(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg Al LDH - Zeolite xử lý các kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong môi trường đất

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM –––––––––––––––––––– ĐÀM HÀ LƯƠNG THANH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU MG/AL LDH – ZEOLITE XỬ LÝ CÁC KIM LOẠI NẶNG (Cd2+ VÀ Pb2+) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT Ngành: Khoa học môi trường Mã số ngành: 8.64.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG THÁI NGUN – 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi nhóm nghiên cứu Các số liệu, kết đưa luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả ĐÀM HÀ LƯƠNG THANH Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới TS Trần Thị Phả - Cơ tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ suốt q trình nghiên cứu thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn đề tài “Nghiên cứu xử lý số lim loại nặng môi trường đất vật liệu hấp phụ lưỡng cực Mg/Al LDH Zeolite” (Dưới viết tắt đề tai, Mã số 105.08-2019.01) GS.TS Đặng Văn Minh, chủ trì Đồng thời em xin cảm ơn TS Văn Hữu Tập, anh chị phịng Thí nghiệm Tài ngun – Mơi trường, Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để thực đề tài nghiên cứu này, Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Môi trường thầy cô giáo khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên động viên giúp đỡ tơi q trình hồn thành luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2020 Tác giả ĐÀM HÀ LƯƠNG THANH Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Khái niệm ô nhiễm đất 1.1.2 Khái niệm kim loại nặng 1.1.3 Sự phân chia dạng kim loại 17 1.2 Tình hình đất nhiễm kim loại nặng giới Việt Nam 19 1.2.1 Tình hình nhiễm KLN Thế giới 19 1.2.2 Tình hình nhiễm KLN Việt Nam 23 1.2.3 Tình trạng nhiễm KLN Thái Nguyên 24 1.3.1 Các nguyên tắc để xử lý đất bị nhiễm 27 1.3.2 Các phương pháp truyền thống để xử lý đất bị ô nhiễm 28 1.3.3 Phương pháp xử lý kim loại nặng đất vật liệu hấp phụ 29 1.4 Tình hình sử dụng VLHP xử lý đất nhiễm KLN Thế giới Việt Nam 30 1.4 Zeolite 34 1.4.1 Sơ lược lịch sử phát triển zeolite 34 1.4.2 Khái niệm zeolite 34 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iv 1.4.3 Phân loại zeolite 35 1.4.4 Cấu trúc zeolite 36 1.4.5 Tính chất zeolite 37 1.4.6 Vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH zeolite 40 Chương 2.ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 42 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 42 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 43 2.2 Địa điểm thời gian tiến hành 43 2.3 Nội dung nghiên cứu 43 2.4 Phương pháp nghiên cứu 43 2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu 43 2.4.2 Phương pháp lấy mẫu gia công mẫu 43 2.4.3 Trang thiết bị hóa chất 44 2.4.4 Các phương pháp phân tích 44 2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 48 Chương KẾT QUẢ 49 3.1 Các tính chất đất thí nghiệm 49 3.2 Các tính chất vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH-Zeolite 50 3.3 Đánh giá khả hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite 51 3.3.