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

Báo cáo nghiệm thu đề tài cảp ĐHQG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỞNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN _ *** _ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU LOẠI BÒ ASEN TRONG NƯỚC NGẰM ĐẺ SẢN XUẤT NƯỚC SINH HOẠT BẢNG VẬT LIỆU CÁT ĐEN BIẾN TÍNH MẲ SĨ: QT-08-18 CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: ThS NGUYỄN THỊ HẠNH CÁC CÁN B ộ THAM GIA: CN HÀ MINH NGỌC ĐA! H O C Q l 'O C G /» TltUNG TÁv Tí, D r/ QiOA m A '.ị.-; HÀ NỘI-2009 BÁO CÁO TÓM TẤT Tin đề tài: “Nghiên cứu loại bỏ asen nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt vật liệu cát đen biến tính” Mã sổ: QT-08-18 Chủ trì đề tài: ThS Nguyễn Thị Hạnh Cán tham gia: CN Hà Minh Ngọc Mục tiêu nội dung nghiên cửu: a Mục tiêu: Chế tạo vật liệu mangan dioxit bọc cát; nghiên cứu đặc trưng vật liệu thu phương pháp vật lý hỏa lý; nghiên cứu yếu tổ ảnh hưởng tới trinh hấp phụ asen vật liệu mangan -dioxit bọc cát b Nội dung nghiên cứu: Chế tạo vật liệu mangan dioxit bọc cát nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ vật liệu Cụ thể sau: s Chế tạo vật liệu mangan đioxit bọc cát cách tạo lớp mangan dioxit bọc cát từ nguồn nguyên liệu phổ biến cát đen, dung dịch KMn04 sổ hóa chất khác s Đặc trưng vật liệu chế tạo phương pháp vật lý đại S Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ asen S Nghiên cứu xác định thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu chế tạo S Nghiên cứu khả hấp phụ asen vật liệu chế tạo điều kiện tĩnh s Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu chế tạo Các kết đạt a Nội dung khoa học: Qua trình chế tạo vật liệu, nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu MnƠ2 bọc cát thu kết sau: s Chế tạo thành công vật liệu MnƠ2 bọc cát, xác định đặc trưng vật liệu thu qua chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM S Khảo sát thu điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ asen vật liệu mangan dioxit bọc cát: pH tối ưu cho trình hấp phụ pH = 7; Thời gian đạt cân hấp phụ 4h; Tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu Mnơ bọc cát qmax = 8,77 mg/g, vật liệu cỏ khả hấp phụ tốt asen nước s Khả hấp phụ động vật liệu tương đối tốt có khả nẳng giải hấp bàng dung dịch NaỌH s Khảo sát khả hấp phụ asen vật liệu Mnơ2 bọc cát mẫu nước Trung tâm Mầm non, xã Đồng Du, huyện Bình Lục, tinh Hà Nam Kết cho thấy: Mâu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen 0,4924mg/l sau khỉ cho qua cột hấp phụ nồng độ asen giảm 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn nước ăn uổng sinh hoạt (4 0,1M khuấy cho phản ứng xảy hoàn toàn Dùng máy lọc hút chân khơng loại bỏ nước, sau đem sấy khơ cát Lấy cát rửa lại cho ion sunfat bám ừên bề mặt sấy cát 105°c 2h cho khơ Vật liệu thu có màu đen, bảo quản lọ khơ có nút kín 2.2 Kết chụp SEM càa vât liệu chế tạo Hình Một số hình ảnh chụp SEM vật liệu Qua ảnh chụp SEM cho thấy vật liệu điều chế gồm hạt tinh thể MnƠ2 có kích thước đồng bám bề mặt cát n i KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Cách tiến hành: Cho vào bình tam giác 250ml, bình 100ml dung dịch asen có nồng độ ban đầu 500ppb, điều chỉnh pH theo bình 3, 5, 7, 9, 11 Sau thêm vào bình gam vật liệu, lắc nhẹ 4h để lắng xuống, xác định nơng độ asen cịn lại theo phương pháp so màu giấy tẩm thủy ngân Bromua Kết thi nghiệm biểu diễn đồ thị hình asen Từ kết thực nghiệm ta thấy, điều kiện nhiệt độ, thời gian tốc độ lắc nhau, khả hấp phụ asen bị ảnh hưởng rõ rệt pH Khả hấp phụ tốt pH=7, giảm dần môi trường axit bazơ 3.2.Nghiên cứu xác định thòi gian đạt cân hấp phụ vật liệu Cách tiến hành: Cho vào 10 bình tam giác 250ml, bình 100ml dung dịch asen có nồng độ ban đầu lOOOppb Sau thêm vào bình Ig vật liệu, lắc nhẹ khoảng thời gian khác để lắng xuống, lọc lấy 50ml dung dịch đem xác định nồng độ asen cịn lại Kết thí nghiệm biểu diễn đồ thị hình Từ thị ta thây hiệu suât hấp phụ vật liệu tăng dần theo thời gian Thời gian đạt cân hấp phụ Hình Thời gian đạt cân băng hấp phụ vật liệu 3.3 Nghỉên cứu khả hấp phụ asen vật liệu điều kiện tĩnh Cách tiên hành: Cho vào 10 bình tam giác 250ml, binh ỈOOml dung dịch asen có nơng độ ban đầu là: 500ppb, lppm, 2ppm, 4ppm, ìoppm, 20ppm, ìooppm, 200ppm, 300ppm, 400ppm Chuẩn pH =7, sau thêm vào bình lg vật liệu, lắc nhẹ khoảng thời gian khác để lắng xuống, lọc lấy 50ml dung dịch đem xác định nồng độ asen lại Đường M p pliụ đâii2 nhiệt Langmtiir (J.= ijiMt b.Cf/IHb.Cfi r==0.993270&4 DF Adj t ^ 9 34822 FuSỉdE«=0.20689295 Fsiar=!iS0.855 qmax = 8.7739055 (mg/g) b = 0.00«22 39064 Nhận xét: Các kết khảo sát cho thấy mô hình Langmuir mơ tả tốt số liệu thực nghiệm, điều nảy thể qua hệ số hồi quy r2 = 0,9932 Tải trọng hấp phụ cực đại qmax tính theo mơ hình Langmuir vật liệu hấp phụ qmax= 8,77 mg/g 3.4 Khảo sát khả hấp phụ động vật liệu Quả trình hấp phụ động: Chuẩn bị dung dịch asen nồng độ 500ppb, cột hấp phụ tích 25ml Nhồi vào cột 27,6g vật liệu Cho đung địch asen chảy qua cột với tôc độ trung bình lmỉ/phút Mỗi Bed —Volume tương ứng với 25ml, cử 10 Bed-Volume đem xác định nồng độ asen lần Tại lần đo thứ 8, nồng độ asen đo 9,5ppb Như cột hấp phụ xử lý 21 dung dịch asen nồng độ sooppb đạt đến tiêu chuẩn cho phép (