Điều chế vật liệu hấp phụ từ xỉ thép và ứng dụng xử lý photphat trong nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HẢI TRIỀU ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ XỈ THÉP VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ PHOTPHAT TRONG NƢỚC PREPARATION OF ADSORBENT FROM STEEL SLAG AND ITS APPLICANTION FOR PHOSPHATE REMOVAL IN WATER Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Mã số: 85.20.320 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thủy (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Huỳnh Đại Phú (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 23 tháng 01 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) GS.TS Nguyễn Văn Phước PGS.TS Huỳnh Đại Phú PGS.TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến TS Trần Thị Tường Vân PGS.TS Đặng Vũ Bích Hạnh Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Hải Triều MSHV: 1870282 Ngày, tháng, năm sinh: 27/02/1995 Nơi sinh: Bình Phước Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320  I TÊN ĐỀ TÀI : Điều chế vật liệu hấp phụ từ xỉ thép ứng dụng xử lý photphat nước II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp phụ từ xỉ thép ứng dụng xử lý photphat nước: Điều chế vật liệu hấp phụ từ loại xỉ thép khác Thí nghiệm hấp phụ photphat từ vật liệu điều chế Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý photphat vật liệu Tối ưu hóa q trình hấp phụ Áp dụng điều kiện tối ưu vào xử lý photphat nước thải thực tế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/09/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/01/2021 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS Nguyễn Thị Thủy Tp HCM, ngày … tháng … năm 2021 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƢỞNG KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Khoa Môi Trường Tài Nguyên, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM hướng dẫn TS Nguyễn Thị Thủy - giảng viên Khoa Môi trường – Tài Nguyên – Biến đổi khí hậu, Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP.HCM Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến Cô tận tâm hướng dẫn truyền dạy nhiều kiến thức quý báu cho em suốt thời gian làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn hỗ trợ Ban Lãnh đạo, Cán quản lý nhân viên Phòng Thí nghiệm mơi trường nhiệt tình hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi q trình thí nghiệm, xin cảm ơn hỗ trợ kinh phí từ Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM trình thực đề tài Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân bạn bè ln bên cạnh, ủng hộ động viên để em hồn thành tốt chương trình học khoảng thời gian thực đề tài vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Tp HCM, ngày … tháng … năm 2021 Học viên Nguyễn Hải Triều TÓM TẮT Trong trình sản xuất thép tạp chất loại bỏ, phụ phẩm trình gọi xỉ thép Nghiên cứu tập trung tận dụng xỉ thép để điều chế thành vật liệu hấp phụ có khả loại bỏ photphat nước Những đặc trưng vật lý hóa học vật liệu xác định phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR), phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), thiết bị đo cấu trúc xốp (BET), phổ tán sắc tán sắc lượng tia X (EDX) mapping Trong nghiên cứu này, khả loại bỏ photphat phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu xỉ thép thực mẻ Các yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý photphat nhiệt độ nung vật