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu Mg/Al LDH Zeolite 51 3.3.2 Khả hấp phụ vật liệu theo tỷ lệ phối trộn 54 3.3.3 Khả hấp phụ vật liệu theo thời gian hấp phụ ẩm độ trì57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Kết luận 61 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Nguồn đưa Cd vào đất 13 Bảng 1.1 Hàm lượng KLN số loại đất khu mỏ Songcheon 21 Bảng 1.2 Kết phân tích mẫu kim loại nặng khu vực nghiên cứu 26 Bảng 2.1: Phương pháp chiết dạng KLN 45 Bảng 3.1 Các tiêu lý hóa đất 49 Bảng 3.2: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ KLN Mg/Al LDH zeolit 52 Bảng 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolit 54 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolit 58 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc sơ cấp zeolite 36 Hình 1.2: Cấu trúc thứ cấp zeolite 36 Hình 3.1: Kết phân tích SEM (a) EDX (b) Mg/Al LDH zeolit 50 Hình 3.2: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolite 52 Hình 3.3: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Pb Mg/Al LDH zeolite 53 Hình 3.4: Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolite 55 Hình 3.5: Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Pb Mg/Al LDH zeolite 56 Hình3.6: Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolite 58 Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả hấp phụ Pb Mg/Al LDH zeolite 59 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CEC: Dung tích trao đổi cation KLN: Kim loại nặng LDH: Vật liệu hydroxit lớp kép OC: Chất hữu đất QCVC: Quy chuẩn Việt Nam TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TPCG: Thành phần giới VLHP: Vật liệu hấp phụ WHO: Tổ chức Y tế Thế giới Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện ô nhiễm kim loại nặng đất vấn đề môi trường gây nhiều xúc Hậu kim loại nặng gây phản ánh trực tiếp từ “sức khỏe” trồng, vật nuôi…đặc biệt thông qua chuỗi thức ăn, kim loại nặng xâm nhập vào thể người gây hậu khó lường Trước thực trạng có nhiều nghiên cứu thực với với mục đích hạn chế, làm giảm hàm lượng kim loại nặng xuất môi trường đất Tuy nhiên thực tế nhận thấy rằng, trình xử lý kim loại nặng đất phức tạp tốn nhiều lần so với xử lý kim loại nặng môi trường nước khơng khí Chì (Pb) Cadimi (Cd) hai kim loại có tính độc hại lớn cho ngườivà hệ sinh thái vượt ngưỡng cho phép số điều kiện môi trường định Pb có tự nhiên, đặc biệt khu mỏ Pb, Pb-Zn sản phẩm ngày xăng, sản xuất ắc quy, làng nghề Trong điều kiện bình thường mơi trường tự nhiên, Pb trạng thái bền vững nên nước, thực vật, sinh vật thường có hàm lượng chì thấp Chỉ môi trường định tác nhân nhân tạo Pb dạng trao đổi Trong đất, Pb tồn dạng trao đổi nguy bị rửa trôi làm ô nhiễm nguồn nước ngầm thủy vực nước mặt lớn Cadimi (Cd) tồn đá đất với hàm lượng nhỏ, khả tích lũy lâu dài đất vào thể sinh vật gây gia tăng liên tục hàm lượng kim loại độc hại hệ sinh thái Cd vào đất chủ yếu qua hoạt động người khai khống, ngành cơng nghiệp mạ, bón phân nông nghiệp, đốt nhiên liệu, giao thông, dùng bùn thải… Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Mặc dù ảnh hưởng Pb Cd đến người, hệ sinh thái lớn hầu hết hàm lượng phát thải chúng vào môi trường từ hoạt động nhân tạo lại khơng có suy giảm mà gia tăng Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu để hấp phụ kim loại Cd Pb vật liệu hấp phụ tự nhiên, nhân tạo nhằm ngăn chặn kim loại xâm nhập vào trồng Trước thực tế nhóm chúng tơi sâu nghiên cứu theo hướng: bổ sung cho đất vật liệu tự nhiên biến tính có khả hấp phụ kim loại nặng đất, không cho chúng di chuyển vào trồng Các vật liệu tự nhiên dùng xử lý kim loại nặng như: zeolit, bentonite, tro bay, diatomit, than bùn bã thải thủy sản…Trong zeolite vật liệu quan tâm Với hướng tiết kiệm chi phí, thân thiện mơi trường khả áp dụng vào thực tiễn cao Do đó, chúng tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg/Al LDH – Zeolite xử lý kim loại nặng(Cd2+ Pb2+) môi trường đất" Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả hấp phụ VLHP Mg/Al LDH Zeolite Cd Pb linh động đất đất bạc màu mức độ ô nhiễm cao - Xác định điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ ion KLN vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite Ý nghĩa khoa học thực tiễn 3.1 Ý nghĩa khoa học - Đánh giá khả hấp phụ Cd Pb đất xám bạc màu mức ô nhiễm cao VLHP Mg/Al LDH zeolite - Đưa phương pháp để xử lý đất nhiễm chì cadimi mức nhiễm cao 3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Các kết thu sở để tiếp tục thực nghiệm sử dụng Mg/Al LDH Zeolite xử lý đất nhiễm chì cadimi mức ô nhiễm cao, cải tạo đất nơng nghiệp nhiễm kim loại nặng Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 54 Kết đo cho thấy, khả hấp phụ vật liệu hấp phụ giàm độ pH đất tăng từ đến đất cải tạo Tại giá trị pH = 5, nồng độ Cd2+ Pb2+ dạng trao đổi đạt giá trị nhỏ 9,57mg/kg, 8,85mg/kg, tối thiểu nguy gây ảnh hưởng môi trường sinh thái Như vậy, vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite, khoảng pH hấp phụ tối ưu chì cadimi 5,0 3.3.2 Khả hấp phụ vật liệu theo tỷ lệ phối trộn Nồng độ Cd dạng trao đổi CT1 21,34mg/kg (Bảng 3.3), giảm xuống đạt giá trị 11,56; 8,32 8.567 mg / kg ứng với tỷ lệ vật liệu 1%, 3% 5% (w / w) Mg/Al LDH Zeolite Hầu hết dạng trao đổi (F1) Cd xử lý đối chứng chuyển thành dạng liên kết Fe-Mn oxit (F2) lien kết cacbon (F3) sau ủ 30 ngày Phần lại dạng chất hữu (F4) Crddư (F5) Dang et al (2018) Chen et al (2017) báo cáo xu hướng tương tự việc ủ kim loại nặng đất bị ô nhiễm than sinh học từ 1-5% (w / w) Bảng 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolit Cơng thức F1 F2 thí nghiệm F3 F4 F5 Mg/kg Cd CT1TL 21,34±0,41c 3,103±0,96a 0,43±0,05a 0,11±0,017a 0,573±0,05a CT2 TL 11,56±0,13b 4,66±0,16b 7,46±0,18b 1,85±0,12d 0,63±0,032a CT3 TL 7,32±0,433a 6,79±0,24c 8,71±0,32c 1,41±0,081c 0,56±0,032a CT4 TL 7,567±0,07a 6,97±0,59c 8,51±0,21c 0,98±0,09b 0,58±0,041a Pb CT1 TL 21,81±0,58d 0,36±0,02a 1,88±0,06a 0,6±0,02c 0,23±0,05a CT2 TL 12,84±0,23c 2,14±0,12b 8,37±0,44b 0,4±0,06b 1,03±0,14c CT3 TL 9,11±0,64a 3,53±0,29c 10,12±0,64c 0.38±0,06ab 0,76±0,07b CT4 TL 10,16±0,36b 3,36±0,19c 9,79±0,19c 0,31±0,02a 0,63±0,1b Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 55 Đối với chì, sau 30 ngày ủ với tỷ lệ zeolite khác nhau, nồng độ chì dạng trao đổi (F1) công thức đối chứng 21,81mg/kg giảm xuống đạt giá trị thấp 9,11mg/kg, nồng độ trộn 3% Mg/Al LDH Zeolite Phần cịn lại chì tập cung chủ yếu dạng liên kết cacbonat (F3), tiếp đến dạng liên kết oxit Mn, Fe (F2), dạng liên kết hữu (F4), dạng cặn dư (F5) Hình 3.4: Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolite Có thể thấy Pb dạng trao đổi giảm đáng kể từ xử lý đối chứng sang xử lý sửa đổi với tỷ lệ hàm lượng Mg/Al LDH Zeolite đất bị ô nhiễm từ 1% đến 