Nghiên cứu loại bỏ asen trong nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt bằng vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 -MnO2

Với phương pháp điểu chế đơn giản, vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn có tải trọng hấp phụ cao có thể xử lý hiệu quả asen trong các nguồn nước.. Phương pháp nghiên cứu.[r]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN • • • •

* * * * * * * * *

ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÁP ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ ASEN TRONG

NƯỚC NGÀM ĐẺ SẢN XUẤT NƯỚC SINH HOẠT BẰNG VẬT LIỆU HỎN HỢP Fe(OH)3 - MnOi

M Ã SỐ: Q T - 09-19

CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: ThS NGUYỄN THỊ HẠNH

' ĐẠI HOC WUOC Giaha mụi

■ÕụNG TẨM THÔNG TIN THỤ VIỆN m Ị Q ĩ b _

BÁO CÁO TÓM TẤT

1) Tên đề tài:

“Nghiên cứu loại bỏ asen nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 2”

Mã số: QT-09-19

2) C hủ trì: ThS Nguyễn Thị Hạnh

3) Người th am gia: CN: Đỗ Duy Nam, Vũ Mai Hương

4) Mục đích nội dung nghiên cứu

a) M ục đích: Chể tạo vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 mang than hoạt tính Sử dụng vật liệu chế tạo loại bỏ asen nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt

b) N ội dung nghiên cứu: Chế tạo vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 mang than hoạt tính Nghiên cứu đặc trưng vật liệu thu phương pháp vật lý hóa lý

c) nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hẩp phụ vật liệu Cụ thể sau:

- Chuẩn bị F eS 4, K M n04 số hóa chất khác - Chuẩn bị than hoạt tính

- Chế tạo hỗn hợp Fe(OH)3 - M n

- Cố định hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 than hoạt tính

- Khảo sát hình thái học số tính chất vật lý đặc trưng vật liệu thiết bị đại

- Khảo sát ảnh hưởng pH, thời gian đạt cân bàng hấp phụ tải trọng hấp phụ cực đại (qMax )của vật liệu

-Khảo sát hấp phụ tĩnh vật liệu đổi với As(III) hấp phụ động As(III) As(V)

- Nghiên cứu trình giải hấp dung dịch NaOH

5) Kết thu được:

a) N ội dung khoa học:

- Đã chế tạo thành công vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 mang than hoạt tính khảo sát sổ tính chất vật lý đặc trưng vật liệu chụp nhiễu xạ tia X, chụp kính hiển vi điện tử quét SEM chụp BET

- Khảo sát thu điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ asen vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 mang than hoạt tính

Cụ thể: Ở nồng độ pH = 7, thời gian hấp phụ đổi với As(III) As(V) Tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu As(III) 39,84 mg/g, As(V) 40,16 mg/g

b) B ài báo khoa học:

Nguyễn Đình Bảng, Nguyễn Thị Hạnh, Đỗ Duy Nam “nghiên cícu tách loại asen từ dung dịch nước bang vật liệu ôxit hon hợp Fe-Mn cổ định than hoạt tỉnh Đã gửi đăng tạp chí Hóa, Lý Sinh học

c) K ết đào tạo:

Hỗ trợ đào tạo học viên Cao học “Điều chế khảo sát khả tách loại asen ôxit hon hợp Fe- Mn

Học viên Cao học: Đỗ Duy Nam - K I8 - ngành Hóa học Mơi trường

6) Tinh hình kinh p h ỉ để tài:

Tổng kinh phí cấp: 25.000.000 đồng

Đã chi: 25.000.000 đồng

KHOA OUẢN LÍ CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI

PGS TSKH Luu Văn Bôi ThS Nguyễn Thị Hạnh

SUMMARY REPORT OF THE SCIENTIFIC

RESEARCH SUBJECT

/ Title o f subject:

"Removal o f arsenic from ground water for producing drink water by using mixed material Fe(O H)3 - M n 2"

Code: QT-09-19

2 H ead o f Subject: MSc Nguyen Thi Hanh

3 Participants: BSc Do Duy Nam, Vu Mai Huong

4 Purpose and content o f research:

a Purpose: Manufacture mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon.; Research on the characteristics o f materials obtained by physical and physiochemical methods

b Content: Manufacture mixed material Fe(OH)3 - M n 02 and mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon Research on the characteristics o f materials obtained by physical and physiochemical methods, research on the effects o f the factors on the arsen adsorption

Detail:

s Preparation o f F e S 4, KM11O4 and some other chemicals s Preparation o f activated carbon

* Manufacture mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon

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

■S Research on the effect o f pH, contact time on the adsorption ability and determine maximum adsorption capacity o f mixed material

Research on the adsorption of material in two conditions: motive and non motive

5 The obtained results

s Manufactured Adsorption material and studies physical and chemical properties o f it

■S The effects o f pH and contact time on the treatment efficiecies was investigated; the results show that the optimum conditons were pH o f 7, contact time is hours for As(III) and hours for As(V) At the above conditions The maximum adsorption capacity o f mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon for As(III) were 39,84 mg/g and As(V) were 40,16 mg/g

s The desorption by sodium hydroxide solution. b Results in training

Supported 01 graduated student who study of Master in chemical environment “Manufacture and study on Removal o f arsenic capacity' by m ixed material Fe-Mn

c Publications

Nguyen Dinh Bang, Nguyen Thi Hanh, Do Duy Nam “Studv removal o f arsenic fro m aqueous solution by mixed material Fe-Mn immobilized on activated c a r b o n posted on the chemistry, physics and biology magazine.

Head o f the Subject

MỤC LỤC

Mở đầu 1

Chương Tổng quan 2

1.1 Giới thiệu chung asen

1.2 Tính chất hố lý asen

1.3 Một số hợp chất quan trọng asen

1.4 Độc tính asen

1.4.1 Cơ chế gây độc asen

1.4.2 Độc tính asen

1.5 Tinh trạng nhiễm asen giới Việt Nam

1.5.1 Ô nhiễm asen giói

1.5.2 Ơ nhiễm asen việt nam

1.6 Một số phương pháp xử lý asen

1.6.1 Các phương pháp hoá học

1.6.2 Các phương pháp hoá lý 10

1.6.3 Các phương pháp xử lý asen nghiên cứu áp dụng 14 Việt Nam

1.7 Cơ sở lý thuyết trình hấp phụ 14

Chương Thực nghiệm 18

2.1 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 18

2.2 Hoá chất, dụng cụ 18

2.3 Phương pháp phân tích asen phương pháp thủy ngân brơmua 19

2.4 Các phương pháp thực nghiệm 20

2.4.1 Chế tạo vật liệu ôxit hỗn hợp Fe - Mn (VL1) 20 2.4.2 Chế tạo vật liệu ôxit hỗn hợp Fe - Mn mang than hoat tính(VL2) 21 2.4.3 Khảo sát khả nãng hấp phụ tĩnh VL1 As(III) 21 2.4.4 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL2 As(III) As(V) 21 2.4.5 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 đối 22 với A s(in ) As(V) phương pháp động

Chương Kết qủa thảo luận 23

hỗn hợp Fe-Mn mang than (VL2)

3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X VL1 23

3.1.2 Xác định hình thái học diện tích bề mặt VL2 23 3.2 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL1 As(III) 25 3.3 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL2 As(III) As(V) 28 3.3.1 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL2 As(III) 28 3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL2 As(V) 30 3.4 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 33 As(III) As(V) phương pháp hấp phụ động

3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 đối 33 với As(III) phương pháp hấp phụ động

3.4.2 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 đối 34 với As(V) phương pháp hấp phụ động

3.4.3 Kết luận chung khả tách loại As(III) As(V) VL2 35 phương pháp hấp phụ động

Kết luận 36

CHƯƠNG TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung asen [1, 2]

Asen tồn khoảng 200 loại khoáng khác nhau, chứa dạng asen arsenite, arsenate sulphua, oxit Quặng chứa nhiều asen quặng Arsenopyrit, có hàm lượng tới vài chục gam kilogram quặng Quặng sulphua, sulphate, quặng sắt, quặng sulphate ln có hàm lượng asen cao Các loại quặng cacbonate, silicát, chứa asen với hàm lượng thấp hơn, thường vài mg/kg không đáng kể Sự tồn asen tự nhiên số loại đá, khoáng vật đặc biệt quặng đa kim thơng qua q trình thuỷ địa hố sinh địa hoá, điều kiện địa chất thuỷ văn mà asen xâm nhập vào mơi trường nước Ngồi ngành công nghiệp khai thác chế biến loại quặng tạo nguồn ô nhiễm asen Việc khai thác mỏ nguyên sinh phơi lộ quặng sunfua, làm gia tăng trình phong hố bào mịn tạo khối lượng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit lân cận khu mỏ Tại nhà máy tuyển quặng, asenopyrit sau tách khỏi quặng thành chất thải chất đống ngồi trời, asen trơi vào sơng suối vào môi trường

Trạng thái tồn dạng asen điều kiện oxi hoá khử pH khác cụ thể bảng

Điều kiện khử Điều kiện oxi hoá

pH As(III) pH As(V)

0-9 H3A s 03 0-2 H?A s04

10-12 H2A s0 3- 3-6 H2A sơ4

13 HAs0 32- 7-11 H A s042

14 As0 33- 12-14 As0 4v

Bàng 1: Các trạng thái bền asen điều kiện oxi hoá khử pH Trong hầu hết kim loại có xu hướng khơng tan ta vùng pH trung tính asen tan vung pH trung tính có nồng độ tương đối cao Do nước ngầm dễ bị nhiễm asen anion chứa oxi khác

1.2 Tính chất hố lý asen [2]

Asen tổn vài dạng thù hình: dạng kim loại, dạng vàng, dạng xám dạng nâu Asen kim loại asen xám bền điều kiện thường đun nóng Asen phi kim chất rắn màu vàng, có mạng lưới phân tử mà mắt mạng lưới phân tử As4 Nhưng As4 không bền, nhiệt độ thường tác dụng ánh sáng chuyển nhanh sang dạng kim loại Có thể tạo As4 cách ngưng tụ nó, asen gồm phân tử As4, bắt đầu phân huỷ

1325°c phân huỷ hoàn toàn nhiệt độ 1700nc

Asen khơng hồ tan nước, khơng khí thường bị ơxy hố chậm cịn bị đốt nóng mạnh cháy tạo thành ơxit As203 màu trắng có mùi tỏi đặc trưng Ớ 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 Một số hợp chất quan trọng asen[2] a) Asen hydrua hay asin AsH'Ị

AsH3 chất khí khơng màu, độc, có mùi tỏi, có tính khử mạnh tan nước Asin tạo thành khử tất hợp chất vô asen hydro s in h

As203 + Zn + 6H2S 04 = AsH3 + Z nS04 + 3H20

Asin tương đối bền đốt nóng dễ dàng phân huỷ thành hydro asen tự AsH3 có tính khử mạnh, bị bốc cháy khơng khí, khử muối kim loại Cu, Ag kim loại

6 A g N 03 + AsH3 + 3H20 = Ag + HNO3 + H,AsO,

AsH3 tác dụng với muối thuỷ ngân (II) clorua tạo phức màu vàng nâu, phản ứng sử dụng phương pháp định lượng asen:

AsH3 + 3HgCl2 = As(HgCl)3(vàng) + 3HC1 b) Asen {III) oxit A s20 3

Chất tạo thành đốt cháy asen khơng khí nung quặng chứa asen As(III) oxit màu trắng, thường gọi asen trắng Ớ trạng thái khí, oxit asen III tồn dạng phân tử kép As40 As(III) oxit tan nước, 15°c dung dịch bão hồ có nồng độ 1,5 %, 25°c dung dịch bão hồ có nồng độ % Khi tan nước asen (III) oxit tạo thành asen (III) hydroxit hay gọi axit asenơ, axit yếu

As406 + 6H20 4H3ASO3

Trong dung dịch axit asenơ có axit metasen H A s02 axit không tách trạng thái tự do, cô cạn dung dịch thu oxit

Asen(III)oxit dễ tan dung dịch kiềm tạo thành muối asenit hidroxoasenit

As40 + 6NaOH + H20 = 3Na[As(OH)4] + Na3A s 03

Asen (III) oxit thể tính khử tác dụng với O3, H20 2, FeCl3, K2Cr20 7, HNO3, bị ơxi hố đến ion A s0 43'

3 As406 + HNO3 + 14 H20 = 12H3A s 04 + 8NO

Asen (III) oxit độc, liều ỉượng gây chết người 0,lg dùng để chế thuốc trừ sâu nồng nghiệp, chế thuỷ tinh suốt chế chất màu

c) Asen (V) oxit:

Asen (V) oxit chất dạng khối vơ định hình giống thuỷ tinh, người ta thường gán cho cơng thức kinh nghiệm As20 nhiệt độ 400°c phán huỷ thành oxi oxit asen có số oxi hoá thấp

As205 dễ tan nước tạo thành asenic, nên để khơng khí bị chảy rữa

As205 + 3H20 = 2H3A sơ4 d) Axit orthoasenơ

HịAsOị axit yếu (pK~ 9), hợp chất không điều chế dạng tự mà tồn dung dịch nước, có cân bằng:

H3A s 03 = H20 + H A s02

Cân thường chuyển dịch mạnh phía bên phải tức có xu hướng hình thành axit metaasenơ (có số phân li k = 6.10 1(>)

Dưới tác dụng kiềm với As203 ta nhận muối axit asenơ As203 + KOH = 2K3AsOịị+ 3H20

Các hợp chất A s(ni) có tính khử, bị oxi hoá chất oxi hoá mạnh K M n04, K I0 môi trường kiềm chúng chuyển thành hợp chất As(V)

AsCV' + I2 + H20 = A sO /- + 21 + 2H+ e) Axit asenic

ở điều kiện thường, axit asenic (H3A s0 4) trạng thái rắn, tan tốt nưóc Axit asenic axit mạnh tương đương với axit photphoric (pK 2,24; 6,94; 11,5) Muối axit asenat giống với muối photphat tương ứng Khi nung axit asenic ta thu asen(V)oxit hay gọi anhyđritasenic dạng chất rắn màu trắng thuỷ tinh, tính chất axit hợp chất mạnh axit ascnơ Khi cho tác dụng với kiềm tạo thành ba loại muối: Na3A s0 4, Na2H A s04, NaH2A s0

Các hợp chất As(V) có tính oxi hố, tác dụng với chất khử mạnh KI, NaBH4, môi trường axit chúng chuyển thành hợp chất As(III)

