Nghiên cứu khả năng hấp thụ cr vi mn ii đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu oxit nano y fe2o3 và thăm dò xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NÔNG THỊ NGỌC HOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI), Ni(II), Mn(II), ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU OXIT NANO γ-Fe2O3 VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MƠI TRƢỜNG Chun ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS ĐỖ TRÀ HƢƠNG THÁI NGUYÊN - 2013 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu khả hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II), đánh giá khả xúc tác vật liệu oxit nano γ-Fe2O3 thăm dị xử lý mơi trường” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái nguyên, tháng 04 năm 2013 Tác giả luận văn Nông Thị Ngọc Hoa Xác nhận Xác nhận trƣởng khoa chuyên môn ngƣời hƣớng khoa học TS ĐỖ TRÀ HƢƠNG Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn Cảm ơn thầy giáo, giáo Khoa Hóa học, thầy Khoa sau Đại học, thầy cô Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo cán phịng thí nghiệm Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên bạn đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn Sở Giáo dục Đào tạo Thái Nguyên, Ban Giám hiệu, tập thể giáo viên Trường Trung học Phổ thông Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ em trình nghiên cứu luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân cịn hạn chế, nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu xót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn, để luận văn hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2013 Tác giả NƠNG THỊ NGỌC HOA Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục………………………………………………………………………….i Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục bảng iv Danh mục hình vi MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu ion kim loại nặng Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 1.1.1 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 1.1.2 Tác dụng sinh hóa kim lo ại nặng đối với người và mơi trươg̀ n .3 1.1.2.1 Tác dụng sinh hố của crom 1.1.2.2 Tác dụng sinh hoá của niken 1.1.2.3 Tác dụng sinh hoá của mangan 1.1.3 Quy chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp 1.1.4 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 1.2 Giới thiệu số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1 Phương pháp trao đổi ion 1.2.2 Phương pháp kết tủa 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 1.3 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ 1.3.1 Các khái niệm 1.3.1.1 Sự hấp phụ 1.3.1.2 Giải hấp phụ 1.3.1.3 Dung lượng hấp phụ cân bằng 1.3.1.4 Hiệu suất hấp phụ 1.3.2 Các mơ hình q trình hấp phụ 1.3.2.1 Mô hì nh động học hấp phụ 1.3.2.2 Các mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ 1.3.3 Hấp phụ môi trường nước 11 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 1.3.3.1 Đặc tính ion kim loại môi trường nước 11 1.3.3.2 Đặc điểm chung hấp phụ môi trường nước 12 1.4 Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng 13 1.4.1 Phương pháp trắc quang 13 1.4.2 Các phương pháp phân tích định lượng trắc quang 15 1.4.3 Định lượng Cr(VI), Ni(II), Mn(II) phương pháp trắc quang 16 1.4.3.1 Định lượng Cr(VI) 16 1.4.3.2 Định lượng Ni(II) 16 1.4.3.3 Định lượng Mn(II) 16 1.5 Vật liệu hấp phụ oxit nano Fe2O3 16 1.6 Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm 19 1.6.