Nghiên cứu loại bỏ asen trong nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt bằng vật liệu cát đen biến tính

Đường đẳng nhiệt hấp phụ tại một nhiệt độ nào đó được thiết lập bằng cách cho một lượng xác định chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị[r]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỞNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN _ *** _

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU LOẠI BÒ ASEN TRONG NƯỚC NGẰM ĐẺ SẢN XUẤT NƯỚC SINH HOẠT

BẢNG VẬT LIỆU CÁT ĐEN BIẾN TÍNH MẲ SĨ: QT-08-18

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: ThS NGUYỄN THỊ HẠNH CÁC CÁN B ộ THAM GIA: CN HÀ MINH NGỌC

ĐA! H O C Q l 'O C G /» m.A '.ị.-; TltUNG TÁv Tí,

BÁO CÁO TÓM TẤT

1 Tin đề tài:

“Nghiên cứu loại bỏ asen nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt vật liệu cát đen biến tính”

Mã sổ: QT-08-18

2 Chủ trì đề tài: ThS Nguyễn Thị Hạnh

3 Cán tham gia: CN Hà Minh Ngọc 4 Mục tiêu nội dung nghiên cửu:

a Mục tiêu: Chế tạo vật liệu mangan dioxit bọc cát; nghiên cứu đặc trưng vật liệu thu phương pháp vật lý hỏa lý; nghiên cứu yếu tổ ảnh hưởng tới trinh hấp phụ asen vật liệu mangan -dioxit bọc cát

b Nội dung nghiên cứu: Chế tạo vật liệu mangan dioxit bọc cát nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ vật liệu Cụ thể sau:

s Chế tạo vật liệu mangan đioxit bọc cát cách tạo lớp mangan dioxit bọc cát từ nguồn nguyên liệu phổ biến cát đen, dung dịch KMn04 sổ hóa chất khác

s Đặc trưng vật liệu chế tạo phương pháp vật lý đại.

S Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ asen.

S Nghiên cứu xác định thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu chế tạo.

S Nghiên cứu khả hấp phụ asen vật liệu chế tạo điều kiện tĩnh.

s Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu chế tạo.

5 Các kết đạt được

a Nội dung khoa học: Qua trình chế tạo vật liệu, nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu MnƠ2 bọc cát thu kết sau:

s Chế tạo thành công vật liệu MnƠ2 bọc cát, xác định đặc trưng vật liệu thu qua chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM

bàng dung dịch NaỌH

s Khảo sát khả hấp phụ asen vật liệu Mnơ2 bọc cát mẫu nước tại Trung tâm Mầm non, xã Đồng Du, huyện Bình Lục, tinh Hà Nam Kết cho thấy: Mâu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen 0,4924mg/l sau khỉ cho qua cột hấp phụ nồng độ asen giảm 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn nước ăn uổng sinh hoạt (<0,01mg/l)

Đề tài góp phần vào xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen Chúng hy vọng thcn'gian tới cỏ nghiên cứu mở rộng vật liệu xử lý asen nhằm đưa vật liệu cho hiệu xử lý tốt

b Bài báo khoa học

Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc Nghiên cứu khả hấp phụ asen vật liệu mangan dioxit bọc cát Đã gửi đăng tạp chí Hóa học, T47, sổ 2A, đãng tháng 2/2009

c Hướng dẫn khỏa luận tốt nghiệp: 01

Nghiên cứu khả hấp phụ asen vật liệu mangan dioxit bọc cát Sinh viên: Lê Minh Đức K49B - Ngành Cơng nghệ Hóa học

6 Tinh hình kinh ph ỉ đề tài:

Tổng kinh phí cấp: 20.000.000 đồng

Đã chi: 20.000.000 đồng

KHOA QUẢN LÍ CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI

PGS TS Nguyễn Văn Nội ThS Nguyễn Thị Hạnh

C QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI

SUMMARY REPORT OF THE SCIENTIFIC RESEARCH SUBJECT

1 Title o f subject:

"Removal of arsenic from ground water for producing drink water by using chemical modifed sand"

Code: QT-08-18

2 Head o f Subject: M.Sc Nguyen Thi Hanh

3 Participants: B.Sc Ha Minh Ngoc

4 Purpose and content o f research:

a Purpose: Manufacture material manganese dioxite to cover sand; research on the characteristics of materials obtained by physical and chemical methods, research on the effects of the factors on the arsenic adsorption

b Content: Preparation of adsorbent for removing of arsenic from groundwater and study on the effects of some factors on the adsorption efficiencies Detail:

s Preparation of manganene dioxite cover by sand from black sand, KMn04 and some other chemicals

s Determination of physical and chemical properties of adsorption material by some morden methods

s Study on the effect of pH, contact time on the adsorption ability and determine maximum adsorption capacity

s Research on the adsorption of material in two conditions: stừed and non stired.

5 The obtained results

a The main results in science and technology

s Adsorption material was prepared and its properties were investigated.

water.

b Results in training

01 undergraduate student in chemical engineering. c Publications

Nguyen Thi Hanh, Ha Minh Ngoc, 2009 Study on the treatment o f arsen by an adsorption method using mangane dioxite coated by sand Journal of Chemistry (Vol 47; No 2A, in press).

Head of the Subject

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

MỤC LỰC

MỞĐẦƯ 3

CHƯƠNG TỒNG QUAN 4

1 Giới thiệu chung Asen 4

1.1 Sự tôn asen tự nhiên 5

1.2 Tinh chất hoả lý asen 5

1.3 Độc tính asen 6

2 Tình trạng nhiễm asen giới Việt Nam

2 ỉ Ô nhiễm asen thể giới 8

2.2 Ô nhiễm asen Việt Nam 9

3 Một sổ phương pháp xử lý asen 12

3 ỉ Oxi hoả/ khử 12

3.2 Trao đổi ion 12

3.3 Kết tủa, cộng kết 12

3.4 Hấp phụ 12

3.4.1 Động học trình hấp phụ 13

3.4.2 Tốc độ (ịuả trình hấp p h ụ 13

3.4.3 Tải trọng hap phụ 14

3.4.4 Các phương trình trình hấp phụ 14

3.5 Các phương pháp vật lý 15

CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 17

1 Đổi tượng phương pháp nghiên cứu 17

ỉ L Đôi tượng nghiên cứu 17

1.2 Phương pháp nghiên cửu 17

2 Hoá chất, dụng cụ 17

2.1 Hoá chất 17

2.2 Dụng c ụ 18

2.3 Chế tạo vật liệu 18

2.4 Phân tích asen phương pháp so màu giấy tẩm thủy ngân Bromna 19

2.5 Phân tích asen phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 21

CHƯƠNG III KÉT QUẢ VẠ THẢO LUẠN 23

1 Nghiên cửu khả hấp phụ asen vật liệu mangan đioxit bọc cát 23

1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đên khả hâp phụ asen 23

1.2 Nghiên cửu xác định thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 23

1.3 Nghiên cửu khả hâp phụ asen vật liệu điêu kiện tĩnh 24

2 Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu 25

3 Khảo sát hấp phụ đổi với mẫu nước thực tế 26

3.1 Phương pháp lẩy mẫu bảo quản m ẫu 26

3.2 Phương pháp phân tích mâu 27

3.3 Kết qua 29

KẾT LUẬN 31

MỞ ĐÀU

Đối với bất ki quốc gia giới, tài nguyên nước nguồn tài nguyên vô quan trọng Mặc dù, nước chiếm 3/4 diện tích tồn cầu ỉượng nước sử dụng sinh hoạt lại

Cùng với phát triển xâ hội lồi người nhiễm cạn kiệt nguồn nước ngày trở lôi trầm trọng, đổi với nước bề mặL Chính vậy, nước ngầm trở thành nguồn nước để khai thác phục vụ nhu cầu sử dụng người

Nhưng đôi với việc sử dụng nước ngầm vấn đề ô nhiễm kim loại nước, đặc biệt asen Asen biết đến chất kịch độc, gây chết người bị nhiễm độc cấp tính bị nhiềm độc mãn tính gây nhiều loại bệnh khác nhau, có bệnh nan y ung thư da, phổi Từ xưa asen dạng hợp chất vô sử dụng nhử chất độc (thạch túi), lượng cực nhỏ Asen loại (0,1 - 0,2 gam) đủ gây chết người Mức độ nhẹ gây thương tổn mơ hay hệ thống thể sinh vật tiến triển thành ung thư

Hiện giới có hàng chục triệu người bị nhiễm bệnh đen rụng móng chân, sừng hoá da, ung thư da sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ asen cao Ở Việt Nam, tượng ô nhiễm Asen nước ngầm phát từ năm 1996 - 1997 Từ Văn Phịng UNICEF Hà Nội với nhà khoa học Việt Nam mờ nhiều đợt khảo sát hàm lượng Asen nước ngầm nhiều tinh như: Hà Nội, Nam Định, Hà Nam Kết khảo sát sơ cho thấy nguy nhiễm asen ữong nước ngầm Việt Nam rõ rệt tương đổi lớn

Do đó, việc hạn chế ô nhiễm Asen vấn đề nóng bỏng, cấp thiết nhằm bảo vệ sinh mạng cho người

CHƯƠNG TÒNG QUAN 1 Giói thiệu chang Asen

Asen ỉà nguyên tố tồn tự nhiên vỏ trái đất, nhiều loại khoáng vật Ở dạng nguyên chất asen kim loại màu xám, dạng không tồn tự nhiên Người ta thường tìm thấy asen dạng hợp chất với hay sổ nguyên tố khác ôxy, clo lưu huỳnh Asen thiên nhiên tồn tại thành phần mơi trường đất nuớc khơng khí, sinh học có liên quan chặt chẽ tới q trình địa chất, q trình sinh địa hố Các q trình làm cho asen có mặt số thành tạo địa chất phân tán hay tập trung nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường sống