Trong tự nhiên, asen chuyển hoá từ dạng sang dạng khác số vi sinh vật, q trình chuyển hố đươc trình bày hình

(CHiXiAs: trimetylasin (CH3)2AsH:

[A s02(0 H )2]- —► As(OH) - * C H jA s O (O H )2 - * (CH3)2AsO(OH)

asenat axit axit

Hình 2: Sơ đổ trình chuyển hoá hợp chất asen tự nhiên

1.4 Độc tính asen [9,14] 1.4.1 Cơ chế gây độc asen

Khi xâm nhập vào thể asen (III) công vào enzim có chứa nhóm (SH), liên kết cản trở chức enzim

SH SH

Enzhn AsO Enám > s — o ' + OH

As(V) dạng H2A s 04 có tính chất hố học tương tự muối axit photphoric ảnh hưởng đến chế chuyển hoá phot phat ức chế enzim sinh lượng cho tế bào (enzim sinh ATP) không sinh ATP

/ - P 2- + P Ũ _ P 42

- -*■ h- C - O H - * ATP

> = c=0

H 0/

Vo32 '

OPO3 ■

^ -* ■ Phân hũy thành sản phẩm đẩu

c=0

/ Ọ

\ 2-

Às03

Các hợp chất As(V) (R -A s03H2) ảnh hưởng đến hoạt tính enzim điều kiện thích hợp chúng bị khử As (III) độc

Các hợp chất hóa trị (III) gồm aseno asenoso Các hợp chất aseno (R- As=As-R) dễ dàng bị oxi hố có lượng vết oxi, hoạt động mạnh chúng chuyển đổi thành dẫn xuất aseno tương ứng Các hợp chất hợp chất lần, hai lần theo phản ứng chúng với nhóm sunfuahydryl Những hợp chất thay lần, ví dụ R -A s=0 phản ứng với enzim có chứa nhóm -SH

R—As—o + R'SH Ạs/

SR'

SR'

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

S S - C H 2

/ SH /

P r o te ò / ^A<CH=CHC1 + BAL ► proteừ/ + CICH=CHAsHj

\ / \ h \

x s S — C U

I

C HịOH

1.4.2 Độc tính a sen [ll,1 ]

Asen nguyên tố cần thiết cho sống hàm lượng thấp, có vai trị trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit hemoglobin Nhưng mặt sinh học, asen lại chất độc cực mạnh hàm lượng đủ lớn thể người sinh vật khác, nhiễm độc asen gây 19 bệnh khác nhau, có ung thư da phổi

[11].

Asen tổn phổ biến môi trường xung quanh, người tiếp xúc với lượng nhỏ chúng Con đường xâm nhập chủ yếu asen vào thể qua đường thức ăn (trung bình 25 - 50 ng/ngày), ngồi cịn lượng nhỏ qua nước uống khơng khí

Asen hấp thụ vào thể qua đường dày dễ bị thải Hàm lượng asen thể người khoảng 0,08 - 0,2 ppm, tổng lượng asen có người trung bình khoảng 1,4 mg Asen tập trung gan, thận, hồng cầu, hemoglobin đặc biệt tập trung não, xương, da, phổi, tóc [11]

Đối với thể người asen có tác dụng hố sinh là: làm đơng tụ protein, tạo phức với coenzym phá huỷ trình photpho hố Asen vào thể qua đường nước sinh hoạt phải sau - năm bắt đầu gây tác động ảnh hưởng đến sức khoẻ

Sự nhiễm độc asen gọi arsenicosis Biểu bệnh chứng sạm da (melanosis), dầy biểu bì (keratosis) từ dẫn đến hoại thư hay ung thư da mà khởi đầu phá huỷ da ngồi, ngón tay, ngón chân, sau phận nội tạng, cuối ung thư, hoại thư Ngồi người ta cịn phát thấy ràng nhiễm asen làm tăng nguy gây ung thư thể, gan, thận, bàng quang phổi Nhiễm độc asen qua đường hô hấp thường gặp người làm việc lò luyện quặng, gang, thép khu vực xung quanh nồng độ asen cao khơng khí

Con người bị nhiễm độc As lứa tuổi, từ trẻ em đến người già Nếu người dân sử dụng nguồn nước có 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% [18]

Thực vật bị nhiễm asen bị hạn chế trình quang hợp bị rụng Asen ảnh hưởng tới thực vật làm giảm trao đổi chất, giảm suất trổng Thực vật môi trường nhiễm asen hấp thu lượng đáng kể asen, người động vật ăn phải thực vật nhiễm asen bị nhiễm độc

Do tác động có hại với người hệ sinh thái, hàm lượng asen có mặt mơi trường thường tổ chức quốc tế môi trường quy định mức thấp Bộ tiêu chuẩn nãm 1993 WHO khuyến cáo nồng độ asen nước uống cần nhỏ 0,01 mg/1

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5944-1995, tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nguồn nước ngầm 50ụg/l Đối với tiêu chuẩn vệ sinh an toàn Bộ Y tế TCVS-

2 0 2, giới hạn nồng độ asen nước 10ụg/l

1.5 Tình trạng nhiễm asen trẽn thê giới Việt Nam 1.5.1 Ô nhiễm asen thê' giới [ 3,6,12,17,18,19]

Các điều tra khảo sát ô nhiễm asen nước ngầm thực nhiều nước Mỹ, ấn Độ, Đài Loan, Argentina, Thái Lan, Mehico Trung Quốc, Bangladesh Các kết khảo sát cho thấy có nhiều vùng sử dụng nước ngầm bị nhiễm asen cách nghiêm trọng Ở quốc gia, với đặc điểm địa lý, địa chất khác nhau, nguyên nhân tìm chưa hồn tồn thống Tuy nhiên, có mặt asen nước ngầm thách thức lớn với phủ quyền địa phương việc bảo vệ sức khoẻ nhân dân

Sự nhiễm asen nước ngầm phía đơng sơng Hoogky, nhánh sơng Hằng phía Tây Bengal báo cáo từ đầu năm 1978 Khu vực ảnh hưởng rộng 3.400 km2, số người sử dụng nước nhiễm độc asen lên tói triệu người, 0 0 người xác nhận nhiễm độc asen[18]

Trung Quốc, có tới 13-14 triệu người sống vùng có nguồn gốc bị ô nhiễm asen cao, tập trung nhiều tỉnh An Huy, Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ Tân Cương Tại Sơn Tây phát 105 làng bị ô nhiễm asen Hàm lượng asen tối đa thu nước uống 4,43 mg/1 gấp 443 lần giá trị asen cho phép tổ chức y tế giới W HO (1 /Jg/ỉ).

Hai khu vực bắc Achentina: San Antonio delos Codres Taco Pozo có nồng độ asen khoảng 200 ịig/ỉ, số người bị nhiễm độc asen khoảng 20.000 người [19].

Ở Mỹ, theo nghiên cứu cho thấy triệu người dân mỹ có nguy nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen nước uống dao động từ 0,045 - 0,092 mg/1 Còn Nhật Bản, tính đến năm 1995 có 217 nạn nhân chết asen

1.5.2 Ơ nhiễm asen Việt Nam [1,3*8,9,11]

Những khảo sát bước đầu nhà khoa học, Viện nghiên cứu, văn phòng UNICEF Hà Nội dành nhiều cơng sức, kinh phí tổ chức đợt khảo sát, nghiên cứu, đưa số kết ban đầu nồng độ asen nước ngầm Hà Nội, số tỉnh vùng bầng sông Hồng Phú Thọ, Quảng Ninh, Hà Tây, Hải Phịng, Thái Bình, Nam Định, Hà Nam Từ điều tra, khảo sát đó, đồ khu vực ô nhiễm asen nước ngầm dần hình thành

Tại vùng châu thổ sống Hồng, tổng sơ' giếng khoan lên đến hàng triệu giếng đa số giếng nước hộ gia đình Riêng Hà Nội, tiêu phân tích mẫu nước ngầm Thành phố Hà Nội mùa khô 12/2000-2/2001 nêu Bảng [9]

Chỉ ticu phán tích vùng nghiên cứu

Arsen Mangan Sát Amoni

Số mẫu vượt */TS %

Số mảu vuợt */TS %

Số mẫu vượt */TS %

Sô mẫu vượt */TS % Tầng chứa nước bẽn írẽn (qh)

Khu vực phía Bắc 4/66 6.1 44/66 66.7 27/66 36.4 2/66 3.0

Khu vục Đông Nam 8/20 40 19/20 95.0 12/20 60 3/20 15.0

Khu vực phía nơm sịng Hổng

+ Huyện Từ Liẻm 8/55 14.5 46/55 83.6 72.7 72.7 10/55 18.2

+ Huyện Thanh Trì 43/72 59.7 59/72 81.9 91.7 91.7 56/72 77.8

+ Các quận nội thành 18/47 38.3 44/47 93.6 87.23 87.2 17/47 36.2 Tầng chứa nước bẽn (qp)

Khu vực pliía Bắc 4/46 8.7 33/46 71.7 71.7 71.7 3/46 6.5

Khu vực phía Đơng Nam 13/72 13 67/72 70.8 70.8 70.8 21/72 29.2

Khu vực nam sông Hồng

+ Huyên Từ Liêm 9/25 36 22/25 100 25-25 100 9/25 36

+ Huyện Thanh Trì 13/24 54.2 22/24 95.8 23/24 95.8 18/24 75

+ Các quận nội thành 17/43 39.5 40/43 97.7 42/43 97.7 12/43 27.9

* TCVN 5501-1991

Từ số liệu cho thấy, 69% mẫu nước tầng 48% mẫu nước tầng Hà Nội kiểm nghiệm có nồng độ asen cao tiêu chuẩn Đặc biệt, Huyện Thanh Trì có tới 59,7% (43/72) số mẫu phân tích tầng chứa nước bên 54,2% (13/24) số mẫu tầng chứa nước bên vượt giá trị 0,05 mg/1

Theo điều tra sơ cho thấy hàm lượng asen nước ngầm nhiều nơi vượt tiêu chuẩn cho phép nước ăn uống sinh hoạt (tiêu chuẩn nước ăn uống Việt Nam 10microgam/l), cao Hà Nam, Hà Nội, Hưng Yên, Phú Thọ hàm lượng asen cao gấp nhiều lần mức cho phép Lâm Thao (Phú Thọ) gấp 50 - 60 lần, Lý Nhân Bình Lục (Hà Nam) gấp 50 lần[9]

Kết nghiên cứu gần đây, điều tra ngẫu nhiên 12 tỉnh thành Việt Nam gồm: Thái Nguyên, Quảng Ninh, Hà Tây, Hải Dương, Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, Huế, thành phố Hồ Chí Minh, Long An, Đồng Tháp An Giang cho thấy trừ thành phố Hồ Chí Minh, Long An, Huế khơng phát có asen nước ngầm, tỉnh lại phát điểm có nồng độ asen vượt tiêu

1 A7_ _ _ /_ r / I _ _ ^

TT Tỉnh S ô xã S ố

m ả u

N ồn g đ ộ asen (m g/l)

0 - 0,01 0,01-0,05 0,05-0,1 0,1 - 0.2 0.2 - 0.5 >0.5

1 Thái N guyên 10 240 233 5 0

2 Quảng Ninh 10 240 235 5 0 0

3 Hà Tây 57 1368 728 307 230 60 41

4 Hải Dương 20 4 80 446 31 3 0

5 Hưng Yên 141 3384 2684 390 156 76 58 20

6 Nam Định 20 4 80 341 45 31 27 35

7 Hà Nam 111 5080 2415 879 795 463 504 24

8 Huế 10 240 234 5 0

9 Hổ Chí Minh 10 240 240 0 0

10 Long An 10 235 235 0 0

11 Đ ồng Tháp 10 212 124 5 27 41 9

12 An Giang 10 240 179 51 1

■ong nước ngầm 12 tỉnh ị l ỉ ! 1 /ồ r ì r* n o t í r ì V i U ị M o m í l \I MKơ Một số nghiên cứu khác cho thấy số huyện tỉnh Hà Nam (Lý Nhân, Bình Lục) có biểu lâm sàng đáng ý nhiễm độc mạn tính cộng đồng ãn uống nguồn nước bị ô nhiễm Kết hội chẩn xác định trường hợp có biểu tổn thương ngồi da tác hại asen cần theo dõi 86% số hộ khu vực sử dụng nước giếng khoan nãm (từ 1997), song qua thống kê Y tế xã từ tháng 1/2000 đến tháng 9/2003 kết khám sức khoẻ cho thấy: tỷ lệ bệnh ngồi da, biến đổi sắc tố da, sừng hố, bệnh lý thai sản, tỷ lệ ung thư nhìn chung cao có xu hướng tăng theo thời gian [11]

1.6 Một số phương pháp xử lý asen

Đã có nhiều hội nghị quốc tế asen tổ chức sau thảm họa ngộ độc asen giới Nhiều báo, cơng trình nghiên cứu vể phương pháp giảm thiểu ô nhiễm asen công bố Các biện pháp xử lý nhiều đa dạng, chủ yếu tập trung vào phương pháp: hoá học, hoá lý

1.6.1 Các phương pháp hoá học[13, 16, 20]

Các công nghệ xử lý asen thường xử lý As(V) có hiệu xử lý As(III) Vì nhiều hệ thống xử lý bao gồm bước oxy hố để chuyển As(III) thành As(V) Q trình oxy hố không loại bỏ asen khỏi dung dịch nâng cao hiệu trình xử lý cộng kết tủa, hấp phụ, lọc C ác tác nhân hoá học thường sử dụng để oxi hoá asenit thành asenat bao gồm : khí clo, khí ozon, kali pemanganat, hydro peoxi, tác nhân fenton’s (H202/Fe2+), mangan oxit Ngồi người ta cịn xử lý trực tiếp xạ từ mặt trời để oxi hố asenit thành asenat với có mặt chất xúc tác đồng thể dị thể Khi sử dụng q trình oxi hố người ta phải kết hợp với trình keo tụ, hấp thụ trao đổi ion

a Oxy hố asen khơng khí:

Oxy khơng khí tác nhân q trình oxy hố As(III), nhiên tốc độ q trình oxy hố As(III) khơng khí chậm, thời gian oxy hố kéo dài khoảng hàng tuần Q trình oxy hố As(III) khổng khí xúc tác vi khuẩn, axit mạnh dung dịch kiềm, đồng, bột cacbon hoạt tính, nhiệt độ cao

b Oxy hoá asen tác nhản hoá học:

As(III) bị oxy hố trực tiếp nhiều hố chất khác bao gồm clo, hypochloride, ozon, permanganate H20 2, tác nhân Fenton (H202/Fe2+)

Clo hypochloride chất oxy hố mạnh có hiệu lại phản ứng với hợp chất hữu tạo hợp chất clo độc hại (thí dụ trihalometan) Lượng clo thêm vào phụ thuộc vào thành phần nước Cho vào nước khoảng 0,8

-2 mg/1 clo để tạo ,2 mg/1 clo dư dùng cho mục đích khử trùng sau xử lý

Ozon chất oxy hoá mạnh, sục ozon vào nước phút (hàm lượng khoảng

mg/1) trước lọc có hiệu cao việc ơxy hố sắt mangan, loại bỏ hiệu asen kim loại khác Ozon chất sát khuẩn mạnh không giống clo, dư lượng khơng tổn lâu nước xử lý [20],

Permanganate (K M n 4) có hiệu oxy hoá As(III), Fe(II) Mn(II) cao K M n04 có nhiều nước phát triển, sử dụng chất kháng sinh cục Lượng mangan dư nước xử lý không vượt khuyến cáo WHO 0,05 mg/1 (WHO, 1993)

Hydro peroxit (H20 2) chất oxy hố có hiệu quả, đặc biệt nước bị nhiễm asen có chứa sắt hồ tan nồng độ cao sắt (III) hydroxit hình thành cộng kết với asenat[2 0]

c Oxy hoá loại asen lượng mặt trời (SORAS)

SORAS có hiệu hàm lượng sắt nước ngầm mg/1, cường độ xạ UV-A 50 W h/m Nồng độ asen giảm từ 500ppb xuống 50ppb sau 2-3h

1.6.2 Các phương pháp hoá lý [4,5,10,14,17,21,22,23]

a K ết tủa lọc

Quá trình chuyển asen từ dạng tan thành dạng tan canxi asenat phản ứng hố học, sau loại bỏ chúng nhờ trình lắng lọc Muối kim loại thường sử dụng muối nhôm muối sắt clorua sắt sulfat Hiệu xử lý asen muối nhôm muối sắt quy mơ phịng thí nghiệm có hiệu xử lý tới 99% điều kiện tối ưu nồng độ asen lại l|ig/l Tuy nhiên, hệ xử lý thực tiễn ngồi trường hiệu xử lý thấp hon khoảng từ 59- 90%[21]

b Làm mềm nước vôi

Độ cứng nước gây hợp chất canxi magiê nước Quá trình làm mềm nước vồi đồng thời có hiệu việc loại bỏ asen tương tự trình kết tủa với muối kim loại Như vậy, trình loại bỏ As(III) As(V) cách làm mềm nước phụ thuộc vào giá trị pH Nếu trình oxy hoá As(III) thành As(V) diễn trước làm mềm nước làm tăng hiệu xử lý asen

Nhược điểm q trình làm mềm nước vơi việc xử lý asen hàm lượng vôi sử dụng lớn khoảng 800 - 1000 mg/1, điều dẫn đến việc hình thành lượng bùn thải lớn sau lại phải sử dụng axit để điều chỉnh pH nước sau xử lý Quá trình thường áp dụng cho nước cứng

c Phương pháp hấp phụ

Asen hấp phụ lên bề mặt vật liệu hấp phụ như: hợp chất oxyt sắt, oxyt titan, oxyt silic; khoáng sét(caolanh, bentonite .), boxit, hematite, chitin chitosan; quặng oxit mangan, cát bọc lớp oxyt sắt dioxit mangan M n 2; vật liệu xellulo (mùn cưa, bột giấy báo)

Mỗi loại vật liệu có đặc tính u cầu chi phí khác Một số loại sản xuất riêng để xử lý nước nhiễm asen Hiệu suất xử lý loại vật liệu phụ thuộc vào việc sử dụng chất oxy hố hỗ trợ q trình hấp phụ asen

c ỉ Hấp phụ lên vật liệu có thành phần sắt

Mạt sắt (sắt kim loại), sắt hydroxide, vật liệu phủ sắt, oxit sắt vật liệu sử dụng cho qúa trình hấp phụ asen từ nước ngầm

Quá trình loại bỏ asen cách hấp phụ lên mạt sắt kim loại nghiên cứu phịng thí nghiệm áp dụng ngồi trường Hiệu loại bỏ asen vô khỏi dung dịch sắt đến 95% Asen hấp phụ lên bề mặt sắt trạng thái oxi hoá V Phổ nhiễu xạ tia X cho thấy bề mặt mạt sắt có diện sắt kim loại, Fe30 4, Fe20 sắt hydroxide [23]

Tại Đài Loan, nhà khoa học chế tạo vật liệu sắt nano để hấp phụ asen, kết quả cho thấy vật liệu hấp phụ 43,62mgAs/g sắt pH=4, 42,73mgAs/g sắt pH=7, 37,48mgAs/g sát pH=9.[ 14]

C.2 Hấp phụ lên nhôm hợp chất nhôm.

- Vật liệu có nguồn gốc từ nhơm: Cơng ty Project Earth Industries (PEI Inc.) chế tạo vật liệu hấp phụ rẻ tiền, có nguồn gốc từ nhơm, có khả nâng tách asen

dạng tồn phổ biến nước As(III) As(V) Vật liệu hấp phụ có đặc tính hố học diện tích bề mặt độ rỗng cao, có khả hấp phụ cao 10 lần so với vật liệu thơng thường có mặt ion cạnh tranh, tốc độ hấp phụ nhanh, đạt hiệu suất cao

Việc thử nghiệm tiến hành ấn Độ Bangladesh (1998, 1999 cho phép giảm asen từ giá trị trung bình ban đầu 340 ppb xuống 50 ppb

- Nhơm hoạt hố: Nhơm hoạt hố sử dụng có hiệu để xử lý nước có hàm lượng chất rắn hoà tan cao Tuy nhiên, nước có hợp chất selen, florua, clorua, su lfa t, chúng cạnh tranh vị trí hấp phụ

Phương pháp tương đối thuận lợi, cần đổ nước giếng cần xử lý qua lớp vật liệu nhôm Nếu hàm lượng sắt nước nguồn cao hiệu suất khử asen cao chu kỳ làm việc trước hoàn nguyên tãng

Một hạn chế phương pháp sử dụng nhôm hoạt hoá lượng vật liệu hấp phụ thải lớn: 50 - 200 g/m3 nước, nghĩa gấp gần 10 lần so với lượng cặn tạo thành sử dụng phương pháp keo tụ phèn sắt

C.3 Hấp phụ lên vật liệu có thánh phần mangan oxide

Cơ chế việc loại bỏ asen M n 02 bước đầu nghiên cứu tinh thể M n 02 tổng hợp phịng thí nghiệm

Phản ứng oxi hoá As (III) M n 02 xảy theo bước sau: M n ơ2 + H3A s 03 + H20 = 2MnOOH + H2A s0 4' + H+ 2MnOOH + H3A s 03 + 3H+ = 2Mn2++ H2A s0 4‘ + 2H20

Mặc dù chế phản ứng As(III) với M n 02 rõ ràng có thơng tin hình thành hợp chất As(V) sau q trình oxi hố As(III)

Sử dụng quặng mangan dioxit tự nhiên diatomit tự nhiên cho hiệu hấp phụ asen tương đối tốt[5] Tại Viện Khoa học công nghệ Việt Nam tổng hợp M n 02

kích thước nanomet nghiên cứu sử dụng vào hấp phụ asen nước đạt tải trọng 32,79mg asen/gam vật liệu [4]

d Trao đổi ion

Trao đổi ion xem một dạng đặc biệt phương pháp hấp phụ Đây trình trao đổi ion pha rắn pha lỏng Nhựa trao đổi iori sử dụng rộng rãi việc xử lý nước để loại bỏ chất hồ tan khơng mong muốn khỏi nước Các loại nhựa có khung polyme liên kết ngang, gọi nền, thông thường tạo thành polystyren liên kết ngang với divinylbenzen Các nhóm chức tích điện liên kết với thơng qua liên kết cơng hố trị phương pháp hiệu việc loại bỏ asen, nhiên dung dịch, ion cạnh tranh với asen (như sunfat, florua, nitrat ) có nồng độ lớn hiệu suất trình tách loại giảm đáng kể Khi anionit chuyển từ gốc H2A s 4' sang H2A s 42, giải phóng H+, pH bị hạ thấp xuống Nồng độ sulfate ảnh hưởng tới vận tốc phản ứng: tốc độ phản ứng cao lượng sulfate cao

Loại vật liệu trao đổi ion có ưu điểm sử dụng dung dịch muối đậm đặc NaCl để hoàn nguyên hạt trao đổi ion bão hoà asen Nồng độ asen sau xử lý tới 2ppb [14]

e Chưng cất lượng mặt trời

Thiết bị chưng cất lượng mặt trời sử dụng để xử lý nước nhiễm asen Nước cần xử lý nung nóng lên bay nhờ lượng mặt trời, sau ngưng tụ lại bề m ặt phía thiết bị thu nước dạng chảy vào bể Tuỳ thuộc vào lượng ánh sáng mặt trời, bề mặt thu nước kích thước 2x10 m cung cấp nước uống cho 20 - 50 người sử dụng ngày đêm với tiêu chuẩn 1/ ng/ngày Phương pháp áp dụng để cung cấp nước uống cho vùng sâu, vùng xa thiếu nguồn nước uống Ưu điểm phương pháp nước sau xử lý có chất lượng tốt, chi phí cho xử lý thấp, sử dụng vật liệu địa phương để chế tạo Thiết bị khơng sử dụng điện, xử lý nước ngầm nước mặt bị nhiễm asen

/ Các phương pháp ỉọc[18,24]

Một số kĩ thuật phương pháp : thẩm thấu ngược, màng lọc nano, điện thẩm tách có khả loại bỏ tất dạng asen hoà tan khỏi nước Các chất hồ tan có asen giữ lại màng bán thấm, màng cho nước số chất tan qua

* Vi lọc (MF)

Quá trình vi lọc kỹ thuật loại bỏ asen phụ thuộc vào phân bố kích thước phần tử mang asen nước nguồn Mặc dù MF loại bỏ dạng hạt asen trình hiệu việc xử lý nguồn nước

Để tăng hiệu xử lý đối vói nguồn nước, kết hợp với trình kết tủa MF Đối với thiết bị sử dụng MF việc loại bỏ phụ thuộc vào nồng độ asen nước đầu vào tỷ lệ dạng hạt theo chế rây học Do hiệu q trình xử lý asen MF hàm kích thước lỗ

* Siêu lọc (ƯF)

Nhìn chung trình siêu lọc có khả loại bỏ chất keo phần tử dạng hạt Nếu hệ xử lý sử dụng UF MF xử lý asen nước ngầm đạt hiệu cao Tuy nhiên UF sử dụng để xử lý nước mặt với hàm lượng chất keo cao nồng độ asen cao

* Lọc nano (NF)

Màng lọc nano có khả loại bỏ đáng kể hợp chất asen hòa tan nước tự nhiên Màng nano ưu tiên loại bỏ ion hóa trị hai (như Ca, Mg) khống có hiệu muối hóa trị (như Na, Cl) Màng NF loại bỏ As(V) As(III) Hiệu loại bỏ asen nước ngầm NF đạt tới 95% asen hịa tan, nồng độ asen giảm từ 50ppb xuống 2ppb Tuy nhiên màng có kích thước lỗ nhỏ có khuynh hướng dễ tắc màng UF MF ứng dụng màng NF cho q trình xử lý nước mặt có hiệu thường khơng cao khơng qua q trình tiền xử lý để loại bỏ hạt phần tử hòa tan gây tắc

* Thẩm thấu ngược (RO)

* Điện thẩm tách (ED)

Điện thẩm tách q trình ion vận chuyển qua màng có chọn lọc cation anion tác động dòng điện chiều Trong trình màng xếp điện cực ngược chiều với xen kẽ màng trao đổi anion màng trao đổi cation Sự chuyển động cation anion theo hướng điện cực trái dấu kết tạo ngăn chứa nước ngăn chứa muối Điện thẩm tách đảo chiều (EDR) trình điện thẩm tách (ED) với chu kỳ đảo chiều hướng chuyển động ion đảo chiều phân cực điện cực ưu điểm đảo chiều phân cực làm giảm khả tấc màng, giảm chi phí cho q trình tiền xử lý

Theo lý thuyết có nhiều cơng nghệ xử lý để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, phải vào điều kiện cụ thể: loại nguồn nước, điều kiện địa chất, thuỷ văn, đối tượng sử dụng nước, cơng nghệ thiết bị có, khả tài chính, khả sử dụng nguyên vật liệu, nãng lượng địa phương

Bảng nêu lên hiệu loại bỏ As số công nghệ, ưu điểm, nhược điểm công nghệ

Cơng nghệ xử lý

Nồng độ As ban đầu

Nồng độ As lại ưu điểm Nhược điểm Kết tủa

với sắt

asenat 350 jug / 1 6 fig Ị ì - chi phí, vốn tương đối thấp

- q trình tương đối

- tạo chất thải rắn dóc hai asenit 350 Ị-Lg / / 140 ju g /l

- hiệu thấp asenat 560 jug / 1 10 fig ỉ Ị dơn giản

- hoá chất thông dụng

trong việc loại bỏ asen (III) asenat300 jug / 1 6 f j g l l - phải thực

q trình oxi hố trước xử lý

asenit 300 /Jg / / 138 /ugỉ l Kết tủa

với nhôm

asenat 350 Ị-Ig / / 74 ụ g l ỉ asenit 350 /Jg / / 263 f j g l l asenat 300 ụ g l l 30 ụ g ì ỉ asenit 300 fjg / / 249 /J g /l Nhôm

hoat hoá

asenat 100 /Ẩg ỉ l 4 /ugH

asenit 100 /Jg / 1 không hiệu

Trao đ ổ i asenat 100 ụ g ỉ ỉ <800 ju g /l - hiệu cao - chi phí tương đối cao

ion asenat 68 mg/1 12,2 mg/1

T h ẩm thấu

ngươc

asenat 37 /Jg / / 7 /u g /l - hiệu cao - không tạo chất thải rắn độc hại

- chi phí cao - tạo nước thải độc hại asenat 51 /ug / / 1,5 /J g ỉl

Điện thẩm tách

asenat 188 jug / ỉ 136 ju g /l - loại bỏ chất gây nhiểm khác

1.6.3 Các phương pháp xử ỉý asen nghiên cứu áp dụng Việt Nam

Theo thống kê chưa đầy đủ, hầu hết nghiên cứu nhà khoa học Việt Nam áp dụng qui trình cơng nghệ áp dụng giới Các quy trình xử lý đời áp dụng điều kiện thực tế Việt Nam Bước đầu số sở đưa hệ thiết bị xử lý asen nước ngầm quy mơ hộ gia đình Cũng có số đơn vị sâu nghiên cứu chế khả loại bỏ asen số phương pháp phịng thí nghiệm, nhiên sô' yếu tô' việc áp dụng thực tế khó khăn