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 19 1.6.2 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 20 1.6.3 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 21 Chƣơng THỰC NGHIỆM 22 2.1 Thiết bị hóa chất 22 2.1.1 Thiết bị 22 2.1.2 Hoá chất 22 2.2 Chế tạo vật liệu hấp phụ oxit γ-Fe2O3 (VLHP) 22 2.3 Khảo sát đặc điểm bề mặt VLHP chế tạo 23 2.4 Xác định điểm đẳng điện VLHP chế tạo 23 2.5 Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI), Ni(II), Mn(II), MB theo phương pháp trắc quang 23 2.5.1 Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI) 24 2.5.2 Xây dựng đường chuẩn xác định Ni(II) 25 2.5.3 Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II) 26 2.5.4 Xây dựng đường chuẩn xác định MB 27 2.6 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP 28 2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian 28 2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng pH 28 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP 29 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 29 2.6.5 Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP 29 2.6.6 Đánh giá khả xúc tác vật liệu γ-Fe2O3 30 2.7 Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 30 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Kết khảo sát đặc điểm bề mặt hấp phụ VLHP 32 3.2 Điểm đẳng điện VLHP 33 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 35 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian 35 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH 37 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng khối lượng VLHP 39 3.3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 41 3.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 43 3.5 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 46 3.6 Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP 49 3.7 Đánh giá khả xúc tác vật liệu γ-Fe2O3 53 3.8 Kết xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 55 KẾT LUẬN 56 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 63 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu viết tắt Nội dung BET Đo diện tích bề mặt riêng BTNMT Bộ tài nguyên môi trường MB QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEM Hiển vi điện tử truyền qua VLHP Vật liệu hấp phụ XRD X-ray Diffraction - Nhiễu xạ tia X Methylene Blue - Metylen xanh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ số ion kim loại nước thải công nghiệp Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) 24 Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn Ni(II) 25 Bảng 2.3: Số liệu xây dựng đường chuẩn Mn(II) 26 Bảng 2.4: Số liệu xây dựng đường chuẩn MB 27 Bảng 3.1: Kết xác định điểm đẳng điện của VLHP 34 Bảng 3.2: Sự phụ thuộc dung lượng hiệu suất hấp phụ vào thời gian 35 Bảng 3.3: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ VLHP 37 Bảng 3.4: Ảnh hưởng khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 40 Bảng 3.5: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ VLHP 42 Bảng 3.6: Dung lượng hấp phụ cực đại số Langmuir 46 Bảng 3.7: Kết khảo sát phụ thuộc lgq vào lgCcb trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP 47 Bảng 3.8: Các số phương trình Freundlich Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 49 Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Cr(VI) 50 Bảng 3.10: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Ni(II) 51 Bảng 3.11: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Mn(II) 52 Bảng 3.12: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 53 Bảng 3.13: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 53 Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy MB mẫu theo thời gian 54 Bảng 3.15: Kết tách loại Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nước thải 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể α -Fe2O3 (a)  -Fe2O3 (b) 17 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua 21 Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 25 Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Ni(II) 26 Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Mn(II) 27 Hình 2.