Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu xử lý một số chất độc tồn tại dưới dạng ion trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHẠM THỊ HẢI THỊNH NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH LÀM VẬT LIỆU XỬ LÍ MỘT SỐ CHẤT ĐỘC TỒN TẠI DƯỚI DẠNG ION TRONG NƯỚC LUẬN ÁN TIẾN SỸ CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phạm Thị Hải Thịnh NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH LÀM VẬT LIỆU XỬ LÍ MỘT SỐ CHẤT ĐỘC TỒN TẠI DƯỚI DẠNG ION TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường Mã số: 52 03 20 LUẬN ÁN TIẾN SỸ CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Trần Hồng Côn TS Phương Thảo Hà Nội – 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi khơng trùng lặp với cơng trình khoa học khác Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị nào, chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả luận án Phạm Thị Hải Thịnh LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành, sâu sắc, kính trọng tới PGS.TS Trần Hồng Côn - người Thầy tận tâm hướng dẫn khoa học, định hướng nghiên cứu, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phương Thảo tận tình dẫn, giúp đỡ khoa học định hướng nghiên cứu suốt q trình tơi thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Công nghệ mơi trường, Lãnh đạo phịng Cơng nghệ xử lí nước đồng nghiệp phịng Cơng nghệ xử lí nước – Viện Công nghệ môi trường tạo điều kiện mặt, động viên đóng góp ý kiến q báu chun mơn suốt q trình thực bảo vệ Luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể cán Phòng thí nghiệm Hóa mơi trường – Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất cho suốt trình nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo cán Khoa Công nghệ môi trường, Học viện Khoa học Công nghệ giúp đỡ thủ tục cần thiết q trình hồn thành Luận án Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân chia sẻ, động viên giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt q trình thực Luận án MỤC LỤC MỤC LỤC v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH xi MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN .5 1.1 Hiện trạng ô nhiễm amoni, asen, kim loại nặng trongnước ngầm nghiên cứu, ứng dụng nước xử lí amoni, asen 1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm amoni, asen kim loại nặng nước ngầm 1.1.2 Các nghiên cứu, ứng dụng nước xử lí amoni, asen nước ngầm .7 1.1.2.1 Các nghiên cứu, ứng dụng xử lí amoni nước ngầm 1.1.2.2 Các nghiên cứu, ứng dụng xử lí asen nước ngầm 11 1.2 Tổng quan than hoạt tính 14 1.2.1 Khái niệm chung than hoạt tính tiềm ứng dụng môi trường 14 1.2.2 Đặc tính than hoạt tính .16 1.2.2.1 Cấu trúc xốp bề mặt than hoạt tính 16 1.2.2.2 Cấu trúc hóa học bề mặt than hoạt tính .18 1.2.3 Biến đổi bề mặt than hoạt tính 21 1.2.4 Các nghiên cứu ngồi nước biến tính than hoạt tính tác nhân oxi hóa 26 1.3 Tổng quan hấp phụ trao đổi ion 36 1.3.1 Tổng quan hấp phụ 36 1.3.1.1 Phân loại đường đẳng nhiệt hấp phụ 36 1.3.1.2 Kĩ thuật hấp phụ động 38 1.3.2 Tổng quan trao đổi ion 41 1.3.2.1 Cơ sở lí thuyết q trình trao đổi ion 41 1.3.2.2 Nguyên tắc phản ứng trao đổi ion 42 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1 Đối tượng nghiên cứu .44 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 44 2.3 Phương pháp thực nghiệm 45 2.3.1 Phương pháp oxi hóa than hoạt tính 45 2.3.1.1 Oxi hóa than hoạt tính HNO3 trung hòa bề mặt NaOH 45 2.3.1.2 Oxi hóa than KMnO4 47 2.3.1.3 Oxi hóa than K2Cr2O7 .47 2.3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ than biến tính điều kiện tĩnh 48 2.3.3 Nghiên cứu khả trao đổi ion /hấp phụ than oxi hóa mơ hình động 49 2.3.4 Nghiên cứu khả tái sinh than sau hấp phụ 50 2.3.5 Phương pháp gắn Mn2+ Fe3+ than biến tính 50 2.4 Các phương pháp xác định đặc trưng bề mặt vật liệu 51 2.5 Phương pháp phân tích 53 2.6 Phương pháp tính tốn 54 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Kết oxi hóa than hoạt tính tác nhân oxi hóa khác 56 3.1.1 Các vật liệu thu sau oxi hóa xử lí bề mặt 56 3.1.2 Đặc trưng bề mặt vật liệu trước sau oxi hóa 58 3.1.2.1 Kết hình thái học thành phần ngun tố than hoạt tính than oxi hóa 58 3.1.2.2 Kết xác định phổ hồng ngoại (FTIR) 60 3.1.2.3 Kết xác định diện tích bề mặt riêng 64 3.1.2.4 Kết chuẩn độ Boehm xác định giá trị pHpzc 67 3.1.2.5 Định lượng dung lượng khử than oxi hóa KMnO4 K2Cr2O7 71 3.2 Khả trao đổi ion than oxi hóa HNO3, KMnO4, K2Cr2O7 với NH4+ .73 3.2.1 Khả trao đổi than oxi hóa HNO3 với NH4+ 73 3.2.1.1 Ảnh hưởng điều kiện biến tính than đến khả trao đổi với NH4+ 73 3.2.1.2 Khả trao đổi ion than OAC14 OAC10-4Navới NH4+ 76 3.3.2 Khả trao