Viện Hố Học Cơng Nghiệp đưa hệ xử lý qui mơ hộ gia đình, dùng chủ yếu để lọc asen Mn, cơng suất 15-20 lít /giờ với nguồn nước: As: 0.2 - 0.5 mg/1, Mn: - mg/1 pH= 6,5 - 8,0, nguyên tắc sử dụng M n 02 để kết tủa As(V) dạng Mn3(A s0 4) Sau thời gian sử dụng, hàng nãm phải bổ sung loại cát đen hoạt hoá thành cát chuyên dụng vào cột

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội sử dụng quặng sắt tự nhiên (đá ong, limonite, magnetite), quặng mangan có chứa sắt (pyrothite, geothite), hydroxyt sắt, ơxit mangan tổng hợp có kích thước cỡ nanomet để xử lý asen nước

Tại số nơi khác :Viện Địa Lý, Viện Vật liệu, Viện Hoá học, Viện Cồng nghệ Mồi trường nghiên cứu, tìm kiếm vật liệu tự nhiên, sau hoạt hố, xử lý dùng để xử lý asen nước ngầm nguồn nước nói chung

1.7 Cơ sở lý thuyết trình hấp phụ [9]

a Động học trình hấp phụ

Hấp phụ trình thuận nghịch mồ tả phản ứng

hoá học :

k >

A + o ôã A' ú: A l cht b hp 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 kị, k2 số tốc độ trình hấp phụ giải hấp Quá trình hấp phụ gồm giai đoạn:

- Khuếch tán ngồi: q trình 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

- Khuếch tán trong: trình di chuyển chất vào bên lỗ mao quản Thông thường giai đoạn hấp phụ giữ chất bề mật xảy nhanh tốc độ chung trình 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 phụ thuộc vào kích thước hình dạng mao quản, kích thước chất bị hấp phụ

b.Tơc độ trình hấp phụ

T = ~ d t= k x ( i ' c,)

trong đó: k hệ số chuyển khối, tính cho đơn vị thể tích chất hấp phụ (s’1) c, nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ (mg/1)

C| nồng độ chất bị hấp phụ thời điểm t (mg/1) t thời gian tiến hành hấp phụ (s)

c.Tải trọng hấp phụ

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

q _ (C ,-C ,).v m trong đó: V thể tích dung dịch (1)

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

Cị nồng độ dung dịch chất hấp phụ đạt cân (mg/1) 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:

* = ( C ,- C ,) y m.s

trong đó: s diện tích bề mặt riêng vật liệu hấp phụ (m2)

d Các phương trình trình hấp phụ

Người ta mơ tả trinh hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ mô tả phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân chất bị hấp phụ dung dịch (hay áp suất riêng phần pha khí) 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 Khi hệ đạt đến cân bằng, đo nồng độ cân chất bị hấp phụ dung dịch, lượng chất hấp phụ tính theo cơng thức:

m = (c, - C])v trong đó: m lượng chất bị hấp phụ (g)

Cj n n g đ ộ b an đ ầu củ a c h ất bị h ấ p p h ụ (m g/1)

C| n ồn g độ cân chất bị hấp phụ (mg/1)

V th ể tích d u n g d ịc h chất bị h ấ p p h ụ (1)

Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ dùng rộng rãi phương trình langmuir freundlich:

* Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt ỉangnuir

Phương trình hấp phụ đảng nhiệt langmuir thiết lập dựa điều kiện sau: - Bề mặt hấp phụ đồng nhất, nghĩa lượng hấp phụ trung tâm khơng phụ thuộc vào có mặt tiểu phân hấp phụ trung tâm bên cạnh

- Các phân tử hấp phụ đơn lớp lên bề mặt chất hấp phụ

- Mỗi phân tử chất bị hấp phụ chiếm chỗ trung tâm hoạt động bề mặt - Tất trung tâm hoạt động liên kết với phân tử với lực - Khơng có tương tác qua lại phân tử chất bị hấp phụ

b.c, q ~ q™m + b ‘c, trong đó: q tải trọng hấp phụ (mg/g)

qmax tải trọng hấp phụ cực đại tính theo lý thuyết (mg/g) c, nồng độ chất bị hấp phụ đạt trạng thái cân (mg/1) b hệ số phương trình langmuừ (xác định từ thực nghiệm) Trong số trường hợp, giới hạn phng trỡnh langmuir:

ã"khi b.C| ô thỡ q = qmax.b.C| mơ tả vùng hấp phụ tuyến tính ♦"khi b.C| » q = qmax mơ tả vùng hấp phụ bão hồ

•"khi nồng độ chất hấp phụ nằm trung gian hai khoảng nồng độ đường biểu diễn phương trình langmuir đường cong

Hình Đường cong biểu diễn phương Hình Đồ thị biểu diễn phụ thuộc của trình hấp phu đẳng nhiêt langmuir c, „

— vàoC , (Ị

Để xác định hàng số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir sử dụng phương pháp đồ thị cách chuyển phương trình thành phương trình đường thẳng:

cỉ ?max ' tfnutx-*

c

Đường biểu diễn — phụ thuộc C| đường thảng có độ dốc ỵ = — — cắt

<7 tfmax

trục tung điểm — ỉ— ỗ-4max

tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu: ợmax = — * Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt freundlich

Phương trình Freundlich có dạng : q = KF c fn Trong đó:

- q : tải trọng hấp phu (mg/g), q=(Qr Cf)/mr - C0: Nồng độ ban đầu dung dịch (mg/1) - Q : Nồng độ cân dung dịch (mg/1) - mr : Lượng chất hấp phụ dùng cho lít dung dịch

- n : số mũ biến Q thường nhỏ 1, đặc trưng cho chất lực tương tác hệ, n nhỏ chất hấp phụ thiên dạng hố học, n lớn lực hấp phụ thiên dạng vật lý

Phương trình freundlich phản ánh tốt số liệu thực nghiệm cho vùng ban đâu vùng đường hấp phụ đẳng nhiệt, tức vùng nồng độ thấp chất bị hấp phụ Để xác định số k n, đưa phương trình dạng đường thẳng:

lgq = l gk+ - l g c n

Đây phương trình đường thẳng biểu diễn phụ thuộc lgq vào lgcf

s) A ]gq *

q (m g/g)

7 g p

M

0 * C f ( m g / l ) 0 l g C f

Hình Đường hấp phụ đẳng nhiệt freundlieh Hình Sự phụ thuộc ỉgq vào lgCj tgp = 1/n, OM= lgk

*G iải 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 sử dụng yếu tố bất lợi với hấp phụ

Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả hấp phụ tác động thơng qua yếu tơ' 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

- Thay đổi chất tương tác hệ thống qua thay đổi pH môi trường - Sự dụng tác nhân hấp phụ mạnh để đẩy chất hấp phụ bề mặt

chất rắn

- Sử dụng tác nhân vi sinh vật

Giải hấp phụ phương pháp tái sinh chất hấp phụ để tiếp tục sử dụng lại nên mang đặc trưng hiệu kinh tế chất hấp phụ rẻ mà tái sinh tốn nên sử dụng chất hấp phụ lần bỏ, nhiên cịn phải tính đến vấn đề bảo vệ môi trường

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

ĐAI HOC QUOC GIA HM iNụi trungtẩmthòng tinthuviện

CHƯƠNG THựC NGHIỆM

2.1 Đối tượng phương pháp nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu khoá luận nghiên cứu chế tạo vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 làm vật liệu xử lý asen nguồn nước

b 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 kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X, đo BET (Brunauer-Emmet-Teller, phương pháp hấp phụ giải hấp phụ nitơ)

- Nghiên cứu động học trình hấp phụ asen vật liệu chế tạo - Nghiên cứu loại bỏ asen nước khỏi vật liệu chế tạo

2.2 Hoá chất, dụng cụ

a Hoá chất

* Dung dịch AsịHỈ) chuẩn ỉ(g /1): cân xác 1,320 gam As203 tinh khiết phân tích, cho vào bình định mức 1000 ml; cho 10 ml dung dịch NaOH 10%, lấc đểu tan hết dùng dung dịch HC] 1:1 axit hoá dung dịch đến phản ứng axit sau thêm nước cất đến vạch định mức Dung dịch bảo quản chai nhựa pp PE

* Dung dịch AsịV) chuẩn (g/l): cân xác gam , cho vào bình định mức 1000 ml, cho khoảng 100ml nước cất lắc cho tan định mức tới vạch Dung dịch bảo quản chai nhựa pp PE

* K M n tinh khiết hoá học: cân 11,8530 gam K M n04 cân phân tích, hồ tan nước cất có thêm ml H2S 04 đặc (98,8%) sau cho vào bình định mức

1000 ml định mức bàng nước cất đên vạch, bảo quản dung dịch chai thuỷ tinh sẫm màu có nút kín

* F eS 4.7H20 tinh khiết hoá học: cân 62,5525 gam F eS 4.7H20 cân phân tích, hồ tan 200 ml H2S 04 10% sau cho vào bình định mức 1000 ml định mức nước cất đến vạch

* Dung dịch K ỉ 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 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, tránh ánh sáng

* Dung dịch SnCỈ2 bão hoà: cân 50 gam SnCl2.2H20 tinh khiết hoá học cho vào 100 ml HC1 đặc (-36% ) Để nguyên ngày phản ứng dừng hẳn, ý lượng Sn phải dư để tồn dạng SnCl2, dung dịch bảo quản bình thuỷ tinh có nút kín

nhiên Giấy tẩm Pb(CH3COO)2 cắt với kích thước x mm bảo quản lọ thuỷ tinh màu

* Giấy tẩm HgBr2: hoà tan gam HgBr2 100 ml cồn 95 % Dung dịch pha xong tẩm lên giấy lọc, để khơ tự nhiên Giấy tẩm HgBr2 cắt với kích thước 3x 150 mm bảo quản lọ thuỷ tinh màu, kín

* Dung dịch HCỈ 1:2: pha từ dung dịch HC1 đặc với tỷ lệ thể tích HC1 đặc nước cất 1:2 Dung dịch pha xong đựng lọ thuỷ tinh

* Dung dich N aO H M: cân 200 gam NaOH tinh khiết hố học hồ tan từ từ 800 ml nước cất không chứa C 2, khuấy cho tan hết, để nguội định mức thành lit nước cất Dung dịch bảo quản chai nhựa nút kín

* Kẽm hạt tinh khiết hoá học.

b Dụng cụ

- Cân phân tích Adventuer ‘m ohaus, Thuỵ sỹ - Máy nhiễu xạ tia X - D8 advance - bruker

- Máy chụp SEM ( Scanning electron microscopy)-JEOL-5300 (Nhật Bản) - Xác định diện tích bề mặt phương pháp BET(Brunauer emmet teller)- máy SA hãng COULTER (My)

- Tủ hút, tủ sấy, máy lắc.Máy khuấy từ HC 502 (Anh), pH meter, giấy thị pH, giấy lọc băng xanh, phễu

- 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)

2.3 Phân tích asen phương pháp thuỷ ngân bromua [10]

*Nguyên tác: Dựa phản ứng tạo phức màu vàng nâu asin(AsH3) và HgBr2

A sO /- + 21 + H+ = A s 33- + I, + H20 AsCV + Zn + 14 H+ = 2AsH3 + Z n + + H20 AsH} + HgBr2 = As(HgBr), (vàng nâu) + HBr

Đầu tiên chuyển toàn lượng asen mẫu asen(III) KI mơi trường axit, sau hidro sinh (Zn + HC1) khử As(III) thành asin AsH} sinh bay lên qua giấy tẩm chì axetat để loại bỏ H2S, asin phản ứng với HgBr2được tẩm giấy lọc làm giấy tẩm HgBr2 chuyển từ màu trắng sang màu vàng

* Quy trình phân tích: Lấy 50ml mẫu vào binh định mức lOOml, thêm 25ml HC1 1:2, lm l KI 10% Để yên 15 phút để khử toàn As(V) As(III), lượng I2 giải phóng làm dung dịch có màu vàng Nhỏ 2-3 giot SnCl2 bão hoà, để yên phút để khử I2 I làm dung dịch màu vàng Cho vào gam Zn hạt tinh khiết, quấn nhanh giấy tẩm chì axetat vào phần bình nút bình nút cao su chứa giấy tam Để yên 60phút, lấy giấy tẩm HgBr2 đo chiều cao vệt màu từ tính hàm lượng asen mẫu phân tích

* Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ asen

C(ppb) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 h(mm) 1,7 2,5 2,9 4,1 5,6 7,3 8,6 9,4 10,6 11,5

Bảng Sô'liệu xác định asen khoảng nồng độ c < 100 (ppb)

i E U 15u

20 40 60

nổng độ asen (ppb)

80 100

Hình Đường chuẩn xác đinh asen khoảng nồng độ c <l00ppb.

