích bề mặ ê BET Kết qu phân tích cho SBET = 78 m2/g 3.31 Ảnh T ủ ẫ t li u nano La2O3-CeO2 3.3.2 Đặc tính v t li u nano La2O3-CeO3 h p phụ photphat asen Kết nghiên cứu đ ể đ n tích khơng vật li u nano La2O3-CeO2 Kết qu c hình ∆ 3.32 cho th y, giá trị pHf giao v i giá trị pHi t Δ 5,8 V y v t li u nano La2O3pH i CeO2 có giá trị pHpzc 5,8 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.51010.5 -1 -2 Hình 3.32 Giá trị pHpzc v t li u nano La2O3-CeO2 ặc tính vật li u nano La2O3-CeO3 hấp phụ photphat Phổ tán xạ tia X (EDS) vật li u nano La2O3-CeO3 rước sau hấp phụ photphat a) b) Hình 3.33 Ph tán x tia X (EDS) v t li u nano La2O3-CeO2 h p phụ photphat c b) sau Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) v t li u nano La2O3-CeO2 c sau h p phụ ều có mặt thành phần La, Ce O Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) v t li u nano La2O3-CeO2 c h p phụ photphat không th y xu t hi n có mặt photphat V t li u sau h p phụ photphat th y xu t hi P O, ết qu h p phụ photphat bề mặt v t li u nano La2O3-CeO2 Kết phân tích phổ FT-IR vật li u La2O3-CeO2 rước sau hấp phụ photphat Qua phân tích ph FT-IR v t li u nano La2O3-CeO2 c h p phụ photphat nh n th y có píc s sóng 3421 cm1 ặ ng hóa trị -1 nhóm - OH, píc sóng 1118 cm c gán cho ng hóa trị nhóm –OH liên kết v i v t li u nano La2O3-CeO2, v t li u h p phụ PO43- có píc m ặ PO43- thay cho – OH thành píc 1060 cm-1 Hình 3.34 Ph ch ng FTIR v t li u nano La2O3-CeO2 c h p phụ; b) sau h p phụ photphat Phổ Raman vật li u nano La2O3-CeO2 rước sau hấp phụ photphat Trên hình 3.35 cho kết qu phân tích Raman v t li u nano La2O3-CeO2 c sau h p phụ photphat cho th y ph Raman v t li u c h p phụ photphat ỉnh pic 1510 cm-1 1350 cm-1 ặ ng nhóm – OH bề mặt v t li u V t li u sau h p phụ photphat nh n th y xu t hi ỉnh píc 1045 cm-1 1058 cm-1 m i ặ ê photphat ều chứng tỏ v t li u có kh ă p phụ photphat bề mặt v t li u Hình 3.35 Ph Raman v t li u nano La2O3CeO2 c h p phụ; b) sau h p phụ photphat ặc tính vật li u nano La2O3-CeO3 hấp phụ asen Phổ tán xạ tia X (EDS) vật li u nano La2O3-CeO3 rước sau hấp phụ asen a) Hình 3.36 Ph EDX v t li u nano La2O3-CeO2 h p phụ asen b) c h p phụ; b) sau Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) Hình 3.36 v t li u nano La2O3-CeO2 c sau h p phụ ều có mặt thành phần La, Ce O Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) v t li u nano La2O3-CeO2 c h p phụ asen không th y xu t hi n có mặt asen V t li u sau h p phụ asen th y xu t hi n asen hình 3.36b Kết phân tích phổ FT-IR vật li u nano La2O3-CeO2 rước sau hấp phụ asen Kết qu phân tích ph FTIR v t li u c sau h p phụ asen c th hi n hình 3.37 V t li u nano La2O3-CeO2 c sau h p phụ xu t hi n píc có s sóng 3421 cm-1 3321 cm-1 s ặc ng hóa trị nhóm – OH củ c bề mặt v t li u, píc có s sóng 1639 cm-1, 1464 cm-1 ặc trung cho dao ng hóa trị nhóm H – O - H liên kết v i v t li u Píc có s 1118 cm-1, 1067 cm1- ặc ng nhóm – OH liên kết v i v t li u nano La2O3-CeO2 (MOOH liên kết v i kim lo i La Ce) gi b [65] Píc s sóng 831 cm-1 ặc trung cho ng liên kết t o