5% (w / w) Ngược lại, dạng liên kết cacbonat (F2) dạng lien kết Fe-Mn oxit (F3) tăng lên nghiệm thức ủ với tỷ lệ từ 1% đến 5% 30 ngày Có nghĩa dạng Pb trao đổi cố định diện Mg/Al LDH Zeolite Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 56 Hình 3.5: Ảnh hưởng tỷ lệ trộn đến khả hấp phụ Pb Mg/Al LDH zeolite Kết thu cho thấy Cadimi chì trao đổi giảm đáng kể tất loại đất cải tạo so với CT1 đối chứng (đất ô nhiễm nhân tạo) Cd Pb dạng trao đổi thấp tìm thấy cơng thức xử lý đất với 3% Mg/Al LDH Zeolite Hình 3.3 3.5 tỷ lệ tương đối phân đoạn khác (F1-F5) dạng kim loại nặng nghiệm thức sửa đổi Khơng có khác biệt đáng kể dạng Cr trao đổi nghiệm thức ủ 3% 5% Mg/Al LDH Zeolite Do đó, tỷ lệ trọng lượng phù hợp kinh tế Mg/Al LDH Zeolite 3% để xử lý đất nhiễm chì cadimi dạng trao đổi Cadimi chì dạng trao đổi cố định Mg/Al LDH Zeolite nhờ hấp phụ kết tủa bề mặt vật liệu hấp phụ Nó chất hấp phụ hấp dẫn để cố định chất gây nhiễm đất, đặc biệt có kích thước thể tích lỗ rỗng cao Mg/Al LDH Zeolite sử dụng cho nghiên cứu làm giàu C O, biết đến với khả tạo phức bề mặt với kim loại nặng trao đổi trở thành dạng liên kết cacbonat (F3) chất Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 57 hữu (F4) Cấu trúc hạt đồng xốp Mg/Al LDH Zeolite có khả thu hút Cd Pb trao đổi lên bề mặt Cấu trúc xốp chất hấp phụ dẫn đến gia tăng cố định kim loại nặng đất Độ xốp Mg/Al LDH Zeolite tăng lên dẫn đến phản ứng oxy hóa cacbon Do đó, nồng độ nhóm cacboxyl cacbonyl tăng lên tương ứng với hấp thụ cố định kim loại nặng trao đổi thông qua trao đổi ion kết tủa Việc cố định kim loại nặng dựa ảnh hưởng điều kiện bề mặt vật liệu hấp thụ cacbon đề cập nghiên cứu trước Chang cộng (2013) báo cáo sản phẩm phụ nông học công nghiệp chất hấp phụ hiệu để chuyển đổi kim loại nặng từ dạng trao đổi thành dạng oxit cacbonat Fe-Mn Uchimiya cộng (2012) cacbonat than sinh học thúc đẩy cố định kim loại nặng trình cải tạo đất Chất hữu đất tạo phức với kim loại nặng dẫn đến giảm dạng trao đổi 3.3.3 Khả hấp phụ vật liệu theo thời gian hấp phụ ẩm độ trì Thời gian ủ yếu tố có ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ KLN vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH zeolite đất Trong thí nghiệm này, thời gian đưa để thử nghiệm khả hấp phụ vật liệu Mg/Al LDH Zeolite 15, 30 45 ngày Tại công thức đối chứng CT1, mẫu đất ô nhiễm không trộn VLHP ủ 15 ngày, hầu hết Cd tồn dạng trao đổi (F1) với nồng độ 22,18 mg/kg (87,65%), sau trộn thêm 3% VLHP ủ 15 ngày, nồng độ Cd dạng trao đổi (F1) giảm đáng kể xuống 11,87mg/kg, kết thí nghiệm cho thấy, thời gian ủ với VLHP dài, nồng độ giảm thấp, đạt 7,47 (35,6%) 6,74mg/kg (34,55%) sau 30 45 ngày ủ Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 58 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolit Cơng thức F1 F2 thí nghiệm Cd Pb F3 F4 F5 Mg/kg CT1TG 22,18±0,32d 2,36±0,06a 0,31a 0,20±0,01a 0,26±0,01a CT2 TG 11,78±0,04c 8,34±0,22b 3,59±0,34b 0,70±0,08b 0,29±0,07a CT3 TG 7,47±0,23b 9,29±0,20c 6,64±0,31c 0,69±0,03b 0,46±0,03b CT4 TG 6,74±0,32a 10,96±0,03d 6,68±0,25c 0,76±0,02b 0,43±0,04b CT1 TG 23,28±0,17d 0,34±0,04a 1,24±0,03a 0,63±0,03a 0,38±0,15a CT2 TG 14,11±0,24c 5,33±0,2b 5,71±0,3b 1,52±0,03d 0,5±0,01c CT3 TG 9,48±0,32b 6,5±0,16c 9,55±0,33c 0,92±0,05c 0,45±0,015b CT4 TG 8,66±0,30a 