liệu, thời gian phản ứng, liều lượng vật liệu, pH nồng độ ban đầu khảo sát đánh giá Ngoài ra, tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm phần mềm Design Expert 11 thực nhằm tìm thơng số tối ưu cho mơ hình nghiên cứu kiểm tra phù hợp mơ hình với thực tế Kết cho thấy thời gian hấp phụ đạt trạng thái cân vật liệu xỉ thép photphat 60 phút với dung lượng hấp phụ photphat khoảng 55.79 (mg PO43-/g) pH Nghiên cứu ảnh hưởng liều lượng vật liệu cho thấy dung lượng hấp phụ giảm liều lượng vật liệu tăng lên khoảng 0.4 – 1.2 g/L Ngược lại, nồng độ PO43- ban đầu tỷ lệ thuận với dung lượng hấp phụ vật liệu Khảo sát với nước thải thực tế từ nhà máy thủy sản cho thấy vật liệu có khả ứng dụng xử lý ion photphat với dung lượng 37.9 (mg PO43-/g) nước thải thực tế chưa qua tiền xử lý Tóm lại, vật liệu xỉ thép có khả hấp phụ tốt ion photphat dung dịch, có nhiều tiềm ứng dụng xử lý mơi trường đặc biệt ứng dụng xử lý nước thải ABSTRACT In the steel making process, impurities are removed, a by-product of this process called steel slag This study is to reuse this stell slag to prepare a new adsorbent that has the ability to remove phosphate from the water The physical and chemical properties of materials are analyzed by infrared spectroscopy (FTIR), Xray diffraction spectroscopy (XRD), scanning electron microscope (SEM), and structural instrumentation, porous structure analysis (BET), X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX) and mapping In the next step, phosphate adsorption capacity of the material is tested using batch mode Factors affecting the ability of phosphate treatment such as heating temperature in material preparation, reaction time, material dose, pH and phosphate initial concentration were evaluated In addition, optimization of the experimental planning using Design Expert 11 software was performed to find the optimal parameters for the research model and to check the model's suitability in reality The results showed that the phosphate adsorption time is 60 minutes to reach equilibrium with maximum phosphate adsorption capacity of about 55.79 (mg PO43-/g) at pH The adsorbent capacity decreases with the increasing of material dosage within the range of 0.4 – 1.2 g/L In contrast, the initial concentration is directly proportional to the adsorption capacity of the material Survey with actual aquatic wastewater It shows that the material is applicable to the treatment of phosphate ions with adsorption capacity about of 37.9 (mg PO43-/g) for practically untreated wastewater In summary, the steel slag material provided a good adsorption capacity for phosphate ions in aquatic solution, suggesting the great potential in environmental treatment application, especially in wastewater treatment LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Những kết quả, số liệu luận văn trung thực chưa dùng cho luận văn cấp khác Các kết nghiên cứu trước trích dẫn đầy đủ Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn Tp HCM, ngày … tháng … năm 2021 Học viên Nguyễn Hải Triều i MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu .2 1.3 Nội dung nghiên cứu .2 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu .3 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.6 Tính đề tài CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan xỉ thép 2.1.1 Hiện trạng công nghệ ngành thép Việt Nam .5 2.1.2 Phân loại trình hình thành xỉ thép từ lò thổi lò hồ quang điện 2.1.2.1 Tổng hợp đặc tính xỉ thép (xỉ EAF xỉ BOF) .8 2.1.2.2 Tính lý thành phần hóa học .10 2.2 Các phương pháp quản lý xử lý xỉ thép 19 2.3 Tổng quan ô nhiễm nước photphat 21 2.3.1 Khái niệm tính chất vật lý – hóa học photphat 21 2.3.2 Ảnh hưởng photphat đến môi trường .21 2.3.3 Các phương pháp xử lý photpho nước 23 2.4 Tình hình nghiên cứu xỉ thép ngồi nước 24 2.