Nghiên cứu chế tạo vật liệu oxit nano la2o3 để hấp phụ asen

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CAO THỊ HỒNG PHÚC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU OXIT NANO La2O3 ĐỂ HẤP PHỤ ASEN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CAO THỊ HỒNG PHÚC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU OXIT NANO La2O3 ĐỂ HẤP PHỤ ASEN Chuyên ngành: Hóa vơ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lƣu Minh Đại Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lƣu Minh Đại người hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Khoa Học Vật Liệu, anh, chị em phịng Vật Liệu Vơ Cơ – Viện Khoa Học Vật Liệu – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, thầy cô giáo trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trình học tập thực đề tài Cuối xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, người thân gia đình ln quan tâm, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tác giả luận văn Cao Thị Hồng Phúc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS.Lưu Minh Đại Các số liệu kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực TÁC GIẢ LUẬN VĂN Cao Thị Hồng Phúc Xác nhận khoa chuyên môn Xác nhận ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Lƣu Minh Đại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Lời cam đoan .ii Mục lục iii Danh mục bảng iv Danh mục hình v MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tài nguyên nước ô nhiễm môi trường nước 1.1.1 Tài nguyên nước 1.1.2 Nguồn nước ngầm 1.1.3 Sự ô nhiễm môi trường nước 1.1.4 Tác hại asen người 1.2 Một số công nghệ xử lý nước nhiễm asen 12 1.2.1 Phương pháp trao đổi ion 12 1.2.2 Phương pháp oxi hóa 13 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 14 1.2.3.1 Khái niệm 14 1.2.3.2 Hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 14 1.2.3.4 Phương trình động học hấp phụ 16 1.2.3.5 Một số công nghệ xử lý nước nhiễm Asen 17 1.3 Lựa chọn phương pháp loại bỏ asen 19 1.4 Công nghệ nano 22 1.4.1 Vật liệu nano 22 1.4.1.1 Giới thiệu vật liệu nano 22 1.4.1.2 Một số ứng dụng vật liệu nano 23 1.4.2 Một số phương pháp tổng hợp oxit nano 23 1.4.2.1 Phương pháp gốm truyền thống 23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.4.2.2 Phương pháp đồng tạo phức 24 1.4.2.3 Phương pháp đồng kết tủa 24 1.4.2.4 Phương pháp sol - gel 25 1.4.2.5 Tổng hợp đốt cháy gel polyme 25 Chƣơng KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 27 2.1 Thiết bị, hóa chất 27 2.1.1 Thiết bị 27 2.1.2 Hóa chất 27 2.2 Phương pháp chế tạo vật liệu 27 2.2.1 Phương pháp đốt cháy gel chế tạo oxit La2O3 kích thước nanomet 27 2.2.2 Chế tạo vật liệu oxit nano La2O3 cát thạch anh 28 2.3 Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu 28 2.3.1 Các phương pháp phân tích 28 2.3.1.1 Phương pháp phân tích nhiệt 29 2.3.1.2 Phương pháp nhiễu xạ rơnghen 29 2.3.1.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 30 2.3.1.4 Phương pháp đo diện tích bề mặt BET 30 2.3.1.5 Phương pháp phổ hồng ngoại 31 2.3.1.6 Phương pháp xác định điểm điện tích không vật liệu 31 2.3.2 Các phương pháp xác định hàm lượng kim loại asen nước 31 2.3.2.1 Phương pháp phát xạ nguyên tử ICP-AES 31 2.3.2.2 Phương pháp test xác định asen 31 2.4 Nghiên cứu hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir 32 2.5 Quá trình hấp phụ tĩnh 33 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Vật liệu oxit La2O3 kích thước nanomet 34 3.1.1 Tổng hợp vật liệu 34 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.1.1.1 Kết phân tích nhiệt 34 3.1.1.2 Kết nhiễu xạ rơnghen 35 3.1.1.3 Kết dao động hồng ngoại 39 3.1.1.4 Hình thái học, diện tích bề mặt vật liệu La2O3 41 3.1.2 Ứng dụng vật liệu oxit La2O3 kích thước nanomet để hấp phụ asen 42 3.1.