đổi ion than oxi hóa KMnO4 với NH4+ .78 3.3.3 Khả trao đổi ion than oxi hóa K2Cr2O7 với NH4+ 79 3.3 Khả trao đổi ion than oxi hóa HNO3và xử lí bề mặt NaOH cation hóa trị mơ hình tĩnh 81 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 81 3.3.2 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ/trao đổi 84 3.3.3 Ảnh hưởng nồng độ ion đầu vào đến khả hấp phụ/trao đổi 88 3.4 Khả trao đổi than biến tính với NH4+ mơ hình động 96 3.4.1 Ảnh hưởng nồng độ amoni đầu vào 97 3.4.2 Ảnh hưởng lưu lượng dòng vào 97 3.4.3 Ảnh hưởng chiều cao cột than 98 3.4.4 Động học trao đổi theo mô hình hấp phụ động 101 3.5 Khả tái sinh than hoạt tính sau trao đổi với NH4+ 101 3.5.1 Tái sinh mơ hình tĩnh 101 3.5.2 Tái sinh mơ hình động 103 3.6 Gắn kim loại lên than oxi hóa ứng dụng xử lí As nước 105 3.6.1 Đặc trưng than oxi hóa sau gắn Mn Fe 106 3.6.2 Kết hấp phụ As vật liệu than oxi hóa gắn Mn Fe 110 3.6.2.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(III) As(V) 110 3.6.2.2 Ảnh hưởng nồng độ As đầu vào hàm lượng Mn, Fe mang lên than oxi hóa đến khả hấp phụ As(III) 111 3.6.2.3 Ảnh hưởng nồng độ As đầu vào hàm lượng Fe, Mn gắn than đến khả hấp phụ As(V) .114 3.7 Ứng dụng xử lí nước chứa Cr(VI), amoni 116 3.7.1 Khả xử lí Cr(VI) than hoạt tính mơ hình động 116 3.7.2 Ứng dụng xử lí amoni nước cấp 120 KẾT LUẬN .123 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .124 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ .125 TÀI LIỆU THAM KHẢO .126 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh AC Than hoạt tính Activated carbon SEM Hiển vi điện tử quét Scanning Electron Microscopy IR Quang phổ hồng ngoại BET Phương pháp đo diện tích bề mặt Brunauer riêng BET ASTM EDX Ingrared Spectroscopy – Emmett Teller Tiêu chuẩn thử nghiệm vật liệu American Society for Hiệp hội Mỹ Testing And Materials Phổ lượng tán xạ tia X Energy-dispersive spectroscopy pHpzc Giá trị pH điểm trung hòa điện Point of zero charge tích TLTK Tài liệu tham khảo QCVN Quy chuẩn Việt Nam BYT Bộ y tế – X-ray DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính than hoạt tính sản xuất từ nguồn gốc khác [24] 15 Bảng 1.2 Thuận lợi bất lợi phương pháp biến tính than hoạt tính 22 Bảng 1.3 Mối tương quan RL dạng mơ hình [94] 37 Bảng 3.1 Bảng tổng kết mẫu than thu sau oxi hóa HNO3 xử lí bề mặt NaOH 56 Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố than hoạt tính than oxi hóa 58 Bảng 3.3 Kết phân tích phổ hồng ngoại than hoạt tính than biến tính61 Bảng 3.4 Bề mặt riêng đặc trưng mao quản than trước sau oxi hóa .64 Bảng 3.5 Bề mặt riêng đặc trưng mao quản than trước sau oxi hóa tác nhân khác 65 Bảng 3.6 Kết chuẩn độ Boehm than oxi hóa HNO3 .67 Bảng 10 3.7 Kết chuẩn độ Boehm pHpzc than oxi hóa 69 Bảng 11 3.8 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ NH4+ mẫu than oxi hóa HNO3 với thời gian khác theo Langmuir 74 Bảng 12 3.9 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ NH4+ mẫu than OAC10-4 OAC10-4Na theo Langmuir 78 Bảng 13 3.10 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ NH4+ mẫu than ACKMnO4 OACKMnO4-Na theo Langmuir .79 Bảng 14 3.11 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ NH4+ mẫu than ACK2Cr2O7 than OACK2Cr2O7-Na theo Langmuir 80 Bảng 15 3.12 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ NH4+ theo Langmuir Freundlich 91 Bảng 16 3.13 Một số nghiên cứu khả hấp phụ NH4+ than hoạt tính .92 Bảng 17 3.14 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ Ca2+ theo Langmuir Freundlich 93 Bảng 18 3.15 Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ Cr3+ theo Langmuir Freundlich 95 Bảng 19 3.16 Bảng tính tốn thông số cột trao đổi với NH4+ .96 Bảng 20 3.17 Tổng kết thơng số thí nghiệm trao đổi với NH4+ 100 Bảng 21 3.18 Tổng kết tham số hấp phụ NH4+theo phương trình động học hấp phụ Bohart – Adam Thomas 101 Bảng 22 3.19 Thành phần nguyên tố than biến tính sau gắn Mn 7%, Fe 5% 108 Bảng 23 3.20 Hàm lượng Fe, Mn than hoạt tính, than biến tính, than gắn Fe, Mn 108 Bảng 24 3.21 Các thông số đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ As(III), As(V) 115 Bảng 25 3.22 Tổng kết thông số hấp phụ Cr(VI) 119 Bảng 26 3.23 Tổng kết tham số khử/hấp phụ Cr(VI) theo mơ hình Bohart – Adam, Yoon Nelson Thomas .120 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ Pham Thi Hai Thinh, Tran Hong Con, Phuong Thao, Phan Do Hung, Research on ion exchange capacity of oxidized activated carbon Vietnam Journal of science and technology, 55 (4C), 2017, 245-250 Phạm Thị Hải Thịnh, Trần Hồng Côn, Phương Thảo, Nghiên cứu khả tái sinh than OACNa sau trình trao đổi với ion N-NH4+ Tạp chí Hóa học, 55 (5e12), 2017, 306-310 Pham Thi Hai Thinh, Tran Hong Con, Phuong Thao, Modification of oxidized activated carbon surface by Fe and Mn for arsenic removal from aquerous solution Vietnam Journal of science and technology, 56 (2C), 2018, 80-87 Phạm Thị Hải Thịnh, Trần Hồng Côn, Phương Thảo, Nghiên cứu khả khử than hoạt tính với chất oxi hóa khác ứng dụng xử lí Cr(VI), Mn(VII), Tạp chí Hóa học, 56(6E1), 2018, 36-39 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên Môi trường, “Báo cáo trạng môi trường quốc gia 2016.” Hà Nội, 2016 [2] Lei Li, Patricia A Quinlivan, Detlef R.U Knappe, “Effects of activated carbon surface chemistry and pore structure on adsorption of organic contaminants from aqueous solution,” Carbon N Y., vol 40, pp 2085–2100, 2002 [3] H Sun, X He, Y Wang, F S Cannon, H Wen, and X Li, “Nitric acidanionic surfactant modified activated carbon to enhance cadmium(II) removal from wastewater: preparation conditions and physicochemical properties,” Water Sci Technol., vol 78, no 7, pp 1489–1498, 2018 [4] Y F Jia and K M Thomas, “Adsorption of cadmium ions on oxygen surface sites in activated carbon,” Langmuir, vol 16, no 3, pp 1114–1122, 2000 [5] Bộ Tài nguyên Môi trường, “Báo cáo trạng môi trường quốc gia 2017.” Hà Nội, 2017 [6] Bộ Y tế, Báo cáo thống kê Bộ Y tế 2017 Hà Nội, 2017 [7] Sở Tài nguyên Môi trường thành phố Hồ Chí Minh, “Báo cáo trạng mơi trường thành phố Hồ Chí Minh.” Thành phố Hồ Chí Minh, 2015 [8] Cơng ty Cổ phần nước Môi trường Việt Nam, Khảo sát trạng cấp nước cho đô thị Hà Nội, 2017 [9] Phạm Quý Nhân, Báo cáo kết đề tài khoa học công nghệ năm 2007 2008, Đại học Mỏ Hà Nội, 2008 [10] Nguyễn Xuân Hiển, Cao Xuân Mai, Nghiên cứu xử lý amoni nước ngầm ứng dụng kỹ thuật trao đổi ion vật liệu trao đổi ion nhựa cationit Hà Nội: Đại học Bách khoa Hà Nội, 2009 [11] Cơng ty Vicen, “Mơ hình xử lý amoni trao đổi ion sử dụng vật liệu zeolite.” Sở Nông nghiệp phát triển nông thôn Hà Nội, Hà Nội, 2014 [12] Nguyễn Trọng Uyển, Trần Hồng Côn, Đỗ Thị Thủy, “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ sở than hoạt tính nano titan dioxit ứng dụng xử lý mơi trường,” Tạp chí hóa học, vol 50, no 3, pp 286–289, 2012 [13] Vũ Thị Mai, “Nghiên cứu chế tạo than biến tính từ lõi ngơ định hướng ứng 126 dụng xử lý amoni nước sinh hoạt,” Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường Học viện Khoa học Công nghệ, Hà Nội, 2018 [14] Phạm Thị Ngọc Lan, “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ phế phẩm nơng nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni nước,” Tạp chí Khoa học Kỹ thuật thủy lợi mơi trường, vol 52, pp 129–137, 2016 [15] Nguyễn Hoài Châu, “Xây dựng cơng nghệ xử lí amoni asen nước sinh hoạt.” Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội, 2006 [16] Lương Văn Anh, “Xử lý amoni nước ngầm bể lọc sinh học cần ứng dụng mở rộng ccho hệ thống cấp nước nông thôn,” Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường, vol 43, pp 43–47, 2013 [17] Trần Hồng Côn, Xử lý asen cho nguồn nước cấp Hà Nội: Sở Khoa học Công nghệ Hà Nội, 2006 [18] Phạm Văn Lâm, Hồn thiện cơng nghệ chế tạo thiết bị xử lý nước nhiễm asen sử dụng vật liệu hấp phụ hiệu cao NC-F20 cho vùng nông thôn Hà Nam Hà Nội: Bộ Nông nghiệp phát triển nơng thơn, 2013 [19] Lê Hồng Việt, Nguyễn Hữu Chiếm, Huỳnh Long Toản, Phan Thanh Thuận, “Xử lý nước đất ô nhiễm arsenic qui mô hộ gia đình,” Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ, vol 25, pp 36–43, 2013 [20] Phạm Thị Mai Hương, Phạm Thị Thanh Yên, Trần Hồng Côn, “Nghiên cứu khả hấp phụ asen nước ngầm vật liệu biến tính từ bùn đỏ tây nguyên,” Tạp chí Khoa học Công nghệ, vol 45, pp 38–43, 2018 [21] Viện Công nghệ môi trường, “Hệ thống lọc bền vững khử asen nước Đồng sông Hồng Việt Nam.” Hà Nội, 2018 [22] H Marsh and F Rodríguez-Reinoso, Activated Carbon New York: Elsevier Science & Technology Books, 2006 [23] M G Roop Chand Bansal, Activated Carbon Adsorption Boca Raton: Taylor & Francis, 2005 [24] M A Tadda et al., “A review on activated carbon: process, application and prospects,” J Adv Civ Eng Pract Res., vol 2, no 1, pp 7–13, 2016 [25] T Karanfil, S Carolina, and J E Kilduff, “Role of Granular Activated Carbon Surface Chemistry on the Adsorption of Organic Compounds 127 Priority Pollutants,” vol 33, no 18, pp 3217–3224, 1999 [26] J Angel Menéndez, Jonathan Phillips, Bo Xia, and Ljubisa R Radovic, “On the Modification and Characterization of Chemical Surface Properties of Activated Carbon: In the Search of Carbons with Stable Basic Properties,” Langm, vol 12, pp 4404–4410, 1996 [27] C L Mangun, K R Benak, M A Daley, and J Economy, “Oxidation of activated carbon fibers: Effect on pore size, surface chemistry, and adsorption properties,” Chem Mater., vol 11, no 12, pp 3476–3483, 1999 [28] Y Otake and R G Jenkins, “Characterization of oxygen-containing surface complexes created on a microporous carbon by air and nitric acid treatment,” Carbon N Y., vol 31, no 1, pp 109–121, 1993 [29] A Miyazaki, Ã K Shibazaki, Y Nakano, M Ogawa, and I Balint, “Efficient Catalytic Reduction of Concentrated Nitric Acid on the Adsorption Sites of Activated Carbon,” Chem Lett., vol 33, no 4, pp 418–419, 2004 [30] C Pevida, M G Plaza, B Arias, J Fermoso, F Rubiera, and J J Pis, “Surface modification of activated carbons for CO2 capture,” Appl Surf Sci., vol 254, no 22, pp 7165–7172, 2008 [31] M G Plaza, C Pevida, J J Pis, and F Rubiera, “Evaluation of the cyclic capacity of low-cost carbon adsorbents for post-combustion CO2 capture,” Energy Procedia, vol 4, pp 1228–1234, 2011 [32] W Shen, Z Li, and Y Liu, “Surface Chemical Functional Groups Modification of Porous Carbon,” Recent Patents Chem Eng., vol 1, pp 27– 40, 2008 [33] V Strelko, D J Malik, and M Streat, “Characterisation of the surface of oxidised carbon adsorbents,” Carbon N Y., vol 40, no 1, pp 94–104, 2002 [34] S J Park and Y S Jang, “Pore structure and surface properties of chemically modified activated carbons for adsorption mechanism and rate of Cr(VI),” J Colloid Interface Sci., vol 249, no 2, pp 458–463, 2002 [35] M Domingo-García, F J López-Garzón, and M Pérez-Mendoza, “Effect of some oxidation treatments on the textural characteristics and surface chemical nature of an activated carbon,” J Colloid Interface Sci., vol 222, no 2, pp 128 233–240, 2000 [36] C Y Yin, M K Aroua, and W M A W Daud, “Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions,” Sep Purif Technol., vol 52, no 3, pp 403–415, 2007 [37] L Monser and N Adhoum, “Modified activated carbon for the removal of Pb(II), Cd(II) and Cr(III),” Sep Purif Technol., vol 26, pp 137–146, 2002 [38] D Aggarwal, “Adsorption of chromium by activated carbon from aqueous solution,” Carbon N Y., vol 37, no 12, pp 1989–1997, 1999 [39] H Bin Hoang, H J Abanto-Chavez, I A Kozhemyakina, K B Hoang, and O N Temkin, “Adsorption of Zn(OAc)2 from aqueous solutions on the surface of activated carbons modified with acetic acid,” Russ J Appl Chem., vol 76, no 9, pp 1418–1422, 2003 [40] H F Gorgulho, J P Mesquita, F Gonỗalves, M F R Pereira, and J L Figueiredo, “Characterization of the surface chemistry of carbon materials by potentiometric titrations and temperature-programmed desorption,” Carbon N Y., vol 46, no 12, pp 1544–1555, 2008 [41] B Cagnon, X Py, A Guillot, J P Joly, and R Berjoan, “Pore structure modification of pitch-based activated carbon by NaOCl and air oxidation/pyrolysis cycles,” Microporous Mesoporous Mater., vol 80, no 1– 3, pp 183–193, 2005 [42] G Zhang, S Sun, D Yang, J P Dodelet, and E Sacher, “The surface analytical characterization of carbon fibers functionalized by H2SO4/HNO3 treatment,” Carbon N Y., vol 46, no 2, pp 196–205, 2008 [43] O U & G A Franco Cataldo, Mihai V Putz, “Surface Modification of Activated Carbon Fabric with Ozone - Part 3 : Thermochemical Aspects and Electron Spin Resonance,” Fullerenes, Nanotub Carbon Nanostructures, vol 24, no 6, pp 1536–1546, 2016 [44] Z Jiang et al., “Activated carbons chemically modified by concentrated H2SO4 for the adsorption of the pollutants from wastewater and the dibenzothiophene from fuel oils,” Langmuir, vol 19, no 3, pp 731–736, 2003 129 [45] H P Boehm, “Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment,” Carbon N Y., vol 40, pp 145–149, 2002 [46] H L Chiang, C P Huang, and P C Chiang, “The surface characteristics of activated carbon as affected by ozone and alkaline treatment,” Chemosphere, vol 47, no 3, pp 257–265, 2002 [47] J Przepiórski, “Enhanced adsorption of phenol from water by ammoniatreated activated carbon,” J Hazard Mater., vol 135, no 1–3, pp 453–456, 2006 [48] Lj V Rajkovíc and M Dj.Ristic, “Sorption of Boric Acid and Borax By Activated carbon impregnated with various compound,” Carbon N Y., vol 34, no 6, pp 769–774, 1996 [49] E Sayan, “Ultrasound-assisted preparation of activated carbon from alkaline impregnated hazelnut shell: An optimization study on removal of Cu2+ from aqueous solution,” Chem Eng J., vol 115, pp 213–218, 2006 [50] M Santiago, F Stüber, A Fortuny, A Fabregat, and J Font, “Modified activated carbons for catalytic wet air oxidation of phenol,” Carbon N Y., vol 43, no 10, pp 2134–2145, 2005 [51] K Zhang, W H Cheung, and M Valix, “Roles of physical and chemical properties of activated carbon in the adsorption of lead ions,” Chemosphere, vol 60, no 8, pp 1129–1140, 2005 [52] P Pratumpong and S Toommee, “Utilization of zinc chloride for surface modification of activated carbon derived from Jatropha curcas L for absorbent material,” Data Br., vol 9, pp 970–975, 2016 [53] C O Ania, J B Parra, and J J Pis, “Influence of oxygen-containing functional groups on active carbon adsorption of selected organic compounds,” Fuel Process Technol., vol 79, no 3, pp 265–271, 2002 [54] M M Maroto-Valer, I Dranca, T Lupascu, and R Nastas, “Effect of adsorbate polarity on thermodesorption profiles from oxidized and metalimpregnated activated carbons,” Carbon N Y., vol 42, no 12–13, pp 2655– 2659, 2004 [55] R Rios, R.V.A., Alves, D.E., Dalmazio, I., Bento, S.F.V., Donnici, C.L and 130 Lago, “Tailoring activated carbon by surface chemical modification with O, S and N containing molecule,” Mater Res., vol 6, no 2, pp 129–135, 2003 [56] A Aburub and D E Wurster, “Phenobarbital interactions with derivatized activated carbon surfaces,” J Colloid Interface Sci., vol 296, no 1, pp 79– 85, 2006 [57] H Ma, X Ji, Z Tian, G Fang, and G Yang, “Adsorption removal of inhibiting compounds by modified activated carbon,” J Energy Nat Resour., vol 6, no 2, pp 24–30, 2017 [58] E A Emam, “Modified Activated Carbon and Bentonite Used to Adsorb Petroleum Hydrocarbons Emulsified in Aqueous Solution,” Am J Environ Prot., vol 2, no 6, p 161, 2013 [59] A Allwar, R Hartati, and I Fatimah, “Effect of nitric acid treatment on activated carbon derived from oil palm shell,” in AIP Conference Proceeding, 2017, vol 1823 [60] J P Chen and S Wu, “Acid/Base-Treated Activated Carbons: Characterization of Functional Groups and Metal Adsorptive Properties,” Langmuir, vol 20, no 6, pp 2233–2242, 2004 [61] W H Cheung, S S Y Lau, S Y Leung, A W M Ip, and G McKay, “Characteristics of chemical modified activated carbons from bamboo scaffolding,” Chinese J Chem Eng., vol 20, no 3, pp 515–523, 2012 [62] A Edwin Vasu, “Surface Modification of Activated Carbon for Enhancement of Nickel(II) Adsorption,” E-Journal Chem., vol 5, no 4, pp 814–819, 2008 [63] N Soudani, S Souissi-najar, and A Ouederni, “Influence of Nitric Acid Concentration on Characteristics of Olive Stone Based Activated Carbon,” Chinese J Chem Eng., vol 21, no 12, pp 1425–1430, 2013 [64] T Bohli and A Ouederni, “Improvement of oxygen-containing functional groups on olive stones activated carbon by ozone and nitric acid for heavy metals removal from aqueous phase,” Environ Sci Pollut Res., vol 23, no 16, pp 15852–15861, 2016 [65] W Qiao, Y Korai, I Mochida, Y Hori, and T Maeda, “Preparation of an activated carbon artifact: Oxidative modification of coconut shell-based 131 carbon to improve the strength,” Carbon N Y., vol 40, no 3, pp 351–358, 2002 [66] M F R Pereira, S F Soares, J J M Órfão, and J L Figueiredo, “Adsorption of dyes on activated carbons: Influence of surface chemical groups,” Carbon N Y., vol 41, no 4, pp 811–821, 2003 [67] B K Pradhan and N K Sandle, “Effect of different oxidizing agent treatments on the surface properties of activated carbons,” Carbon N Y., vol 37, pp 1323–1332, 1999 [68] A M Youssef and T El-nabarawy, “Modified Activated Carbons from Olive Stones for the Removal of Heavy Metals,” vol 7, no 1, pp 1–8, 2006 [69] R Tsunoda, T Ozawa, and J Ando, “Ozone Treatment of Coal- and Coffee Grounds-Based Active Carbons : Water Vapor Adsorption and Surface Fractal Micropores,” J Colloid Interface Sci., vol 205, pp 265–270, 1998 [70] R Considine, R Denoyel, P Pendleton, R Schumann, and S Wong, “The influence of surface chemistry on activated carbon adsorption of 2methylisoborneol from aqueous solution,” Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp., vol 179, pp 271–280, 2001 [71] H L Chiang, P C Chiang, and C P Huang, “Ozonation of activated carbon and its effects on the adsorption of VOCs exemplified by methylethylketone and benzene,” Chemosphere, vol 47, no 3, pp 267–275, 2002 [72] H.Vandés, M Sánchez-Polo, J Rivera-Utrilla, C A Zaror, “Effect of Ozone Treatment on Surface Properties of Activated Carbon,” Langmuir, vol 18, pp 2111–2116, 2002 [73] Kunio Kawamoto, Kengo Ishimaru, Yuji Imamura, “Reactivity of wood charcoal with ozone,” Japan Wood Res Soc., vol 51, pp 66–72, 2005 [74] S Park and S Jin, “Effect of ozone treatment on ammonia removal of activated carbons,” Sci Direct, vol 286, pp 417–419, 2005 [75] A A M Daifullah, S M Yakout, and S A Elreefy, “Adsorption of fluoride in aqueous solutions using KMnO4-modified activated carbon derived from steam pyrolysis of rice straw,” J Hazard Mater., vol 147, no 1–2, pp 633– 643, 2007 132 [76] S Mopoung and T Bunterm, “KMnO4 modified carbon prepared from waste of pineapple leaf fiber production processing for removal of ferric ion from aqueous solution,” Am J Appl Sci., vol 13, no 6, pp 814–826, 2016 [77] N chuan Feng, W Fan, M lin Zhu, and G X Yi, “Adsorption of Cd2+ in aqueous solutions using KMnO4-modified activated carbon derived from Astragalus residue,” Trans Nonferrous Met Soc China (English Ed., vol 28, no 4, pp 794–801, 2018 [78] J Zhang, “Phenol Removal from Water with Potassium Permanganate Modified Granular Activated Carbon,” J Environ Prot (Irvine, Calif)., vol 4, no May, pp 411–417, 2013 [79] E Deliyanni, T J Bandosz, and K A Matis, “Impregnation of activated carbon by iron oxyhydroxide and its effect on arsenate removal,” J Chem Technol Biotechnol., vol 88, no 6, pp 1058–1066, 2013 [80] T Raychoudhury, F Schiperski, and T Scheytt, “Distribution of iron in activated carbon composites: Assessment of arsenic removal behavior,” Water Sci Technol Water Supply, vol 15, no 5, pp 990–998, 2015 [81] M R Yu, Y Y Chang, and J K Yang, “Application of activated carbon impregnated with metal oxides to the treatment of multi-contaminants,” Environ Technol (United Kingdom), vol 33, no 14, pp 1553–1559, 2012 [82] C K Ahn, D Park, S H Woo, and J M Park, “Removal of cationic heavy metal from aqueous solution by activated carbon impregnated with anionic surfactants,” J Hazard Mater., vol 164, no 2–3, pp 1130–1136, 2009 [83] B Agarwal, P K Thakur, and C Balomajumder, “Use of Iron-Impregnated Granular Activated Carbon for Co-Adsorptive Removal of Phenol and Cyanide: Insight Into Equilibrium and Kinetics,” Chem Eng Commun., vol 200, no 9, pp 1278–1292, 2013 [84] R Sandoval, A M Cooper, K Aymar, A Jain, and K Hristovski, “Removal of arsenic and methylene blue from water by granular activated carbon media impregnated with zirconium dioxide nanoparticles,” J Hazard Mater., vol 193, pp 296–303, 2011 [85] S Wang et al., “Manganese oxide-modified biochars: Preparation, 133 characterization, and sorption of arsenate and lead,” Bioresour Technol., vol 181, pp 13–17, 2015 [86] Lê Văn Khu, Đặng Văn Cử, Lương Thị Thủy, “Nghiên cứu tính chất than hấp phụ BTX than hoạt tính Trà Bắc,” Tạp chí hóa học, vol 53, no 4E2, pp 74–80, 2015 [87] Nguyễn Thị Thanh Hải, “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ sở biến tính than hoạt tính ứng dụng xử lý thủy ngân mơi trường nước, khơng khí.” Học viện Khoa học Cơng nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội, 2017 [88] Trịnh Xuân Đại, “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nước.” Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2011 [89] Nguyễn Vân Hương, “Nghiên cứu biến tính bề mặt than hoạt tính Trà Bắc khảo sát khảo sát khả hấp phụ số phẩm màu nước thải dệt nhuộm,” Quản lý tài nguyên rừng môi trường, vol 1, pp 56–60, 2017 [90] Thu Thuy Luong Thi, Le Van Khu, “Adsorption behavior of Pb (II) in aqueous solution using coffee husk-based activated carbon modified by nitric acid,” Am J Eng Res., vol 5, no 4, pp 120–129, 2016 [91] Bùi Minh Quý, “Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb(II), Cr(VI) Cd(II),” Luận án tiến sỹ Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội, 2015 [92] Y S Ho and G Mckay, “A comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents,” Trans IChemE, vol 76, pp 332–340, 1998 [93] G P Jeppu and T P Clement, “A modified Langmuir-Freundlich isotherm model for simulating pH-dependent adsorption effects,” J Contam Hydrol., vol 129–130, pp 46–53, 2012 [94] Y Ho and A E Ofomaja, “Pseudo-second-order model for lead ion sorption from aqueous solutions onto palm kernel fiber,” J Hazard Mater., vol B129, pp 137–142, 2006 134 [95] Z Aksu and F Gönen, “Biosorption of phenol by immobilized activated sludge in a continuous packed bed: Prediction of breakthrough curves,” Process Biochem., vol 39, no 5, pp 599–613, 2004 [96] Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải Hà Nội: Nhà xuất thống kê, 2002 [97] P Vassileva, P Tzvetkova, and R Nickolov, “Removal of ammonium ions from aqueous solutions with coal-based activated carbons modified by oxidation,” Fuel, vol 88, no 2, pp 387–390, 2008 [98] F Liu et al., “Efficient static and dynamic removal of Sr(II) from aqueous solution using chitosan ion-imprinted polymer functionalized with dithiocarbamate,” J Environ Chem Eng., vol 3, no 2, pp 1061–1071, 2015 [99] M Goyal and M Bhagat, “Dynamic adsorption of Pb(II) ions from aqueous solution using activated carbon beds,” Indian J Eng Mater Sci., vol 17, no 5, pp 367–372, 2010 [100] Inamuddin, Mohammad Luqman, Ion Exchange Technology - Theory and Materials 2012 [101] W Wu et al., “Influence of pyrolysis temperature on lead immobilization by chemically modified coconut fiber-derived biochars in aqueous environments,” Environ Sci Pollut Res., vol 23, no 22, pp 22890–22896, 2016 [102] S M Yakout, A E H M Daifullah, and S A El-reefy, “Pore Structure Characterization of Chemically Modified Biochar Derived From Rice Straw,” Environ Eng Manag J., vol 14, no 2, pp 473–480, 2015 [103] N Fiol and I Villaescusa, “Determination of sorbent point zero charge: Usefulness in sorption studies,” Environ Chem Lett., vol 7, no 1, pp 79–84, 2009 [104] M Kosmulski, “The pH-dependent surface charging and points of zero charge,” J Colloid Interface Sci., vol 253, pp 77–87, 2002 [105] S L Goertzen, K D Thériault, A M Oickle, A C Tarasuk, and H A Andreas, “Standardization of the Boehm titration Part I CO2expulsion and endpoint determination,” Carbon N Y., vol 48, no 4, pp 1252–1261, 2010 135 [106] R B Fidel, D A Laird, and M L Thompson, “Evaluation of Modified Boehm Titration Methods for Use with Biochars,” J Environ Qual., vol 42, no 6, p 1771, 2013 [107] M Eichelbaum, A B Siemer, R J Farrauto, and M J Castaldi, “The impact of urea on the performance of metal-exchanged zeolites for the selective catalytic reduction of NOx-Part II Catalytic, FTIR, and NMR studies,” Appl Catal B Environ., vol 97, no 1–2, pp 98–107, 2010 [108] L Wang et al., “Nitric acid-treated carbon fibers with enhanced hydrophilicity for Candida tropicalis immobilization in xylitol fermentation,” Materials (Basel)., vol 9, no 3, pp 119–123, 2016 [109] B Saha, M H Tai, and M Streat, “Study of activated carbon after oxidation and subsequent treatment Characterization,” Trans IChemE, vol 79, pp 211– 217, 2001 [110] G Huang, J X Shi, and T A G Langrish, “Removal of Cr(VI) from aqueous solution using activated carbon modified with nitric acid,” Chem Eng J., vol 152, no 2–3, pp 434–439, 2009 [111] J Jaramillo, P M Álvarez, and V Gómez-Serrano, “Oxidation of activated carbon by dry and wet methods surface chemistry and textural modifications,” Fuel Process Technol., vol 91, no 11, pp 1768–1775, 2010 [112] X Lu, J Jiang, K Sun, X Xie, and Y Hu, “Surface modification, characterization and adsorptive properties of a coconut activated carbon,” Appl Surf Sci., vol 258, no 20, pp 8247–8252, 2012 [113] D Borah, S Satokawa, S Kato, and T Kojima, “Surface-modified carbon black for As(V) removal,” J Colloid Interface Sci., vol 319, no 1, pp 53– 62, 2008 [114] Z L Deng, M N Liang, H H Li, and Z J Zhu, “Advances in preparation of modified activated carbon and its applications in the removal of chromium (VI) from aqueous solutions,” IOP Conf Ser Earth Environ Sci., vol 39, no 1, 2016 [115] L Y Zhang, H Y Zhang, W Guo, and Y L Tian, “Sorption characteristics and mechanisms of ammonium by coal by-products: Slag, honeycomb-cinder 136 and coal gangue,” Int J Environ Sci Technol., vol 10, no 6, pp 1309– 1318, 2013 [116] N Salgado-Gómez, M G Macedo-Miranda, and M T Olguín, “Chromium VI adsorption from sodium chromate and potassium dichromate aqueous systems by hexadecyltrimethylammonium-modified zeolite-rich tuff,” Appl Clay Sci., vol 95, pp 197–204, 2014 [117] L M Le Leuch and T J Bandosz, “The role of water and surface acidity on the reactive adsorption of ammonia on modified activated carbons,” Sci Direct, vol 45, pp 568–578, 2007 [118] A A Halim, M T Latif, and A Ithnin, “Ammonia Removal from Aqueous Solution Using Organic Acid Modified Activated Carbon,” World Appl Sci J., vol 24, no 1, pp 1–6, 2013 [119] X Cui, H Hao, C Zhang, Z He, and X Yang, “Capacity and mechanisms of ammonium and cadmium sorption on different wetland-plant derived biochars,” Sci Total Environ., vol 539, pp 566–575, 2016 [120] T M Vu et al., “Removing ammonium from water using modified corncobbiochar,” Sci Total Environ., vol 579, pp 612–619, 2017 [121] J Rivera-Utrilla and M Sánchez-Polo, “Adsorption of Cr(III) on ozonised activated carbon Importance of Cπ - Cation interactions,” Water Res., vol 37, no 14, pp 3335–3340, 2003 [122] D Karadag, E Akkaya, A Demir, A Saral, M Turan, and M Ozturk, “Ammonium Removal from Municipal Landfill Leachate by Clinoptilolite Bed Columns : Breakthrough Modeling and Error Analysis,” Ind Eng Chem Res., vol 47, pp 9552–9557, 2008 [123] S Kizito, S