Trên giới có nhiều nghiên cứu xác định hàm lượng Asen ừong đá, quặng, đất vị phong hố, nước, khơng khí Việt Nam ưong khoảng 10 năm gần đây, số nhà khoa học địa chất địa chất thuỷ vãn nghiên cửu tồn asen đá, quặng, đất vỏ phong hoá trầm tích bở rời, nước biển, nước mưa, nước ngầm bàng công cụ phương pháp phân tích đại thiết bị kích hoạt nơtron máy quang phổ hấp thụ nguyên tử, ICP - MS

Asen giải phóng vào mơi trường nước q trình ơxy hố khống sunfua khử khống ơxi hidroxit giàu asen Hiện tượng asen cỏ mặt nước ngầm có nhiều giả thiết khác chưa có thống Giả thiết thơng qua q trình thuỷ địa hố sinh địa hố, điều kiện địa chất thuỷ vãn mà asen xâm nhập vào môi trường nước

Hàm lượng asen nước ngầm phụ thuộc vào tính chất trạng thái mơi trường địa hoá Asen tồn ứong nước ngầm dạng H2AsCV (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAs042' (trong mơi trường kiềm) Hợp chất H3ASO3 hình thành chủ yếu mơi trường khử yếu Các hợp chất cùa asen với natri có tính hồ tan cao Những muối asen với canxi, magie hợp chất asen hữu môi trường pH gần trung tính, nghèo canxi thi độ hồ tan hom hợp chất hữu cơ, đặc biệt asen - axit fulvic bền vững có xu tăng theo độ pH tỷ lệ asen - axit fulvic Các hợp chất As5f hình thành theo phương thức

Như biết, asen nguyên tố vi lượng cần thiết cho phát triển người sinh vật asen có vai trò trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit hemoglobin

đá thải có ỉin asenopyrit lân cận khu mỏ Tại nhà máy tuyển quặng asenopyrít tách khơi khống vật có ích vào mơi trường Asenopyrit bị rửa lũa, dẫn đến hậu ỉà ỉượng lớn asen đượe đưa vào môi trường xung quanh, asenopyrit sau tách khôi quặng thành chất thải chất ngồi ười trơi vào sơng suối, gây nhiễm tràn lan.

Asen kết hợp với sổ nguyên tổ tạo thành hợp chất asen vơ khống vật, đá thiên thạch, Reagal (AsS), Orpiment (AS2S3 ), Arsenolite (AS2O3), Arsenopyrite (FeAs2, FeAsS, AsSb), Hợp chất asen với carbon hydrơ gọi hợp chất asen hữu Thường dạng hợp chất hữu asen độc hại so với hợp chất asen vô

I.ĩ Sự tồn cửa asen tự nhiên

Sự biến đổi sinh học quan sát vào kỳ 19 sử dụng giấy dán tường chứa sắc tố cỏ asen Sự biến đổi asen mơi trường chủ yếu q trình metyl hoá asen nấm, vi sinh vật vi khuẩn đất tạo thành dimetyl trimetylasin nói đến Ngồi ra, trầm tích tự nhiên metyl hoá asen tạo thành sàn phẩm hợp chất bay khơng bay Những nhân tổ ảnh hưởng tới q trình metyl hố asen cịn nghiên cứu, ỉà cấy vi khuẩn họ Aeromonas Flavobacterium tách từ hồ nước Escherichia coli metyl hoá âsen điều kiện hiếu khí Axit dimetyl asenic hình thành điều kiện trung gian hợp chất asenic, giải phóng asin trimetylasin phần khơng gian phía bình cấy vi khuẩn

Dạng metyl hoá asen phát nước tự nhiên vỏ trứng, vỏ ổc biển nước tiểu người Những nghiên cứu với hệ vi sinh vật hiếu khí yếm khí cho thấy trimetylasin dimetylasin hình thành sau Q trình chuyển hố mơ tả sau :

Asenat, asenic metylasenat biến đổi tương tự điều kiện hiếu khí kỵ khí tạo thành sản phẩm cacodylat (muối axit dimetylasinic) Sau vi sinh vật hiếu khí khử metyl hố hợp chất thành trimetylasin vi sinh vật kị khí lại khử thành dimetylasin

Rõ ràng ràng hệ sinh vật môi trường cỏ thể biến đổi asen dẫn xuất thành dạng asin Nói chung, phương diện hố học sinh học asin khác so với hợp chất gốc

1.2 Tinh chất hoả ỉỷ cùa asen

817°c gặp ỉạnh ngưng thành tinh thể, tỷ trọng asen 5,72 g/cm3 Asen phi kim chất rán màu vàng, có mạng ỉưới phân tử mà mắt mạng ỉưới ỉà phân tử As* Dạng không bền, nhiệt độ thường tác dụng ánh sáng chuyển nhanh sang dạng kim ỉoại Asen dạng tạo lên ngưng tụ hơỉ Hơi asen gồm phân tử AS4, bắt đầu phân huỷ Ỉ325°c phân huỷ hoàn toàn nhiệt độ ỉ 700°c.

Trong tất cà hợp chất asen thỉ hợp chất có tính chất thương mại quan trọng asen (in) oxit Ở nhiệt độ khoảng 800°c tồn thể hơi, có cơng thức phân tử AS4O6 Hợp chất sản phẩm phụ trình luyện đồng sổ kim loại màu khác từ quặng sunfua Nó có nhiệt độ sôi khoảng 465°c thăng hoa nhiệt độ thấp hon

Asen khơng hồ tan nước Trong khơng khí nhỉệt độ thường bị ơxy hố chậm cịn bị đốt nóng mạnh bị cháy tạo thành ơxit AS2O3 màu trắng có mùi tỏi đặc trưng Ờ nhiệt độ cao asen có khả tác dụng với nhiều nguyên tố Trong hợp chất asen thường có số oxi hố -3; +3 +5 Asen tự hợp chất độc

1.3 Độc tính asen

1.3.1 Cơchểgăy độc asen

Khi xâm nhập vào thể asen vô công vào enzim có chứa nhóm (SH) cản trờ hoạt động chúng

SH SH

/ _ * / \

Enâm + AsO - ► Enảm As— o + 2OH ~

SH S H ^

As (V) ức chế enzim sinh lượng cho tể bào enzim sinh ATP cho chu trình xitric bị kìm hãm

^ opaj2" PO43- ,°p°42"

C -O H - I - H—C—OH - ► ATP

Nc=

Ố \ 2-

P03

2 _

ỵ— OPO3

^ — Phân hủy thành sân phẩm đầu c=

/ Ọ

^ 2-

ẦSO3

_Báo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

c=

Các hợp chất As(V) (R-ASO3H2) ảnh hưởng đén hoạt tính enzim nhưng điều kiện thích hợp chúng bị khử As (in) độc

Các hợp chất hóa trị (ni) gồm aseno asenoso Các hợp chất aseno (R- As=As-R) bị oxi hoá dễ dàng cà chi có vết oxi, người ta cho chúng hoạt động mạnh ỉà chuyển đổi thành dẫn xuất aseno tương ứng phân chia thành hợp chất thay thể lần theo phản ứng chúng với nhóm suníuahydryỉ Những hợp chất thay lần ví đụ R-As=0 phản ứng với enzim có chứa nhỏm -SH.

Một sổ enzim chứa hai nhóm thiol phản ứng với hợp chất asen lần, cách tạo cấu trúc vịng năm cạnh Phản ứng thuận nghịch với đithỉoỉ Axit liponic, cần thiết cho giai đoạn đầu oxi hoá pyruvate bị ức chế cách liuzit (CH3-CH=CHAsC12) (sử dụng làm khí độc chiến tranh)

1.3*2 Độc tính asett

Asen chất kịch độc, gây chết người bị nhiễm độc cấp tính bị nhiễm độc mãn tính gây nhiều loại bệnh khác nhau, có bệnh nan y ung thư da, phổi Từ xa xưa asen dạng hợp chất vô sử dụng làm chất độc (thạch túi), lượng nhỏ asen loại gây chết người Mức độ nhiễm nhẹ gây thương tổn mơ hay hệ thống thể sinh vật tiến triển thành ung thư

Asen ảnh hưởng thực vật chất ngăn cản trình trao đổi chất, làm giảm suất trồng

Bệnh nhiễm độc mãn tính asen gọi arsenicois Đó ià tai họa môi trường đổi với sức khoè người Những biểu bệnh nhiễm độc asen chứng sạm da (melaimois), dày biểu bỉ (keratosis), từ dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp Hiện giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc asen

R—As—o + 2R-SH *■ R— As^

SR'

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

Liên quan đến việc xác định, đánh giá tác động âsen thể, Việt Nam số năm gần có nghiên cứu phân tích mẫu tóc, mẫu máu để xác định hàm ỉượng asen.