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ asen La2O3 42 3.1.2.2 Ảnh hưởng điều kiện tổng hợp La2O3 đến hiệu suất hấp phụ asen 44 3.1.2.3 Một số ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ asen nano oxit La2O3 44 3.1.2.4 Xác định dung lượng hấp phụ asen La2O3 kích thước nanomet 48 3.2 Vật liệu oxit La2O3 chất mang 51 3.2.1 Chế tạo vật liệu La2O3 /CTA 51 3.2.2 Ứng dụng vật liệu La2O3/CTA hấp phụ asen 52 3.2.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ asen La2O3/CTA 52 3.2.2.2 Dung lượng hấp phụ As (III) La2O3/CTA 53 3.2.2.3 Dung lượng hấp phụ As (V) La2O3/CTA 55 KẾT LUẬN CHUNG 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 - Số liệu ô nhiễm asen số địa phương 11 Bảng 1.2: Sơ đánh giá công nghệ sử dụng xử lý nước nhiễm asen 17 Bảng 1.3: Đánh giá sơ khả xử lý loại vật liệu nghiên cứu sử dụng Việt Nam 20 Bảng 3.1 Kết khảo sát nồng độ As (III) sau hấp phụ theo thời gian La2O3 43 Bảng 3.2 Kết hiệu suất hấp phụ asen vật liệu điều kiện chế tạo 44 Bảng 3.3 Kết hiệu suất hấp phụ As (III) giá trị pH khác 45 Bảng 3.4 Kết giá trị pH sau hấp phụ La2O3 45 Bảng 3.5 Kết hiệu suất hấp phụ As (III) nhiệt độ khác 46 Bảng 3.6 Kết ảnh hưởng cation đến hiệu suất hấp phụ asen 47 Bảng 3.7 Ảnh hưởng anion đến hiệu suất hấp phụ asen 48 Bảng 3.8 Kết dung lượng hấp phụ As (III) La2O3 49 Bảng 3.9 Kết dung lượng hấp phụ As (V) La2O3 50 Bảng 3.10 Hiệu suất phủ hàm lượng oxit lantan chất mang 52 Bảng 3.11 Kết hiệu suất hấp phụ As (III) theo thời gian La2O3/C.T.A 53 Bảng 3.12 Kết dung lượng hấp phụ La2O3 As (III) 54 Bảng 3.13 Kết dung lượng hấp phụ với As (V) La2O3/CTA 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Các bệnh Asen gây .7 Hình 1.2 Bản đồ điều tra tình hình nhiễm asen nước ngầm TP Hà Nội số khu vực ngoại thành – 1999 [8,9] Hình 1.3 Bản đồ khu vực nhiễm Asen toàn quốc 10 Hình 1.4 Bản đồ điều tra tình hình nhiễm asen nước ngầm số tỉnh thuộc khu vực đồng sông Cửu Long – 1999 [2], [12] 10 Hình 1.5 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian nồng độ chất bị hấp thụ (C1>C2) 16 Hình 2.1 Đường hấp phụ Langmuir phụ thuộc Cf/q vào Cf 33 Hình 3.1 Giản đồ TGA-DTA mẫu gel La3+-PVA .35 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu gel nung 400oC 36 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu gel nung 500oC 36 Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu gel nung 600oC 37 Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu gel nung 700oC 37 Hình 3.6 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu gel nung 800oC 38 Hình 3.7 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu La 2O3 chuyển pha nhiệt độ phòng 38 Hình 3.8 Quang phổ FTIR mẫu nung 500oC 40 Hình 3.9 Quang phổ FTIR mẫu nung 600oC 40 Hình 3.10 Quang phổ FTIR mẫu nung 700oC .41 Hình 3.11 Ảnh TEM mẫu oxit La2O3 .42 Hình 3.12 Biểu diễn nồng độ As (III) cịn lại sau phản ứng theo thời gian 43 Hình 3.13 Đồ thị phụ thuộc pHi ∆pH 46 Hình 3.14 Sự phụ thuộc LnKđ vào 10-3.1/T .47 Hình 3.15 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir As (III) La2O3 49 Hình 3.16 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir As (V) La 2O3 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.17 Sơ đồ chế tạo mẫu oxit La2O3/ CTA phương pháp đốt cháy gel PVA .51 Hình 3.18 Sự phụ thuộc nồng độ As (III) sau hấp phụ theo thời gian .53 Hình 3.19 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuirđối với As (III) La2O3/CTA 54 Hình 3.20 Đường đẳng nhiệt hấp phụ As (V) La2O3/CTA 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.14 Sự phụ thuộc LnKđ vào 10-3.1/T Nhiệt hấp phụ La2O3 Qhp=∆H, từ hình 3.14 tính nhiệt hấp phụ q trình khảo sát Qhp= -26,6 kj/mol Kết cho thấy hấp phụ As(III) có chất hố học * Ảnh hưởng ion Fe3+, Mn2+, Cl-, NH4+, SO42-, HCO3• Ảnh hưởng cation Thí nghiệm tiến hành với nồng độ asen mg/l, nồng độ cation thay đổi từ 0mg/l đến 10mg/l Khối lượng mẫu 0,05g Thời gian hấp phụ 120 phút Kết bảng 3.6 Bảng 3.6 Kết ảnh hưởng cation đến hiệu suất hấp phụ asen [Mn+] Nồng độ As cuối Cf (mg/l) (mg/l) Fe3+ Mn2+ NH4+ Fe3+ Mn2+ NH4+ 1,32 1,31 1,31 73,6 73,8 73,8 1,27 1,33 2,05 74,6 73,4 59 7,5 1,18 1,38 2,49 76,4 72,4 50,2 10 1,04 1,47 2,61 79,2 69,4 47,8 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên H% http://www.lrc-tnu.edu.vn Khi thay đổi nồng độ cation từ đến 10mg/l hiệu suất hấp phụ asen thay đổi Sự có mặt ion Fe3+ làm tăng hiệu suất hấp phụ asen có cộng kết ion Fe3+ với As(III) bề mặt vật liệu làm tăng khả hấp phụ • Ảnh hưởng anion Thí nghiệm tiến hành với nồng độ asen mg/l, nồng độ anion thay đổi từ mg/l đến 250 mg/l Khối lượng mẫu 0,05g Thời gian hấp phụ 120 phút Kết bảng 3.7 Bảng 3.7 Ảnh hưởng anion đến hiệu suất hấp phụ asen [anion] Nồng độ As cuối Cf (mg/l) (mg/l) Cl- SO42- HCO3- Cl- SO42- HCO3- 1,31 1,31 1,31 73,8 73,8 73,8 50 1,35 1,37 1,42 73 72,6 71,6 100 1,41 1,44 1,46 71,8 71,2 70,8 200 1,48 1,51 1,54 70,4 69,8 69,2 250 1,55 1,57 1,59 69 68,6 68,2 H% Khi thay đổi nồng độ anion từ đến 250mg/l hiệu suất hấp phụ asen có thay đổi khơng đáng kể có hấp phụ cạnh tranh anion có dung dịch 3.1.2.4 Xác định dung lượng hấp phụ asen La2O3 kích thước nanomet * Xác định dung lượng hấp phụ As (III) La2O3 Thí nghiệm tiến hành sau: Cho 0,05g vật liệu oxit nano La2O3 vào bình tam giác chứa 50 ml dung dịch As( III ) có nồng độ xác định Khuấy liên tục nhiệt độ phịng máy khuấy từ Sau đó, xác định nồng độ lại asen dung dịch hấp phụ Kết bảng 3.8 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.8 Kết dung lượng hấp phụ As (III) La2O3 Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) 1,00 0,01 1,98 5,00 1,32 7,36 10,00 2,95 14,10 20,00 4,74 30,52 50,00 14,66 70,68 100,00 60,15 79,70 150,00 109,68 80,64 200,00 159,60 80,80 Dung lượng hấp phụ số hấp phụ đẳng nhiệt hồi quy phần mềm tính tốn Table curves 2D5.1, biểu thị phụ thuộc nồng độ asen sau hấp phụ với dung lượng hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ As (III) thể biểu đồ hình 3.15 La2O3 hÊp phơ As (III) §-êng Langmuir q=Qmax.b.Cf/(1+b.Cf) 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) r^2=0.98898551 DF Adj r^2=0.98698287 FitStdErr=3.7962168 Fstat=1077.4736 Qmax=81.470616 b=0.10075485 0 50 100 150 Nồng độ Asen (III) lại Cf (mg/l) Hỡnh 3.15 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir As (III) La2O3 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn Kết tính tốn cho thấy, q trình hấp phụ mơ tả tốt mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho Qmax = 81,47 mg/g * Xác định dung lượng hấp phụ As (V) La2O3 Thí nghiệm tiến hành tương tự phần Xác định nồng độ lại asen dung dịch hấp phụ xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ biểu thị phụ thuộc nồng độ asen sau hấp phụ với dung lượng hấp phụ Kết bảng 3.9 hình 3.16 Bảng 3.9 Kết dung lượng hấp phụ As (V) La2O3 Ci (mg/l) 1,00 5,00 10,00 20,00 50,00 100,00 150,00 200,00 Cf (mg/l) 0,01 1,15 2,35 3,40 14,88 57,88 107,24 156,90 q (mg/g) 1,98 7,70 15,30 33,20 70,24 84,24 85,52 86,20 La2O3 hÊp phô As (V) §-êng Langmuir q=Qmax.b.Cf/(1+b.Cf) 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) r^2=0.99292412 DF Adj r^2=0.99009377 FitStdErr=3.3831139 Fstat=841.95091 Qmax=85.402385 b=0.11619263 0 50 100 150 Nång ®é As (V) lại Cf (mg/l) Hỡnh 3.16 ng ng nhiệt hấp phụ Langmuir As (V) La2O3 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn Kết tính tốn cho thấy, q trình hấp phụ mơ tả tốt mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho Qmax = 85,40 mg/g 3.2 Vật liệu oxit La2O3 chất mang 3.2.1 Chế tạo vật liệu La2O3 /CTA Để triển khai ứng dụng La2O3 làm vật liệu hấp phụ, cần đưa La2O3 kích thước nanomet lên chất mang phương pháp đốt cháy gel, thực giai đoạn đầu tạo gel tiến hành tương tự Theo kết đánh giá khả sử dụng chất mang cho mục đích cát thạch anh (CTA) lựa chọn Sau thu gel nhớt CTA đưa vào theo phần trăm khối lượng La2O3/ CTA (hình 3.17) Quá trình thực máy khuấy cơ, để phân tán gel bề mặt chất mang Cuối cùng, khối gel KLPVA chất mang làm già tủ sấy nung nhiệt độ thích hợp thu vật liệu oxit kim loại phủ chất mang Hình 3.18 sơ đồ biểu diễn quy trình phủ oxit lantan chất mang cát thạch anh Dung dịch La3+ Dung dịch PVA Hỗn hợp dung dich PVA-La3+ Điều chỉnh pH Khuấy từ, gia nhiệt Gel nhớt C.T.A đưa vào theo % La Khuấy Gel nhớt/C.T.A Sấy Gel khơ/C.T.A Nung 700oC Vật liệu hấp phụ La2O3/C.T.A Hình 3.17 Sơ đồ chế tạo mẫu oxit La2O3/ CTA phƣơng pháp đốt cháy gel PVA Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chất mang sử dụng cát thạch anh ưu điểm như: khả chống va đập, mài mòn hay áp lực cao nước, tạo thành vật liệu lọc, khả kết hợp tốt với nhiều loại vật liệu khác, Hiệu suất phủ hàm lượng oxit chất mang khảo sát sau: theo tính tốn lý thuyết, hàm lượng oxit La đưa lên CTA ( kích thước trung bình 0,5 - 1,0 mm ) 2, 6% khối lượng Sau nung thu nhận sản phẩm vật liệu oxit Lantan/CTA công đoạn cuối quy trình (hình 6), mẫu vật liệu (khoảng 10 g) phá mẫu, hòa tách thu lại oxit lantan CTA kết tủa chọn lọc với axit oxalic, nung 850oC Kết thu nhận bảng 3.10 Bảng 3.10 Hiệu suất phủ hàm lượng oxit lantan chất mang Hiệu suất phủ (%) Hàm lượng phủ thực tế (%) 1,89 96,00 2,22 55,50 2,36 39,33 TT Hàm lượng phủ lý thuyết (%) Kết nhận cho thấy tăng hàm lượng La tiền chất hàm lượng La sản phẩm tăng lên, hiệu suất phủ lại giảm xuống rõ rệt tăng hàm lượng La tiền chất từ lên 4% (96% giảm xuống 55,50%) Do xét hàm lượng oxit chất mang lẫn hiệu thu hồi vật liệu hàm lượng 2% tiền chất oxit lantan chất mang chọn lựa 3.2.2 Ứng dụng vật liệu La2O3/CTA hấp phụ asen 3.2.