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 24 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 26 2.4.2.1 Ứng dụng xỉ thép cho xử lý ô nhiễm nguồn nước 26 2.4.2.2 Một số ứng dụng khác xỉ thép 27 CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1 Sơ đồ nghiên cứu 29 3.2 Vật liệu, hóa chất thiết bị thí nghiệm .29 3.2.1 Vật liệu hóa chất 29 3.2.2 Thiết bị dụng cụ sử dụng phân tích 31 3.3 Phương pháp nghiên cứu 32 3.3.1 Phương pháp lý thuyết 32 3.3.2 Phương pháp thực nghiệm 32 ii 3.3.3 Phương pháp xử lý phân tích vật liệu 32 3.3.4 Phương pháp lấy mẫu phân tích 33 3.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 34 3.4 Nội dung nghiên cứu .36 3.4.1 Chế tạo phân tích đặc trưng vật liệu 36 3.4.2 Thực nghiệm hấp phụ photphat vật liệu khác .36 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng điều kiện vận hành đến trình hấp phụ photphat phịng thí nghiệm 37 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 39 4.1 Đặc trưng vật liệu hấp phụ .39 4.1.1 Diện tích bề mặt BET .39 4.1.2 Đặc trưng SEM vật liệu 41 4.1.3 Đặc trưng EDX Mapping vật liệu .41 4.1.4 Đặc trưng XRD vật liệu 43 4.1.5 Đặc trưng FTIR vật liệu 46 4.2 Xác định điều kiện thích hợp cho q trình hấp phụ photphat điều kiện phịng thí nghiệm 47 4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến hiệu xử lý photphat 47 4.2.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu xử lý photphat 48 4.2.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến hiệu xử lý photphat 50 4.2.4 Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu xử lý photphat 51 4.2.5 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu đến hiệu xử lý photphat 53 4.2.6 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ ion photphat xỉ thép 55 4.2.7 Động học hấp phụ photphat 56 4.2.8 Tối ưu hóa điều kiện vận hành ứng dụng cho nước thải thủy sản 58 4.2.8.1 Thiết kế thí nghiệm xử lý số liệu 58 4.2.8.2 Kết thảo luận 58 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 5.1 Kết luận 65 5.2 Kiến nghị .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC… 70 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng tổng hợp đặc tính xỉ thép [5] Bảng 2.2: Tính chất lý điển hình xỉ thép số nhà máy thép Việt Nam [5] 10 Bảng 2.3: Tính chất vật lý xỉ thép Ấn Độ 12 Bảng 2.4: Khối lượng riêng, khối lượng thể tích xỉ thép Croatia 12 Bảng 2.5: Thành phần hóa học trung bình xỉ thép Slovenia [4] .14 Bảng 2.6: Thành phần hóa học xỉ thép số nhà máy thép Việt Nam [5] 15 Bảng 2.7: Thành phần hoá học xỉ thép từ trình luyện thép (BOF), lò điện hồ quang (EAF) [9] 16 Bảng 2.8: Thành phần hóa học xỉ thép Châu Âu [23] 18 Bảng 2.9: Ứng dụng chủ yếu xỉ gang, xỉ thép lĩnh vực vật liệu xây dựng [5] 20 Bảng 4.1: Thể tích rỗng diện tích bề mặt xỉ thép 40 Bảng 4.2: Tỷ lệ cấu trúc tinh thể vơ định hình vật liệu từ XRD 45 Bảng 4.3: Thông số hấp phụ đẳng nhiệt ion photphat theo mơ hình Langmuir Freunlich 55 Bảng 4.4: Dạng tuyến tính giá trị R2 mơ hình biểu kiến q