6,9±0,04d 8,66±0,04d 0,84b 0,50±0,05c Hình3.6: Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả hấp phụ Cd Mg/Al LDH zeolite Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 59 Đất ô nhiễm sau cải tạo, ủ với 3% Mg/Al LDH zeolite, nồng độ cadimi dạng trao đổi công thức đối chứng CT1 hầu hết chuyển sang dạng liên kết cacbonat (F2), lien kết Mn-Fe oxit Cụ thể sau 15 đến 45 ngày ủ, nồng độ cadimi dạng lien kết cabon (F2) lien kết Mn-Fe oxit (F3) tăng từ 2,36mg/kg lên 10,96mg/kg, từ 0,31 lên 6,68mg/kg, tương đương 34,62% 26,83% dạng sau 45 ngày ủ với VLHP Lượng cadimi lại tồn dạng liên kết hữu (F4) cặn dư (F5) có xu hướng tăng lên theo thời gian ủ, không đáng kể từ 0,2 lên 0,76mg/kg 0,26 lên 0,43mg/kg Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả hấp phụ Pb Mg/Al LDH zeolite Tương tự cadimi, chì (Pb), đất ô nhiễm sau cải tạo ủ với 3% Mg/Al LDH zeolite thời gian 15, 30 45 ngày Chì dạng trao đổi cơng thức đối chứng CT1 từ 23,28mg/kg (chiếm 90,02%) giảm xuống 14,11; 9,48 8,66 mg/kg sau 15, 30 45 ngày ủ với VLHP, lượng chì cịn lại tồn chủ yếu dạng lien kết cacbon (F2) liên kết MnFe oxit (F3) Cụ thể sau 45 ngày ủ với 3% VLHP, nồng độ chì dạng liên kết Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 60 cacbon (F2) tăng từ 0,34 mg/kg (CT1) chiếm 1,29% lên 6,9mg/kg chiếm 7,13% tổng lượng chì đất; dạng liên kết Mn-Fe oxit, nồng độ tăng từ 1,24mg/kg (chiếm 4,8%) lên 8,66mg/kg (chiếm 25,28%); dạng liên kết hữu tăng từ 0,63mg/kg tương ứng 2,44% (tại CT1) lên 0,84mg/kg tương đương 17,77% (sau 45 ngày ủ) Phần lại nhỏ tồn dạng cặn dư (F5) chiếm 1,68% tổng lượng chì đất Như vậy, kết thu cho thấy Cadimi chì trao đổi giảm đáng kể tất loại đất cải tạo so với CT1 đối chứng (đất ô nhiễm nhân tạo) Cd Pb dạng trao đổi thấp tìm thấy cơng thức xử lý đất với 3% Mg/Al LDH Zeolite sau 45 ngày ủ Hình 3.6 3.7 tỷ lệ tương đối phân đoạn khác (F1-F5) dạng kim loại nặng nghiệm thức sửa đổi Do đó, thời gian phù hợp để xử lý đất nhiễm chì cadimi dạng trao đổi Mg/Al LDH zeolite 45 ngày Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đất (sử dụng gây ô nhiễm nhân tạo) sử dụng thí nghiệm có dung tích trao đổi cation (EC) tương đối cao, đất có phản ứng chua (pHH2O=4,93) Hàm lượng Pb Cd có sẵn đất ngưỡng an tồn, gần khơng làm ảnh hưởng đến kết thí nghiệm Vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH zeolite có diện tích bề mặt lớn, lên tới 3,7930 m2/g, thể tích lỗ trung bình 0,010824 cm3 / g kích thước lỗ 11,6766 nm, làm tăng khả hấp phụ vật liệu, bên cạnh đó, nguyên tố vật liệu tồn chủ yếu dạng SiO2, Al2O3 Mang điện tích âm, có khả hấp phụ kim loại nặng lên bề mặt vật liệu Nghiên cứu khả hấp phụ Cd Pb vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite thu số kết sau: - Khảo sát ảnh hưởng pH: Mg/Al LDH zeolite có khả hấp phụ KLN tối ưu giá trị pH = - Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ trộn Mg/Al LDH Zeolite với đất ô nhiễm: với nguyên tố chì cadimi, tỷ lệ trọng lượng phù hợp kinh tế Mg/Al LDH Zeolite 3% để xử lý đất ô nhiễm chì cadimi dạng trao đổi - Khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ: khoảng thời gian hấp phụ tiến hành cho thí nghiệm, thời gian hấp phụ tối ưu chì cadimi 45 ngày Kiến nghị Đề tài bước đầu xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ vật