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ asen La2O3/CTA Các thí nghiệm tiến hành phần hấp phụ oxit nano La2O3 Ở lượng vật liệu hấp phụ La2O3/CTA cho thí nghiệm sử dụng 1g Các kết bảng 3.11 hình 3.18 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.11 Kết hiệu suất hấp phụ As (III) theo thời gian La2O3/C.T.A Ci (mg/l) t (phút) Cf (mg/l) H (%) 1,00 1,00 1,00 30 0,35 65 1,00 60 0,27 73 1,00 90 0,23 77 1,00 120 0,21 79 1,00 150 0,21 79 Hình 3.18 Sự phụ thuộc nồng độ As (III) sau hấp phụ theo thời gian Từ bảng 3.11, kết phân tích hình 3.18, mối liên hệ thời gian phản ứng nồng độ As (III) sau phản ứng cho thấy trình hấp phụ xảy nhanh 60 phút đầu đạt cân 120 phút 3.2.2.2 Dung lượng hấp phụ As (III) La2O3/CTA Các thí nghiệm tiến hành tương tự phần Kết đưa bảng 3.12 hình 3.19 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.12 Kết dung lượng hấp phụ La2O3 As (III) Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) 1,00 0,21 0,07 5,00 1,52 0,32 10,00 3,10 0,64 20,00 9,25 0,98 40,00 27,20 1,08 100,00 83,70 1,13 Đ-ờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ®èi víi As III q=Qmax.b.Cf/(1+b.cf) r^2=0.9863016 DF Adj r^2=0.97716933 FitStdErr=0.056811201 Fstat=288.00486 Qmax=1.2062681 mg/g b=0.33027678 1.25 1.25 0.75 0.75 0.5 0.5 0.25 0.25 Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) 0 20 40 60 80 Nồng độ asen III lại Cf (mg/l) Hình 3.19 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuirđối với As (III) La2O3/CTA Kết tính tốn cho thấy, q trình hấp phụ mơ tả tốt mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir dung lượng hấp phụ cực đại tính theo mơ hình As (III) Qmax = 1,21 mg/g Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.2.3 Dung lượng hấp phụ As (V) La2O3/CTA Các thí nghiệm tiến hành tương tự phần Kết đưa bảng 3.13 hình 3.20 Bảng 3.13 Kết dung lượng hấp phụ với As (V) La2O3/CTA Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) 1,00 0,15 0,08 5,00 1,62 0,34 10,00 3,25 0,67 20,00 9,98 1,01 40,00 27,65 1,23 100,00 86,73 1,32 §-êng ®¼ng nhiƯt hÊp phơ Langmuir ®èi víi As (V) q=Qmax.b.Cf/(1+b.Cf) 1.5 1.5 1.25 1.25 1 0.75 0.75 0.5 0.5 0.25 0.25 0 20 40 60 80 Nång độ asen (V) lại Cf (mg/l) Hỡnh 3.20 ng đẳng nhiệt hấp phụ As (V) La2O3/CTA Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Dung l-ỵng hÊp phơ q (mg/g) Dung l-ỵng hÊp phô q (mg/g) r^2=0.99451242 DF Adj r^2=0.99085404 FitStdErr=0.041437793 Fstat=724.91919 Qmax=1.4032525 mg/g b=0.24888978 Kết tính tốn cho thấy, q trình hấp phụ mơ tả tốt mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir dung lượng hấp phụ cực đại tính theo mơ hình Qmax = 1,40 mg/g Các kết dung lượng hấp phụ As(III), As(V) vật liệu La 2O3/ CTA cao so với loại vật liệu hấp phụ khác đưa vào ứng dụng hệ cột hấp phụ hộ gia đình, sử dụng nguồn nước ngầm để cung cấp nước ăn, uống đạt tiêu chuẩn chất lượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn KẾT LUẬN CHUNG Từ kết thực nghiệm điều chế oxit nano La2O3 nghiên cứu ứng dụng xử lý asen nước sinh hoạt, rút số kết luận sau : - Bằng phương pháp đốt cháy gel tổng hợp oxit La2O3 nhiệt độ 7000C kích thước hạt 22,27 nm, với diện tích bề mặt 23,75 m2/g - Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình thành pha La2O3, điều kiện thích hợp : nhiệt độ nung 7000C, tỷ lệ mol La3+/PVA = : 3, pH = 4, nhiệt độ tạo gel 80oC - Đã ứng dụng oxit nano La2O3 để hấp phụ As(III), As(V) theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Dung lượng hấp phụ cực đại oxit nano