trình hấp phụ photphat .57 Bảng 4.5: Các giá trị mã hóa mơ hình tối ưu 59 Bảng 4.6: Bảng thiết lập mơ hình 20 thí nghiệm 59 Bảng 4.7 Kết phân tích ANOVA tối ưu q trình tổng hợp yếu tố 61 Bảng 4.8: Kết phân tích phù hợp mơ hình với thực nghiệm 61 Bảng 4.9: Kết thử nghiệm mơ hình tối ưu vào thực nghiệm 63 Bảng 4.10: Áp dụng điều kiện tối ưu vào nước thải thủy sản 64 68 [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] thông," Đề tài cấp Bộ, Trường Đại học Giao thơng vận tải thành phố Hồ Chí Minh, Bộ Giao thông vận tải Xue, Y., H Hou, and S Zhu, Characteristics and mechanisms of phosphate adsorption onto basic oxygen furnace slag Journal of Hazardous Materials, 2009 162(2-3): p 973-980 Barca, C., et al., Steel slag filters to upgrade phosphorus removal in small wastewater treatment plants: removal mechanisms and performance Ecological engineering, 2014 68: p 214-222 Park, J.-H., et al., Phosphate removal in constructed wetland with rapid cooled basic oxygen furnace slag Chemical Engineering Journal, 2017 327: p 713-724 Hua, G., et al., Nitrate and phosphate removal from agricultural subsurface drainage using laboratory woodchip bioreactors and recycled steel byproduct filters Water research, 2016 102: p 180-189 Jianlong Guo, Yanping Bao Min Wang (2018), "Steel slag in China: Treatment, recycling, and management", Waste management, vol 78, pp 318330 Hendrik G Van Oss (2003), "Slag-iron and steel", US geological survey minerals yearbook, vol S Lykoudis I Liapis (2010), Egnatia Odos, the 670 km project and EAF slag, Ferrous Slag–Resource Development for an Environmentally Sustainable World, Proceedings of the 6th European Slag Conference, Madrid, Spain, EUROSLAG Publication Ibrahim M Asi, Hisham Y Qasrawi Faisal Shalabi (2007), "Use of steel slag aggregate in asphalt concrete mixes", Canadian Journal of Civil Engineering, vol 34, no 8, pp 902-911 Position paper on the status of ferrous slag, 32, 2012 Sách thí nghiệm Hóa Kỹ thuật Mơi trường, Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp.HCM Kosmulski, M., pH-dependent surface charging and points of zero charge II Update Journal of colloid and interface science, 2004 275(1): p 214-224 Fang, D., et al., Evaluation of porous calcium silicate hydrate derived from carbide slag for removing phosphate from wastewater Chemical Engineering Journal, 2018 354: p 1-11 Kim, E.-H., et al., Recovery of phosphates from wastewater using converter slag: Kinetics analysis of a completely mixed phosphorus crystallization process Chemosphere, 2006 63(2): p 192-201 Park, J.-H., et al., Enhancement of phosphorus removal with near-neutral pH utilizing steel and ferronickel slags for application of constructed wetlands Ecological Engineering, 2016 95: p 612-621 Xue, Y., H Hou, and S Zhu, Characteristics and mechanisms of phosphate adsorption onto basic oxygen furnace slag Journal of Hazardous Materials, 2009 162(2-3): p 973-980 69 [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] Li, J., et al., Preferential removal of phosphorus using modified steel slag and cement combination for its implications in engineering applications Environmental Technology & Innovation, 2018 10: p 264-274 Han, C., et al., Removal kinetics of phosphorus from synthetic wastewater using basic oxygen furnace slag Journal of environmental sciences, 2015 30: p 21-29 Oguz, E., Removal of phosphate from aqueous solution with blast furnace slag Journal of Hazardous Materials, 2004 114(1-3): p 131-137 Park, J.