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB 28 Hình 3.1: Giản đồ XRD vật liệu hấp phụ chế tạo 32 Hình 3.2: Ảnh TEM vật liệu oxit γ-Fe2O3 33 Hình 3.3: Đồ thị xác định điểm đẳng điện VLHP 34 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Cr(VI) VLHP 36 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ Ni(II), Mn(II) VLHP 35 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP 38 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng VLHP đến trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II) Mn(II) VLHP 40 Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt Langmuir VLHP Cr(VI) 43 Hình 3.9: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Cr(VI) 43 Hình 3.10: Đường đẳng nhiệt Langmuir VLHP Ni(II) 44 Hình 3.11: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Ni(II) 44 Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt Langmuir VLHP Mn(II) 45 Hình 3.13: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Mn(II) 45 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb trình hấp phụ ion Cr(VI) 47 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb trình hấp phụ ion Ni(II) 48 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lgq vào lqCcb trình hấp phụ ion Mn(II) 48 Hình 3.17: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Cr(VI) 50 Hình 3.18: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Ni(II) 51 Hình 3.19: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Mn(II) 52 Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy MB theo thời gian ba mẫu nghiên cứu 54 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 49 Từ hình 3.14, 3.15, 3.16 ta tính số phương trình Freundlich Bảng 3.8: Các số phương trình Freundlich Cr(VI), Ni(II), Mn(II) n k Cr(VI) Ni(II) Mn(II) Cr(VI) Ni(II) Mn(II) 5,247 3,350 2,703 14,585 5,894 2,859 Nhận xét: Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mơ tả tương đối xác hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP Điều thể qua hệ số tương quan R2 đường đẳng nhiệt hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 0,9528, 0,9425, 0,9581 Tuy nhiên mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mơ tả thích hợp q trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP so với mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir thường áp dụng cho trình hấp phụ đơn lớp, tất tâm hấp phụ trạng thái cân bề mặt đồng nhất, phân tử hấp phụ tâm xác định phân tử bị hấp phụ độc lập không tương tác với 3.6 Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP Các kết trình bày bảng 3.9 đến 3.13 hình 3.17 đến 3.19 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 50 Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Cr(VI) VLHP Thời gian t/q (phút) Ccb (mg/l) q (mg/g) lg(qe-qt) 30 5,402 11,874 0,025 2,527 60 4,890 12,002 -0,031 4,999 90 2,378 12,630 -0,517 7,126 120 1,690 12,802 -0,879 9,374 150 1,338 12,890 -1,357 11,637 180 1,162 12,934 - 13,917 210 1,158 12,935 - 16,235 240 1,154 12,936 - 18,553 (phút.g/mg) (“-“: không xác định) 0.5 20 y = 0.0758x + 0.3137 18 0.0 100 200 300 t/q (phút.g/mg) lg (qe-qt) -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 R = 0.9999 16 14 12 10 y = -0.012x + 0.5318 R2 = 0.9589 -2.5 t (phút) 100 200 t (phút) (a) (b) Hình 3.17: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Cr(VI) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 300 51 Bảng 3.10: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Ni(II) VLHP Thời gian (phút) t/q Ccb (mg/l) q (mg/g) lg(qe-qt) 30 22,845 6,822 0,485 4,398 60 19,613 7,630 0,352 7,864 90 16,709 8,356 0,183 10,771 120 14,981 8,788 0,038 13,655 150 12,285 9,462 -0,380 15,853 180 10,616 9,879 - 18,220 210 10,614 9,880 - 21,255 240 10,613 9,880 - 24,291 (phút.g/mg) (“-“: không xác định) 30 0.8 0.6 lg (qe-qt) 0.0 -0.2 100 200 300 t/q (phút.g/mg) R = 0.9971 0.2 y = 0.0916x + 2.1761 25 y = -0.0068x + 0.7489 R = 0.936 0.4 20 15 10 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 100 200 t (phút) t (phút) (b) (a) Hình 3.18: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Ni(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 300 52 Bảng 3.11: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Mn(II) VLHP Thời gian (phút) t/q Ccb (mg/l) q (mg/g) lg(qe-qt) 30 30,049 4,951 0,435 6,060 60 26,406 5,862 0,259 10,236 90 24,085 6,442 0,092 13,971 120 20,873 7,245 -0,365 16,564 150 19,146 7,677 - 19,540 180 19,142 7,678 - 23,445 210 19,131 7,680 - 27,343 240 19,129 7,681 - 31,247 (phút.g/mg) (“-“: không xác định) 35 0.6 y = -0.0086x + 0.7473 R2 = 0.9321 0.4 log (qe-qt) -0.2 100 200 300 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 t/q (phút.g/mg) 0.2 0.0 y = 0.1164x + 2.8414 R2 = 0.9968 30 25 20 15 10 -1.2 -1.4 t (phút) 100 200 t (phút) (a) (b) Hình 3.19: Đồ thị phương trình động học bậc (a) bậc (b) Mn(II) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 300 53 Bảng 3.12: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc Cr(VI), Ni(II), Mn(II) Nồng độ Ion đầu (mg/l) R12 k1 (phút-1) qe,exp qe,Cal (mg/g) (mg/g) Cr(VI) 52,898 0,9589 0,028 3,403 12,934 Ni(II) 50,133 0,936 0,016 5,609 9,876 Mn(II) 49,852 0,9321 0,020 5,589 7,677 qe,exp : dung lượng hấp phụ cân tính theo phương trình động học qe,cal : dung lượng hấp phụ cân theo thực nghiệm Bảng 3.13: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc Cr(VI), Ni(II), Mn(II) Ion Nồng độ đầu (mg/l) R22 k2 (g.mg-1 phút-1) qe,exp (mg/g) qe,Cal (mg/g) Cr(VI) 52,898 0,9999 0,018 13,193 12,934 Ni(II) 50,133 0,9971 0,004 10,917 9,876 Mn(II) 49,852 0,9968 0,005 8,591 7,677 Nhận xét: Từ bảng 3.12, 3.13 cho thấy: phương trình động học bậc biểu kiến cho kết qe1,exp khác nhiều so với qe,cal, hệ số tin cậy R2 chưa cao (R2 0,99) Có thể kết luận q trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Lagergren 3.7 Đánh giá khả xúc tác vật liệu γ-Fe2O3 Kết thể bảng 3.14 hình 3.20: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 54 Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy MB mẫu theo thời gian Hiệu suất (%) Thời gian (phút) Mẫu Mẫu Mẫu 0,000 0,000 0,000 30,573 2,483 42,986 10 40,104 6,854 65,668 15 42,896 8,918 75,087 20 44,155 10,704 81,666 30 44,384 11,001 82,032 40 44,634 11,294 82,675 50 45,027 11,528 82,717 60 45,216 11,661 82,825 90 80 Hiệu suất (%) 70 60 M1 50 M2 40 M3 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 t (phút) Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy MB theo thời gian ba mẫu nghiên cứu Nhận xét: Q trình phân hủy MB nói chung diễn nhanh 10 phút đầu, sau chậm lại dần đạt bão hịa sau 20 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 55 Khi khơng có γ-Fe2O3 mức độ phân hủy MB H2O2 thấp , đạt khoảng (40%) Khi H2O2, γ-Fe2O3 đóng vai trị chất oxy hóa, khả phân hủy MB cũng thấp khoảng (10%) Khi có H2O2 đóng vai trị oxy hóa, γ-Fe2O3 đóng vai trò xúc tác, khả phân hủy MB lớn khoảng (80%) Điều giải thích sau: Các phân tử MB, H2O2 hấp phụ bề mặt γ-Fe2O3 dẫn đến tượng tăng nồng độ chất tham gia phản ứng vùng bề mặt chất xúc tác Do phân tử MB phản ứng với gốc tự HO  , HCOO  O 2 H2O2 phân hủy tạo thành làm cho phản ứng xảy nhanh hiệu 3.8 Kết xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) Kết trình bày bảng 3.15: Bảng 3.15: Kết tách loại Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nƣớc thải Ion Co (mg/l) Ccb1 (mg/l) H1 (%) Ccb2 (mg/l) H2 (%) Ni(II) 16,262 0,000 100 - - Cr(VI) 61,097 4,220 93,093 0,000 100 Mn(II) 35,618 8,840 75,181 0,000 100 Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy: VLHP có khả tách loại ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nước thải tương đối tốt Các mẫu nước thải chứa ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) với nồng độ đầu 61,097 mg/l,16,262 mg/l, 35,618 mg/l, sau hấp phụ lần nồng độ Ni(II) đạt tiêu chuẩn cho phép nước thải đổ vào cá c khu vực lấ y nước cung cấ p cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT, hiệu suất hấp phụ VLHP Cr(VI) 93,093%, Mn(II) 75,181% Khi hấp phụ lần hai nồng độ Cr(VI), Mn(II) đạt tiêu chuẩn cho phép nước thải đổ vào cá c khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 56 KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút số kết luận sau: Đã chế tạo thành công VLHP oxit nano  - Fe2O3 Kết chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy oxit  - Fe2O3 có dạng hình cầu, đồng đều, kích thước nanomet Diện tích bề mặt riêng vật liệu oxit nano  - Fe2O3 xác định theo phương pháp BET 176,2 m²/g Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ VLHP ion Cr(VI), Ni(II), Mn (II) phương pháp hấp phụ tĩnh, kết thu sau: - Thời gian đạt cân hấp phụ với Ni(II) Cr(VI) 180 phút, với Mn(II) 150 phút - pH hấp phụ tốt Ni(II) 5,5; Cr(VI) 2,0; Mn(II) 4,5 - Trong khoảng nồng độ từ 50-400 mg/l, nồng độ ban đầu ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) tăng dung lượng hấp phụ tăng (hiệu suất hấp phụ giảm) - Khi tăng khối lượng VLHP, hiệu suất hấp phụ tăng, dung lượng hấp phụ giảm Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, xác định dung lượng hấp phụ cực đại VLHP ion Ni(II) 31,646mg/g; Cr(VI) 39,370 mg/g, Mn(II) 25,253 mg/g Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich xác định số k ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 14,585; 5,894; 2,859, xác định số n ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 5,247; 3,350; 2,703 Khảo sát động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) VLHP cho thấy chúng tn theo mơ hình động học Lagergren bậc hai biểu kiến Đã sơ khảo sát khả xúc tác oxy hóa phân hủy MB vật liệu γ-Fe2O3 chế tạo Kết cho thấy γ-Fe2O3 có khả xúc tác oxy hóa phân hủy tốt MB có mặt tác nhân oxy hóa H2O2 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 57 Dùng VLHP chế tạo xử lý mẫu nước thải chứa ion Ni(II), Cr(VI) Nhà máy khoá Việt Tiệp, chứa ion Mn(II) lấy huyện Trùng Khánh - Cao Bằng Kết cho thấy, hấp phụ lần nồng độ Ni(II) đạt tiêu chuẩn cho phép nước thải đổ vào các khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT, hấp phụ lần hai nồng độ Cr(VI), Mn(II) đạt tiêu chuẩn cho phép nước thải đổ vào khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT Như vật liệu oxit nano  - Fe2O3 hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) xúc tác oxy hóa phân hủy MB cho kết tốt Các kết thu cho thấy triển khai nghiên cứu ứng dụng vật liệu việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm ion kim loại phẩm nhuộm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 58 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Đỗ Trà Hương, Vũ Thị Len, Nông Thị Ngọc Hoa (2012) "Chế tạo nghiên cứu khả hấp phụ Ni(II), Cr(VI) vật liệu oxit nano Fe2O3" Tạp chí Hóa học T50, số B, tr 215-220 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng Việt [1] Đặng Đình Bạch (2000), Giáo trình hóa học mơi trường, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải, Nxb Thống kê [3] Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lí nước thải, Nxb Thanh niên, Hà Nội [4] Đặng Kim Chi (2005), Hóa học mơi trường, Nxb Khoa học Kỹ thuật [5] Nguyễn Đức Cường, Trần Thị Anh Thư, Huỳnh Thị Hoài Trinh, Nguyễn Đức Mai Anh (2011), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit sắt từ phủ alginate”, Tạp chí Khoa học Giáo dục Đại học Huế, số 01 (17), tr 43-48 [6] 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”, Tạp chí Hóa học, tập 49, số 3A, tr 6-11 [7] Trần Vân Hạnh (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng bã mía sau biến tính axit xitric thử nghiệm xử lí môi trường, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP- ĐHTN [8] Vũ Thị Hậu, Vũ Ngọc Duy, Cao Thế Hà (2010), “Động học hấp phụ chất màu rective blue 19 (RB19) quặng mangan Cao Bằng”, Tạp chí Hóa học Tập 48(4C) Tr 295-299 [9] Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [10] Nguyễn Đình Huề (2001), Giáo trình hố lí, Nxb Sư phạm Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 60 [11] Đỗ Trà Hương, Đào Xuân Nam (2011) "Chế tạo nghiên cứu khả hấp phụ ion Cu(II), Ni(II), Fe(III) vật liệu oxit mangan kích thước nanomet" , Tạp chí Hóa học, T49 số 5AB, tr 80-85 [12] P.P Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [13] Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ Tập II, Tập III, Nxb Giáo dục [14] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội [15] Nguyễn Văn Nội, Nguyễn Tấn Lâm (2008), “Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ rau câu”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, T.13, Số 1, Tr 24-28 [16] Quy chuẩn Việt Nam 2009, Bộ Tài