La2O3 As(III) 81,47 mg/g, As(V) 85,40 mg/g - Đã tổng hợp oxit nano La2O3/cát thạch anh ứng dụng xử lý asen Dung lượng hấp phụ cực đại As(III) 1,21 mg/g, As(V) 1,40 mg/g Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Đình Bảng ( 2004 ), Các phương pháp xử lý nước, nước thải Khoa Hóa học – Trường Đại học KHTN – Đại học QGHN Bộ Khoa học công nghệ môi trường ( 1994) Tổng quan trạng môi trường Việt Nam Tiêu chuẩn vệ sinh nước uống, Ban hành theo định trưởng Bộ Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002 Lê Văn Cát ( 2002 ), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải Nhà xuất KHKT Hà Nội Đặng Kim Chi Hóa học môi trường NXBKHKT, Hà Nội ( 1998) Trần Hồng Côn, Vũ Văn Tú Nghiên cứu loại asen khỏi nước cấp thành phố cách lợi dụng trình xử lý nước hành nhà máy nước Tuyển tập cơng trình khoa học Khoa Hóa học, trường ĐHKHTN – ĐHQGHN, tr 228-233 ( 2001) Trần Hồng Cơn, Hồng Văn Hà, Phạm Hùng Việt, Nguyễn Trọng Uyển Nghiên cứu ứng dụng quặng sắt làm tác nhân hấp phụ loại bỏ an toàn asen khỏi nước sinh hoạt Tuyển tập cơng trình khoa học Khoa Hóa học, trường ĐHKHTN – ĐHQGHN ( 2001) Nguyễn Xuân Dũng (2010), “ Nghiên cứu tổng hợp perovskit hệ lantan cromit lantan manganit phương pháp đốt cháy ” Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội Cao Thế Hà, Vũ Ngọc Duy, Võ Thị Thanh Tâm, Trương Thị Miền Xử lý asen nước ngầm q trình oxi hóa kết hợp hấp phụ FeOOH hình thành trình xử lý nước Tuyển tập báo cáo hội nghị Khoa học Công nghệ môi trường nghiên cứu ứng dụng, tr.375 – 381, 2007 10 Lưu Đức Hải, Đỗ Văn Ái, Võ Công Nghiệp, Trần Mạnh Liễu (Hà Nội tháng 9/2005) Chiến lược quản lý giảm thiểu tác động nhiễm asen Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tới môi trường sức khỏe người Tuyển tập hội thảo Quốc tế “ Ô nhiễm asen : Hiện trạng, tác động đến sức khỏe người giải pháp phòng ngừa ” 11 Nguyễn Văn Hòa, Đỗ Mạnh Hùng, Trần Quang Vinh, Vũ Anh Tuấn (2007) Nghiên cứu biến tính số vật liệu thơng thường thành chất hấp phụ loại bỏ asen nước ngầm nước thải Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học công nghệ môi trường nghiên cứu ứng dụng, tr 203,205 12 Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo dục 13 Phạm Văn Lâm, Phan Thị Ngọc Bích, Đào Quốc Hương (2007) Chế tạo, khảo sát đặc trưng hiệu ứng hấp phụ asen vật liệu oxit sắt từ kích thước nanomet Tạp chí Hóa học, T45 (6A), Tr.11 – 15 14 Nguyễn Đức Nghĩa ( 2007 ), Hóa học nano – Cơng nghệ vật liệu nguồn Nhà xuất KHTN CN Hà Nội 15 Hồng Nhâm (2002) Hóa học vô cơ, tập 3, NXBGD 16 Nguyễn Hữu Tâm ( 2004 ), Công nghệ nano – trạng, thách thức siêu ý tưởng NXBKHKT, Hà Nội 17 Nguyễn Đình Triệu ( 2001 ), Các phương pháp phân tích vật lí hóa lí Trường Đại học KHTN 18 Phan Văn Tường ( 1998 ), Vật liệu vô cơ, ĐHKHTN – ĐHQG HN 19 Phan Văn Tường (2004) Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm Khoa Hóa – Trường Đại học KHTN – Đại học QGHN 20 Phạm Hùng Việt, Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (1999) Giáo trình hóa học mơi trường sở Trường ĐHKHTN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU TIẾNG ANH 21 Arsenic contamination in Asia, A world bank and water sanitation programme report, Mar 2005 22 B Daus, R.Wennrich, H.Weiss (2004) Sorption materials for arsenic removal from water: a comparative study, water Res 38(12), pp 2948 – 2954 23 