Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion Florua trong nước

Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion Florua trong nước Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion Florua trong nước Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion Florua trong nước luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hồng Tuấn Nam NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION FLORUA TRONG NƢỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hoàng Tuấn Nam NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION FLORUA TRONG NƢỚC Chuyên ngành: Hóa Mơi Trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHƢƠNG THẢO Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, em hoàn thành luận văn với đề tài: “Nghiên cƣ́u bi ến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion florua nƣớc” Để hoàn thành luận văn này, ngồi nỗ lực tìm tịi, nghiên cứu thân, phần lớn em nhận đƣợc giúp đỡ tận tình thầy khoa Hóa Học - Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự nhiên - Đa ̣i Ho ̣c Quố c Gia Hà Nô ̣i Với lòng biế t ơn sâu sắ c , em xin gƣ̉i lời cảm ơn chân thành tới cô giáo TS Phƣơng Thảo đã giao đề tài nhiệt tình giúp đỡ , cho em nhƣ̃ng kiế n thƣ́c quý báu quá triǹ h thƣ̣c hiê ̣n luâ ̣n văn Em xin chân thành cảm ơn các thầ y , cô phòng thí nghiê ̣m Hóa Môi Trƣờng đã tâ ̣n tình chỉ bảo và hƣớng dẫn em suố t thờ i gian làm viê ̣c ta ̣i phòng thí nghiê ̣m Em xin cảm ơn các phòng thí nghiê ̣m Khoa Hóa Ho ̣c - Trƣờng Đa ̣i Ho ̣c Khoa Ho ̣c Tƣ̣ Nhiên đã ta ̣o điề u kiê ̣n giúp đỡ em quá trin ̀ h làm thƣ̣c nghiê ̣m Xin chân thành cảm ơn các b ạn ho ̣c viên, sinh viên làm viê ̣c phòng thí nghiê ̣m Hóa Môi Trƣờng đã giúp đỡ quá trình tìm tài liê ̣u và làm thƣ̣c nghiê ̣m Hà Nội, ngày 07 tháng 12 năm 2015 Học viên Hoàng Tuấn Nam MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Florua 1.1.1 Giới thiệu chung flo 1.1.2 Nguồn gốc phân bố florua 1.1.3 Độc tính florua 1.1.4 Tình hình nhiễm florua Việt Nam 1.2 Các phƣơng pháp xử lý florua nƣớc 1.3 Các vật liệu hấp phụ xử lý Florua 10 1.3.1 Oxit kim loại và hydroxit 10 1.3.2 Lớp kép hydroxit 13 1.4 Than hoạt tính nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính hấp phụ F- 14 1.4.1 Than hoạt tính 14 1.4.2 Các nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính hấp phụ F- 19 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận văn 21 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 21 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 21 2.2 Dụng cụ hóa chất 21 2.2.1 Dụng cụ 21 2.2.2 Hóa chất 21 2.2.2.1.Chuẩn bị hóa chất phân tích Florua 21 2.2.2.2 Chuẩn bị hóa chất phân tích sắt 22 2.2.2.3 Chuẩn bị hóa chất chế tạo vật liệu hấp phụ: 22 2.3 Nghiên cứu điều kiện biến tính vật liệu 23 2.3.1 Chuẩn bị vật liệu hấp phụ từ than hoạt tính nguyên khai 23 2.3.2 Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính 23 2.3.2.1 Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính AC-Fe 23 2.3.2.2 Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính HAC-Fe 23 2.3.3 Quy trình phá mẫu xác định hàm lượng sắt mang lên vật liệu hấp phụ 26 2.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc vật liệu 26 2.4.1 Nhiễu xạ Rơnghen X (X-ray diffaction XRD) 26 2.