phức M – O – As bề mặt v t li u [65,98] Hình 3.37 Ph FT-IR mẫu v t li u nano (La3+-Ce4+)/gelatin b c h p phụ Asen, a) sau h p phụ asen Phổ Raman vật li u hỗn h p La2O3-CeO2 trước sau hấp phụ asen Trên hình 3.38 cho kết qu phân tích Raman v t li u nano La2O3-CeO2 c sau h p phụ asen cho th y ph Raman v t li c h p phụ asen hình 3.38 ỉnh pic 1008, 1088, 1350, 1510 1448 cm-1 ặ ng H – O – H – OH V t li u sau h p phụ asen nh n th y ỉnh pic có i xu t hi ỉnh pic m i 831 Hình 3.38 Ph Raman v t li u nano -1 cm ều gi i thích có thay La2 O3-CeO2 b c h p phụ; a) sau h p nhóm – OH nhóm – O – As phụ asen bề mặt v t li u 3.3.3 Kết qu h p phụ photphat asen v t li u nano La2O3-CeO2 Kết hấp phụ photphat vật li u nano La2O3-CeO2 Thời gian cân hấp phụ photphat B ng 3.9 Ả ởng th i gian cân h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 t (phút) Co (mg/L) Cf (mg/L) q (mg/g) 30 9,99 3,41 10,08 60 10,02 90 10,05 120 10,02 Kế 3.9 ằ ầu, 90 ú 120 ú CeO2 D ê ứ ề ế Ản ưởng pH đến khả năn 3,41 3,06 3,06 ụ photphat ă ụ photphat ủ ằ ụ 90 10,08 11,88 11,88 60 phút 2O3ú, ấp phụ photphat Kết qu th hi n hình 3.39 cho th y, h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 phụ thu c nhiều vào giá trị pH dung dịch Trong kho ng pH từ ế 5,8 ng h p phụ photphat ă 5,8 ế ng h p phụ photphat gi m Hình 3.39 Ả ởng củ ến kh ă p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 Ản ưởng nồn độ photphat ban đầu đến khả năn ấp phụ vật li u nano La2O3-CeO2 Sử ụ ầ ề Table – curve tính tốn h i qui kết qu thực nghi m h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 cho th y Qmax = 123,74 = 0,98 Quá trình h p phụ ụ Langmuir 3.40 Đ ng nhi t h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 Kết đ n ự ản ưởng yếu tố cạn ran đến trình hấp phụ photphat vật li u nano La2O3-CeO2 B ng 3.10 Ả ởng Fe(III), Mn(II), SO42-, Cl- ến kh ă p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO N (mg/L) 10 20 30 Fe(III) D ng h p phụ photphat q 49,64 55,27 62,51 67,34 (mg/g) N (mg/L) 0,5 1,0 Mn(II) D ng h p phụ photphat q 49,64 64,12 65,73 68,14 (mg/g) SO42- N (mg/L) 50 100 200 250 D (mg/g) N ng h p phụ photphat q 47,76 (mg/L) 47,66 47,66 47,66 47,66 100 150 200 250 - D ng h p phụ photphat q 49,64 44,53 40,25 33,83 31,69 (mg/g) Kết qu b ng 3.10 cho th y, n ă ă p phụ photphat v t li ă ũ ởng Fe(III), n ă ă p phụ photphat v t li u ă Đ i v i SO42- kết qu b ng 3.10 cho th y, n SO42- ă nh ởng nhiều ến kh ă p phụ photphat v t li u V i ion Cl kết qu b ng b ng 3.10 cho th , in Cl- kh ă h p phụ photphat v t li u gi m Mơ ìn động học q trình hấp phụ photphat Cl Hình 3.41 Đ thị ng h c b c bi u kiến; Đ thị ng h c b c bi u kiến h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 B ng 3.11 M t s tham s củ ng h c b c nh t bi u kiến h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 Nồn ộ photphat (mg/l) P k1 (phút-1) n tr n R2 ộng học b c χ2 qtn (mg/g) qlt (mg/g) 2,16.10-2 0,952 0,0169 9,4 4,58 -2 10 2,99.10 0,934 0,0153 17,04 3,98 B ng 3.12 M t s tham s củ ng h c b c hai bi u kiến h p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2 