- Số liêu xây dựng đường chuẩn đồ thị phụ thuộc chiều cao vệt màu vào nồng độ asen khoảng nồng độ c > 100 (ppb) sau:

C(ppb) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 h(mm) 12,3 21,2 29,5 34,2 41,3 48,56 55,7 59,3 65,5 68,3

Bảng S ố liệu xác định asen khoảng nồng độ c >100ppb

80 70 60

50

y = 0.0627X + 9.0907

ra 40

Ũ

-;S 30 « 20

10

0

0 200 400 600 800

nồng độ asen (ppb)

1000 1200

Hình Đường chuẩn xác định asen khoảng nồng độ c >I00ppb. 2.4 Các phương pháp thực nghiệm

2.4.1 Chê tạo vật liệu ôxit hỗn hợp F e- Mn (gọi VL1)

Nghiền nhỏ vật liệu, vật liệu thu có màu nâu, bảo quản lọ khơ có nút kín

2.4.2 C hế tạo vật liệu ôxit hỗn họp Fe-Mn mang than hoạt tính(gọi VL2)

* Chuẩn bị than hoạt tính

Than hoạt tính Trà Vinh có kích thước đồng khoảng 3mm rửa nước Ngâm vào dung dịch axit HC1 1:4 thời gian 12 giờ, sau than rửa nhiều lần nước cất Để khô, lại ngâm than dung dịch NaOH 0,01N 12 giờ, than rửa lại nước cất tới mơi trường trung tính (pH=7) Cuối than làm khô, sấy 100°c

* Cô định vật liệu ôxit hỗn hợp Fe — Mn than hoạt tính

- Cho 50 gam than hoạt tính chuẩn bị vào cốc 250ml Rót vào cốc 70 ml K M nơ4 0,75 M khuấy Rót tiếp vào cốc 70 ml dung dịch FeSOa 2,25 M khuấy cho phản ứng xảy hoàn toàn Điều chỉnh dung dịch thu đến pH = - dung dịch NaOH M Khuấy tiếng để lắng 12 tiếng Lọc lấy kết tủa, sấy khô 105°c Lấy than rửa lại cho ion sunfat bám bề mặt (thử ion Ba2+) Sấy khô lại vật liệu 105°c

- Bề mặt vật liệu có màu nâu, bảo quản lọ khơ có nút kín

2.4.3 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL1 đôi với As(III)

a Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(III) VLỈ

* Cách tiến hành:

- Cho vào bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch asen(III) có nồng độ 500 ppm Điều chỉnh pH bình : 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0 Sau thêm vào bình 0,2 gam VL1 Lắc Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại

b Khảo sát xác định thời gian đạt cân hấp phụ As(III) VL1

* Cách tiến hành:

Cho vào bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch asen có nồng độ ban đầu 500 ppm Điều chỉnh pH bình Cho vào bình 0,2 gam VL1 Lắc khoảng thời gian khác nhau: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại

c Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ As(III) VL1

* Cách tiến hành:

Cho vào 10 binh tam giác dung tích 250 ml, mỏi bình 100 ml dung dịch asen có nồng độ ban đầu là: 10 ppm; 20ppm; 40ppm; 50ppm; 80ppm; lOOppm; 200ppm; 300ppm; 400ppm; 500ppm Điều chỉnh pH = Cho vào bình 0,2 gam VL1 Lăc Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại

2.4.4.Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL2 As (III) As (V)

a Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As (III), As (V) VL2

Tiến hành dung dịch As (III) As( V):

7,5; 8,0; 8,5; 9,0 Sau thêm vào bình gam vật liệu Lắc Lọc lấy 50 ml dung dịch xác định nồng độ asen lại

b Khảo sát xác định thời gian đạt cân hấp phụ asen (III), asen (V) VL1 Tiến hành dung dịch asen (IU) asen(V):

Cho vào bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch As(III) As(V) có nồng độ ban đầu 500 ppb Điều chỉnh pH = Cho vào mồi bình gam VL2 Lăc khoảng thời gian khác nhau: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại

c Khảo sát tải trọng hấp phụ A sịỉlỉ) As(V) VL2 theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Tiến hành dung dịch asen (III) asen (V):

Cho vào 10 bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch As(III) As(V) có nồng độ ban đầu là: 10 ppm; 20ppm; 40ppm; 50ppm; 80ppm; lOOppm; 300ppm; 400ppm; 500ppm Điều chỉnh pH = Cho vào bình gam vật liệu Lắc Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại

2.4.5 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ tái hấp phụ VL2 đói với As (III), As (V) phương pháp hấp phụ động

-Hấp p h ụ : Cho dung dịch asen (III) có nồng độ 500 ppb qua cột hấp phụ có thể tích 15ml (ứng với bed-volume) nhồi 6,5gam VL2 với tốc độ trung bình 1,5 ml/phút, 10 bed - volume đem xác định nồng độ asen lần

Tương tự ta cho dung dịch asen (V) có nồng độ 500 ppb qua cột hấp phụ tích 25ml (ứng với bed-volume) nhồi 15gam VL2 với tốc độ trung bình

2m l/phút, 10 bed - v o lu m e đem xác định nồng độ asen m ột lần.

-Giải hấp ph ụ : Khi nồng độ dung dịch asen đầu cột hấp phu vượt tiêu chuẩn cho phép O lO ppb) ta tiến hành giải hấp asen bang dung dịch NaOH có nồng độ 0,1N Đối với cột hấp phụ asen (III), 30ml (ứng với bed-volume) ta xác định nồng độ asen lần Đối với cột hấp phụ asen (V), 50ml (ứng với bed-volumc) ta xac định nồng độ asen lần Đến nồng độ asen rửa giải nhỏ giảm chậm ta dừng lại trình giải hấp

CHƯƠNG KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đặc trưng vật lý vật liệu ôxit hỗn hợp Fe- Mn (VL1) vật liệu ỏxit hỗn hợp Fe-Mn mang than (VL2)

3.1.1 P h ổ nhiễu xạ tia X VL1

Sau điều c h ế V L l, tiến hành xác định dạng tồn vật liệu bột bằng p h ổ nhiễu xạ tia X

Hình P hổ nhiễu xạ tia X vật liệu ôxit hỗn hợp Fe - Mn (VL1).

Kết chụp phổ nhiễu xạ tia X vật liệu cho thấy ràng vật liệu tồn dạng vơ định hình, sắt tồn chủ yếu dạng a-FeOOH mangan dạng M n

3.1.2 Xác định hình thái học diện tích bề mật VL2

Chúng tiến hành chụp bề mật vật liệu kính hiển vi điện tử quét (tại Viện Khoa học Vật liêu - Viện Khoa học Việt Nam) với mẫu than hoạt tính mẫu than mang hỗn hợp ôxit Fe-Mn (VL2), kết thu sau:

HìnhlO : Ảnh SEM mẫu than hoạt tính

Hình I ỉ : Ảnh SEM mẩu VL2

Chúng tiến hành chụp BET mẫu VL2 (tại Trường đại học Bách Khoa Hà Nội) thu kết Bảng

Pierce Adsorption Mesopore Summary sheet For on 11/5/2009

File: C:\Program Files\betwin\data\VL-Than-041109.bdt Sample ID: VL-Than-041109

BET Surface Area = 923.665623 m2/g Total Pore Volume = 4788 cc/g

Porosity based on skeletal density of 1.0000 g/cc =.3238 per gram of sample Avg Pore Diameter (4V/S) = 20.7362 Angstroms

ter (Angstroms) Pore Vol

40 - 20 018940

100 - 40 011461

150 - 100 002834

200 - 150 002613

300 - 200 003591

400 - 300 001235

500 - 400 000840

> 500 003400

Median Pore Diameter (based on Pore Vol) - 21.287260 Angstroms Standard Deviation (based on Pore Vol) = 9.243387

Median Pore Diameter (based on Surface Area) = 18.197533 Angstroms Standard Deviation (based on Surface Area) = 4.590833

* Nhận xét:

- Anh SEM mẫu vật liệu (ôxit hỗn hợp Fe-Mn than hoạt tính) cho thấy ơxit hỗn hợp Fe-Mn mang lên bề mặt than hoạt tính Kích thước hạt vật liệu đồng đều, khoảng 50-100nm

- Kết chụp BET mẫu vật liệu cho thấy diện tích bề mặt vật liệu có giá trị lớn 923,66 m2

/g Với đặc tính kích thước diện tích bề mặt vật liệu chúng tơi hy vọng vật liệu có khả tách loại tốt asen nước

3.2 Khảo sát khả nâng hấp phụ tĩnh VL1 As(III)

a) Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(IlI) VL1:

Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As (III) VL1 đươc trình bày bảng hình 11

pH 6,0 6,5 7,0 7,5 8.0 8.5 9.0 Nồng dộ As(III) lại (ppb) 17,65 13.4 10,75 14,25 26,45 33,85 44.3 H(%) 96,47 97.32 97,85 97.15 94,71 93.23 91.14

Bảng 8: Ánh hưởng pH đến khả nâng hấp phụ tĩnh A sịỉỉỉ) VL1

pH

Hình 11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ tĩnh cùa Asịỉỉỉ) *Nhận xét: Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy khả nãng hấp phụ asen(III) VL1 bị ảnh hưởng rõ rệt pH dung dịch khoảng khảo sát từ pH=6-^9

- Trong khoảng pH=6-^7,5, asen(III) bị hấp phụ tốt VL1 đạt cực đại pH -7

- Khi pH tăng từ pH=7 đến pH=9, khả hấp phụ asen(III) VL1 giảm rõ rệt *Ảnh hưởng pH đến khả nãng hấp phụ asen(III)của VL1 giải thích sau:

khả hấp phụ As(V) VL1 định dạng tồn sắt hidroxit pH=6-ỉ-7,5 sắt tồn chủ yếu dạng cation Fe(OH)2+ nên chúng có khả hút anion H2A s 4' H A s0 42' thuận lợi trình hấp phụ Khi tăng pH lên cao (pH>7), săt tồn chủ yếu dạng Fe(OH)3° , Fe(OH)4\ As(V) tổn chủ yếu dạng H a s0 42\ chúng tích điện âm đẩy lẫn làm giảm khả hấp phụ asen bê mặt vật liệu hấp phụ Theo xu hướng này, môi trường kiềm khả hấp phụ As(V) giảm mạnh, tận dụng đặc điểm để giải hấp asen dung dịch NaOH

pE'

HjA sOj

H,AsO,

A sS(s)

H2As04

ạ

hano;

Fe(OH)*j

A sS ,

H.,AsO, H,

p H p ll

Hình 12: Các dạng tồn theo Hình 13: Các dạng tồn asen Eh pH dung dịch theo Eh pH dung dịch

b) Xác định thời gian đạt cán hấp phụ As(ỊỊỊ) VL1

Kết nghiên cứu Xác định thời gian đạt cân hấp phụ As(III) VL1 đươc trình bày bảng hình 14

T h i gian(h) 0.5 l 1.5 2.5 3 3.5

N n g độ A s(ỈII) lạ i (ppb) 48,56 45.26 40,32 37,31 37.1 37,25 36.91

Bảng 9: Khả nâng hấp phụ As(IỈỈ) VLỈ phụ thuộc vào thời gian

50

JS

Q-OỊD C

'•Ọ 45

35

Seriesl

30 T

0 0,5 1,5 2,5 3,5

thời gian (h)

* Nhận xét: kết khảo sát cho thấy nồng độ As(D3) dung địch giảm

nhanh thời gian đầu Từ sau 2h nồng độ asen giảm dần khơng thay đổi, xem 2h thời gian cân hấp phụ VL1 asen

c) Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) VL1 theo mô hỉnh hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Từ kết khảo sát ảnh hưởng pH, thời gian đạt cân hấp phụ As(IH) VL1, chọn điều kiện pH=7 thòi gian đạt cân hấp phụ 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) VL1 theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Các kết trình bày bảng 10, hình 15 16

Nồng độ As(III) ban đầu

c, (ppm)

Nồng độ As(III) cân c , (ppm)

Tủi trọng hấp phụ

q (mg/g)

c,/q

5 0,91 2,045 0.44

10 4 0.5

20 4,26 7,87 0,54

40 5,61 17.195 0.33

80 15,16 32,42 0,47

100 20,49 39.755 0,52

200 61,67 69,165 0.89

300 154,6 72.7 2.13

500 302,68 98.66 3.07

Bảng 10: Kết khảo sát tải trọng hấp phụ AsịỊỈI) VL1

1 0

o

o

(S/

ĩ y = , L n ( x ) - , 5 1 ♦

o oo ỉ L U ) b

3-I 6 0

i 4 0

CJD Ạ tr ọ t N ) o

H f -r - -” - 1

- ( ) 5 1 0 1 2 0 2 3 0 3 0

Nồng độ c n bằn g C f ( p p m )

Hình 16 Ssựphụ thuộc C f l q vào nồng độ cân CfClia A sịỉỉỉ) hấp phụ VLỈ * Nhận xét: Phương trình h ấ p phụ đẳng nhiệt langmuir mơ tả tốt q trình hấp phụ asen vật liệu Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại VL1 qmax = 108,69 mg/g Mặc dù VL1 có tải trọng hấp phụ asen lớn, nhiên VL1 điều chế dạng bột mịn kích thước nhỏ cỡ nanomet (50-^100nm), nên áp dụng thực tế nhồi lên cột hấp phụ chúng dễ bịt cột, tắc dịng chảy Để giải khó khăn này, đưa VL1 lên chất mang than hoạt tính có kích thước lớn diện tích bề mặt lớn (VL2)

3.3 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh VL2 đôi với As(III) AsịV) 3.3.1 Khảo sát hấp phụ tĩnh VL2 đôi với As(III)

A) Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ tĩnh As(IIỊ) VL2

Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As (III) VL2 đươc trình bày bảng 11 hình 17.

pH 6,5 7,5 8,5

Nồng độ As(III) lại Cf(ppb) 167,15 64,93 51,35 99,11 114,66 165,37 H(%) 66,57 87,01 89,73 80,18 77,07 66,93

Bảng 11: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ A sịỉỉỉ) VL2 95

90 85

S ' 80 - S ' 75

70 65 60

-5 6 7 8 9 10

Cf(ppb)

b) Xác định thời gùin đạt cán hấp phụ As(III) VL2

Kết nghiên cứu xác định thời gian đạt cân hấp phụ A s(ni) VL2 đươc trình bày bảng 12 hình _

Thời gian(h) 0,5 1,5 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Nồng độ As(III) lại

(ppb) 98,56 80,21 71,32 57,39 50,1 45,3 45,31 45,42 44.98 45

Bảng 12: Khả hấp phụ As(IIỈ) VL2 phụ thuộc vào thời gian

s 100

-ề 90

lạ

i

<

oo o

_

_

_

_

1

1 70 S 60

ộ

Â

s

o

* 40

n

ổi

O

J

o - r T - r ĩ - T

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

thời gian (h)

Hình 18 Khả hấp phụ As(ỈỈI) VL2 phụ thuộc vào then gian

* nhận xét : kết khảo sát cho thấy nồng độ asen dung dịch giảm nhanh từ đầu tiên, từ sau h nồng độ asen giảm dần khơng thay đổi, xem 3h thời gian cân bàng hấp phụ vật liệu.vậy sử dụng vật liệu để hấp phụ ta cần tiến hành khoảng thời gian cẩn thiết

c) Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) VL2 theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Từ kết khảo sát ảnh hưởng pH, thời gian đạt cân hấp phụ As(III) VL2, chọn điều kiện pH=7 thời gian đạt cân hấp phụ 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) VL2 theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Các kết trình bày bảng 13, hình 19 20

Nồng độ A s(n i) ban đầu Cị (ppm)

Nồng độ As(IH) cân bàng

c , (ppm)

Tải trọng hấp phụ q (mg/g)

c r/q

10 3,56 3,22 1.11

40 18,87 10,57 1.79

80 46,27 16.87 2.74

100 60 20 3

200 149,88 25,06 5,98 300 242,98 28,51 8.52 400 335,45 32.28 10.39

Hình 19 Đ thị phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân As(IỈỈ) hấp phụ VL2

Hình 20 Đ thị phụ thuộc C f/ q vào nồng độ cân báng Cf A sịỉỉỉ) hấp phụ VL2

* nhận xét: phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mơ tả tốt q trình hấp phụ asen vật liệu Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại VL2 với As(III) qm.x = 39,84 mg/g

3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ tình VL2 As(V) a) Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(V) VL2

Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As (V) VL2 đươc trình bày bảng 14 hình 17

pH 6,5 7 7,5 8,5 9

N ồng độ A s(V ) lại Cf(ppb) 52,32 23,25 15,18 40,26 55,31 68,66 97,5

H(%) 89,54 95,35 96,96 91,95 88,94 86,27 80,5

5

pH

10

Hình 21 Đ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ tĩnh A sịV ) đối với VL2.

Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy, điều kiện nhiệt độ, thời gian tốc độ lắc, khả hấp phụ As(V) bị ảnh hưởng rõ rệt pH Khả hấp phụ tốt pH= 7, giảm dần môi trường axit bazơ

b) Xác định thời gian đạt cân hấp phụ AsịV) VL2

Kết nghiên cứu xác định thời gian đạt cân hấp phụ As(V) VL2 đươc trình bày bảng 15 hình 22

Thời ỊỊÍanth) 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5

Nồng <tộ A s(V)

còn lạ i <ppb) 99,37 91,43 80,38 60,66 49,41 44,62 41,3« 41,5 42,13 41,29

Bảng 15: Khả hấp phụ As(V) VL2 phụ thuộc vào then gian

'•o

30 4~

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

thời gian (h)

Hình 22 ĐT biểu diễn khả hấp phụ As(V) VL2 phụ thuộc vào thời gian * Nhận xét.kết khảo sát cho thấy, nồng độ As(V) dung dịch giảm nhanh từ Từ sau 3h nồng độ asen giảm dần khơng thay đổi, xem 3h thời gian cân hấp phụ vật liệu Vậy sử dụng vật liệu để hấp phụ ta cần tiến hành khoảng thời gian cần thiết 3h

c) Khảo sát tải trọng hấp phụ AsịV) VL2 theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langm uir

Nồng độ As(V) ban đầu Cị (ppm)

Nồng độ As(V) cân Cf (ppm)

Tải trọng hấp phụ q (mg/g)

c,/q

5 1,9 1,55 1,23

10 4,27 2,87 1.49

40 22,05 8,98 2,46

80 44,68 17,66 2.53

200 145,6 27.2 5.35

300 240,64 29,68 8.11 500 427,7 36.15 11.83

Bảng 16: Kết kháo sát tải trọng hấp phụ As(V) VL2

y = 6,56 45L n(x ) - 6,1 94 ♦

Ọ 100 200 300 400 500

N óng độ cá n bâng C f (ppm )

Hình 23 Đ thị phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân As(V) hấp phụ VL2

Hình 24 Đ thị phụ thuộc C f/ q vào nồng độ cân bảng Cf As(V) hấp phụ VL2

3.4 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 A s(n i), As(V) phương pháp hấp phụ động

3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 đôi với

As(m> bằng phương pháp hấp phụ động

a K hấp p h ụ A s(III) VL2

Cho dung dịch asen (III) có nồng độ 500 ppb qua cột hấp phụ có đường kính 0,5 cm, cao 19 cm, thể tích 15 ml (ứng với bed-volume) nhồi 6,5 gam VL2 với tốc độ trung bình 1,5 ml/phút, 10 bed - volume đem xác định nồng độ asen lần Kết qủa biểu diễn bảng 17

Bed volume Thể tích, (1) Nồng độ Cf (ppb)

1+170 2,55 <5ppb

180 2,7 4,1

190 2,85 6.61

200 7.86

210 3,15 8.69

220 3,3 9.53

230 3,45 13.6

240 3,6 15.3

Bảng 17: Kết khảo sát khả hấp phụ A s(ỉỉl) VL2

Kết hấp phụ động cho thấy với 6,5 gam vật liệu xử lý 3,31 it dung dịch As(III) từ 500 ppb xuống 10 ppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

b Khả giải hấp phụ As(HI) VL2 dung dịch NaOH 0,1M - Lượng asen h ấ p phụ vào vật liệu là:

m = VỢ) X C(mg i l) = 3,6 (1) x0,5 (mg/l) = l,8(mg).

- Cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột với tốc độ 1,3 ml/ phút, kết thu

được trình bày bảng 18

Bed vol 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 11-12 13-14 15-16 17-18 19-20 C(ppm) 1,936 19.486 8.916 6.731 3.991 3.103 2.253 1.069 0.811 0.324

Bảng 18: Kết khảo sát khả giải hấp phụ A sịỉlỉ) VL2

* Nhận xét: Chỉ cần dùng 300 ml dung dịch NaOH lỗng 0,1M (20-bed-volume) có thể giải hấp 1,459 mg asen khỏi cột, đạt hiệu suất 81,05%

c K h ả tái hấp p h ụ A s(III) VL2

Bed volume Thể tích, (1) Nồng độ c f (ppb)

1-160 2,4 <5ppb

170 2,55 9,12

180 2,7 14,81

190 2,85 17,02

Bảng 19: Kết khảo sát khả tái hấp phụ VL2 As(ỈIỈ)

* Nhận xét: Sau giải hấp, VL2 sử dụng lại để xử lý As(III) dung dịch nước Khả hấp phụ As(III) giảm không đáng kể: với 6,5 gam VL2 xử lý 2,55 lit dung dịch As(III) từ 500 ppb xuống 10 ppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

3.4.2 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 As(V) phương pháp hấp phụ động

a Khả hấp phụ As(V) VL2

Cho dung dịch As(V) có nồng độ 500 ppb qua cột hấp phụ có đường kính 0,6 cm, cao 22 cm, thể tích 25 ml (ứng với bed-volume) nhồi 15 gam VL2 với tốc độ trung bình ml/phút, 10 bed - volume đem xác định nồng độ asen lần Kết qủa biểu diễn bảng 20

Bed volume Thể tích, (I) Nồng độ Cị (ppb)

1+300 7,5 7,02

310 7,75 7,86

320 7,86

330 8,25 9,7

340 8,5 11,3

350 7,5 7,02

Báng 20: Kết khảo sát khả hấp phụ As(V) VL2

Kết hấp phụ động cho thấy với 15 gam vật liệu xử lý 8,25 lit dung dịch As(V) từ 500 ppb xuống 10 ppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

b K giải hấp phụ AsịV) VL2 - Lượng As(V) hấp phụ vào vật liệu là:

m = VỢ ) X C (m g /7) = 8,25 (1) x ,5 ( m g /l) = ,1 (m g )

- Cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột với tốc độ m l/ phút Kết thu trình bày bảng

Bed vol 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 11-12 13-14 15-16 17-18 C(ppm) 0.258 23.417 31.672 11.336 9.977 2.419 0.836 0.291 0.233

Bảng 21: Kết khảo sát khả giải hấp phụ A s(V ) VL2

c K tái hấp phụ As(V) VL2

VL2 sau tiến hành giải hấp As(V) tái hấp phụ, kết nêu bảng 2

Bed volume Thể tích, (1) Nồng độ Cf (ppb)

280 5,6

290 7,25 8,8

300 7,5 11

Bảng 22: Kết khảo sát khả tái hấp phụ VL2 A sịV)

*Nhận xét: Sau giải hấp, VL2 sử dụng lại để xử lý As(V) dung dịch nước Khả hấp phụ As(V) giảm khơng đáng kể: với 15 gam VL2 xử lý 7,25 lit dung dịch As(V) từ 500 ppb xuống 10 ppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

3.4.3 Kết luận chung khả tách loại As(III) As(V) VL2 phương pháp hấp phụ động

- VL2 có khả tách loại tốt As(III) As(V), khả năng tách loại As(V) cao As(III)

- Có thể dùng dung dịch NaOH 0,1M để giải hấp As(III) As(V) khỏi VL2 với hiệu suất cao tương ứng 81,05% 97,55%

- VL2 sau giải hấp tái sử dụng lại để tách loại As(III) As(V) với hiệu gần vật liệu ban đầu

KẾT LUẬN

Qua thời gian tiến hành nghiên cứu, thu kết sau: - Đã chế tạo thành công loại vật liệu: vật liệu hỗn hợp ôxit Fe-Mn (VL1) vật liệu hỗn hợp ôxit Fe-Mn mang than hoạt tính (VL2) Bằng phương pháp nhiêu xạ tia X đo với mẫu bột cho thấy VL1 dạng vơ định hình kích thước nhỏ (cỡ nanomet) Bằng phương pháp chụp SEM BET với mẫu VL2 ta thấy ôxit hỗn hợp Fe-Mn mang bề mặt than hoạt tính diện tích bề mặt VL2 923,66m2/g

- Kết khảo sát hấp phụ tĩnh As(III) VL1: +thời gian khảo sát

+ pH =

+ tải hấp phụ cực đại 108,69 m g /g

Tuy VL1 COS tải hấp phụ cực đại lown, nhuwng nos dạng bột mịn, kích thước cỡ nanomet (50-^1 OOnm), chúng dễ bịt cột, gaay tắc dòng chảy Để giải vaans đeef này, đưa VL1 lên chất mang than hoạt tính tao neen (VL2)

- Kết khảo sát hấp phụ tĩnh As(III), As(V) VL2: * Kết khảo sát hấp phụ tĩnh As(III) VL2:

+thời gian khảo sát + pH =

+ tải hấp phụ cực đại 39,84 mg/g * Kết khảo sát hấp phụ tĩnh As(V) VL2:

+thời gian khảo sát + pH=

+ tải hấp phụ cực đại 40,16 mg/g

- Khảo sát hấp phụ động As(III) As(V) V L cho thấy:

* Hấp phụ động As(III): sử dụng 6,5g VL2 xử lý 3,31it dung dịch As(III) từ 500ppb xuống lOppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

* Hấp phụ động As(V): sử dụng 15g VL2 xử lý 8.251it dung dịch As(V) từ 500ppb xuống ìoppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

- Khảo sát khả giải hấp phụ tái hấp phụ động As(III) As(V) VL2 cho thấy:

*Đối với As(III): Sử dụng 300mlNaOH 0,1N rửa giải l,459mg As(III) (đạt 81,05%) Tiến hành hấp phụ lại cột, kết xử lý 2,45 lit dung dịch As(III) từ 500ppb xuống 10 ppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

* Đối với As(V): Sử dụng 450mlNaOH 0,1N rửa giải 4.022mg As(V) (đạt 97 5%) Tiến hành hấp phụ lại cột, kết xử lý 7,25 lit dung dịch As(III) từ 500ppb xuống duel 10 ppb đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT

[1] Phạm Phạm H ùng V iệt, Trần Hồng Côn, N guyễn Thị Chuyền, M ichael Berg(2000), Bước đầu khảo sá t nhằm đánh giá hàm lượng asen nước ngấm nước cấp khu

vực H N ộ i, H ội thảo quốc tế Hà Nội- o nhiễm asen: H iện trạng, tác động đến sức khoẻ người giải pháp phòng ngừa

[2] H ồng N hâm (2003), H ố học vơ cơ, tập II,NXB G iáo Dục.

[3] Đỗ V ăn ái, M T rọng N huận, N guyễn Khắc V inh (2000), “M ộ/ s ố đặc điểm phản b ố

asen tự nhiên vấn đê' ô nhiễm asen m ôi trường ỏ Việt N am ”, Hội thảo Quốc tế ô nhiễm Arsen

[4] Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh, Nguyễn Thị Tố Loan, Tổng hợp MnO: kích thước n a n o m et phương p h p b ố c cháy gei nghiên CÍŨI khả sử dụng M n 2kích thước nanom et đ ể hấp phụ asen, Tạp chí hố học,T.46(2A ),Tr.43-48, 2008.

[5] Vũ Trung H iếu, Bùi Duy Cam, Lê Thị Hoài Nam, N guyễn Thị Huệ, XIf lý asen

m angan nươcsinh hoại phương pháp hấp phụ vật liệu quặng M n tự nhiên d ia to m it tự nhiên, Tạp chí phân tích Hố, L í sinh học Tập 3, sơ 1/2008.

[6] Hồ Vương Bích, Đ ặng Văn Can, Phạm Văn Thanh, Bùi Hữu Việt, Phạm Hồng Thanh (2000), ô nhiễm asen sức kh o ẻcộ n g đổnạ, hội thảo Quốc tế ô nhiễm Arsen. [7] Đỗ Trọng Sự (1996), “Nghiên cứu nhiễm bẩn nước đất vùng Hà Nội", Luận án

Tiến sỹ Đ ịa lý - Đ ịa chất

[8] Trần Tứ H iếu, Phạm Hùng Việt, Nguyễn Vãn Nội (1999), H oú học m ôi trường NXB Đ H Q G Hà Nội

[9] N guyễn V ăn Đ ản, Tống Ngọc Thanh (2001), ‘V é khả nhiễm ban Arsenic

nguồn nước đất Việt N am ” , Hội nghị Asen nước sinh hoạt xây dựng kế hoạch hành động, Bộ NN&PTNT, Hà Nội

[10] N guyễn V iệt A nh (2001), “M ộ/ s ố công nghệ xử lý arsen nước ngầm pliục VII cho

nước cấp sinh h oạt đô thị nông thôn” , Hội thảo quốc tế ô nhiẻm arsen: Hiện trạng tác động đến sức khoẻ người giải pháp phòng ngừa Hà Nội

[11] N guyễn Thị Phương Thảo, Đỗ Trọng Sự (1999), Báo cáo H ội nghị ô nhiễm Arsen

Bộ K ế hoạch Đ ầu tư.

[12] U N ICEF, U nited N ation C hildren’s Fund (2002): “Hướng tới giảm nhẹ ó nhiễm Arscn

ở Việt Nam”

[13] N guyễn K inh Q uốc, N guyễn Quỳnh Anh, Đánh giá sơ dự báo khoanh vùng dị

thường asen liên quan đến thành tạo địa chất việt nam, Hội thảo quốc tế ố nhiễm asen : trạng, tác động đến sức khoẻ người giải pháp phòng

ngừa, Hà Nội

[14] Phạm V ãn Lâm , Phan Ngọc Bích, Đào Quốc Hương, “Đẳng nhiệt hấp phụ, ảnh hưởng

của ion(F e3*,H C O j, s o / ' ) đến hấp phụ ơsen vật liệu oxit từ kícli thước nano c h ế tạo từ nguyên liệu kỹ thuật ”, Tạp chí hố học, T.46(2A), Tr 133-138,

2008

TÀI LIỆU TIẾNG ANH

[15] Tran H ong C on, D ong Kim Loan, Chu Thi Thu Hien H eavy metals in water

environm ent, the analysis and assessm ent f o r hanoi area The proceeding o f the first national conference on chem, phys, bio analytical science, Hanoi step 2000 (the proceeding)

[16] T ran H ong C on, N guyen Phuong Thao, activation o f ther m al denaturated clay and

la te n t fo r m e d arsenic sorption m aterial arsenic in drinking water, the proceeding of

D o T rong Su (1997), “A ssessm ent o f U nderground w ater Pollution in Bac Bo Delta

P lain a n d P roposal Solutions f o r Water Source P rotection”, Geological Archives,

H anoi

B abloe C hander, N guyen Thi Phuong Thao, N guyen Q uy Hoa (2004), “Random

Survey o f A rsen ic C ontam ination in Tubewell Water o f 12 Provinces in Vietnam a n d Initially H um an H ealth Arsenic R isk A ssessm ent through F ood Chain”, Chương

trình hội nghị khoa học - Trường Đ HK H TN “Những vấn đề Khoa học Công nghệ liên quan đến ô nhiễm asen -Hiện trạng, ảnh hcmg đến sức khoẻ công nghệ xư lý” , H Nội

Zeng, 1, 2003 a m ethod for preparing silica - containing ion (III) oxide adsorbents for arsenic rem oval, w ater ros WWW.elsevier co m / locate/ watres

G hurye, G anesh and D ennis Clifford (2001), ‘Laboratory Study on the Oxidation o f

A rsen ic III to A rsenic v \ EPA 600-R -01-021, Prepared under contract 8C-R311-

N A E X for EPA ORD, M arch 2001

H oang Thai Long, N guyen Van Hop, K abayashi Takaaki (2000), “Laboratory

Study on A s(III) Rem oval fr o m Aqueous Solution by Coprecipitation with Iron H ydroxide”, International W orkshop on A rsenic, Hanoi, 2000

Jan G regor (2001), “Arsenic Rem oval D uring C onventioal Alum inium -based

D inking-w ater Treatm ent”, Water Research 35(7), 1659-1664.

N iK os M elitas, Jianping W ang, M artha Conklin, Peggy O ’ Day, and James Farrell (2002), “U nderstanding Soluble Arsenate Rem oval K inetics by Zerovalent Iron

M edia”, Environm ental science and technology, (36), 2074-2081

o s Thirunavukkarasu, T V iraraghavan, K s Subram anian and s Tanjore (2002),

“O rganic A rsen ic Rem oval fro m D rinkingwater” , Urbanvvater 4, 415-421

Visanu Tanboonchuy, Jia-Chin Hsu, Nurak Grisdanurak, Chih-Hsiang Liao “N anoiron technology fo r arsenic-contam inated groupw ater treatment" Asian- pacific regional conference on practical environmental technologies August 7-8 2009, Hanoi, Vietnam

G aosheng Zhang, Jiuhui Qu, Huijuan Liu, R uiping Liu, Rongcheng, “Prepareration

PHỤ LỤC

CÁC SẢ N PH Ẩ M K H O A HỌC ĐÃ HOÀN THÀN H

■ Bài báo khoa học: 01

N guyễn Đ ình B ảng, N g u y ễn Thị Hạnh, Đỗ Duy Nam “nghiên cửu tách loại asen từ dung dịch nước vật liệu ôxit hon hợp Fe-M n co định than hoạt tính

Đã gửi đăng tạp chí H óa, Lý Sinh học

• Hỗ trợ kinh phí cho học viên làm luận án Thạc sỹ: 01

NGHIÊN CỨU TÁCH LOẠI ASEN TỪ DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU HỎN HỢP Fe-Mn CÓ ĐỊNH TRÊN THAN HOẠT TÍNH

ĐT.0912998225 Nguyễn Đình Bảng, Nguyễn Thị Hạnh, Đỗ Duy Nam K h o a H oá, T rường Đ i h ọ c K h o a h ọ c T ự nhiên, Đ H Q G H N

STUDY REMOVAL OF ASENIC FROM AQUEOUS SOLUTION BY MIXED MATERIAL Fe-Mn IMMOBILIZED ON ACTIVATED CARBON

SU M M A RY

The mixed material Fe-M n immobilized on activated carbon (VL2) prepared by reacting o f KMnƠ4 and FeSC>4 at pH 7^8 in the presence o f activated carbon The specific surface area of VL2 is

923,66 m2/g The maximum adsorption capacity o f VL2 for As(V) and As (III) were 40.16 mg/g and 39,84 mg/g, respectivity The results o f motive adsorption showed that: Using 6,5 g VL2 can treat 3.3 I As(III) from 500 ppb to < 10 ppb and using 15g VL2 can treat 8,25 As(V) from 500 ppb to < 10 ppb

During desorption by 0,1M sodium hydroxide solution, 97,5% As(V) and 81,05% As(III) were recovered

I M Ở ĐẦU

Phần lớn vùng nông thôn Việt Nam sử dụng trực tiếp nước giếng khoan nước giếng khơi để làm nước ăn uống mà không qua xử lý, chí qua xử lý đơn giàn, khơng loại bỏ asen Tính đến nay, riêng vùng châu thổ sơng Hồng tổng số giếng khoan lên tới số hàng triệu Vì song song với nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm phân bỏ asen nước ngầm vùng khác nhau, việc phát triển công nghệ khả thi xử lý asen nước sinh hoạt qui mô hộ gia đình yêu cầu cấp bách

Góp phấn vào nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu xử lý asen nước, tiến hành: “Nghiên cứu tách loại A sen dung dịch nước bang vật liệu hỗn hợp Fe-Mn cô định than hoạt tính” Với phương pháp điểu chế đơn giản, vật liệu ơxit hỗn hợp Fe-Mn có tải trọng hấp phụ cao xử lý hiệu asen nguồn nước

n THỰC NGHIỆM

2.1 Chế tạo vật liệu oxits hỗn hợp Fe-Mn (VL1)

Thêm dần dung dịch F e S 2,2 M vào dung dịch K M n 0.75 M theo tỷ lệ mol K M n04:FeS04 = 1:3, khuấy mạnh dung dịch, điều chinh pH dung dịch đên pH = 7-^8 băng dung dịch NaỌH IM Tiếp tục khuấy dung dịch giờ, để lắng dung dịch 12 Lọc gạn, rửa kêt tùa lân bảng nước cất Sấy khô vật liệu 105°c giờ, nghiên nhò, thu VL1

2.2 Chế tạo vật liệu oxit hỗn họp Fe - Mn mang than hoạt tính (VL2)

- Chuẩn bị than hoạt tính

- Cố định oxit Fe-M n than hoạt tính

Lấy lượng xác đinh than hoat tính vào cơc, thêm dân dung dịch K M n va FeSOj VƠI ty lẹ mol 1:3 vào, khuấy m ạnh dung dịch, điều chinh pH cùa dung dịch đến pH = 7-5-8 băng dung dịch NaOH IM tiếp tục khuấy giờ, để lắng 12 Lọc gạn, rửa kẽt tùa băng nước cât cho het

ion S042 Sấy khô kết tủa 105°c giờ, thu VL2

2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Ghi giản đồ XRD mẫu VL1 máy Dg Advance Brenker CHLB Đức với góc 20 từ 20 -ỉ- 80° Anot Cu

- Chụp ảnh SEM VL2 máy JEOL-8300 (Nhật Bàn)

- Xác định diện tích bề m ặt riêng phương pháp BET máy COULTER (Mỹ).

- Khảo sát ảnh hưởng pH , thời gian đạt cân băng hâp phụ, xác định tải trọng hấp phụ cực đại cùa VL2 đôi với As (III) A s(V ) theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

- Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái sử dụng VL2 As(III) As(V) phương pháp hấp phụ động cột hấp phụ

m KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đặc trưng vật lý vật liệu ôxit hỗn hợp Fe- Mn (VL1) vật liệu òxit hỏn hựp Fe-Mn mang than (VL2).

3.1.1 P h ổ nhiễu xạ tia X VL1

Kết chụp phổ nhiễu xạ tia X cùa vật liệu cho thấy rang vật liệu tổn dạng vơ định hình Sắt tồn chủ yếu dạng a-FeO O H mangan dạng M n

3.1.2 Xác định hình thái học diện tích bê mặt VL2

Chúng tiến hành chụp bề mặt vật liệu kính hiển vi điện tử quét (tại Viện Khoa học vật liêu-Viện Khoa học Việt N am ) với mầu than hoạt tính mẫu than mang hỗn hợp ơxit Fe-Mn (VL2), icết thu Hình I

j & J '

• c y - *

i Yẩ /

f /■ 4'

\ f t

IMS N K l Ok SM i OOop

Hình ỉ : Ảnh SEM mẫu VL2

* Nhận xét: Ảnh SEM mẫu VL2 cho thấy ôxit hỗn hợp Fe-Mn mang lên bề mặt than hoạt

tính Kích thước hạt vật liệu đồng đều, khoảng 50-100nm

- Kết chụp BET mẫu V L2 cho thấy diện tích bề mặt vật VL2 có giá trị lớn 923,66 m2/g

3.2 Khảo sát khả hấp phụ tĩnh động của VL2 As(III) As(V) 3.2.1 Khảo sát hấp phụ tĩnh VL2 đơi vói As(III) As(V)

a) Ảnh hưởng p H đến k h ả nàng hấp phụ As(III) As(V) VL2

Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đèn khả hấp phụ As (III) VL2 trình bày hình

Hình Đ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả nâng hấp phụ A s(ỊỈỈ) As(V) VL2

Từ đồ thị cho thấy, m ột điều kiện nhiệt độ, thời gian tốc độ khuấy, khả hấp phụ As(III) As(V) bi anh hương rõ rệt bơi pH Khả hấp phụ tốt pH= 7, giảm dần mỏi trường axit bazơ

b) Xác định thời gian đạt cân hấp phụ A s ( ỉỉỉ) As(V) VL2

Kết nghiên cứu thời gian đ ạt cân hấp phụ As(III) V à As(V) VL2 đươc trình bày ờ hình

-As(m) — AS(V) ,

2 3

Ihoi gmn(j;int

Hình Đ ổ thị biểu diễn khả hấp phụ As(ỈỈI) As(V) VL2 phụ thuộc vào thời gian

* nhận xét : kết khảo sát cho thấy nồng độ As(III) As(V) dung dịch giảm nhanh từ

những Từ sau 3h nồng độ asen giảm dần khơng thay đổi Như vậy, xem h thời gian đạt cân hấp phụ VL2

c) Khảo sát tải trọng hấp ph ụ As(III) As(V) VL2 theo mỏ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Từ kết khảo sát ảnh hưởng pH, thời gian đạt cán hấp phụ As(III) As(V) VL2, chọn điều kiện pH=7, thời gian đạt càn hấp phụ 3h cúa VL2 để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ theo mơ hình hấp phụ đảng nhiệt Langmuir Các kết trình bày hình

AS(V)

As(HT) -Log (Astmj)

Log (As(V)}

Nóng dơ rầ n hânc (ppm I

Hình 4.Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ vào nồng độ cán As(IỈỈ) A sịV ) hấp phụ bời VL2 * nhận xét: phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mơ tả tốt q trình hấp phụ asen vật liệu Từ

đồ thị chúng tơi tính tải trọng hấp phụ cực đại VL2 với As(III) = 39,84 mg/g với asen(V) = 40,16 mg/g

3.2.2 Khảo sát khả hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ VL2 đỏi với As(III) As(V) bằng phương pháp hấp phụ động.

a Khả hấp phụ As(III) As(V) VL2

Cho dung dịch As(III) có nồng độ 500 ppb qua cột hấp phụ có đường kính cm, cao 19 cm, nhồi 6,5 g VL2 với tốc độ trung binh 1,5 ml/phut Cho dung dịch Ạs(V) có nồng độ 500 ppb

qua cột hấp phụ có đường kính 1.2 cm, cao 22cm, nhồi 15 g VL2 với tốc độ trung bình ml/phút

Kết quả: với 6,5 g VL2 xử lý 3,3 lit dung dịch As(III) từ 500 ppb xuống 10 ppb Với

15g VL2 xử lý 8,25 lit dung dịch As(V) từ 500 ppb xuống 10 ppb đạt tiêu chuẩn dùng cho nước sinh hoạt

b Khả giải hấp phụ As(III) As(V) VL2 dung dịch NaOH ỈM

Cho dung dịch N aO H 0,1M chạy qua cột với tốc độ 1,5 m l/ phút

Kết quẳ: c ỉ“ cần dùng 300 ml dung dj ch N a0H ° ’1M giải hấp 1,459 mg asen khỏi cột,

đạt hiệu suất 81,05% Chỉ cần dùng 450 ml dung dịch NaOH 0,1M co thể giải hấp đươc 022 m° asen

ra khỏi cột, đạt hiệu suất 97,55%.

c Khả tái hấp ph ụ A s(ỈII) As(V) VL2

VL2 sau giải hấp, tái sử dụng làm vật liệu hấp phụ As(III) As( V)

t é t quả: Khả hấp phụ As(III) As(V) giảm không đáng kể: với 6,5 g VL2 xử lý

được 2,55 lit dung dich A s(III) từ 500 ppb xuống 10 ppb với 15g VL2 xử lý đươc 25 lit dung dịch As(V) từ 500 ppb xuống 10 ppb

IV KẾT LUẬN

Che tạo cong loại vật liệu: vật liệu hôn hợp ôxit Fe-Mn (VL1) vật liệu hỗn hợp ôxit Fe- Mn mang than (VL2) Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đo với mảu bột cho thấy VL1 dạng vơ định hình kích thựớc nhỏ (cỡ nanomet) Bằng phương pháp chụp SEM BET với mẫu VL2 ta thấy oxit hỗn hợp Fe-M n m ang lên bề mặt than hoạt tĩnh va diện tích bề mặt VL2 923.66m2/g

* Kết khảo sát hấp phụ tĩnh cùa vật liệu VL2 As(IlI) As(V) cho thấy: Với thời gian đạt cân băng hâp phụ giờ, pH=7, Tải trọng hấp phụ cực đại đổi với As(III) 39,84 mg/g Ăs(V) 40,16 nĩg/g

* Kêt hấp phụ động VL2 As(IIl) As(V) cho thấy: sử dụng 6,5 g VL2 có thổ xử lý 3,3 lit dung dịch As(III) từ 500 ppb xuống 10 ppb Dùng 15 g VL2 có thê’ xứ lý dược 8,25 lit dung dịch As(V) từ 500 ppb xuống 10 ppb, đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt

* Dùng dung dịch NaOH 0.1M giải hấp Âs(III) As(V) khỏi VL2 đạt hiệu suất thu hồi cao

81,05% đôi với As(III) 97,5% As(V) VL2 sau giải hấp sử dụng lại tốt

Cơng trình hồn thành với hỗ trọ1 kinh phí đề tài QT-09-19 TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT

[1] Đ ỗ Văn ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2000), “M ộ l s ố đ ặ c đ iể m p h n b ố a se n tro n g tự Iilùén

và vấn đê ô nhiễm asen môi trường Việt Nam", Hội thảo Quốc tế ò nhiẻm Arsen.

[2] Lưu Minh Đại, Đ Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh, Nguyễn Thị Tố Loan, Tổng hợp M)ìO: kích thước nanomet phương pháp bốc cháy gel nghiên ám kliả sử dụng MnO: kích thước nanomel dể

hấp phụ asen,Tạp chí hố học, T.46 (2A), Tr.43-48, 2008

[3] Vũ Trung Hiếu, Bùi Duy Cam , Lê Thị Hoài Nam, Nguyền Thị Huệ, Xỉ( lý aseti mangan nươc sinh

hoạt phương pháp hấp phụ vật liệu quặng MnO: tự nhiên diatomit tự nhiên, Tạp chí phân

tích Hố, Lí sinh hoc Tâp 3, số 1/2008

[4] Phạm Văn Lâm , Phan N gọc Bích, Đào Quốc Hương, '"Đẳng nhiệt hấp phụ, ảnh hưởng

ion(Fe}+,H C , s o / ) đến hấp phụ asen vật liệu oxit sắt lữ kích thước nano c h ế tạo từ nguyên liêu kỹ tht ” , Tạp chí hố học, T.46(2A), Tr 133-138, 2008.

TÀI LIỆU TIÊNG ANH

[5] Tran Hong Con Nguyen Phuong Thao, activation of ther mal denaturated clay and laterit formed arsenic

sorption m aterial arsenic in drinking water, the proceeding of isamap conference, Ha Noi, 2005

[6] Hoang Thai Long N guyen Van Hop, Kabayashi Takaaki, “Laboratory Study on As(III) Removal from Aqueous Solution by Coprccipitation with Iron Hydroxide , International W orkshop on Arsenic, Hanoi,

2000

[7] o s Thirunavukkarasu, T Viraraghavan, K s Subramanian and s Tanjore (2002), “Organic Arsenic R em oval from D rinkingw ater”, Urbanwater 4, 415-421

[8] Visanu Tanboonchuy, Jia-Chin Hsu, Nurak Grisdanurak, Chih-Hsiang Liao, “Nanoừon technology for arsenic-contaminated groupwater treatment”, Asian-pacific regional conference on practical envữonmental technologies August 7-8, 2009, Hanoi, Vietnam

[9] Gaosheng Zhang, Jiuhui Qu, Huijuan Liu, Ruiping Liu, Rongcheng, “Prepareration and evalution of a novel Fe-Mn binary oxide adsorbent for effective arsenite removal”, water rearch 41 (2007) 1921-1928

ĐẠ I HỌC QUỐC G IA HÀ NỘ I

T R Ư Ờ N G ĐẠ I HỌC K HO A HỌC T ự NH IÊN

ĐỖ DUY NAM

ĐIỂU CHẾ VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI ASEN CỦA ƠXIT HỖN HỢP Fe-Mn

Chun ngành: Hố mơi trường Mã số: 60.44.41

LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌCPGS.TS Nguyễn Đình Bảng

LỜI CẢM ƠN

V i lò n g b iế t n sâu sắ c em x in c h â n th n h c ảm ơn P G S T S N g u y ễ n Đ ìn h B ảng đ ã giao đề tài tận tình hướng d ẫ n g iú p đ ỡ e m tro n g suốt thời gian làm L uận văn

E m x in c h â n th àn h cảm ơn ThS N g u y ễn T hị H ạnh - Bộ m ô n C ô n g n g h ệ H ó a học hỗ trợ g iú p đỡ em trìn h làm thự c n g h iệm

E m x in c h â n th àn h cảm ơn thầy cô g iáo khoa H o h ọ c P T N H o M ôi trường, anh chị phịng thí n g h iệ m H o M ô i trư ng, bạn học viên khoá 200 -2 0 tạo đ iều k iện g iú p đ ỡ em hoàn th àn h L uận văn

T ôi x in c h â n th àn h cảm ơn hỗ trợ tài c h ín h từ đề tài K H C N cấp Đ i học Q u ố c gia H N ội, m ã số Q T - - 19

H N ội, N gày 25 th án g 11 năm 2009

H ọ c viên

C Ộ N G H Ò A XÃ H Ộ I CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đ ộc lập - T ự - Hạnh phúc

GIẤY CHỨNG NHẬN

Hội đồng biên tập tạp chí: Phân tích Hóa - Lý Sinh học chứng nhận nhận báo:

“Nghiên cứu tách loại asen từ dung dịch nước bàng vật liệu hồn họp Fe - Mn cố định than hoạt tín h ”

Của tác giả: N guyễn Đ ình Bảng, Nguyễn Thị Hạnh, Đỗ Duy Nam

Đơn vị: K hoa H óa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội

Hiện nay, báo phản biện xong chờ đăng sô tới

Hà Nội, n g v J tháng năm 2010 Thay mặt Hội đồng biên tập

TÓM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN

1 N guyễn T hị H ạn h , 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 2001.

2 Tran Hong Con, H an h T Nguyen, at al, July 2002 Investigation o f 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 E ffects, San Diego, CA, USA.

3 Phạm Hùng Việt, Nguyễn Thuý Ngọc, Nguyễn Thị H ạnh, Võ Thành Lê, Lương Mạnh Tuân, Yasuaki Maeda Bước đầu xác định hợp chất

h yd rocacb on th ơm đa vị n g khơng khí điếm nút giao thơng quan

trọng Hà Nội Tạp chí phân tích Hố, Lý Sinh học T.8 số 2003.

4 Tran Hong Con, Nguyen Thi Hanh, Jan 2005 Study on the mechanism of arsenic releasing into groundwater - simulation o f 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 phức Lantan với Methyonin Tạp chí Hóa học tập 46, so trang 481 - 486, 2008.

6 Nguyen T hi H an h , Ha Minh Ngoe Study on the treatment of arsenic by an

a d s o rp tio n m e th o d u sin g m a n g an e d io x ite co ated by sand J o u rn a l o f

Chemistry, 2009, (Vol 47; No 2A, in press).

7 Nguyễn Đình Bảng, Nguyễn Thị H ạnh, Đỗ Duy Nam Nghiên cứu tách loại asen từ dung dịch nước băng vật liệu hôn hợp Fe - Mn đinh tren than hoạt tính Đã gửi đăng - Tọp chi phân tích Hóo, Ly vơ Sinh học (thang nam

TÓM TẮT CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN TRONG BÁO CÁO ĐÈ TÀI

Bài báo khoa học: 01

NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ ASEN TỪ DƯNG DỊCH NƯỚC BẢNG VẬT LIỆU HỎN HỢP Fe-Mn CÓ ĐỊNH TRÊN THAN HOẠT TÍNH

Nguyễn Đình Bảng, Nguyễn Thị Hạnh, Đ ỗ Duy Nam Khoa H oá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

TÓM TẮT

Asen chất độc, có độc tính gấp lần thủy ngân Trong số hợp chât asen As(III) độc As(V) Việc nghiên cứu loại bỏ asen trone nước ngầm nhằm đem lại nguồn nước phục vụ ăn uống sinh hoạt vấn đề quan tâm nhiêu nhà khoa học ngồi nước Qúa q trình chê tạo vật liệu ơxit hôn hợp Fe-Mn đơn giản, khả hấp phụ asen vật liệu cao Tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu As(III) 39,84 me/g, As(V) 40,16 mg/g Khả giải hấp vật liệu dung dịch NaOH loãng tốt Vật liệu chế tạo có khả năna ứng dụng thực tế

STUDY R E M O V A L O F ASENIC FR O M AQ U EO U S SOLUTION BY M IX ED M A T E R IA L Fe-M n IM M O BILIZED ON ACTIVA TED CARBON

SUMMARY

The mixed material Fe-Mn immobilized on activated carbon (VL2) prepared by reacting o f K M n 04 and F eS 04 at pH 7-8 in the presence of activated carbon The specific surface area o f VL2 is 923,66 m2/g The maximum adsorption capacity o f VL2 for As(V) and As (III) were 40.16 mg/g and 39.84 mg/g, respectivity The results o f motive adsorption showed that: Using 6,5 g VL2 can treat 3,3 As(III) from 500 ppb to < 10 ppb and using 15g VL2 can treat 8,25 As(V) from 500 ppb to < 10 ppb

SUMMARY REPORT OF THE SCIENTIFIC

RESEARCH SUBJECT

1 Title o f subject:

"Removal o f arsenic from ground water for producing drink water by using mixed material Fe(O H)3 - M n 2"

Code: QT-09-19

2 Head o f Subject: MSc Nguyen Thi Hanh

3 Participants: BSc Do Duy Nam, Vu Mai Huong

4 Purpose and content o f research:

a Purpose: Manufacture mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon.; Research on the characteristics o f materials obtained by physical and physiochemical methods

b Content: Manufacture mixed material Fe(OH)3 - M n 02 and mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon Research on the

characteristics o f m aterials obtained by physical and physioch em ical methods,

research on the effects o f the factors on the arsen adsorption Detail:

s Preparation o f F e S 4, K M n04 and some other chemicals ^ Preparation o f activated carbon

^ M a n u fa c tu re m ix e d m a te ria l F e (O H) - M n O i im m o b ilized on activated

carbon

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

s Research on the effcct o f pH, contact time on the adsorption ability and determine maximum adsorption capacity of mixed m aterial

s Research on the adsorption of material in two conditions: motive and non motive

5 The obtained results

s Manufactured Adsorption material and studies physical and chemical properties o f it

s The effects o f pH and contact time on the treatment efficiecies was

investigated; the results show that the optimum conditons were pH of 7, contact time is hours for As(III) and hours for As(V) At the above conditions The maximum adsorption capacity o f mixed material Fe(OH)3 - M n 02 immobilized on activated carbon for As(III) were 39,84 mg/s and As(V) were 40,16 mg/g

s The desorption by sodium hydroxide solution. b Results in training

Supported 01 graduated student who study of Master in chemical environment “M anufacture and study on Removal o f arsenic capacity’ by mixed material Fe-M n

c Publications

PHIẾU ĐĂNG KÝ

KÉT QUẢ NGHIÊN c u KHCN

Tên đề tài: —

"Removal o f arsenic from ground water for producing drink water by using mixed material Fe(O H)3 - M n 2"

Code: QT-09-19

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 p h ỉ th ự c ch i: 25.000.000 VNĐ (Hai mươi lam triệu đơng chẵn) Trong đó:

- Từ ngân sách Nhà nước: 25.000.000 đ - Kinh phí trường: đ

- Vay tín dụng: đ

- Vốn tự có: đ

- Thu hồi: đ

Thời gian nghiên cứu: 12 tháng

Thời gian băt đâu: 4/2009 Thời gian kết thúc: 4/2010

Tên cản p h ố i hợp nghiên cứu: CN: Đỗ Duy Nam, Vũ Mai Hương Sô đăng ký đê tài: Số chứng nhận đăng kỷ Bảo mật:

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

b Phô biên hạn chê: c Bảo mật:

Tóm tắt kết nghiên cứu:

Qua trình chế tạo vật liệu, nghiên cứu khả hấp phụ vật vật liệu hỗn hợp Fe(O H)3 - M n 02 mang than hoạt tính thu kết sau:

Y Chế tạo thành công vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 mang than hoạt tính xác định đặc trưng vật liệu thu qua chụp ảnh kinh hien V I điẹn

tử quét SEM BET

M n 02 mang than hoạt tính cho q trình hâp phụ asen: pH tơi ưu cho q trình hấp phụ pH = 7; Thời gian đạt cân bàng hấp phụ 3h- Tải trọne hấp phụ cực đại vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - M n 02 mang than hoạt tính với As(III) 39,84 mg/g với asen(V) 40,16 mg/g, vật liệu có khả hấp phụ tốt asen nước

s Có khả giải hấp dung dịch NaOH s Khả tái hấp phụ vật liệu tương đối tốt s Vật liệu chế tạo có khả ứng dụng thực tế.

Kiến nghị quy mô đối tượng áp dụng nghiên cứu:

Đe tài góp phần vào xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen Chúne hy vọng thời gian tới có nghiên cứu mở rộng vật liệu xử lý asen nhằm đưa vật liệu cho hiệu xử lý tốt

s Nghiên cứu đê xuất phương án xử lý áp dụne cho quy mơ hộ gia đìiìh mở rộng.

Họ tên Học hàm, học vị Kí tên Đóng dấu

Chủ nhiệm đề tài

Nguyễn Thị Hạnh

TM Thủ trưởng cơ quan chủ trì để tài

Chủ tịch Hội đ ô n g đá n h g iả

chính thức TL

KoỵỊ UW

Thủ trương cơ quan quàn lý