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 27 2.4.3 Phương pháp tán xạ lượng (EDX) 28 2.5 Các phƣơng pháp phân tích sử dụng thực nghiệm 30 2.5.1 Phương pháp phân tích flo 30 2.5.1.1 Nguyên tắ c xác ̣nh của phương pháp 30 2.5.1.2 Xây dựng đường chuẩn F - 31 2.5.2 Phương pháp phân tích sắt 32 2.5.2.1 Nguyên tắc: 32 2.5.2.2 Quy trình phân tích: 33 2.6 Các phƣơng pháp đánh giá khả hấp phụ 34 2.6.1 Khảo sát sơ khả hấp phụ F- 34 2.6.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 34 2.6.3 Xây dựng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Frendlich 35 2.6.3.1 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 35 2.6.3.2 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 37 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ F- 39 2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng ion cạnh tranh đến trình hấp phụ F- 39 2.6.6 Khảo sát khả giải hấp vật liệu sau hấp phụ 40 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính nguyên khai 41 3.2 Nghiên cứu điều kiện biến tính nhằm nâng cao tải trọng hấp phụ Florua từ than hoạt tính nguyên khai 44 3.2.1 Nghiên cứu điều kiện oxi hóa than hoạt tính nguyên khai 44 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sắt (III) clorua ngâm tẩm đến khả hấp phụ Florua 45 3.2.2.1 Kết xác định hàm lượng sắt (III) clorua ngâm tẩm vật liệu 45 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sắt (III) clorua ngâm tẩm vật liệu 48 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sắt (III) clorua ngâm tẩm sau trung hòa than NaOH 49 3.3 Nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc vật liệu 52 3.3.1 Bề mặt vật liệu biến tính qua kính hiển vi điện tử quét SEM 52 3.3.2 Kết xác định thành phần theo phương pháp EDX 52 3.3.3 Kết chụp nhiễu xạ tia X 53 3.4 Khảo sát khả hấp phụ F- vật liệu tối ƣu 54 3.4.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 54 3.4.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu biến tính F- 56 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ F- 59 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng ion cạnh tranh đến trình hấp phụ florua 60 3.5.1 Ảnh hưởng ion HCO3- đến khả hấp phụ F- 60 3.5.2 Ảnh hưởng ion PO43- đến khả hấp phụ F- 62 3.6 Nghiên cứu khả giải hấp tái sử dụng vật liệu 63 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Kết tỉ lệ % mắc bệnh Fluorosis theo giới tính ba huyện An Nhơn, Tây Sơn Vân Canh Bảng 2: Kết tỉ lệ % mắc bệnh Fluorosis theo độ tuổi ba huyện An Nhơn, Tây Sơn Vân Canh Bảng 3: Ký hiệu vật liệu chế tạo từ than hoạt tính 24 Bảng 4: Chuẩn bi ̣ dãy dung di ̣ch florua chuẩn 31 Bảng 5: Độ hấp thụ quang dãy dung dịch chuẩn 31 Bảng 6: Độ hấp thụ quang dãy dung dịch chuẩn Fe 33 Bảng 7: Kết khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại F- than hoạt tính nguyên khai 41 Bảng 8: Kết xử lý F- than hoạt tính oxi hóa axit HNO3 44 Bảng 9: Kết phân tích hàm lượng Fe3+ cố định than 46 Bảng 10: Kết khảo sát khả hấp phụ F- dãy vật liệu HAC1-Fe1, HAC1Fe3, HAC1-Fe5, HAC1-Fe10 48 Bảng 11: Kết khảo sát khả hấp phụ F- dãy vật liệu HAC2-Fe1, HAC2Fe3, HAC2-Fe5, HAC2-Fe10 50 Bảng 12: Kết thành phần nguyên tố than sau biến tính 53 Bảng 13: Khảo sát thời gian hấp phụ F- đạt cân vật liệu sau biến tính 55 Bảng 14: Khảo sát tải trọng cực đại vật liệu biến tính với F- 56 Bảng 15: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ F- 59 Bảng 16: Ảnh hưởng ion HCO3- đến khả hấp phụ F- 60 Bảng 17: Ảnh hưởng ion PO43- đến khả hấp phụ F- 62 Bảng 18: Khảo sát trình giải hấp phụ F- vật liệu dung dịch NaOH 63 Bảng 19: Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu 64 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Tia tới tia phản xạ tinh thể 26 Hình 2: Nguyên lý phép phân tích EDX 30 Hình 3: Đồ thị đường chuẩn phân tích florua 32 Hình 4: Đồ thị đường chuẩn phân tích sắt 34 Hình 5: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 36 Hình 6: Đồ thị dạng tuyến tính phương trình Langmuir 37 Hình 7: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 38 Hình 8: Đồ thị dạng tuyến tính phương trình Freundlich 38 Hình 9: Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt florua than hoạt tính ngun khai 42 Hình 10: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir than hoạt tính nguyên khai 42 Hình 11: Đường hấp phụ Freundlich than hoạt tính ngun khai 43 Hình 12: Đồ thị so sánh khả hấp phụ florua than oxi hóa khoảng 45 Hình 13: Hàm lượng Fe3+ cố định than 47 Hình 14: Khảo sát khả hấp phụ F- dãy vật liệu HAc1-Fe1, HAc1-Fe3, HAc1Fe5, HAc1-Fe10 49 Hình 15: Khảo sát khả hấp phụ F- dãy vật liệu HAC2-Fe1, HAC2-Fe3, HAC2-Fe5, HAC2-Fe10 50 Hình 16: So sánh khả hấp phụ F- vật liệu thô AC0 với dãy vật liệu HAC1-Fe tương ứng dãy vật liệu HAC2-Fe 51 Hình 17: Hình ảnh bề mặt vật liệu than hoạt tính biến tính HAC2-Fe5 qua kính 52 Hình 18: Kết xác định thành phần vật liệu HAc2-Fe5 theo phương pháp EDX 52 Hình 19: Kết chụp nhiễu xạ tia X vật liệu HAc2-Fe5 54 Hình 20: Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ F- 55 Hình 21: Đồ thị đường cong hấp phụ đẳng nhiệt vật liệu F- 57 Hình 22: Đường tuyến tính Langmuir vật liệu F- 57 Hình 23: Đường tuyến tính Freundlich vật liệu F- 58 Hình 24: Khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ F- 59 Hình 25: Ảnh hưởng ion HCO3- đến khả hấp phụ F- 61 Hình 26: Ảnh hưởng ion PO43- đến khả hấp phụ F- 62 Hình 27: Khảo sát trình giải hấp phụ F- vật liệu dung dịch NaOH 64 Hình 28: Khả tái sử dụng vật liệu 65 Luận văn Thạc sĩ khoa học LỜI MỞ ĐẦU Hiện nhiều ngành cơng nghiệp có nguồn nƣớc thải chứa hàm lƣợng flo cao nhƣ ngành sản xuất phân bón, sản xuất nhơm, thủy tinh, sản phẩm điện tử, xử lý bề mặt kim loại nhƣ đồng, nhôm, thép không gỉ Flo nƣớc thải môi trƣờng chất độc gây hại trực tiếp đến các lồi thủy sinh gây nhiễm nguồn nƣớc Đối với thể ngƣời flo cần thiết cho chống loãng xƣơng sâu Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lƣợng cho phép flo nƣớc uống khoảng từ 0,5-1,5 mg/L Nhƣng thƣờng xuyên phải nhận lƣợng flo mg/ngày qua thức ăn nƣớc uống gây nên nhiễm độc flo với biểu cứng khớp, giảm cân, giòn xƣơng, thiếu máu suy nhƣợc Trên thực tế có nhiều khu vực có nguồn nƣớc tự nhiên nhiễm flo cao nhƣ số vùng Ấn Độ, Trung Quốc, Băngladet Ở Khánh Hoà Việt Nam có khu vực mà hầu hết nguồn nƣớc chứa hàm lƣợng flo 3-4mg/L, chí có giếng lên tới 9mg/L Việc xử lý nguồn nƣớc thải chứa flo đƣợc đặt thực từ lâu nhƣng thực tế chƣa đƣợc thực triệt để số sở sản xuất có nguồn thải flo cao Mặt khác việc phân tích xác định hàm lƣợng flo nƣớc thải vấn đề không dễ thực sở sản xuất Vì khó để theo dõi đánh giá hiệu xử lý nhƣ kiểm soát đƣợc chất lƣợng nƣớc thải trƣớc thải môi trƣờng Than hoạt tính từ lâu đƣợc sử dụng để làm nƣớc Tuy nhiên, ứng dụng xử lý nƣớc dừng lại việc loại bỏ hợp chất hữu số thành phần khơng phân cực có hàm lƣợng nhỏ nƣớc Chúng thực nghiên cứu đề tài: “Nghiên cƣ́u biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion florua nƣớc” Với mục đích khai thác tiềm ứng dụng than hoạt tính việc loại bỏ ion florua nƣớc, làm giảm tình trạng nhiễm mơi trƣờng đe dọa lên sống ngƣời Hoàng Tuấn Nam -1- Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 3.4.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại với Florrua vật liệu tối ưu Để xây dựng hai mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich cho vật liệu tối ƣu Tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại ta thu đƣợc kết sau: Bảng 14: Khảo sát tải trọng cực đại vật liệu tối ưu Co(ppm) Ce(ppm) qe(mg/g) Ce/qe (g/l) ln Ce ln qe 1,96 0,15 12,92 0,67 -1,88 10 4,87 0,26 19,00 1,48 -1,29 20 7,85 0,61 12,92 2,06 -0,50 40 19,63 1,02 19,26 2,98 0,02 60 37,70 1,12 33,81 3,63 0,11 80 57,10 1,15 49,86 4,04 0,14 100 76,88 1,16 66,49 4,34 0,15 Hoàng Tuấn Nam - 56 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 1.4 1.2 qe (mg/g) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 20 40 60 Ce (mg/L) 80 100 Hình 21: Đồ thị đường cong hấp phụ đẳng nhiệt vật liệu F- 70 60 Ce/qe 50 40 y = 0.718x + 9.08 R² = 0.981 30 20 10 0 20 40 60 80 100 Ce (mg/L) Hình 22: Đường tuyến tính Langmuir vật liệu F- Hoàng Tuấn Nam - 57 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 0.40 y = 0.557x - 0.866 R² = 0.892 0.20 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 -1.00 Hình 23: Đường tuyến tính Freundlich vật liệu F- Từ phƣơng trình tuyến tính Langmuir Freundlich, ta tính đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại Flo vật liệu biến tính là: qmax = 1/0,718 = 1,39 (mg/g) Với hệ số hồi quy R2 hai phƣơng trình tuyến tính Langmuir Freundlich thu đƣợc lần lƣợt 0,981 0,892 cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thích hợp mơ hình Freundlich mơ tả trình hấp phụ florua vật liệu than hoạt tính ngâm tẩm sắt Nhƣ vậy, từ than hoạt tính vật liệu thơ có tải trọng hấp phụ cực đại 0,26 mg/g, sau biến tính tải trọng hấp phụ cực đại tăng lên 1,39 mg/g Quá trình hoạt hóa than hoạt tính làm tăng khả loại bỏ F-, tải trọng tăng lên 5,35 lần so với vật liệu ban đầu Hoàng Tuấn Nam - 58 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ F- Bảng 15: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ FpH 3,47 5,06 5,9 7,15 8,35 9,14 Co(ppm) 5 5 5 Ce(ppm) 1,45 1,58 1,06 1,45 1,54 1,58 q(mg/g) 0,18 0,17 0,20 0,18 0,17 0,17 6.00 7.00 8.00 9.00 q(mg/g) 0.220 0.200 0.180 0.160 0.140 0.120 0.100 2.00 3.00 4.00 5.00 10.00 pH Hình 24: Khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ F- Hoàng Tuấn Nam - 59 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học Kết khảo sát ảnh hƣởng pH cho thấy: Sƣ̣ hấ p phu ̣ F - pH thấ p hoă ̣c quá cao , pH trung tin ́ h vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ F tớ t Lý khiến trình hấp phụ pH thấp F - dạng ion yếu HF Ở pH cao , hấp phụ F- bị ảnh hƣởng không chỉ bởi bề mă ̣t tích điê ̣n âm mà còn nồ ng đô ̣ OH - tăng nên ca ̣nh tranh với F- quá triǹ h hấ p phu ̣ 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng ion cạnh tranh đến q trình hấp phụ florua Trong nƣớc, ngồi F- cịn có ion NO3-, Cl-, PO43-, HCO3- ảnh hƣởng đến trình hấp phụ F- Theo nghiên cứu trƣớc các anion thông thƣờng nhƣ NO3-, Cl-, không ca ̣nh tranh nhiều với F - trình hấ p phụ Chỉ sớ các ion ảnh hƣởng nhiều đến trình hấ p phu ̣ F - nhƣ PO43-, HCO3- Trong giới hạn luận văn, nghiên cứu ảnh hƣởng ion PO43-, HCO3- đến trình hấp phụ F3.5.1 Ảnh hưởng ion HCO3- đến khả hấp phụ FBảng 16: Ảnh hưởng ion HCO3- đến khả hấp phụ FF-(mg/l) CHCO3-(mg/L) Co Ce qe H% 1,27 0,19 100 50 1,63 0,17 90,20 100 1,78 0,16 86,17 200 3,25 0,09 46,99 300 3,65 0,07 36,04 400 4,08 0,05 24,52 500 4,24 0,04 20,48 Hoàng Tuấn Nam - 60 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 120 H% 100 80 60 40 20 CHCO30 100 200 300 400 500 600 Hình 25: Ảnh hưởng ion HCO3- đến khả hấp phụ FTừ đồ thị ta nhận thấy có mặt ion HCO3- nƣớc ngầm có ảnh hƣởng lớn đến khả hấp phụ F-, cụ thể nồng độ HCO3- 100ppm khả hấp phụ F- 86,17%, nồng độ HCO3- tăng lên 200ppm khả hấp phụ F- cịn 46,99% Tiếp tục tăng nồng độ HCO3- khả hấp phụ F- giảm dần Nguyên nhân HCO3- anion có tính cạnh tranh F- , ngồi HCO3- có tính kiềm cao, tăng nồng độ làm thay đổi pH dung dịch, mà pH tăng khả hấp phụ F- giảm Hoàng Tuấn Nam - 61 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 3.5.2 Ảnh hưởng ion PO43- đến khả hấp phụ FBảng 17: Ảnh hưởng ion PO43- đến khả hấp phụ FF-(mg/l) CPO43-(mg/L) Co Ce qe H% 0,51 0,22 100 5 0,89 0,21 91,65 10 0,91 0,20 91,08 20 1,07 0,20 87,62 30 1,25 0,19 83,59 40 1,33 0,18 81,87 50 1,51 0,17 77,84 120 H% 100 80 60 40 20 CPO 34 0 10 20 30 40 50 60 Hình 26: Ảnh hưởng ion PO43- đến khả hấp phụ F- Hoàng Tuấn Nam - 62 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học Từ đồ thị ta thấy ion PO43- ảnh hƣởng đến khả hấp phụ F- vật liệu, nhiên nồng độ PO43- nƣớc ngầm khơng cao nên ảnh hƣởng đến khả hấp phụ F- không đáng kể Cụ thể nồng độ PO43- 5ppm khả hấp phụ F- 91,65% 3.6 Nghiên cứu khả giải hấp tái sử dụng vật liệu Sử dụng dung dịch NaOH với nồng độ khác lắc với vật liệu hấp phụ F- nhằm giải hấp lƣợng F- mang vật liệu Tiến hành khảo sát trình giải hấp vật liệu hấp phụ, ta đƣợc kết sau: Bảng 18: Khảo sát trình giải hấp phụ F- vật liệu dung dịch NaOH CNaOH (mol/L) 0,01 0,05 0,1 0,2 CF-hấ p phụ(ppm) 4,71 4,71 4,71 4,71 CF-giải hấp(ppm) 4,31 4,18 4,28 4,02 Hiê ̣u suấ t giải hấp (%) 91,51 88,75 90,87 85,35 Hoàng Tuấn Nam - 63 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học Hiệu suất (%) 100 91.51 90 88.75 90.87 0.05 0.1 85.35 80 70 60 50 40 30 20 10 0.01 0.2 C (NaOH) mol/L Hình 27: Khảo sát trình giải hấp phụ F- vật liệu dung dịch NaOH Vâ ̣y tƣ̀ k ết thực nghiệm cho thấ y giải hấ p ở C NaOH = 0,01 mol/L là tố i ƣu , hiê ̣u suấ t H = 91,51%, gầ n nhƣ hầ u hế t F - đã đƣơ ̣c giải hấ p khỏi vâ ̣t liê ̣u Tiế n hành tái sinh vật liệu, ta thu đƣợc bảng kết sau: Bảng 19: Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu Co (ppm) Ce (ppm) Q (mg/g) Hiê ̣u suấ t hấp phụ (%) Vật liệu gốc 0,29 0,235 100 Tái sinh lần 0,69 0,216 91,91 Tái sinh lần 0,77 0,212 90,21 Tái sinh lần 0,86 0,207 88,09 Hoàng Tuấn Nam - 64 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 100 91.91 90.21 88.09 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Hình 28: Khả tái sử dụng vật liệu Từ đồ thị ta nhận thấy vật liệu có khả tái sinh tái sử dụng đƣợc nhiều lần Sau lần tái sinh khả xử lý vật liệu giảm hầu nhƣ không nhiều, cho thấy vật liệu có khả tái sinh sử dụng nhiều lần, triển vọng ứng dụng vật liệu cao Hoàng Tuấn Nam - 65 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài luận văn nghiên cứu hấp phụ florua vật liệu than hoạt tính biến tính, chúng tơi thu đƣợc số kết sau: Đã khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình chế tạo vật liệu, điều kiện thích hợp để nâng cao