-H., et al., Phosphate removal in constructed wetland with rapid cooled basic oxygen furnace slag Chemical Engineering Journal, 2017 327: p 713-724 Navarro, C., M Díaz, and M.A Villa-García, Physico-chemical characterization of steel slag Study of its behavior under simulated environmental conditions Environmental science & technology, 2010 44(14): p 5383-5388 Socrates, G., Infrared and Raman characteristic group frequencies: tables and charts 2004: John Wiley & Sons Letshwenyo, M.W and T.V Sima, Phosphorus removal from secondary wastewater effluent using copper smelter slag Heliyon, 2020 6(6): p e04134 Yamada, H., et al., A fundamental research on phosphate removal by using slag Water research, 1986 20(5): p 547-557 Xiong, J., et al., Phosphate removal from solution using steel slag through magnetic separation Journal of hazardous materials, 2008 152(1): p 211215 Lan, Y., et al., Phosphorus removal using steel slag Acta metallurgica sinica (English letters), 2006 19(6): p 449-454 Al-Degs, Y., et al., Effect of carbon surface chemistry on the removal of reactive dyes from textile effluent Water Research, 2000 34(3): p 927-935 Brattebø, H and H Ødegaard, Phosphorus removal by granular activated alumina Water research, 1986 20(8): p 977-986 Blanco, I., et al., Basic oxygen furnace steel slag aggregates for phosphorus treatment Evaluation of its potential use as a substrate in constructed wetlands Water research, 2016 89: p 355-365 Jha, V.K., et al., Utilization of steel-making slag for the uptake of ammonium and phosphate ions from aqueous solution Journal of hazardous materials, 2008 156(1-3): p 156-162 70 PHỤ LỤC I KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM Kết khảo sát nhiệt độ vật liệu Nhiệt độ nung Dung lƣợng (mg/g) Dung lƣợng (mg/g) Dung lƣợng (mg/g) xỉ thép Vật Liệu xỉ thép Đà Xanh Nẵng 500 4,97±0,6 8,9±0,35 5,61±0,69 600 5,68±0,43 12,51±0,81 7,16±0,3 700 7,23±0,29 24,74±0,01 21,99±0,65 800 6,52±0,62 51,25±1,13 8,51±0,62 900 2,56±0,81 38,31±1,25 6,45±0,72 xỉ thép Fomosa (Ghi chú: Số liệu trình bày bảng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, với n = 3) Fomosa Nhiệt độ Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Trung bình Độ lệch Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 500 4,97 6,64 5,22 5,61 0,69 600 6,84 7,61 7,03 7,16 0,3 700 21,02 22,76 22,19 21,99 0,65 800 7,93 9,16 8,44 8,51 0,62 900 5,37 7,37 6,61 6,45 0,72 Trung bình Độ lệch Vật liệu xanh Nhiệt độ Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 500 4,26 5,87 4,78 4,97 0,6 600 5,23 6,32 5,49 5,68 0,43 71 700 6,9 7,48 7,31 7,23 0,29 800 5,87 7,1 6,59 6,52 0,62 900 1,7 3,77 2,21 2,56 0,81 Trung bình Độ lệch Đà nẵng Nhiệt độ Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 500 8,51 9,42 8,77 8,9 0,35 600 11,29 13,28 12,96 12,51 0,81 700 24,72 24,75 24,75 24,74 0,01 800 50,13 52,38 51,24 51,25 1,13 900 36,43 39,49 39,01 38,31 1,25 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian STT Thời gian hấp phụ (Phút) Dung lƣợng hấp phụ photphat (mg PO43-/mg xỉ thép) 17,88±1,2 26,12±0,8 28,77±3,15 10 37,71±0,71 20 40,64±0,57 30 46,61±1,52 40 47,27±2,98 50 49,07±0,57 60 55,79±1,12 10 70 55,25±0,8 11 80 56,01±0,45 (Ghi chú: Số liệu trình bày bảng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, với