liệu hấp phụ, điều kiện pH thí nghiệm, tỷ lệ vật liệu hấp phụ, thời gian hấp phụ, nhiên, nghiên cứu dừng lại việc thử nghiệm phòng thí nghiệm, vậy, để xác định rõ hiệu hấp phụ Mg/Al LDH Zeolite Cd Pb gần với điều kiện thực tế, cần thực thí nghiệm thực nghiệm đồng ruộng, điều kiện tự nhiên Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 62 Đồng thời, tác giả kiến nghị nghiên cứu khả hấp phụ VLHP với kim loại nặng mối tương tác kim loại với nhau, tương tác lim loại nặng với VLHP hợp phần khác đất Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bùi Hải An, (2010), “Nghiên cứu khả hấp phụ Cadimi chì đất bentonite than bùn”, Luận văn thạc sỹ khoa học môi trường, Trường Đại học khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Bùi Thị Kim Anh, Đặng Đình Kim, Trần Văn Tựa, Lê Đức, Nguyễn Trung Kiên, Đỗ Văn Tuấn, Nguyễn Thị Hoài Phương (2008), “Khả chống chịu tích lũy As hai lồi dương xỉ thu từ vùng khai thác mỏ”, Tạp chí khoa học công nghệ Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường (phần chuyên đề), NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Lê Huy Bá (chủ biên) (2000), Độc học môi trường, NXB ĐH Quốc Gia TPHCM Lê Huy Bá (chủ biên) (2008), Độc học môi trường bản, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Đức Quý, Vũ Minh Quân (2000), “Sự phân bố phát tán KLN đất nước khu vực mỏ thiếc Sơn Dương”, Tạp chí khoa học trái đất, vol 22, no 2, pp 134 – 139 Phạm Ngọc Cần, Trần Tuấn Anh, Trần Trọng Hòa, Phạm Thị Dung, Ngô Thị Phượng, Trần Quốc Hùng, Bùi Ấn Niên, Nguyễn Viết Ý, Trần Văn Hiếu (2011), Tạp chí Các khoa học Trái đất, 85 – 93 Lê Đức, Một số phương pháp phân tích mơi trường, NXB ĐHQG Hà Nội, Hà Nội, 2014 Lê Đức, Nguyễn Cảnh Tiên Trình, Phạm Việt Dũng, Nguyễn Thị Thu Nhạn, “Nghiên cứu dạng Asen đất ô nhiễm khai thác thiếc Hà Thượng- Đại Từ - Thái Nguyên”, Tạp chí khoa học đất, pp 87 91, 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 64 10 Nguyễn Thùy Dương (2008), “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, ĐH Sư phạm Thái Nguyên 11 Đỗ Thu Hà, Phạm Quang Hà (2008), “Chì tổng số mối quan hệ với số tính chất lý hóa học đất phù sa sơng Hồng”, Tạp chí khoa học đất, (30), tr 16 – 19 12 Nguyễn Duy Hải, “Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng đất nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau khai thác thiếc huyên Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên”, Luận vãn Thạc sĩ khoa học môi trường, 2011 13 Nguyễn Ngọc Hương (2015) “Nghiên cứu khả hấp phụ Ion Hg2+ Cd2+ tro bay”, Khóa luận tốt nghiệp, ĐH Sư phạm Hà Nội 14 Nguyễn Văn Khánh, Phạm Văn Hiệp (2009), “Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng cadmium (Cd) chì (Pb) lồi hến (Corbicula sp.) vùng cửa sông thành phố Đà Nẵng”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ, ĐH Đà Nẵng 15 Lê Văn Khoa cộng (2010), Giáo trình nhiễm môi trường đất biện pháp xử lý, NXB Giáo dục, Hà Nội 16 Ngô Ngọc Linh, “Nghiên cứu sử dụng số vật liệu tự nhiên để hấp phụ kim loại nặng đất sau khai thác khoáng sản’’, 2015 17 Lương Đức Long, Nguyễn Văn Đoàn, Lưu Thị Hồng, Lê Việt Hùng, Nguyễn Mạnh Tường, “Nghiên cứu sử dụng tro nhiệt điện đốt sunfua ( CFFA ) Nhà máy Nhiệt điện”, vol 10, pp - 16, 2010 18 Minh Long 16/12/2008, 10 thành phố ô nhiễm giới năm 2008 19 