tải trọng hấp phụ than hoạt tính là: oxi hóa than HNO3 3M 8h, sau ngâm tẩm vật liệu FeCl3 0,5M, lặp lại lần, sau trung hòa NaOH 1M Đã khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu thô vật liệu sau biến tính để so sánh Với vật liệu thô, tải trọng cực đại hấp phụ F- 0,26 mg/g Vật liệu sau biến tính, tải trọng hấp phụ cực đại F- tăng lên 1,39 mg/g Xác định thời gian cân hấp phụ F- 2h vật liệu biến tính Đã tiến hành nghiên cứu đánh giá đặc trƣng cấu trúc vật liệu phƣơng pháp XRD, SEM, EDX Kết cho thấy hàm lƣợng sắt mang đƣợc bề mặt vật liệu, nhiên sắt tồn dạng vơ định hình Đã nghiên cứu ảnh hƣởng số anion đến khả hấp phụ F- nhƣ: HCO3-, PO43- Ion HCO3- có nồng độ từ 50ppm có ảnh hƣởng lớn đến khả hấp phụ Flo vật liệu Ion PO43- có ảnh hƣởng đến hấp phụ F- từ nồng độ 5ppm Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ xử lý F- cho thấy: vật liệu dễ dàng giải hấp, tái sinh dung dịch NaOH 0,01M, sau lần tái sinh vật liệu cho kết hấp phụ tốt Hoàng Tuấn Nam - 66 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội GS TSKH Lê Huy Bá cộng (2000), Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội Nguyễn Xuân Lăng (2003), “Nghiên cứu xử lý flo cho nƣớc thải nhà máy sản xuất phân lân”, Báo cáo khoa học, Viện Hóa học Cơng nghiệp, Hà Nội Phạm Luận (2007), Giáo trình mơi trường trắc quan mơi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ, Tập 2, NXBGD, Hà Nội Đỗ Ngọc Kh, Tơ Văn Thiệp, Nguyễn Văn Hồng, Đỗ Bình Minh (2007), “Nghiên cứu đặc điểm đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ nitroglyxerin từ pha lỏng số loại than hoạt tính”, Tạp chí Hóa học, T.45 (5), tr 619-623 Lê Tự Thành, Tơ Tình Thiên Ý (2012), Kết bước đầu nghiên cứu ô nhiễm flo nước ngầm huyện Ninh Phước-tỉnh Ninh Thuận, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Đặng Trung Thuâ ̣n, Đặng Trung Tú (2008), Ô nhiễm fluor và bê ̣nh chế t ở Nam Trung Bộ, Đa ̣i ho ̣c Quố c gia Hà Nô ̣i, Hà Nội 10 Đỗ Quang Trung, Nguyễn Trọng Uyển (2008), “Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính cố định Zr (IV) loại bỏ ion photphat florua nƣớc thải công ty cổ phần phân lân Ninh Bình”, Tạp chí Hóa học, 46 (2A), tr 325-330 Hoàng Tuấn Nam - 67 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học Tiếng Anh 11 A.A.M Daifullah, S.M Yakout, S.A Elreefy (2007), “Adsorption of fluoride in aque-ous solutions using KMnO4-modified activated carbon derived from steam pyrolysis of rice straw”, J Hazard Mater, 147, 633-643 12 Amit Bhatnagar, Eva Kumar, Mika Sillanpaa (2011), “Fluoride removal from water by adsorption”, Chemical Engineering Journal, 171, 811-840 13 APHA (1998), Method 4500 F- D.: SPADNS Method Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Washington 14 Bansal R C., Goyal M (2005), Activated Carbon Adsorption, Taylor & Francis Group, USA 15 D.P Das, J Das, K Parida (2003), “Physicochemical characterization and adsorption behaviour of calcined Zn/Al hydrotalcite-like compound (HTlc) towards removal of fluoride from aqueous solution”, J Colloid Interface Sci, 261, 213-220 16 E Kumar, A Bhatnagar, J Minkyu, W Jung, S Lee, S Kim, G Lee, H Song, J.Choi, J Yang, B Jeon (2009), “Defluoridation from aqueous solutions by granular ferric hydroxide (GFH)”, Water Res, 43, 490-499 17 F.Luo, K Inoue (2004), “The removal of fluoride ion by using metal (III)-loaded Amber-lite resins”, Solvent Extract Ion Exch, 