n = 3) 72 Thời gian Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Trung bình Độ lệch Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 15,72 19,25 18,67 17,88 1,2 24,68 27,08 26,6 26,12 0,8 25,17 33,49 27,65 28,77 3,15 10 36,85 38,78 37,5 37,71 0,71 20 40,05 41,5 40,37 40,64 0,57 30 45,01 48,05 46,77 46,61 1,52 40 42,94 51,09 47,78 47,27 2,98 50 48,21 49,49 49,51 49,07 0,57 60 54,78 57,02 55,57 55,79 1,12 70 54,46 56,06 55,23 55,25 0,8 80 55,58 56,69 55,76 56,01 0,45 Kết khảo sát ảnh hƣởng liều lƣợng vật liệu Liều lƣợng vật liệu Dung lƣợng hấp phụ photphat (gam) (mg PO43-/mg xỉ thép) 0,02 27,95±2,71 0,03 46,81±2,2 0,04 55,72±0,93 0,05 51,28±0,03 0,06 41±0,8 STT (Ghi chú: Số liệu trình bày bảng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, với n = 3) Khối lƣợng Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Trung bình Độ lệch vật liệu Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 0,02 25,27 32,01 26,57 27,95 2,71 0,03 44,75 50,11 45,57 46,81 2,2 0,04 54,71 57,12 55,33 55,72 0,93 73 0,05 51,23 51,3 51,31 51,28 0,03 0,06 39,8 41,73 41,47 41 0,8 Kết khảo sát ảnh hƣởng pH STT pH dung dịch Dung lƣợng hấp phụ photphat (mg PO43-/mg xỉ thép) 8,76±2,09 50,48±0,75 52,15±1,25 59,78±0,89 55,19±1,29 51,47±0,32 50,82±0,5 (Ghi chú: Số liệu trình bày bảng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, với n = 3) pH Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Trung bình Độ lệch Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 6,68 10,86 8,74 8,76 2,09 49,75 51,61 50,08 50,48 0,75 51,05 54,03 51,37 52,15 1,25 58,9 60,67 59,77 59,78 0,89 53,99 56,56 55,02 55,19 1,29 51,17 51,81 51,43 51,47 0,32 50,2 51,57 50,69 50,82 0,5 74 Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ đầu vào STT Dung lƣợng hấp phụ photphat Nồng độ photphat ban đầu (mg PO43-/mg xỉ thép) (mg/L) 8,24±0,06 10 11,96±0,12 15 18,74±0,43 25 26,39±1,91 50 59,78±0,89 100 67,61±3,04 200 61,05±2,42 (Ghi chú: Số liệu trình bày bảng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, với n = 3) Nồng độ Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Trung bình Độ lệch Lần Lần Lần (mg/g) chuẩn 8,15 8,3 8,27 8,24 0,06 10 11,83 12,06 11,99 11,96 0,12 15 18,41 19,38 18,43 18,74 0,43 25 24,61 28,42 26,14 26,39 1,91 50 58,9 60,67 59,77 59,78 0,89 100 63,05 71,51 68,27 67,61 3,04 200 57,82 64,68 60,65 61,05 2,42 75 Kết tối ƣu hóa điều kiện vận hành qua phần mềm DesignExpert 11 64 kết tối ƣu mơ hình STT Thời gian pH Khối lƣợng Hiệu suất(%) Dung lƣợng 0,799 5,000 0,042 78,861 56,400 1,147 5,000 0,042 89,167 56,400 1,132 5,000 0,042 88,699 56,400 0,819 5,000 0,042 79,438 56,400 1,218 5,000 0,042 91,253 56,400 0,782 5,000 0,042 78,342 56,400 1,173 5,000 0,042 89,926 56,400 1,188 5,000 0,042 90,373 56,400 0,883 5,000 0,042 81,339 56,400 10 0,871 5,000 0,042 81,012 56,400 11 0,939 5,000 0,042 83,020 56,400 12 1,094 5,000 0,042 87,587 56,400 13 1,121 5,000 0,042 88,401 56,400 14 1,064 5,000 0,042 86,671 56,400 15 1,140 5,000 0,042 88,960 56,400 16 0,846 5,000 0,042 80,253 56,400 17 0,826 5,000 0,042 79,641 56,400 18 1,182 5,000 0,042 90,201 56,400 19 1,169 5,000 0,042 89,814 56,400 20 1,179 5,000 0,042 90,098 56,400 21 1,021 5,000 0,042 85,447 56,400 22 0,817 5,000 0,042 79,366 56,400 23 0,845 5,000 0,042 80,197 56,400 76 24 0,810 5,000 0,042 79,193 56,400 25 0,888 5,000 0,042 81,470 56,400 26 0,829 5,000 0,042 79,755 56,400 27 