Phạm Luận (2006), Phương phap phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà nội, Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 65 20 Nguyễn Văn Mạnh, Ô nhiễm kim loại nặng khai thác khống sản, Tạp chí cơng nghiệp, 2010 21 Hồng Nhâm (2001), Hóa vơ tập ba, NXB Giáo dục, Hà Nội 22 Trần Thị Phả, “Nghiên cứu khả hấp phụ số kim loại nặng (As, Pb, Cd, Zn) đất sậy (phramites australis) ứng dụng xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên” Luận án tiến sỹ Môi trường đât nước, 2013 23 Nguyễn Nhật Quang (2013), Ô nhiễm kim loại nặng, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Lâm nghiệp 24 Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học, môi trường, sức khỏe người, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 25 Lê Hiền Thảo (1999), “Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng Việt Nam” 26 Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Đức Chuy, Hồng Văn Hùng, “Nghiên cứu chuyển hóa tro bay nhiệt điện thành sản phẩm chứa zeolite” Tạp chí khoa học số năm 2001, ĐHSP Hà nội 27 Lương Thị Thúy Vân (2012), Nghiên cứu sử dụng cỏ vetiver (vetiveria zizanioides (L.) Nash) để cải tạo đất bị nhiễm Pb, As sau khai thác khống sản tỉnh Thái Nguyên, Luận án Tiến sĩ, Đại học Thái Nguyên 28 Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2011), “Nghiên cứu khả hấp phụ Cadimi chì đất nhiễm vật liệu có nguồn gốc tự nhiên”, Luận văn Thạc sĩ, ĐHQG Hà Nội 29 Phạm Ngọc Thúy, Nguyễn Đình Mạnh, Đinh Văn Hùng, Nguyễn Viết Tùng, Ngơ Xuân Mạnh CTV.” Hiện trạng ô nhiễm KLN (Hg, As, Pb, Cd) đất số rau trồng khu vực huyện Đông Anh, Hà Nội” Khoa đất đại học Nơng Nghiệp I, Tạp chí khoa hoc cơng nghệ môi trường số 3- 2011 30 Nguyễn Đức Vận (2004), Hóa vơ tập 2: Các kim loại điển hình, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 66 Tài liệu tiếng Anh 31 A Tessier et al (1979), "Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace Mgtels", Analytical Chemistry, 52, pp 844-850 32 Agnieszka Mocko, Witold Walawek (2004), Anal Bioanal Chem, 380, 813 - 817 33 Aiguo Liu and Richard D Gonzalez (1999), “Adsorption/Desorption in a System Consisting of Humic Acid, Heavy Metals, and Clay Minerals”, Journal of Colloid and Interface Science 218, pp225–232 34 Alloway B J (1990), Heavy metals in soils, Blackie, London 35 B J Alloway and D C Ayres (1993), Chemical Principles of Environmental Pollution, Toxicity and Risk of Environmental pollutants, Blackie Academic & Professional, Table 3.7, p 55 (1993) 36 Brummer G W., Herms U (1983), “Influence of soil reaction and organic matter on solubility of heavy metals in soils”, in Effects of accumulation of air polllutants in forest ecosystems, D Reidel publishing company, Dordrecht, Germany, p.233 – 243 37 C K Yap, A Ismail, et al (2002) "Corelations between speciation of Cd, Cu, Pb, and Zn in sediment and their concentrations in total soft tissue of green-lipped mussel Perna viridis from the west coast ò Peninsular Malaysia", Environment International, 28, pp, 117-126 38 Channey R et al (1997), "Phytoremediation of soil metals", Current Opinion in Biotechnology 1997 39 DasMghapatra G P., Pal T K., Bhadra A K., Bhattacharya B (1996), Studies on separation characteristics of hexavalent chromium from aqueous solution by fly