Nghiên cứu phân tích hàm lượng asen tóc cho thấy tương đồng các vùng ô nhiễm nước ngầm đo asen sổ liệu phân tích Thượng Cát (điểm đối chứng với nước khơng bị nhiễm Asen, A s > ^ ^ ) cho thấy giá tri Asen tóc người mẫu đối chứng chi 0,27 mg/kg (trong khoảng 0,04 - 0,84 mg/kg), ữong mẫu nghiên cửu bị nhiễm asen 0,79 mg/kg (0,01 - 3,3 mg/kg) 1,61 mg/kg (0,16 - 10,36 mg/kg) Tại Sơn Đồng, 70% số mẫu có nồng độ asen tóc lớn lmg/kg, có mẫu lên tới 10 mg/kg Kết cỏ thể so sánh với nghiên cứu vùng Tây Đengan Ấn Độ, nơi bị nhiễm asen nặng với hàm lượng asen tóc người đến khoảng 3-10 mg/kg giá trị tiêu chuẩn WHO 0,002 - 0,2 mg/kg Kết nghiên cứu Hà Nam năm 2004 cho thấy có biểu nhiễm độc mãn tính, làm tăng trội theo số bệnh tiêu hoá, tâm thần, bệnh xương khớp, tim mạch, viêm phổi

Nhiễm độc As không phân biệt độ tuổi, từ trẻ em đến người già Nhưng qua số Ịiệu nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ bị nhiễm bệnh thuộc nữ nhiều nhiều lần so với nam giới Nếu người dân sừ đụng nguồn nước cỏ nồng độ asen 0,75mg Asen/lit năm theo thống kê cho thấy tỷ lệ phát bệnh năm 28,8%; năm 35,52%; năm 42,2%; năm 62,9% Khu vực có khí hậu khơ nóng tỷ lệ nhiễm cao hơn, dấu hiệu bệnh lại dễ nhận thấy vào mùa đơng Vùng kinh tế phát triển bị nhiễm bệnh

2 Tình trạng nhiễm asen giới Việt Nam

2.1 Ô nhiễm asett thể giới

Hiện giới có hàng chục triệu người bị nhiễm bệnh đen rụng móng chân, sừng hố đa, ung thư da sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ asen cao Nhiều nước phát hàm ỉượng asen cao nguồn nước sinh hoạt Canada, Alaska, Chile, Arhentina, Trung Quốc, India, Thái Lan đặc biệt Bangladesh

sống vùng có nguồn gốc bị nhiễm asen cao, tập trung nhiều tính An Huy, Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ Tân Cương Tại Sơn Tây phát hiện 105 làng bị ô nhiễm asen Hàm ỉượng asen tối đa thu nước uổng ỉà 4,43 mg/1 gấp 443 lần giá trị asen cho phép tổ chức y tế giới WHO

Khu vực có vấn đề lớn vùng đồng châu thổ sông Ganges nằm Tây Bengal Ắn Độ Băngladesh (Chowdhury cộng sự, 1999) Ở Tây Bengal 40 triệu người có nguy nhiễm độc asen sổng khu vực có nồng độ asen cao Tới có 0,2 triệu người bị nhiễm nồng độ asen tổi đa nước cao gấp 370 lần so với nồng độ cho phép WHO Tại Bangladesh, trường hợp nhiễm asen phát vào năm 1993, đến có tới 3.000 người chết nhiễm độc asen năm 77 triệu người có nguy nhiễm asen Tổ chức y tế Thế giới phải coi "vụ nhiễm độc tập thể lớn lịch sử"

Con số bệnh nhân nhiễm độc asen Archentina tới 20.000 người Ngay nước phát triển mạnh Mỹ, Nhật Bản phải đối phó với thực trạng ô nhiễm asen Ở Mỹ, theo nghiên cửu cho thấy triệu người dân Mỹ cỏ nguy nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen nước uống đao động từ 0,045 - 0,092 mg/1 Còn Nhật Bản, nạn nhân có triệu chứng nhiễm asen phát từ năm 1971, năm 1995 có 217 nạn nhân chết asen

2.2 Ơ nhiễm asen Việt Nam

Bảo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

B A N ĐO C A C KHU v u c N H I Ẻ M A S E N {THẠCH TÍN) TREN TOAN Q UOC

Hình ỉ Bàn đồ khu vực bị nhiễm asen

Hình Các khu vực bị nhiễm asen miền bắc Việt Nam

Cũng theo khảo sát UNICEF sổ đom vị nghiên cứu Việt Nam khiến người ta giật thấy hệ thống nước ngầm toàn vùng Hà Nam bị nhiễm asen Trong lúc nước mặt bị ô nhiễm ừầm trọng sản xuất sinh hoạt, mức ô nhiễm thạch túi nước ngầm thuộc hàng cao toàn quốc, có nơi gấp 100 - 500 lần mức cho phép Tỷ lệ người mắc chứng bệnh nguy hiểm nghi liên quan tới asen ngày cao Hàng ừăm trường hợp khác xác định có biểu thay đổi sắc tố da, sừng hóa, chí mắc bệnh hiểm nghèo ung thư, V V M Ộ Í chuyên gia UNICEF cho biết, 62% sổ giếng khoan

Hồng, sông Nhuệ, sông Đáy, sông Châu Giang, đoạn chảy qua Hà Nam ô nhiễm nghiêm trọng

3 Một số phương pháp xử lý asen

Ở nhiều khu vực nước bị nhiễm asen cao có nguồn nước không bị nhiễm asen hợp chất khác Chính mà khu vực cần thiết phải có cơng nghệ xử lý asen hiệu Rất nhiều công nghệ đậ nghiên cứu để xử lý asen Tất công nghệ dựa vào q trình hố học cỏ thể tóm tắt sau:

3.1 Oxỉhố/kkử

Hầu hết cơng nghệ xử lý asen có hiệu cao việc loại bỏ asen dạng As(V), As(III) thường oxi hố lên trạng thái As(V) trước xử lý Gác tác nhân hoá học thường sử dụng để oxỉ hoá Asenit thành Asenat bao gồm : khí clo, khí ozon, kali pemanganat, hydro peoxi, tác nhân Fenton's (H202/Fe3+) MỘt số chứa chất rắn mangan oxit sử dụng để oxi hố asen Ngồi người ta cịn cỏ thể xử lý trực tiếp xạ từ mặt trời để oxi hố asenit thành asenat với có mặt chát xúc tác như: Sunfiia, Fe3+, xitrat

Nếu sử dụng q trình oxi hố khơng thể loại bỏ asen khỏi đung dịch Vì thế, trình thường phải kết hợp với trình keo tụ, hấp thụ ừao đổi ion

3.2 Trao đổi ion

Trao đổi ion xem một dạng đặc biệt phương pháp hấp phụ Trao đổi ion trình thay vị trí ion bị hấp phụ bề mặt chất rắn ion hoà tan dung dịch Nhựa trao đổi ion sử dụng rộng rãi việc xử lý nước để ỉoại bỏ chất hồ tan khơng mong muốn khỏi nước, loại nhựa có khung polyme liên kết ngang, gọi nền, thông thường tạo thành polystyren liên kết ngang với đivinyỉbenzen Các nhóm chức tích điện liên kết với thơng qua liên kết cộng hoá trị Phương pháp hiệu việc loại bỏ asen Tuy nhiên, dung dịch, nồng độ ion cạnh tranh với asen (như sunfat, florua, nitrat ) lớn, hiệu suất trình giảm cách đáng kể

3.3 Kết tủa, cộng kểt

Quá trình chuyển asen từ dạng tan thành dạng tan canxi asenat phản ứng hố học, sau loại bỏ chúng nhờ trình lắng iọc, việc xử lý chất thài rắn trình vấn đề

3.4 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ tạo vật liệu có diện tích bề mặt lớn, có lực lớn với dạng asen hoà tan sử dụng vật liệu để loại bỏ asen khỏi

nước Người ta phát khả hấp phụ asen nhơm hoạt hố AỈ2O3, các vật liệu có chứa oxit, hydroxit sắt, loại quặng tự nhiên: Limonit, latent 3.4.1 Động học trình hấp phụ

Hấp phụ trình thuận nghịch mơ tả phản ứng hoá học:

ki

A + o "<=> A' k2

Trong đỏ: A chât bị hâp phụ

o đại lượng biểu thị cho chỗ trống bề mặt chất rắn A’ chất bị hấp phụ chiếm chỗ bề mặt chất hấp phụ ki, k2 số tốc độ trình hấp phụ giải hấp Quả trình hấp phụ gồm giai đoạn:

- Khuếch tán ngoài: trinh di chuyển chất cần hấp phụ từ dung dịch nước thải tới bề mặt hấp phụ

- Quá trình giữ tạp chất bề mặt chất hấp phụ

- Khụếch tán trong: trình di chuyển chất vào bên lỗ mao quản

Thường giai đoạn hấp phụ giữ chất bề mặt xảy nhanh đỏ tốc độ chung trinh phụ thuộc vào tốc độ giai đoạn khuếch tán khuếch tán

-Vận tốc khuếch tán phụ thuộc vào tốc độ khuấy trộn, vận tốc dòng chảy, nhiệt độ

-Vận tốc khuếch tán ừong phụ thuộc vào kích thước hình dạng mao quản, kích thước chất bị hấp phụ

3.4.2 Tốc độ trình hấp phụ

Tốc độ q trình hấp phụ tính lượng chất bị hấp phụ đơn vị thể tích chất hấp phụ đơn vị thời gian Nếu coi trình hấp phụ phụ thuộc bậc vào biến thiên nồng độ theo thời gian tốc độ hấp phụ xác định:

r = ^ = k ( C i - c,)

dt

Trong : k hệ số chuyển khối, tính cho đơn vị thể tích chất hấp phụ (s'1) Ci nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ (mg/1)

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cẩp ĐHQG

3.4.3 Tải trọng hấp phụ

Tải trọng hấp phụ đại ỉượng biểu thị khối ỉượng chất bị hấp phụ đơn vị khối lượng chất hấp phụ trạng thái cân nhiệt độ nồng độ xác định.

q - ( c , - c t) y

m Trong đỏ: V thể tích đung dịch (1)

m khối lượng chất hấp phụ (g) Cj nồng độ chất ban đầu (mg/1)

Ci nồng độ dung dịch chất hấp phụ đạt cân bàng (mg/ỉ) Cũng biểu diễn đại lượng hấp phụ theo khối lượng chất bị hấp phụ đơn vị diện tích bề mặt vật liệu hấp phụ sau:

Q — (C ,-C ,).r

4 mS

Trong đỏ: s diện tích bề mặt riêng vật liệu hấp phụ (m2) 3.4.4 Các phương trình trình hấp phụ

Người ta mơ tả q trình hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ mô tả phụ thuộc tải trọng hấp phụ thời điểm vào nồng độ cân chất bị hấp phụ dung dịch (hay áp suất riêng phần pha khí) thời điểm đỏ Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt độ thiết lập cách cho lượng xác định chất hấp phụ vào lượng cho trước dung dịch có nồng độ biết chất bị hấp phụ Sau thời gian đo nồng độ cần bàng chất bị hấp phụ dung dịch Lượng chất hấp phụ tính theo cơng thức:

m = (Q - Q ).v Trong đó\ m lượng chất bị hấp phụ (g)

Cj nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ (mg/1) Cị nồng độ cuối chất bị hấp phụ (mg/1)

V thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (1)

Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ đùng rộng rãi phương trình Langmuừ Freundlich

* Giải hấp phụ

Giải hấp phụ trình ngược với hấp phụ, tách chất bị hấp phụ bề mặt chất rắn dung dịch Giải hấp phụ dựa nguyên tắc sừ dụng yếu tố bất lợi với hấp phụ

Đổi với hấp phụ vật lý để làm giảm khả hấp phụ tác động thông qua yếu tổ sau:

- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ dung dịch để thay đổi cân hấp phụ - Tăng nhiệt độ có tác dụng làm lệch hệ số cân hấp phụ trình tỏa nhiệt, thực chất làm yếu tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ

- Sự dụng tác nhân hấp phụ mạnh để đẩy chất hấp phụ bề

mặt chất rắn.

- Sử dụng tác nhân ỉà vi sinh vật.

Giải hấp phụ phương pháp tái sinh chất hấp phụ đề cỏ thể tiếp tục sử dụng ỉại nên mang đặc trưng hiệu kinh tế Nêu chất hấp phụ rẻ mà tái sinh tốn nên sử dụng chất hấp phụ lần bỏ, nhiên phải tính đến vấn đề bảo vệ mơi trường

Dựa ứên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, người ta sử dụng số phuơng pháp tái sinh: tái sinh nhiệt, phương pháp hóa lý phương pháp vi sinh 5.5 Các phương pháp vật lý

Một số kĩ thuật cùa phuơng pháp như: Thẩm thấu ngược, màng lọc nano, điện thẩm tách có khả ỉoại bỏ tất dạng asen hoà tan khỏi nước Trong trình này, người ta cho nước chảy qua màng lọc đặc biệt, chất ô nhiễm giữ lại nhờ tương tác vật lý Đê xử lý nước phương pháp lọc màng, trước hết người ta phải loại bò chất rắn lơ lửng đưa asen dạng As(V)

Tách pha rắn pha lịng: Q trình thường sử dụng để tách chất rắn tạo trình kết tủa, keo tụ khơi dung dịch Các kĩ thuật tách thường thấy lắng lọc, ưong đó, phương pháp lọc lớp cát dày thượng cho hiệu cao

Hầu hết công nghệ xử lý asen phải sử dụng đồng thời trình Sau hiệu loại bỏ số công nghệ ưu điểm, nhược điểm cơng nghệ

Bảng Hiệu xử lý asen sổ công nghệ Công

nghệ xử lý

Nồng độ asen ban đầu

Nồng độ asen lại

Ưu điểm Nhưực điểm

Kêt tủa với sắt

Asenat 350^» ^ 6 ^ n - Chi phí, vơn

tương đối thấp Q trình tương đối đom giản

- Các hố chât thơng dụng

- Tạo chât thải ran độc hại

- Hiệu thấp việc loại bò As (III)

- Phải thực q trình oxi hố trước xử lý Asenit ^ ^ \A ^ n

Asenat 560^2^

Asenat300^^ 6« s /z Asenit 300 138 vgtl Kêt tủa

cung VƠI

nhôm

AseiiatSSO^" 74 ỊtgU Asenit350 263 v&n Asenat 300 3 ^ ỵ/ Asenit 0 ^ ^ 249 Mgtl Nhơm

hoạthố'

Asenat 0 ^ ^ 4 vgỉt

Bảo cáo nghiêm thu đề tài cấp ĐHQG

Trao đổi ion

Asenat 0 ^ ^ <800 1*8 tl - Hiệu cao - Chi phí tương đối cao

Asenat 68 mg/1 12,2 mg/1

Thẩm thấu ngược

A s e n a t3 ^ ^ 7 VẵIỈ - Hiệu cao - Không tạo chất thải rắn độc hại

- Có thể loại bỏ chất gây nhiểm khác

- Chi phí cao - Tạo nước thải độc hại

Asenat 51 VgM 1,5«*// Điện thẩm

tách

Asenat 8 ^ ^ ^ ;/

Than hoạt tính

Asenit 0 ^ ^ 300 V&Ịl - Chi phí thâp - Hiệu không cao

* Theo lý thut có rât nhiêu cơng nghệ xử lý đê lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, phải vào điều kiện cụ thể địa phương như:

- Loại nguồn nước, khả khai thác cung cấp nước từ nguồn khác

- Điều kiện địa chất, thuỷ văn, khí tượng, vị trí địa lý, thời tiết - Loại đối tượng sử dụng nước, quy mồ công suất trạm cấp nước - Chất lượng, yêu cầu chất lượng nước cấp

- Nguồn gốc quy mô mức độ ô nhiễm - Cơng nghệ, thiết bị có

- Mật độ đân cư, tâp quán sinh hoạt sử dụng nước

- Khả tài chính, hình thức tham gia cộng đồng cư dân - Khả sử đụng nguyên vật liệu, lượng địa phương

* Đổi với Viêt Nam, thời gian trước mắt nghiên cứu lựa chọn giải pháp mang tính định hướng sau:

- Tạo két tủa/ lắng - Keo tụ/ lắng - Lọc

- Hấp phụ vật liệu phù hợp - Oxy hoá, kết tủa, lắng, lọc

- Sử dụng lượng ánh sáng mặt trời * Các tiêu chí lựa chọn công nghệ phù hợp

- Chất lượng nước sau xử lý phải đạt yêu cầu sử dụng - Công nghệ đơn giản

- Giá thành thấp - Tiết kiệm điện

- Có khả áp dụng cho loại nguồn nước khác nhau, công suất cấp nước, quy mô phục vụ khác

CHƯƠNG II THựC NGHIỆM 1 Đốỉ tượng phuvng pháp nghiên cứu

1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu đề tài nghiên cứu loại bỏ asen nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt vật liệu cát đen biến tính

1.2 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp thực nghiệm bao gồm: - Chế tạo vật liệu hấp phụ

- Xác định tính chất bề mặt cấu trúc vật liệu chế tạo bàng kinh hiển vi quét SEM

- Nghiên cứu động học trình hấp phụ vật liệu chế tạo - Nghiên cứu giải hấp vật liệu chế tạo

2 Hoá chất, dụng cụ

2.1 Hoáchất

* Dung dịch asen chuẩn (gA)\ Cân xác 1,320 gam As203 tinh khiết phân tích, cho vào bình định mức 1000 ml; thêm lượng nhỏ nước cất, gam NaOH lắc tan hết Dùng dung dịch HC1 1:1 axit hố dung dịch đến phản ứng axit sau điền nước cất đến vạch định mức Trộn bảo quản dung dịch chai nhựa pp PE

* KMnOị tinh khiết hoá học: Cân 11,8530 gam KMn04 cân phân tích, hồ tan nước cất có thêm ml H2SO4 đặc (98,8%) Sau cho vào bình định mức 1000 ml định mức nước cất đên vạch Bảo quản dung dịch chai thuỷ tinh sẫm màu có nút kín

* FẹS04.7 H2O tinh khiết hoả học: Cân 62,5525 gam FeS04.7 H20 cân

phân tích, hồ tan 200 ml H2SO4 10% Sau cho vào bình định mức 1000 ml định mức bẳng nước cất đến vạch

* Dung dịch KI 10%: Cân 10 gam KI tinh khiết hố học, hồ tan cốc với 30 ml nước cất, cho vào bình định mức 100 ml tráng rửa bàng nước cất Tráng rửa cốc cân lần thêm nước cất đến vạch định mức, đậy nút bình, lắc Dung dịch KI pha xong đựng chai màu, có nút kín

* Dung dịch SnCỈ2 bão hoà: Cân 40 gam S11CI2.2H2O tinh khiết hố học, hồ

tan 100 ml HC1 đặc Đun nóng nhẹ, dung dịch bảo quản bình thuỷ tinh có nút kín

* Giấy tẩm Pb(CH3COO) 2: Cân 10 gam Pb(CH3COO)2 tinh khiết hoá học, hoà tan 100 ml nước cất Dung đich pha xong átrợc tẩm lên-giấy-teGy-^ể

Bảo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

khô tự nhiên Giấy tẩm Pb(CH3COO)2 cát với kích thước 50 X 50 mm bảo quản ỉọ thuỷ tinh màu

* Giấy tâm HgBr2" Hoà tan gam HgBĩ2 100 ml cồn 95 % Dung dịch

pha xong tẩm lên giấy lọc, để khơ tự nhiên Giấy tẩm HgBr2 cắt với kích thước x 150 mm bảo quản lọ thuỷ tinh màu, kín

* Dung dịch HCl 1:2: Được pha từ dung dịch HC1 đặc vói tỷ lệ thể tích HC1 đặc nước cất ỉà 1:2 Dung dịch pha xong đựng lọ thuỷ tinh cỏ nút kín.

* Dung dich NaOH M: Cân 200 gam NaOH tinh khiết hố học hồ tan từ từ 800 ml nước cất khơng có C02, khuấy cho tan hết, để nguội định mức thành lit nước cất khơng có C02 Dung dịch bảo quản chai nhựa nút kín

* Kẽm hạt tinh khiết hoả học.

2.2 Dụng cụ

- Thiết bị đo SEM Jeol JMS 5410 Lv Scanning Electron Microscopy - Cân kỹ thuật Presica XT-1200C

- Cân phân tích Adventuer ™OHAUS, Thuỵ Sỹ - Tủ sấy Model 1430 D, Đức

- pH Meter: Model XT 1200C, Thuỵ Sỹ - Máy khuấy từ HC 502 (Anh)

- Máy nhiễu xạ tia X - D8 Advance - Bruker - Tủ hút

- Máy lắc - Rây cỡ mm

- Bình định mức : 50, 100, 250, 500, 1000 ml - Bình nón 250 ml

- Pipet: 1,2, 5,10,25, 50 ml

- Ống đong: 100,200, 500, 1000 ml

- Giấy lọc băng xanh, Phễu, giấy thị pH, Bát sứ

2.3 Chế tạo vật liệu

2.3.1 Chuẩn bị vật liệu cát đen

Cát đen sau lấy rây để chọn cờ lmm Sau đem rửa ngâm vào dung dịch axit HC1 1:3 thời gian 12 Tiếp đó, đem rửa sấy khô

2.3.2 Cổ định mangan dioxit vật liệu mang

Các bước tiến hành:

• Rót tiếp vào cốc 225mỉ dung dịch MnSƠ4 0,1M khuấy cho phản ứng xảy hoàn toàn

2KMnơ4 + 3MnS04 + 2H20 -> 5Mnơ2 + K2S04 + 2H2SƠ4 • Dùng máy lọc hút chân không loại bỏ nước, sau đỏ đem sấy khơ cát • Lấy cát rửa lại cho ion sunfat bám bề mặt

• Sấy cật 105°c 2h cho khô

Vật liệu thu có màu đen, bảo quàn lọ khơ có nút kín 2.3.3 Kết chụp SEM vật liệu

Từ ảnh SEM cho thấy vật liệu hấp phụ gồm hạt tinh thể MnC>2 có kích thước đồng bám bề mặt cát

2.4 Phân tích asen bạng phương pháp so màu giấy tầm íhủy ngần Bromua 2.4.1 Quy trình phân tích

Lấy lượng xác mẫu cần phân tích (V=50ml) vào bình định mức 100ml Sau thêm 25ml HC1 1:2 ml KI để khử toàn As(V) As(III) Để yên khoảng 15 phút Lượng Ỉ2 giải phóng làm cho dung dịch có màu

vàng Cho giọt SnCỈ2 bão hòa vào thiết bị lẳc để khử Ỉ2 dạng I*

Giấy tẩm HgBr2 kích thước 3xl50mm cho vào ống thủy tinh nhỏ, đài, khơ, có nút cao su, nối với thiết bị Tiếp theo, quấn giấy tẩm Pb(CIỈ3COO)2

vào phần bình, cho gam kẽm hạt vào nối ống thủy tinh có chứa giấy tẩm HgCl2 vào miệng bình

Khí ASH3 sinh đo phản ứng asenit với hidro mói sinh bốc lên, làm giấy tẩm HgBr2 chuyển tò màu trắng sang màu vảng nâu Để phản ứng xảy 60 phút

Bảo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

2.4.2 Lập đường chuẩn xác định asen

Từ dung dịch asen gốc nồng độ lg/1, pha dung dịch có nồng độ từ 10

đến lOOOppb để lập đưởng chuẩn xác định asen Lẩy 50mỉ dung dịch tiến hành đo theo phương pháp nhuộm màu HgBr2 Các kết trình bày bảng 3, hình 8.

Bảng Đường chuẩn xác định asen khoảng nồng độ c < 100 bbp

C(ppb) 10 20 30 40 50 60 70 80 90

h(mm) 1,2 1,6 2,7 4,6 5,3 6,1 7,4 8,8 10

h(mm)

Hĩnh Đường chuẩn xác định asen khoảng nồng độ c <100ppb Phương trình hồi quy thu được: y = 0,112x - 0,341

Bảng Đường chuẩn xác định asen khoảng nồng độ ỈOOppb + ỈOOOppb

C(ppb) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

h(mm) 6,05 11,2 17,6 21,3 27,8 34,3 37,4 44,2 48,3 52,1

_tlimrr0

Phương trình hồi quy thu được: y = 0,052x + 1,293 2.5 Phăn tích asen bảng phương pháp phổ hop thụ nguyên từ

Nguyên tẳc: Khi nguyên tử trạng thái khỉ tự mức lượng

bản, chiếu vào đám chùm sáng có bưởc sóng đặc trưng cho nguyên tử đố thi nỏ hấp thụ chọn ỉọc số tia xạ định tạo phổ hấp thụ nguyên tử kim loại Trong điều kiện định tồn mối quan hệ cường độ vạch hấp thụ nồng độ nguyên tổ mẫu theo biểu thức:

Ĩ = K * Ơ (1)

Trong đó: I - cường độ vạch phơ hâp thụ nguyên tử K - sổ kinh nghiệm

c - nồng độ nguyên tố cần phân tích mẫu b - hàng số nằm vùng có giá trị < b <

ứng với vạch phổ hấp thụ ln tìm giá trị C0 nguyên tố cần phân tích nếu:

* Co < c x ln có b < 1 b —> 0 c x tăng

* c x < c ln có b = 1, đỏ (1) có dạng I = K*c (2)

Vậy b = quan hệ I c là tuyến tính cịn b -ệ quan hệ khơng cịn tuyến tính Cơng thức (1) phương trình phép đo định lượng xác định kim loại theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Quy trình chuẩn bị mẫu phân tích:

Các mẫu trước phân tích phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS chuẩn bị theo quy trình sau:

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

CHƯƠNG IIỈ KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1 Nghiên cứu khả hấp phụ asen vật liệu mangan dioxit bọc cát

1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hẩp phụ asen

Cách tiến hành: Cho vào bình tam giác 250ml, binh lOOral dung dịch

asen có nồng độ ban đầu ỉà 500ppb, điều chỉnh pH theo bình 3, 5, 7, 9,11 Sau thêm vào bình gam vật liệu, lắc nhẹ 4h để lắng xuống, lọc lẩy 50mỉ dung dịch đem xác định nồng độ asen lại phương pháp so màu giấy tẩm thủy ngân Đromua Két thí nghiệm biểu diễn bảng

Bảng Anh hưởng pH đến khả hấp phụ

pH 11

Cj(ppb) 390,52 265,52 78,04 205,90 428,98

H (%) 21,89 46,89 84,39 58,82 14,20

90 -| 80 -ị 70 T 60 -Ị 50 -ỉ ! 40 ! X 1 20 -Ị

10 -ị

0 ị

0 2 4 6 8 10 12

pH _ _

Hình Anh hưởng pH đến khả hấp phụ asen

Từ kết thực nghiệm ta thấy, điều kiện nhiệt độ, thời gian tốc độ lác nhau, khả hấp phụ asen bị ảnh hưởng rõ rệt pH Khả hấp phụ tốt pH=7, giảm dần môi trường axit bazơ

Sự thay đổi khả hấp phụ cùa vật liệu theo pH giải thích sau: • Vật liệu chứa MnƠ2 nên phản ứng bị hoà tan phần pH thấp • Asen mơi trường axit tồn phần lớn dạng As(III),

dạng As(V) cỏ khả hấp phụ tốt

• Ở pH cao asen bị giải phóng khỏi vật liệu hấp phụ theo chế trao đổi ion

1.2 Nghiên cứu xác định thời gian đạt cân hấp phụ vệt tìệu

Báo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

Bảng Thcri gian đạt cân hấp phụ vật liệu _ _

90

-80 ị Ệ t Ệ ệ * * A

6 -Ị /

g 40 i / 30 -ị

20 ị 1 -Ị

0 ị

-T -0

t(h)_

Hình 10 Thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu

Từ đô thị ta thây hiệu suất hấp phụ vật liệu tăng dần theo thời gian Thời gian đạt cân hấp phụ Vậy sử dụng vật liệu ta tiến hành khoảng thời gian cần thiết

1.3 Nghiên cứu khả hấp phụ asen vật liệu điều kiện tình

Cách tiến hành: Cho vào 10 bình tam giác 250ml, bình 100ml dung dịch asen cỏ nồng độ ban đầu là: 500ppb, lppm, 2ppm, 4ppm, ìoppm, 20ppm, ìooppm, 200ppm, 300ppm, 400ppm Chuẩn pH =7, sau thêm vào bình lg vật liệu, lắc nhẹ khoảng thời gian khác để lắng xuổng, lọc lấy 50ml dung dịch đem xác định nồng độ asen lại phương pháp so màu giấy tẩm thủy ngân Bromua

Bảng Ket tải trọng hấp phụ vật liệu điều kiện tĩnh

CQ: Nồng độ asen trước khỉ hấp phụ (mg/ỉ)

Cị: Nồng độ asen cân dung dịch

(mg/ỉ)

q: Tải trọng hấp phụ (mg/g) Co(ppm) CKppm) q(mg/g)

0,5 0,058 0,044

1 0,346 0,065

2 0,825 0,117

4 1,911 0,209

10 5,179 0,482

20 11,349 0,865

100 74,921 2,508

200 156,486 4,351

300 244,18 5,582

400 342,10 5,789

Thời, gian (h) c, (ppb) H (%) 0,5 615,5 38,44

1 475,1 52,48 1,5 255,9 74,40 2 234,7 76,52 2,5 223,2 77,68

3 221,3 77,87

3,5 203,9 79,60

4 194,4 80,56

4,5 192,4 80,75

Đuờug iiãp pliụ đàng nhiệt Lansmuứ

<1 = q«~T b.Cf/( l4 b C f)

ía=0.99327084 DFAdj ^ 9 + 2 FưSldErr=020689295 Fítat=li80.855 qn*x= 8.7759055 (n*/g)

5 = 0.0062239064

Cf (mg.l)

Hình 11 Đường xác định tải trọng hấp phụ vật liệu

Nhận xét: Các kết khảo sát cho thây mô hình Langmuừ mơ tả tơt sơ liệu thực nghiệm, điều thể qua hệ số hồi quy r2

Tải trọng hấp phụ cực đại qmax tính theo mơ hình Langmuir vật liệu hấp phụlàqmax=8,77mg/g

2 Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu Đặc trưng vật liệu dùng hâp phụ động:

s Vật liệu dạng hạt

s Có khả hấp phụ cao, có tính chọn lọc có tốc độ hấp phụ nhanh s Có hiệu quà tốt As(III) As(V)

s Khơng bị tan nước

s Có thể tái sinh thu hồi, có giá thành thấp

Quả ữình hấp phụ động: Chuẩn bị đung dịch asen nồng độ 500ppb, cột hấp phụ tích 25ml Nhồi vào cột 21 fig vật liệu Cho dung dịch asen chảy qua cột với tốc độ trung bỉnh lml/phủt Mỗi Bed - Volume tương ứng với 25ml, 10 Bed-Volume đem xác định nồng độ asen lần

Tại lần đo thứ 8, nồng độ asen đo 9,5ppb Như cột hấp phụ xử lý 21 dung dịch asen nồng độ SOOppb đạt đến tiêu chuẩn cho phép (<10ppb)

Quá trình giải hấp

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

Cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột với tốc độ lml/phút Kết trình bày bảng 7.

Bảng Kết giải hấp vật liệu

Tính tốn cân vật chất cho thấy sau bed- volume khoảng 92% asen giải hấp

STT Bed

volume

c

(ppm)

1 1 8

2 2 4

3 3 1

4 4 0,2

3 Khảo sát hấp phụ đối vói mẫu nước thực tế

3.1, Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu

Quy định lẩy mẫu:

Trước lấy mẫu nước giếng khoan, mẫu nước để thử nghiệm, phải bơm rửa đường ống với lần thể tích nước đường ống Chai lấy mẫu xúc rửa lần mẫu nước nước giếng

Quy trình lẫy mẫu:

- Mẩu nước lấy đầu bơm hút đựng vào chai đựng mẫu chuyên đụng, vị trí lấy mẫu, mã số ngày lấy mẫu vào chai, sau mang nơi tập trung phân tích mẫu ữong vịng 150 phút sau iấy mẫu Tiến hành đo sổ tiêu trường lấy mẫu như: pH, N H /, P043', Mầu phân tích Phịng thí nghiệm bảo quản theo TCVN

- Lấy mẫu phân tích hấp thụ nguyên tử: Nếu hàm lượng mẫu asen mẫu nước > 50 ppb, đặc biệt > 200 ppb axit hóa 0,5 ml HC1 (1:1) để mang PTN phấn tích

Bảo quản xử lý mẫu:

Để tránh trình phân hủy thay đổi đặc tính mẫu gây sai lệch kết phân tích, mẫu lấy cần phân tích bảo quản nghiêm ngặt đảm bảo đặc tính hóa lý chúng khơng bị thay đổi

Kiểm soát chất ỉượng;

Thực chương trình đảm bảo chất lượng kiểm sốt chất lượng (QA/QC) phân tích phịng thí nghiệm Các qui trình bao gồm:

- Mầu trắng trường - Mầu đúp trường

- Mầu chuẩn tham khảo (CRM)

3.2 Phương phập phân tích mẫu

3.2.1 Xác định Asen nước kít thử (Bộ dụng cụ hóa chất xét nghiệm

nhanh Asen trường (Asenic field Kit))

Nguyên lý kit - xác định Asen trường

Phần lớn kit sử đụng để xác định nhanh có mặt Asen mẫu dựa vào khử muối As(III), As(V) hydro sinh tạo thành ASH3 để kết hợp với HgCl2 HgBĩ2 tẩm giấy lọc cho màu từ vàng đến nâu tuỳ theo hàm iượng asen có mẫu Merck (Đức), Gutzeit method- kit (BSG), Marsh method, Hach kit (Mỹ)

Các thuốc thử hãng sản xuất khác thành phần tỷ lệ, bí để định ưu điểm loại kit độ nhạy độ phân giải

Sử dụng Kít thừ hãng Merck + Phương pháp xác định

Khi cho bột kẽm, dung dịch axit tác nhân oxy hoá (để loại giá trị nhiễu ion sunphít) vào hỗn hợp asenic (III) asenat(V), hydrua asenic giải phóng phản ứng với thuỷ ngân (II) brơmua có tẩm vùng phản ứng test thử tạo màu nâu vàng hỗn hợp muối halogenua asen thuỷ ngân Nồng độ asenic (III) asenat (V) xác định cách bán định lượng mắt thường so màu vùng phản ứng giấy thử với thang màu có số nồng độ tương đương cung cấp với kiểm tra

+ Ảnh hưởng chất khác đến kết quà phần tích

Giới hạn nồng độ chất khác có ảnh hưởng đến kết phân tích liệt kê bảng

Bảng Bảng giới hạn nồng độ chất khác có ảnh hưởng đến kết quà phân tích

Nồng độ chất khác đơn vị mg/ỉ %

Ag+ 0.5 F* 100 n o2' 100 EDTA 1000

Al3+ 100 Fe2+ 500 n o3‘ 100 NaCl 20%

Ca2+ 1000 Fe3+ 500 PO43' 100

c r 1000 K+ 1000 s 2*

CN* 500 Mg2+ 1000 Sb2+

CO32' 100 Mn042' 500 Se032'

CrCV 250 Na+ 1000 SO32

+ Hoả chất dụng cụ Bộ kiểm tra gồm cỏ:

ỉ lọ dung dịch hóa chất sổ ỉ (As-1) ỉ ỉọ hóa chất sổ (As-2)

1 lọ hóa chất số (As-3) ỉ binh phản ứng có nắp xốy

1 thìa đong hóa chất màu đỏ

1 thìa đong hóa chất màu xanh

1 bảng màu chuẩn để xác định nồng độ với thang

(0 - 0,005 - 0,01 - 0,025 - 0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5)

Các hoả chất khác không bao gồm kiểm tra: Dung dịch asenic chuẩn CertiPƯR®, 1000 mg/1 As. + Chuẩn bị mẫu

Trong trường hợp mẫu có chứa nhiều 0,5mg/l As3+/5+ ta phải tiến hành pha lỗng mẫu với nước cất Sau kết nhân với hệ số pha lỗng để tính giá trị nồng độ thực mẫu

+ Các bước tiến hành

- Lấy vào bình phản ứng 60ml mẫu cần đo (lấy mẫu đến vạch ưên chai) - Cho thêm vào bình phản ứng 02 giọt tác nhân (As-1) lắc

- Cho thêm vào thìa đỏ (bằng miệng thìa) tác nhân (As-2) lắc cho tan hồn tồn

- Cho thêm vào thìa xanh (bàng miệng thìa) tác nhân (As-3) đóng nắp bình phản ứng lại

- Lật gá đỡ màu đến nắp bình phản ứng cho chấm trắng quay phía người ngồi thao tác Lấy que thử hộp đưa vào bình phản ứng qua khe hẹp nắp bình (phần phản ứng đưa vào trước) Đưa vào đến vạch mầu xanh que thử ngang bề mặt nắp bình gập gá đỡ màu đen lại Que thử gá đỡ giữ chặt ngun vị trí Thao tác từ mở gá đỡ đến cho que thừ vào bình phản ứng phải thật nhanh để tránh sai lệch kết ảnh hưởng đến sức khoè người phân tích

Để bình phản ỏng vịng 20 phút lắc lần vòng 20 phút Chú v: Tránh không để que thử tiếp xúc với dung dịch bên dưới.

- Sau 20 phút lấy que thử ra, nhúng ngập vùng phản ứng vào nước sạch, vẩy bám que thử, so sánh với bảng màu kèm theo để xác định xem tương ứng với khoảng bảng màu Đọc nhanh giá trị nồng độ mg/1 As3+/5+ tương ứng bảng màu Nếu màu khơng tương đương hồn tồn với vạch

nào bảng ta đọc ước lượng giá trị trung bình hai giá trị hai vạch màu màu que thử.

+ Những điều cần ý trình đo:

- Màu vùng phản ứng que thử tiếp tục thay đổi sau thời gian phản ứng kết thúc Điều khơng có giá trị so với kết đọc sau khỉ kết thúc thời gian phản ứng

- Nửa màu vùng phản ứng que thử tương đương đậm màu tối bảng so màu thi lặp lại phép đo sử đụng nước cất pha loãng mẫu giá trị đo nhỏ hon 0,5mg/L Sau kết phải nhân với hệ số pha loãng để tính giá trị nồng độ thực mẫu

3.3 Kết quả

3.3.1 Kết phân tích nồng độ asen nước ngầm

Nơi lẩy mẫu: Trung tâm Mầm Non - xã Đồng Du - huyện Bình Lục - Hà Nam Sử dụng Kít thử hãng Merck để xác định asen trường v,à kít thử khác để xác định amoni, photphat, Fe

Bảng Bảng kết phân tích nồng độ asen nước ngầm kít thử

Chỉ tiêu

Mẩu pH (mg/1)

PO 43'

(mg/1)

Fe (mg/1)

n h4+

(mg/1)

Mn (mg/1)

Mẩu nước giếng khoan 7,17 0,412 13,8 8,68 12,8 1,02

Tiêu chuẩn cho phép 6,5-8,5 0,01 1-2,5 0,5 1,5 0,5

3.3.2 Kết phân tích asen sau qua cột hấp phụ vật liệu hấp phụ

Mâu nước ngầm sau lấy tiến hành phân tích nồng độ asen băng kỹ thuật F-AAS cho hấp phụ động Tiến hành trình hấp phụ động giống phần (Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu - ữang 24) Kết thu báng 10

Bảng 10 Kết tiêu mẫu nước sau khỉ qua cột hấp phụ

STT Chi tiêu Đơn vi M l M2

1 Mn mg/1 0,8224 0,1781

2 Fe mg/1 10,3295 0,8043

3 As mg/1 0,4924 0,0076

4 Ca mg/1 78,5819 79,6066

5 Mg mg/1 41,6779 40,0652

6 pH - 6,91 7,35

7 n h4+ mg/1 15,7 11,06

8 *0 <UJ1

9,4 7,65

Báo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

M2: Mâu nước qua cột hấp phụ

Qua phân tích chi tiêu nước đầu vào thấy ràng nước ngầm khu vực Trung tâm Trường Mầm Non - xã Đồng Du - huyện Bình Lục - tình Hà Nam bên cạnh bị ô nhiễm Asen (có nồng độ vượt tiêu chuẩn cho phép tới 40 lần) cịn bị nhiễm thêm amoni photphat

Nước sau qua cột hấp phụ loại bỏ chất ô nhiễm: Asen đạt tiêu chuẩn cho phép nước uống; hàm lượng amoni, photphat giảm chưa đạt tiêu chuẩn nước uống

KẾT LUẬN

Qua trình chế tạo vật liệu, nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu Mn02 bọc cát thu kết sau:

s Chế tạo thành công vật liệu Mnơ2 bọc cát, xác định đặc trưng vật liệu thu qua chụp ảnh lánh hiển vi điện tử quét SEM

S Khảo sát thu điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ asen vật liệu mangan dioxit bọc cát: pH tổi ưu cho trình hấp phụ pH = 7; Thời gian đạt cân hấp phụ ỉà 4h; Tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu MnƠ2 bọc cát qmax = 8,77 mg/g, vật liệu có khả hấp phụ tốt asen nước

S Khả hấp phụ động vật liệu tương đối tốt có khả giải hấp dung dịch NaOH

s Khảo sát khả hấp phụ asen vật liệu MnC>2 bọc cát mẫu nước Trung tâm Mầm non, xã Đồng Du, huyện Bỉnh Lục, tỉnh Hà Nam Kết cho thấy: Mẩu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen 0,4924mg/l sau cho qua cột hấp phụ nồng độ asen giảm 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt (<0,01mg/l)

Đề tài góp phần vào xử lý nguồn nước bị nhiễm asen Bên cạnh chúng tơi tiến hành nghiên cửu chế tạo vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - MnƠ2

Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Đình Bảng (2004), Bài giảng chuyên đề phương pháp xử lỷ nước, nước thải, Hà Nội.

2 Lê Văn Cát (2002), Trong kỹ thuật xử lý nước & nước thải, NXB Thanh Niên

3 Nguyễn Đức Huệ (2000), Bài giảng chuyên đề độc học môi trường, Hà Nội. 4 Nguyễn Kinh Quốc, Nguyễn Quỳnh Anh (2000), Đánh giá sơ độ chứa

asen dự bảo khoanh vùng dị thường asen liên quan đến thành tạo địa chất Việt Nam, Hội thảo quốc tế - Ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khỏe người giải pháp phòng ngừa, Hà Nội

5 Đỗ Văn Ái, Mai trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh, Một sổ đặc điểm phần bổ asen Trong tự nhiên vẩn đề ô nhiễm asen môi trường Việt Nam ”, Hội thảo Quốc tể Ô nhiễm asen : Hiện trạng, Tác động đến sức khỏe cộng đồng giải pháp phòng ngừa, Hà Nội 2000, 21-32.

6 Hồ Vương Bính, Đặng Văn Can, Phạm Văn Thanh, Bùi Hữu Việt, Phạm Hùng Thanh, nhiễm asen sức khoẻ cộng đồng, Hội thảo Quốc tế Ô nhiễm asen: Hiện trạng, Tác động đến sức khỏe cộng đồng giải pháp phòng ngừa, Hà Nội, 2000, 91-101.

7 Trần Hồng Côn, Chu Thị Thu Hiền, Đồng Kim Loan, Kim ỉoại nặng môi trường nước Một sổ kết phân tích đánh giá khu vực Hà Nội, Tuyển tập cơng trình khoa học, Hội nghị khoa học phân tích hố, lý sinh học Việt Nam lần thứ - 26/9/2000, tr 275-278

8 Sở Nông nghiệp phát triển nông thơn, trung tâm nước vệ sinh mơi tìuờng tỉnh Hà Nam, Báo cáo kết xét nghiêm nước ngầm tình trạng nhiễm asen amonỉ tỉnh Hà Nam, 20/ 8/ 2002

9 Zeng, L, (2003) A method fo r preparing silica - containing ion (III) oxide adsorbents for arsenic removal Water Ros, www.elsevier.com

10.V.K Gupta, V.K Saini, Neeraj Jain (2005), Adsorption o f As(III) from aqueous solutions by iron oxide-coated sand, www.sciencedirect.com

ll.Sanjeev Bajpai and Malay Chaudhuri (2005), Removal o f Arsenic from Ground Water by Manganese Dioxide-Coated Sand, www.sciencedirect.com 12.Hũlya Genẹ-Fuhrman, Peng Wu, Yushan Zhou, Anna Ledin (2007), Removal

PHỤ LỤC

CÁC SẢN PHẨM KHOA HỌC ĐÃ HOÀN THẢNH

*Bài bảo khoa học: 01

1 Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc Nghiên cứu khả hấp phụ asen của vật liệu mangan dioxit bọc cát Đã gửi đăng tạp chí Hóa học, T47, số

2A, đăng tháng 2/2009

*Hưởng dẫn khóa ỉuận tốt nghiệp: 01

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ASEN CỦA VẶT LIỆU MANGAN D io x r r BỌC CÁT

Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc

Khoa Hoả học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

STUDY ON THE TREATMENT OF ARSEN BY AN ADSORPTION METHOD USING MANGANE DIOXITE COATED BY SAND

SUMMARY

Asen is very toxic Long-term uptake o f asen contaminated water can lead to cancer o f the liver, lung, kidney, bladder, and skin According to preliminary investigation in several provinces o f Vietnam, the content o f asen in groundwater overcomes the Vietnam standard for domestic water supply The study to removal asen in water source has been interested in the world This study focuses on preparation o f adsorption material mangane dioxite coated by sand (VLHP) and

evaluation o f VLHP for effective asen removal Batch experimenral results showed that adsorption potential o f this material at pH = is best, the maximal adsorption capacity o f VLHP is o f 8,77mg/g.

LM ỞĐẦU

n THựC NGHIỆM 2.1 Chế tạo vật liệu a, Chuẩn bị vật liệu cát đen

Cát đen rây để chọn cỡ lmm Sau đem rửa ngâm vào dung dịch axit HC11:3 thời gian 12 Tiếp đó, đem rửa sấy khơ b, Cố định mangan dioxit vật liệu mang

2.2 Kết chụp SEM càa vât liệu chế tạo

Hình Một số hình ảnh chụp SEM vật liệu

Qua ảnh chụp SEM cho thấy vật liệu điều chế gồm hạt tinh thể MnƠ2 có kích thước đồng bám bề mặt cát

n i KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Cách tiến hành: Cho vào bình tam giác 250ml, bình 100ml dung dịch asen có nồng độ ban đầu 500ppb, điều chỉnh pH theo bình 3, 5, 7, 9, 11 Sau thêm vào bình gam vật liệu, lắc nhẹ 4h để lắng xuống,

asen xác định nơng độ asen cịn

lại theo phương pháp so màu Từ kết thực nghiệm ta thấy, điều giấy tẩm thủy ngân kiện nhiệt độ, thời gian tốc độ lắc nhau, khả Bromua Kết thi nghiệm hấp phụ asen bị ảnh hưởng rõ rệt pH Khả biểu diễn đồ thị hình hấp phụ tốt pH=7, giảm dần

3 môi trường axit bazơ

3.2 Nghiên cứu xác định thòi gian đạt cân hấp phụ vật liệu

hấp phụ vật liệu tăng dần theo thời gian Thời gian đạt cân hấp phụ

Hình Thời gian đạt cân băng hấp phụ vật liệu

3.3 Nghỉên cứu khả hấp phụ asen vật liệu điều kiện tĩnh

Cách tiên hành: Cho vào 10 bình tam giác 250ml, binh ỈOOml dung dịch

asen có nơng độ ban đầu là: 500ppb, lppm, 2ppm, 4ppm, ìoppm, 20ppm, ìooppm,

200ppm, 300ppm, 400ppm Chuẩn pH =7, sau thêm vào bình lg vật liệu, lắc nhẹ khoảng thời gian khác để lắng xuống, lọc lấy 50ml dung dịch đem xác định nồng độ asen lại

Đường M p pliụ đâii2 nhiệt Langmtiir (J.= ijiMt b.Cf/IHb.Cfi

r==0.993270&4 DF Adj t ^ 9 34822 FuSỉdE«=0.20689295 Fsiar=!iS0.855 qmax = 8.7739055 (mg/g)

b = 0.00«22 39064

Nhận xét: Các kết khảo sát cho thấy mô hình Langmuir mơ tả tốt số liệu thực nghiệm, điều nảy thể qua hệ số hồi quy r2 = 0,9932 Tải trọng hấp phụ cực đại qmax tính theo mơ hình Langmuir vật liệu hấp phụ qmax= 8,77 mg/g 3.4 Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu

với tơc độ trung bình lmỉ/phút Mỗi Bed — Volume tương ứng với 25ml, cử 10

Bed-Volume đem xác định nồng độ asen lần Tại lần đo thứ 8, nồng độ asen đo 9,5ppb Như cột hấp phụ xử lý 21 dung dịch asen nồng độ

sooppb đạt đến tiêu chuẩn cho phép (<10ppb).

Qua trình giải hấp: raVật |jệu=ll,05g, thể tích nhồi cột: 10cm3, V chạy qua cột 700ml với c=500ppb mới bắt đầu xuất asen quan sát dịch lọc <10ppb Vậy có 0,3 5mg asen hấp phụ vào vật liệu

Cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột với tốc độ ml/phút Kết trinh bày bảng

Bảng ỉ Kết giải hấp vật liệu

Tính tốn cân vật chất cho thấy sau bed- volume khoảng 92% asen giải hấp

IV KÉT LUẬN

- Chế tạo thành cơng vật liệu Mn02 bọc cát, có khả xử lý asen tốt: + pH tối ưu cho trình hấp phụ pH=7

+ Thời gian đạt cân hấp phụ 4h + Tải trọng hấp phụ cực đại qjnax= 8,77 mg/g

- Khả hấp phụ động vật liệu tương đối tốt có khả giải hấp dung dịch NaOH

- Kết thu tạo sở cho việc khảo sát khả ứng đụng vật liệu MnƠ2 bọc cát để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen

V TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Phạm Hùng Việt, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Chuyền, Michael Berg, Bước đầu khảo sát nhằm đánh giả hàm ỉượng asen nước ngầm nước cấp khu vực Hà Nội, Hội thảo quốc tế - Ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khỏe người giải pháp phòng ngừa, Hà Nội, 2000

2 Đỗ Văn ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh, Một sổ đặc điểm phân bổ asen tự nhiên vẩn đề ô nhiễm asen môi trường Việt Nam, Hội thảo quốc tế - Ồ nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khỏe người giải pháp phòng ngừa, Hà &ội, 2000

STT

Bed-volume

c (ppb)

1 1 8

2 2 4

3 3 1

Ground Water by Manganese Dioxide-Coated Sand, www.sciencedirect.com

4 Hỹlya Geno-Fuhrman, Peng Wu, Yushan Zhou, Anna Ledin (2007),

Removal o f As, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn from pollutedwater using an iron

based sorbent, http://www elsevier com

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN KHOA HOÁHỌC

Lê Minh Đức

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ASEN CỦA VẬT LIỆU MANGAN DIOXIT BỌC CÁT

KHỐ LUẬN TĨT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ Hóa học

Cán hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Hạnh

p CHÍ HĨA HỌC

70 Trần Hưng Điện thoại: 42 21

p CHÍ HĨA HỌC

Điện thoại: 42 28 25; 22 45 31 E-mail: tchh@isi.ac.vn: tchh62@yahoo.com

THƠNG BÁO

Kinh gửi: Nhóm Tác giả Nguyẻn Thị Hạnh

Tịa soạn Tạp chí Hóa học nhận báo:

N ghicn cứu khả hấp phụ ascn vật liệu mangan dioxit bọc cál, ngày 17 Iháng nãm 2009

Bài báo gửi phản biện, có kết SC ihông

báo sớm

Xin trân trọng thông báo cảm ơn cộng tác Quý tác giả.

Hà Nội, ngàys/ỹ tháng 02 năm 2009

TL TÔNG BIÊN TẬP Biên tập kỹ thuật

TÓM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN

Nguyễn Thị Hạnh, Vũ Đức Nam, Phạm Hùng Việt, Yasuaki Maeda Analysis and Evaluation for the trace of hazardous organic compounds as Nitrophenols in the effluent exhaust from several kinds of mechanical transportation vehicles using diesel gasoline in Hanoi City JSPS Conference,

Osaka, Japan, Nov 200Ỉ.

2 Tran Hong Con, Hanh T Nguyen, at al, July 2002 Investigation of Arsenic

Releasing from Solid Phase into Water in the Earth’s Crust The Proceeding o f the Fifth Inter Conf on Arsenic Exposure and Health Effects, San Diego,

CA, USA.

3 Phạm Hùng Việt, Nguyễn Thuý Ngọc, Nguyễn Thị Hạnh, Võ Thành Lê, Lương Mạnh Tuân, Yasuaki Maeđa Bước đầu xác định hợp chất hydrocacbon thơm đa vịng khơng khí điểm nút giao thông quan trọng Hà Nội Tạp phân tỉch Hoả, Lỷ Sinh học T.8 sổ 2003.

4 Tran Hong Con, Nguyên Thi Hanh, Jan, 2005 Study on the mechanism of arsenic releasing into groundwater - simulation of air fastidious decontamination in hydrated layers J o f Chemistry, T.43.

5 Nguyễn Trọng Uyển, Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Hạnh Nghiên cứu tạo phúc Lantan với Methyonin Tạp Hỏa học tập 46, sổ trang 48ỉ -

486, 2008.

TRONG BẢO CÁO ĐÈ TÀI Bàl báo khoa học: 01

NGHIÊN CỨU KHẢ NÀNG HẤP PHỤ ASEN CỦA VẬT LIỆU MANGAN DIOXIT BỌC CÁT

Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

TĨM TẤT

Asen chât rât độc, có độc tính gấp lần thủy ngân Trong số hợp chât asen As(III) độc As(V) Việc nghiên cứu loại bỏ asen nước ngầm nhằm đem lại nguồn nước phục vụ ăn uống sinh hoạt đatìg vấn đề quan tâm cùa nhiều nhà khoa học ngồi nước Qua q trình tạo vật liệu đơn giản, khả hấp phụ asen cao, tài trọng hấp phụ cực đại qmax = 8,77mg/g pH = 7, thời gian đạt cân hấp phụ 4h, vật liệu chế tạo có khả ứng dụng thực tế.

STUDY ON THE TREATMENT OF ARSEN BY AN ADSORPTION METHOD USING MANGANE DIOXITE COATED BY SAND

SUMMARY

SCIENTIFIC PROJECT

Brach: Chemistry

Project categogy: Vietnam National University

1, Title o f subject:

"Removal of arsenic from ground water for producing drink water by using chemical modifed sand"

Code: QT-08-18

2 Head o f Subject: M.Sc Nguyen Thi Hanh

5 Participants: B.Sc Ha Minh Ngoc 4.Budget:

20,000,000.00 VND has been budgeted fo r this project

5 Purpose and content o f research:

a Purpose: Manufacture material manganese dioxite to cover sand; research on the characteristics of materials obtained by physical and chemical methods, research on the effects of the factors on the arsenic adsorption

b Content: Preparation o f adsorbent for removing o f arsenic from

groundwater and study on the effects of some factors on the adsorption efficiencies Detail:

s Preparation of manganene dioxite cover by sand from black sand, KMn04 and some other chemicals

s Determination of physical and chemical properties of adsorption material by some morden methods

s Study on the effect o f pH, contact time on the adsorption ability and determine maximum adsorption capacity

•/ Research on the adsorption of material in two conditions: stừeđ and non stired.

6 The obtained results

a The main results in science and technology

•S Adsorption material was prepared and its properties were investigated.

capacity of material was 8.77 mg/g

^ The adsoipbent was a suitable material for removing of arsenic from ground water

b Results in training

01 undergraduate student in chemical engineering c Publications

The obtained results from this project will represent in 01 article on Journal of Chemistry (Vol 47; No 2A, 2/2009)

PHIÉU ĐĂNG KÝ

KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KHCN

Tên đề tài: ~ ~ -

-Nghiên cứu loại bỏ asen nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt vật Hận cát đen biến tính.

Mã số: QT-08-18

Cơ quan chủ trì đề tài:

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Địa chỉ:

334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Tel:

04-38584287

Tống kinh ph ỉ thực chi: 20.000.000 VNĐ (Hai mươi triệu đồng chẵn) Trong đó:

- Từ ngân sách Nhà nước: 20.000.000 đ - Kinh phí trường: đ

- Vay tín dụng: đ

- Vốn tự cỏ: đ

- Thu hồi: đ

Thời gian nghiên cứu: 12 tháng

Thời gian băt đâu: 3/2008 Thời gian kết thúc: 3/2009

Tên cán phối hợp nghiên cứu: CN Hà Minh Ngọc

Số đăng kỷ đề tài: SỐ chứng nhận đăng kỷ Bảo mật:

Ngày: kết nghiên cứu: a Phô biên rộng rãi: X

b Phổ biến hạn chế: c Bảo mật:

Tóm tăí kêí nghiên cửu:

Qua q trình ché tạo vật liệu, nghiên cửu khả hấp phụ vật liệu Mn02 bọc cát thu kết sau:

s Chế tạo thành công vật liệu Mnơ2 bọc cát, xác định đặc trưng vật liệu thu qua chụp ảnh kính hiển vi điện từ quét SEM

bằng dung dịch NaOH

^ Khảo sát kha hâp phụ asen vật liệu MnOi bọc cát đổi với mẫu nước Trung tâm Mầm non, xă Đồng Du, huyện Bình Lục, tinh Hà Nam Kết; cho thấy: Mầu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen 0,4924mg/l sau cho qua cột hâp phụ nông độ asen eiàm 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn

nước ăn uống sinh hoạt (<0,01mg/l)

j Kiến nghị quy mô đồi tượng áp dụng nghiên cứu:

Đê tài góp phân vào xừ lý ngn nước bị ô nhiễm asen Chúng hy vọng ràng thời gian tới có nhừng nghiên cứu mờ rộns vật liệu xừ lý asen nhằm đưa vật liệu cho hiệu quà xử lý tổt

s Nghiên cứu tổng hợp vật liệu tồ hợp Fe(OH)j - MnO: bọc cát bọc than hoạt

tính nhằm xừ lý hoàn toàn asen hợp chất hữu trons nước khu I vực ô nhiễm trọng điềm asen Hà Nam

s Nahiên cứu đẽ xuất phươne án xử lý áp dụng cho quỵ mô hộ da đinh mơ rộng. Chú nhiệm TM Thu trường Chu tịch Hội Thu innrng đè tài cơ quan đồ nơ đánh giá cơ quan

chu trì đê tài chính thức Ị quan lý dề tài Họ tên Naiyên Thị Hạnh

Học hàm, ThS

www.elsevier.com www.sciencedirect.com http://www www.elsevier.com/locate/watres