1,171 5,000 0,042 89,868 56,400 28 0,808 5,000 0,042 79,137 56,400 29 1,190 5,000 0,042 90,396 56,400 30 0,803 5,000 0,042 78,984 56,400 31 1,211 5,000 0,042 91,031 56,400 32 0,801 5,000 0,042 78,932 56,400 33 1,161 5,000 0,042 89,551 56,400 34 1,200 5,000 0,042 90,737 56,400 35 1,207 5,000 0,042 90,915 56,400 36 0,874 5,000 0,042 81,103 56,400 37 0,856 5,000 0,042 80,571 56,400 38 0,787 5,000 0,042 78,486 56,400 39 0,832 5,000 0,042 79,857 56,400 40 1,167 5,000 0,042 89,728 56,400 41 0,899 5,000 0,042 81,805 56,400 42 0,865 5,000 0,042 80,801 56,400 43 1,097 5,000 0,042 87,688 56,400 44 0,777 5,000 0,042 78,195 56,400 45 1,186 5,000 0,042 90,277 56,400 46 0,822 5,000 0,042 79,573 56,400 47 0,893 5,000 0,042 81,668 56,400 48 1,165 5,000 0,042 89,711 56,400 49 1,134 5,000 0,042 88,745 56,400 50 0,797 5,000 0,042 78,760 56,400 51 1,192 5,000 0,042 90,470 56,400 52 0,978 5,000 0,042 84,128 56,400 77 53 0,805 5,000 0,042 79,057 56,400 54 0,877 5,000 0,042 81,205 56,400 55 1,130 5,000 0,042 88,670 56,400 56 0,834 5,000 0,042 79,873 56,400 57 0,791 5,000 0,042 78,660 56,400 58 0,919 5,000 0,042 82,389 56,400 59 1,194 5,000 0,042 90,581 56,400 60 0,814 5,000 0,042 79,344 56,400 61 0,880 5,000 0,042 81,282 56,400 62 1,214 5,000 0,042 91,094 56,400 63 1,177 5,000 0,042 90,111 56,400 64 1,075 5,000 0,042 86,928 56,400 Kết tính tốn đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Feundlich Langmuir 1/qe 1/Ce 0,12 4,76 0,08 2,33 0,05 0,83 0,04 0,29 0,02 0,25 Ln(qe) Ln(Ce) 2,109 -1,561 2,482 -0,844 2,931 0,191 3,273 1,244 4,091 1,381 Freundlich Ln(qe) 78 Ln(Ce) Hình 1: Đường đẳng nhiệt Freundlich 79 Kết tính tốn động học hấp phụ qt(mg/g) t/qt 17,88 0,22 26,12 0,23 28,77 0,28 10 37,71 0,27 20 40,64 0,49 30 46,61 0,64 40 47,27 0,85 50 49,07 1,02 Ln(qe/(qe-qt) t(phút) Thời gian (t) Hình 2: Động học hấp phụ bậc 80 Tính tốn giá trị điểm đẳng điện STT pH0 pHf Delta pH 2,2 2,62 -0,42 3,03 9,23 -6,2 4,07 9,12 -5,05 5,11 9,03 -3,92 6,2 8,89 -2,69 6,85 9,05 -2,2 9,07 -1,07 8,6 9,03 -0,43 9,9 9,22 0,68 10 11,15 9,18 1,97 11 12,23 11,02 0,21 II) HÌNH ẢNH MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ VẬT LIỆU Thiết bị Cân phân tích Máy đo pH 81 Máy đo hấp thu quang phổ Máy khuấy từ Vật liệu X-700 X-800 X-F X-0 82 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Hải Triều Ngày, tháng, năm sinh: 27/02/1995 Nơi sinh: Bình Phước Địa liên lạc: 372/36 Nơ Trang Long, Phương 13, Quận Bình Thạnh, Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học 2013 – 2017 Kỹ thuật Môi trường Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường Đại học Công nghệ Tp.HCM Cao học 05/2018 – Nay Kỹ thuật Môi trường Khoa Môi trường Tài nguyên Đại học Bách Khoa-ĐHQG – TP.HCM QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Khơng có ... : Điều chế vật liệu hấp phụ từ xỉ thép ứng dụng xử lý photphat nước II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp phụ từ xỉ thép ứng dụng xử lý photphat nước: Điều chế vật liệu hấp. .. hấp phụ từ loại xỉ thép khác Thí nghiệm hấp phụ photphat từ vật liệu điều chế? ?? Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý photphat vật liệu Tối ưu hóa q trình hấp phụ Áp dụng điều kiện tối ưu vào... photphat nước vật liệu hấp phụ điều chế từ xỉ thép 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề ra, đề tài cần phải thực nội dung sau: Nôi dung 1: Điều chế vật liệu hấp phụ từ loại xỉ thép khác