ash, Separation science and technology, 31 (14), 2001-2009 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 67 40 F T Ademiluyi and E.O David-West Department (2012) Effect of chemical activation on the adsorption of heavy metals using activated carbons from waste Mgterials 41 Fergusson JE Chemistry of Environmental Impact and Health Effect (1990), The Heavy Elements, Pergamon press, Oxford 42 Fytianos K, Katsianis G et al (2001), Bull Environ Contam Toxicol 67, 423 – 430 43 H Akcay, A Oguz, and C Karapire (2003) "Study of heavy metal pollution and speciation on Buyak Menderes and Gediz river sediments", Water Research, 37, pp.813-822 44 Heike B Bradl, Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents, Journal of Colloid and Interface Science, 277 (2004), pp1– 18, 2004.Lasat, “The use of plants for the removal of toxic metals from contaminated soils”, U.S Environ Prot Agency, 2000 45 I Riba, T A Delvalls, et al (2002), "Influence of the Aznalcollar mining spill on the vertical distribution of heavy metals in sediments from the Guadalquivir (SW Spain)", Marine Pollution Bulletin, 44, pp 39-47 46 J Zerbe (1999), "Speciation of Heavy Metals in Botton Sediments of Lakes", Polish Journal of Environmental Studies, 8(5), pp 331-339 47 Marco Ramires, Serena Massolo, et al (2005), "Metal speciation and environmental impact on sandy beaches due to El Salvador copper mine, Chile", Marine Pollution Bulletin, 50, pp 62 – 72 48 N K Baruah, P Kotoky, et al (1996), "Metal speciation in Jhanji River sediments", The Science of the Total Environment, 193, pp 1-12 49 Nriagu j O., Pacyna J M (1988), “Quantitative assessment of worldwide contamination of air, water and soils by trace metals”, Nature, (333), p 134 – 139 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 68 50 P Alvarez Iglesias, B Rubio and F Vilas (2003), "pollution in intertidal sediments of San Simon Bay (Inner Ria de Vigo, NW of Spain): total heavy metal concentrations and speciation", Marine Pollution Bulletin, 46, pp 491-521 51 Plant J.A., Raiswell R (1983), “Principles of environmental geochemistry”, Applied environmental geochemistry, Academic Press, London, p.1 – 39 52 R A Lidin, V A Molosco, et al (Người dịch: Lê Kim Long, Hồng Nhuận) (2001), Tính chất lý hóa học chất vô cơ, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 53 Rafae Pardo, Enrique Barrado, Lourder Peres and Mgrisol Vega (1990), "Determination and speciation of heavy mentals in sediments of the Pisuerga River", Wal Res., 24(3), pp 373-379 54 Rita Cornelis (2002), Anal Bioanal Chem, 373, 123 – 124 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... tài ? ?Nghiên cứu sử dụng vật liệu Mg/ Al LDH – Zeolite xử lý kim loại nặng( Cd2+ Pb2+) môi trường đất" Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả hấp phụ VLHP Mg/ Al LDH Zeolite Cd Pb linh động đất đất bạc... LDH khác Mg/ Al LDH, Ni /Al LDH Zn/Cr LDH thấy vật liệu Mg/ Al LDH có khả hấp phụ Cr(VI) cao vật liệu lại Việc sử dụng vật liệu Mg/ Al LDH để hấp phụ Cr(VI) đề cập nghiên cứu (Lee, 2018) Các tác giả... Mg/ Al LDH zeolite Việc loại bỏ kim loại nặng vật liệu LDH nghiên cứu nhiều, đặc biệt kim loại nặng dạng anion crom(VI), asen(III), asen(VI) Raijib cộng nghiên cứu hấp phụ (VI) loại vật liệu LDH