22, 305-322 18 H Wang, J Chen, Y Cai, J Ji, L Liu, H.H Teng (2007), “Defluoridation of drinking water by Mg/Al hydrotalcite-like compounds and their calcined products”, Appl Clay Sci, 35, 59-66 19 http://www.bgs.ac.uk/research/groundwater/health/fluoride.html 20 I Abe, S Iwasaki, T Tokimoto, N Kawasaki, T Nakamura, S Tanada (2004), “Adsorption of fluoride ions onto carbonaceous materials”, J Colloid Interface Sci 275, 35-39 Hoàng Tuấn Nam - 68 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 21 J Fawell, K Bailey, E Chilton, E Dahi, L Fewtrell, Y Magara (2006) Fluoride in Drinking Water, World Health Organization, IWA Publishing, UK 22 J.J Murray (1986), Appropriate Use of Fluorides for Human Health, World Health Organisation, Geneva 23 L Lv, J He, M Wei, D.G Evans, X Duan (2006), “Factors influencing the removal of fluoride from aqueous solution by calcined Mg-Al-CO3 layered double hydroxides”, J Hazard Mater B13, 119-128 24 M.A.M Sahli, S Annouar, M Tahaikt, M Mountadar, A Soufiane, A Elmidaoui (2007), “Fluoride removal for underground brackish water by adsorption on the natural chitosan and by electrodialysis”, Desalination, 21, 37-45 25 Paripurnanda Loganathan, Saravanamuthu Vigneswaran, Jaya Kandasamy, Ravi Naidub (2013), “Defluoridation of drinking water using adsorption processes”, Journal of Hazardous Materials, 1-19 26 P Trivedi, L Axe (2006), Long-term fate of metal contaminants in soils and sediments: role of intraarticle diffusion in hydrous metal oxides, R Hamon, M.McLaughlin, E Lombi (Eds.), Natural Attenuation of Trace Element Availability in Soils, CRC Taylor and Francis Group, New York, 57-71 27 R.L Ramos, J Ovalle-Turrubiartes, M.A Sanchez-Castillo (1999), “Adsorption of fluoride from aqueous solution on aluminium-impregnated carbon”, Carbon, 37, 609-617 28 S.M Maliyekkal, A.K Sharma, L.Philip (2006), “Manganese-oxide-coated alumina: a promising sorbent for defluoridation of water”, Water Res, 40, 3497-3506 29 S.Teng, S.Wang, W.Gong, X.Liu, B.Gao (2009), “Removal of fluoride by hydrous manganese oxide-coated alumina: performance and mechanism”, J Hazard Mater, 168, 1004-1011 Hoàng Tuấn Nam - 69 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng Luận văn Thạc sĩ khoa học 30 X Fan, D.J Parker, M.D Smith (2003), “Adsorption kinetics of fluoride on low cost materials”, Water Res, 37, 4929-4937 31 Y.H Li, S.Wang, X Zhang, J Wei, C Xu, Z Luan, D Wu, B Wei (2003), “Removal of fluoride from water by carbon nanotube supported alumina”, Environ Technol, 24, 391-398 32 Y Ku, H Chiou (2002), “The adsorption of fluoride ion from aqueous solution by activated alumina”, Water Air Soil Pollut, 133, 349-360 Hoàng Tuấn Nam - 70 - Cao Học K24 - Hóa Mơi Trƣờng ... thực nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cƣ́u biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý ion florua nƣớc” Với mục đích khai thác tiềm ứng dụng than hoạt tính việc loại bỏ ion florua nƣớc, làm. .. 23 2.3.1 Chuẩn bị vật liệu hấp phụ từ than hoạt tính nguyên khai 23 2.3.2 Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính 23 2.3.2.1 Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính AC-Fe 23... hiệu vật liệu chế tạo từ than hoạt tính Ký hiệu AC0 AC-Fe1 Loại vật liệu Vật liệu thơ (than hoạt tính ngun khai) Vật liệu than hoạt tính biến tính cách cố định trực tiếp sắt (III) clorua lên than