Nồn ộ photphat (mg/l) P k2 (g/mg.phút) n tr n R2 ộng học b c χ2 qtn (mg/g) qlt (mg/g) 10 4.67.10-2 0,999 0,1 9,4 10,00 -2 10 1.51.10 0,999 0,05 17,04 17,54 Kết qu nghiên ng h c h p phụ photphat B ng 3.11 ng h c b c 1) B ng 3.12 ng h c b c 2) nh n th y, giá trị s R2 = 0,999 củ ng h c b c l ng h c b c v i R2 = 0,952 R2 = 0,934 ều ki n kh y, h p phụ photphat v t li u nano La2O3CeO2 ng h c b c hai bi u kiến Kết hấp phụ asen vật li u nano La2O3-CeO2 Ản ưởng thời gian cân hấp phụ asen vật li u nano La2O3-CeO2 Kết qu phân tích hình 3.42, m i liên h th i gian ph n ứng n ng asen sau ph n ứng cho th y trình h p phụ x y nhanh 90 ú ầ t cân 120 phút asen l i sau ph n ứng theo th i gian ưởng pH Hình 3.42 N Ản Kết qu phân tích ởng pH ến d ng h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 nh n th y ă ế 5,8 ng h p phụ asen v t li ă 18,4 ến 19,52 mg/L ng h p phụ có gi m từ 19,52 mg/L xu ng 12,4 mg/L giá trị pH từ 5,8 ến Hình 3.43 Ả ởng củ ă p phụ asen Dung n ấ ụ asen bằn Hình 3.44 Đ ến kh ậ u nan ng nhi t h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 a2O3-CeO2 Sử ụ ầ ề T – curve tính tốn h i qui kết qu thực nghi m h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 cho th y Qmax = 90,06 = 0,99 Quá trình h p phụ ụ Langmuir Kết đ n vật li u B ng 3.13 Ả Fe(III) Mn(II) SO42- Cl- ự ản ưởng yếu tố cạn ran đến trình hấp phụ asen N D ởng Fe(III), Mn(II), SO42-, Cl- ến kh ă p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 (mg/L) 10 ng h p phụ q (mg/g) 1,76 1,82 1,94 2,04 N (mg/L) D ng h p phụ q (mg/g) N (mg/L) D N D ng h p phụ q (mg/g) (mg/L) ng h p phụ q (mg/g) 10 - 1,76 1,82 1,90 2,02 - 50 100 200 150 1,76 1,76 1,76 50 1,45 1,76 100 1,12 1,74 250 1,02 1,74 - Kết qu b ng 3.13 cho th y in Fe(III) từ ến 10 mg/L th y ng h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 ă từ 1,76 mg/g lên 2,04 mg/g Đ i v i Mn(II), tiế ă Mn(II) th ng h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 ũ ă Hi ng Mn(II) dung dịch có th oxi hóa As(III) thành As(V) giúp cho q trình h p phụ asen v t li u t 2V i ion SO4 kết qu b ng 3.13 cho th ng h p phụ asen gi m 2ă SO4 gi y, ion SO42- gầ không ởng nhiề ến kh ă p phụ asen vùng n nghiên cứu Kết qu b ng 3.13 cho th y, n Cl ă từ ến 250 mg/L làm gi m dung ng h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 từ 1,76 mg/g xu ng 1,02 mg/g ộng học hấp phụ asen Mơ ìn động học q trình hấp phụ asen Hình 3.45 Đ thị ng h c b c bi u kiến h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 Hình 3.45 Đ thị ng h c b c bi u kiến h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 B ng 3.14 M t s tham s củ ng h c b c nh t bi u kiến h p phụ asen v t li u nano La2O3-CeO2 P ng h c b c N asen (mg/l) k1 (phút-1) R2 χ2 qtn (mg/g) qlt (mg/g) -2 2.76,10 0,967 0,014 9,48 3,90 10 4.15,10-2 B ng 3.15 M t s tham s củ v t li u nano La2O3-CeO2 0,978 0,017 18,99 7,36 ng h c b c hai bi u kiến h p phụ asen P ng h c b c N 2 asen (mg/l) k2 (g/mg.phút) R χ qtn(mg/g) qlt(mg/g) -2 4.67.10 0,99 0,10 9,48 10,00 -2 10 1.21.10 0,99 0,05 18,90 19,61 Kết qu nghiên ng h c h p phụ asen B ng 3.14 ng h c b c 1) B ng 3.15 ng h c b c 2) nh n th y, giá trị s R2 = 0,999 củ ng h c b c l i mơ hì ng h c b c v i R2 = 0,967 R2 = 0,978 ều ki n kh o sát 3.4 Nghiên cứu ch t o v t li u nano La2O3-CeO2 ch t mang laterit ứng d ng h p ph p otp t v sen tron n ớc 3.4.1 Nghiên cứu chế tạo v t liệu nano La2O3-CeO2 chất mang laterit 3.4.1.1 ê ứ ỉ v t li u nano La2O3-CeO2 ụ photphat Từ kết qu nghiên cứu chúng tơi có lo i v t li u yếu t ặ v t li u, v i kết qu kh giá kh ă p phụ asen, photphat lo i v t li u Qua kết qu c lựa ch ỗ ê 2O3-CeO2 ứ ế ê ứ ụ , c B ng 3.16 D ng h p phụ asen, photphat c u trúc v t li c t ng h p Qmax(mg/g) Di n tích Th tích lỗ c ST Tên v t li u bề mặt tr ng lỗ tr ng T Asen photphat S (m2/g) (cm /g) (nm) BET 81,47 210,05 37,8 0,005 19,962 O3 O2 45,07 152,66 56,1 0,082 16,323 O3 90,06 123,74 78 0,167 8,629 CeO2 B ng 3.17 Hi u su t phủ ng lantan xeri laterit Hàm Hàm Hàm Hàm ng n n ng La2O3 g La g Ce Hi -CeO2 ST La2O3 u -CeO2 T ị ị su t ị trên (%) ầ lateri lateri (%) laterit t (%) t (%) (%) 0,43 0,51 0,94 47 0,91 1,10 2,01 67 1,58 1,77 3,06 67 2,32 2,41 4,73 67,5 B 3.18 ế ụ photphat asen ủ ỷ ủ 2O3-CeO2 P ă STT ủ laterit (%) 2 3 D ị ụ ầ C0(mg/l) Photphat Asen Photphat Asen Photphat Asen Photphat Asen 25 25 25 25 25 25 25 25 (mg/l) ụ (mg/g) 21,55 21,4 20,2 19,6 20,2 19,8 20,1 19,6 6,9 7,2 9,6 10,8 9,6 10,4 9,8 10,8 f Kết qu B ng 3.18 Cho th y tiế ă ng nano La2O3-CeO2 từ ế 7% ng lanta ũ ă 0,43% ế 2,32% i v i lantan từ 0,51 % ến 2,41% Tuy nhiên tiế ă ng La2O3-CeO2 từ 3% lên 5% 7% La Ce laterit có Mặt khác, kế ụ photphat ủ ủ ê ỷ 2, 3, 7% ê 2O3-CeO2 3.17, ỷ ủ t li u nano La2O3-CeO2 ê ê 2% ụ photphat asen ỷ ủ 3%, 5%, 7% kết qu h p phụ asen, photphat tỉ l ê ỉ ằ D , ng nano La2O3-CeO2 phủ laterit 3% c lựa ch nghiên cứu Hình thái học cấu trúc vật li u laterit vật li u nano La2O3-CeO2/laterit a) b) c) Hình 3.46 Ảnh SEM v t li c sau phủ; a) Laterit; b) nh v t li u nano La2O3-CeO2/laterit c) nh TEM v t li u nano La2O3-CeO2/laterit Kết qu nh chụp SEM v t li c sau phủ v t li u nano La2O3-CeO2, nh n th y ch t mang laterit sau phủ x p nhiều hang h i v t li u laterit khơng phủ Di n tích bề mặt riêng v t li u nano La2O3-CeO2 ịnh theo B T 13,8 /g 3.4.3 Kết qu ă p phụ ĩ asen photphat v t li u nano La2O3CeO2/laterit Đ ă p phụ photphat v t li u nano La2O3-CeO2/laterit Hình 3.47 D ng h p phụ photphat Hình 3.48 Đ ng nhi t h p phụ asen v t li u hỗn h p oxit nano La2O3-CeO2 phủ v t li u nano La2O3-CeO2/laterit ch t mang laterit Kết qu nghiên ng h p phụ photphat asen v t li u La2O3CeO2 c 86 mg/g 36,6 mg/g 3.4.2 Nghiên cứu kh ă p phụ ng v t li u nano La2O3-CeO2/laterit v i asen photphat B ng 3.19 Th i gian xu t hi n asen B ng 3.20 Th i gian xu t hi n photphat c t chứa v t li u nano La2O3-CeO2/laterit c t chứa v t li u nano La2O3CeO2/Laterit N ng Th i gia Th i gia T N ầu xu t hi n T xu t hi n TT dòng ầu ra asen asen TT dòng photphat (ml/phút) photphat (mg/l) c t (phút) (ml/phút) c t (mg/l) (phút) 0,5 nd 0,5 nd 1,0 nd 1,0 nd 1,5 nd 1,5 nd 2,0 nd 2,0 nd 2,5