Wu, S Mdondo, L Guo, and R Dong, “Evaluation of ammonium adsorption in biochar- fi xed beds for treatment of anaerobically digested swine slurry : Experimental optimization and modeling,” Sci Total Environ., vol 563–564, pp 1095–1104, 2016 [124] S H Hasan, D Ranjan, and M Talat, “Agro-industrial waste ‘wheat bran’ for the biosorptive remediation of selenium through continuous up-flow fixed-bed column,” J Hazard Mater., vol 181, no 1–3, pp 1134–1142, 137 2010 [125] K B Payne and T M Abdel-Fattah, “Adsorption of arsenate and arsenite by iron-treated activated carbon and zeolites: Effects of pH, temperature, and ionic strength,” J Environ Sci Heal - Part A Toxic/Hazardous Subst Environ Eng., vol 40, no 4, pp 723–749, 2005 [126] M Jang, W F Chen, F S Cannon, “Preloading Hydrous Ferric Oxide into Granular Activated Carbon for Arsenic Removal,” Environ Sci Technol, vol 42, pp 3369–3374, 2008 [127] D W Oscarson, P M Huang, and W K Liaw, “Role of manganese in the oxidation of arsenite by freshwater lake sediments,” Clays Clay Miner., vol 29, no 3, pp 219–225, 1981 [128] Y Y Chang, K S Kim, J H Jung, J K Yang, and S M Lee, “Application of iron-coated sand and manganese-coated sand on the treatment of both As(III) and As(V),” Water Sci Technol., vol 55, no 1–2, pp 69–75, 2007 [129] Y Y Chang, K H Song, and J K Yang, “Removal of As(III) in a column reactor packed with iron-coated sand and manganese-coated sand,” J Hazard Mater., vol 150, no 3, pp 565–572, 2008 [130] E Deliyanni and T J Bandosz, “Importance of carbon surface chemistry in development of iron-carbon composite adsorbents for arsenate removal,” J Hazard Mater., vol 186, no 1, pp 667–674, 2011 [131] L Zeng, “A method for preparing silica-containing iron(III) oxide adsorbents for arsenic removal,” Water Res., vol 37, pp 4351–4358, 2003 [132] P Mondal, C B Majumder, and B Mohanty, “Effects of adsorbent dose, its particle size and initial arsenic concentration on the removal of arsenic, iron and manganese from simulated ground water by Fe3+impregnated activated carbon,” J Hazard Mater., vol 150, no 3, pp 695–702, 2008 [133] D Mohan and C U Pittman, “Activated carbons and low cost adsorbents for remediation of tri- and hexavalent chromium from water,” vol 137, pp 762– 811, 2006 [134] K K Krishnani and S Ayyappan, “Heavy Metals Remediation of Water Using Plants and Lignocellulosic Agrowastes,” Rev Env Contam Toxicol, 138 vol 188, pp 59–84, 2006 [135] J Lee, M Kim, and Y Lee, “Selective Removal of Cr ( VI ) and Cr ( III ) in Aqueous Solution by Surface Modified Activated Carbon,” Carbon Lett., vol 9, no 1, p pp 23-27, 2008 [136] M Owlad, M K Aroua, and W M A Wan Daud, “Hexavalent chromium adsorption on impregnated palm shell activated carbon with polyethyleneimine,” Bioresour Technol., vol 101, no 14, pp 5098–5103, 2010 [137] S Babel and T A Kurniawan, “Cr(VI) removal from synthetic wastewater using coconut shell charcoal and commercial activated carbon modified with oxidizing agents and/or chitosan,” Chemosphere, vol 54, no 7, pp 951–967, 2004 [138] S X Liu, X Chen, X Y Chen, Z F Liu, and H L Wang, “Activated carbon with excellent chromium(VI) adsorption performance prepared by acid-base surface modification,” J Hazard Mater., vol 141, no 1, pp 315–319, 2007 [139] M Pang, L Xu, N Kano, and H Imaizumi, “Adsorption of chromium (VI) onto activated carbon modified with KMnO4,” J Chem Eng., vol 9, pp 280–287, 2015 [140] R Leyva Ramos, A Juarez Martinez, R M Guerrero Coronado, “Adsorption of chromium(VI) from aqueous solutions on activated carbon,” Water Sci Technol., vol 30, no 9, pp 191–197, 1994 [141] P L C Z Reddad, C Gerente, Y Andres, “Mechanisms of Cr(III) and Cr(VI) removal from aqueous solutions by sugar beet pulp,” Environ Technol., vol 24, pp 257–264, 2008 [142] J Lakatos, S D Brown, and C E Snape, “Coals as sorbents for the removal and reduction of hexavalent chromium from aqueous waste streams,” Fuel, vol 81, pp 691–698, 2002 139 ... chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu xử lí số chất độc tồn dạng ion nước? ?? Mục tiêu luận án: Nghiên cứu chế tạo xác định đặc trưng vật liệu than hoạt tính biến tính phương... - Phạm Thị Hải Thịnh NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH LÀM VẬT LIỆU XỬ LÍ MỘT SỐ CHẤT ĐỘC TỒN TẠI DƯỚI DẠNG ION TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường Mã số: 52 03 20 LUẬN ÁN TIẾN... trung vào trình bày biến tính than hoạt tính phương pháp hóa học Biến tính than hoạt tính Biến tính hóa học Xử lý axit Xử lý bazơ Biến tính vật lý Oxi hóa Gắn kim loại Xử lý nhiệt UV/Vi sóng