Berg, M, Tr, H.C, Nguyen, J, Pham, H>V, Schertenleib, R And Giger, W (2001) Arsenic contamination of ground water and drinking water in Viet nam: A human health threat Environ Sci Technol, 35, pp 2621-2626 24 Berg, M, Stengel, C, Trang, P.T, Hung Viet, p, Sampson, M.L, Leng, M, Samreth, S and Frederich, D (2007) Magnitude of arsenic pollution in the Mekong and Red River Deltas – Cambodia and Viet nam Sci Total Environ, 372, pp 413 – 425 25 BVET – VNU international workshop technologies for asenic removal from rinking water, may – 7, 2001 26 Goldberg, S, Johnton, C.T (2001) Mechanisms of arsenic adsorption on amorphous oxides evaluated using macroscopic measurement vibrational spectroscopy and surface complexation modeling J.Clloid Interface Sci, 234(1), pp 204 – 216 27 Kim, M J and Nriagn, J (2000) Oxidation of arsenic in ground using ozone and oxygen Science of the total environment, 247, pp.71 – 79 28 Luu Minh Dai, Dao Ngoc Nhiem, Vu The Ninh, Nguyen Thi To Loan (Ha Noi, September 14, 2007) Emination of factors affecting on synthesis of nanopower Mn2O3 by the Gel combusion method at low temperature Proceding of the fist VAST KOCI wortshop on sience and technolory R $ D cooperation, pp 39-52 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 29 Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011) Chế tạo vật liệu cát thạch anh phủ nano oxit β- MnO2 γ - Fe2O3 để hấp phụ asen Sylthesis sand coated nanosized β- MnO2 γ - Fe2O3 for adsorption arsenic 30 M Bissen, F H Frimmel (2003) Arsenic areview Part II Oxidation of arsenic and its removal in water treatment, Acta hydrochim Hydrobiol 31(2), pp 97 – 107 31 Meenakshi, R.C Maheshwari (2006), Arsenic removal from water: areview, Asean J Water Environ Pollut.3(1), pp 133 – 139 32 M Peter (2005), Ion exchange An over view of technologies useful for arsenic removal, Vetrapure water, 22(5), pp.42 – 43 33 Mooze, J.N, Walker, J.R, Hayes, T.H (1990) Reaction cheme for the oxidation of As(III) to As(V) by birnessite Clays clay miner, 38(5), pp 549 – 555 34 Nobuhito Imanaka, Toshiyuki Masui, Yasuhiro Kato (2005) Preparation of the cubic-type La2O3 phase by thermal decomposition of LaI3 Journal of Solid State Chemistry 178, pp 395–398 35 Ratnaike, R.N (2003) Acute and chromic arsenic toxicity Postgrad Med J, 79, pp 391 – 396 36 Sun,X.H, Doner, H.E (1996) An investigation of arsenite and arsenite binding structures on goethite by FTIR Soil.Sci, 161(12), pp 865-872 37 Zhijian Li, Shubo Deng, Gang Yu, Jun Huang, Veronica Chao Lim (2010) “ As(V) and As(III) removal from water by a Ce-Ti oxide adsorbent: Behavior and mechanism” Chemical Engineering Journal, 161, pp 106-113 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... chất hấp phụ chất bị hấp phụ 1.2.3.3 Cân hấp phụ dung lượng hấp phụ Cân hấp phụ: Quá trình chất khí chất lỏng hấp phụ bề mặt chất hấp phụ trình thuật nghịch Các phần tử chất bị hấp phụ hấp phụ. .. nghệ chế tạo vật liệu kích thước nanomet ứng dụng loại sản phẩm đầy tiềm vào sống, sử dụng có hiệu tài nguyên sẵn có nước, đề tài “ Nghiên cứu chế tạo vật liệu oxit nano La2O3 để hấp phụ Asen. .. biệt vật liệu oxit nano La2O3 Do vậy, việc chế tạo vật liệu oxit La2O3 kích thước nanomet ứng dụng hấp phụ asen có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Dựa sở phân tích tài liệu cơng nghệ xử lý asen