Nguyên và Môi trường [17] Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hố học đại, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội [18] Nguyễn Như Quỳnh (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước than vỏ lạc thử nghiệm xử lí mơi trường, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP- ĐHTN [19] Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5945 - 2005, TCVN 5502 - 2003, TCVN 4573 - 88, TCVN 4574 - 88, TCVN 4577 - 88, TCVN 4578 - 88 [20] Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khoẻ người, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [21] Lê Hữu Thiềng, Hoàng Ngọc Hiền (2008), Nghiên cứu khả hấp phụ Cu2+ Pb2+ vật liệu hấp phụ, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP - ĐHTN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 II Tài liệu tiếng Anh [22] Abbas Afkhami, Razieh Moosavi (2010), “Adsorptive removal of Congo red, a carcinogenic textile dye, from aqueous solution by maghemite nanoparticles”, Journal of Hazardous Materials, 174 pp 398-403 [23] David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill, The United States of America [24] Hai-TaoRen, Shao-Yijia, Young Liu and el (2012), "Effect of Mn (II) on the sorption and mobilization of As (V) in the presence of hametite", Journal of Hazardous Materials, 217-268, pp 301 - 306 [25] Liu Zhi-rong, Zhou Li-min, Wei Peng, Zeng Kai, Wen Chuan-xi, Lan Hui-hua (2008), “Competitive adsorption of heavy metal ions on peat”, Journal of China Univerity of Mining & Technology, Vol 18, pp 255-260 [26] Shaobin Wang, Z H Zhu, Anthony Coomes F Haghseresht, G Q Lu (2004), “The physical and suface chemical characteristics of activated carbons and the adsortion of methyllenne blue from waste water”, Journal of Colloid and Interface Sience, 284, pp 400-446 [27] Sushree Swarupa Tripathy, Jean-Luc Bersillon, Krishna Gopal (2006), “Adsorption of Cd2+ on hydrous manganese dioxide from aqueous solutions”, Journal Desalination, Vol 194, pp 11-21 [28] P Panneerselvam, Norhashimad Morad, Kah Aik Tan (2011), “Magnetic nanoparticle (Fe3O4) impregrated on to tea waste for the removal of nikel (II) from aqueous solution”, Journal of Hazadous Material, 186, pp 160-168 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 62 [29] Tayyebeeh Madrakian, Abbas Afkhami, Mazaher Ahmadi, Hasan Baghheri (2011), “Removal of some cationnic dyes from aqueous solution using magnetic -modified muti- walled carbon nanotubes”, Journal of Hazardous Materials, 196, page 109-114 [30] Wenshu Tang, Qi li, Shian Gao, Jian Ku Shang (2011), “Arsenic (III, V) removal from aqueous solution by ultrafine α- Fe2O3 nanoparticles synthesized from souvent thermal method”, Journal of Hazardous Materials, 192 pp 131-138 [31] Zong Qu, Fei Huang, Shaoning Yu, Gang Chen, Jilie Kong (2008) “Magnetic removal of dyes from aqueous solution using multi-walled carbon nanotubes filled with Fe2O3 particle” Journal of Hazadous Material, 160, pp 643-647 [32] Jing Hu, Guohua Chen, Irene M C Lo (2005), “Removal and recovery of Cr(VI) from wastewater by maghemite nanoparticles”, Journal Water Reseach, 39, pp 4528- 4536 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 PHỤ LỤC Kết chụp BET vật liệu oxit Fe2O3 chế tạo đƣợc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... ion Cr( VI) , Ni (II) , Mn( II) 29 2.6.5 Động học hấp phụ Cr( VI) , Ni (II) , Mn( II) VLHP 29 2.6.6 Đánh giá khả xúc tác vật liệu γ -Fe2O3 30 2.7 Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr( VI) , Ni (II) , Mn( II) ... thêm vào môi trường tác nhân độc hại khác Xuất phát từ thực tế đó, chúng tơi thực đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ Cr( VI) , Ni (II) , Mn( II, đánh giá khả xúc tác vật liệu oxit nano γ -Fe2O3 thăm dị xử. .. Tôi xin cam đoan: Đề tài: ? ?Nghiên cứu khả hấp phụ Cr( VI) , Ni (II) , Mn( II) , đánh giá khả xúc tác vật liệu oxit nano γ -Fe2O3 thăm dị xử lý mơi trường? ?? thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực