Luận văn thạc sĩ nghiên cứu điều chế hydrotalcite làm vật liệu hấp phụ xử lý ion độc hại trong môi trường nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Quang Tuấn NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ HYDROTALCITE LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Quang Tuấn NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ HYDROTALCITE LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Chun ngành: Hóa Mơi Trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHƢƠNG THẢO Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn, giúp đỡ thầy cô giáo khoa Hóa Học - Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội hồn thành xong luận văn với đề tài: “Nghiên cứu điều chế hydrotalcite làm vật liệu hấp phụ xử lý ion độc hại môi trường nước” Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo TS Phƣơng Thảo ngƣời trực tiếp giao đề tài hƣớng dẫn, bảo tận tình giúp em hồn thành tốt luận văn Em xin đƣợc cảm ơn thầy giáo phụ trách phịng thí nghiệm khoa Hóa Học Môi Trƣờng tạo điều kiện thuận lợi để em có đầy đủ sở vật chất phục vụ cho trình nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh chị em đồng nghiệp, bạn học viên, sinh viên giúp đỡ, hỗ trợ tơi suốt q trình làm việc nghiên cứu đề tài Cuối xin đƣợc dành lời cảm ơn cho gia đình ln bên, chia sẻ, động viên giây phút khó khăn nhất, giúp ln vững vàng sống để hồn thành tốt nhiệm vụ H N i ng th ng n m 2016 Học viên Nguyễn Quang Tuấn MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ô nhiễm floua v c c phƣơng ph p xử lý 1.1.1 Ô nhiễm florua 1.1.2 Xử lý ô nhiễm flo 1.2 Ô nhiễm photphat v c c phƣơng ph p xử lý 1.2.1 Ô nhiễm photphat 1.2.2 Xử lý ô nhiễm photphat 1.3 Than hoạt tính v nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính hấp phụ ion vơ 10 1.3.1 Than hoạt tính 10 1.3.2 Nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính hấp phụ ion vơ 13 1.4 Giới thiệu hidroxide cấu trúc lớp kép (h drotalcite) 14 1.4.1 Đặc điểm cấu trúc hydrotalcite 14 1.4.2 Tính chất hydrotalcite 17 1.4.3 Ứng dụng hydrotalcite 21 1.5 C c phƣơng ph p x c định đặc trƣng vật liệu 24 1.5.1 Nhiễu xạ Rơnghen (X-ray diffaction XRD) 24 1.5.2 Phƣơng ph p hiển vi điện tử quét (SEM) 25 1.5.3 X c định gi trị pH trung hòa điện vật liệu 26 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28 2.1 Mục tiêu v n i dung nghiên cứu luận v n 28 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 28 2.1.2 N i dung nghiên cứu 28 2.2 Dụng cụ hóa chất 28 2.2.1 Dụng cụ 28 2.2.2 Hóa chất 29 2.3 Tổng hợp vật liệu h drotalcite lên than hoạt tính 29 2.3.1 Tổng hợp vật liệu HT-CO3/AC 29 2.3.2 Tổng hợp vật liệu HT-Cl/AC 31 2.4 C c phƣơng ph p phân tích sử dụng thực nghiệm 32 2.4.1 Phƣơng ph p x c định F- 32 2.4.2 Phƣơng ph p x c định PO43- 34 2.5 C c phƣơng ph p đ nh gi khả n ng hấp phụ 35 2.5.1 Khảo s t sơ b khả n ng hấp phụ Florua 35 2.5.2 Khảo s t thời gian đạt cân hấp phụ 35 2.5.3 Xâ dựng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir v Frendlich 35 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1.Kết khảo s t khả n ng hấp phụ florua v photphat than hoạt tính ngu ên khai 40 3.1.1 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ florua cực đại than hoạt tính ngu ên khai 40 3.1.2 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ photphat cực đại than hoạt tính ngu ên khai ……………………………………………………………………………… 42 3.2 Kết nghiên cứu điều kiện tổng hợp h drotalcite để nâng cao tải trọng hấp phụ than hoạt tính 44 3.2.1 Kết nghiên cứu tỉ lệ kim loại đƣợc tổng hợp h drotalcite mang lên than hoạt tính 44 3.2.2 Ảnh hƣởng qu trình nung vật liệu tới khả n ng hấp phụ F- v PO43- 47 3.2.3 Kết nghiên cứu tỉ lệ phần tr m h drotalcite đƣợc tổng hợp lên than để đạt tải trọng tối ƣu 49 3.3 Nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc vật liệu 50 3.3.1 Bề mặt vật liệu biến tính qua kính hiển vi điện tử quét SEM 50 3.3.2 Kết chụp nhiễu xạ tia X 50 3.3.3 X c định gi trị pH trung hòa điện vật liệu tối ƣu 51 3.4.Kết khảo s t khả n ng hấp phụ florua v photphat vật liệu tối ƣu 52 3.4.1 Khảo s t thời gian đạt cân hấp phụ F- v PO43- vật liệu tối ƣu 3.4.2 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu tối ƣu F- v PO43- 53 KẾT LUẬN 57 PHỤ LỤC BẢNG 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn môi trƣờng flo (TCVN 1995) Bảng 1.2 M t số kết phân tích flo nƣớc Ninh Hịa Bảng 1.3 Tích số tan m t số hợp chất photphat với canxi sắt nhôm 25oC Bảng1.4 Tỉ lệ c c ngu ên tố trƣớc v sau trao đổi 19 Bảng 2.1 Ký hiệu c c vật liệu tổng hợp lên than hoạt tính 29 Bảng 2.2 C c mẫu HT-CO3 đƣợc tổng hợp lên than với c c tỉ lệ kim loại kh c 31 Bảng 2.3 C c mẫu HT-Cl đƣợc tổng hợp lên than với c c tỉ lệ kim loại kh c 32 Bảng 2.4 Chuẩn bị d dung dịch florua chuẩn 33 Bảng 2.5 Đ hấp thụ quang d dung dịch Florua chuẩn 61 Bảng 2.6 Đ hấp thụ quang d dung dịch Photphat chuẩn 61 Bảng 3.1 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại F- than thô 61 Bảng 3.2 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại PO - than thô 62 Bảng 3.3 Khảo s t khả n ng hấp phụ F-của vật liệu HT-CO3/AC 62 Bảng 3.4 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ PO43- vật liệu HT-CO3/AC 63 Bảng 3.5 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ F- vật liệu HT-Cl/AC 63 Bảng 3.6 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ PO43- vật liệu HT-Cl/AC 63 Bảng 3.7 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ F- nung c c nhiệt đ kh c 61 Bảng 3.8 Kết x c định pHpzc vật liệu 51 Bảng 3.9 Kết khảo s t thời gian hấp phụ cân F- vật liệu tối ƣu 61 Bảng 3.10 Kết khảo s t thời gian hấp phụ PO43- cân vật liệu tối ƣu 64 Bảng 3.11 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu tối ƣu với F- 65 Bảng 3.12 Kết khảo s t tải trọng cực đại vật liệu tối ƣu PO43- 65 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Kho ng sét h drotalcite tự nhiên 14 Hình 1.2 Hình dạng cấu trúc lớp HT 15 Hình 1.3 Gi trị L phụ thu c v o b n kính anion 16 Hình 1.4 Gi trị L phụ thu c v o dạng hình học anion 17 Hình 1.5 Tia tới v tia phản xạ tinh thể 24 Hình 1.6 Đồ thị x c định pHpzc vật liệu 27 Hình 2.1 Đồ thị đƣờng chuẩn phân tích florua 33 Hình 2.2 Đồ thị đƣờng chuẩn phân tích photphat 34 Hình 2.3 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 37 Hình 2.4 Đồ thị dạng tuyến tính phƣơng trình Langmuir 37 Hình 2.5 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 38 Hình 2.6: Đồ thị dạng tuyến tính phƣơng trình Freundlich 39 Hình 3.1 Đƣờng cong hấp phụ đẳng nhiệt florua than thô 40 Hình 3.2 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir than thơ F- 41 Hình 3.3 Đƣờng hấp phụ Freundlich than hoạt tính ngu ên khai F- 41 Hình 3.4 Đƣờng cong hấp phụ đẳng nhiệt PO - than thơ 42 Hình 3.5 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir than thô PO43- 43 Hình 3.6 Đƣờng hấp phụ Freundlich than hoạt tính ngu ên khai PO43- 43 Hình 3.7 Đồ thị so s nh khả n ng hấp phụ florua v photphat c c vật liệu HT-CO3 với c c tỉ lệ kim loại kh c than hoạt tính 45 Hình 3.8 Đồ thị so s nh khả n ng hấp phụ florua v photphat c c vật liệu HT-Cl với c c tỉ lệ kh c than hoạt tính 46 Hình 3.9 So s nh khả n ng hấp phụ florua v photphat c c h drotalcite mang lên than với c c anion xen kh c 49 Hình 3.10 Biểu đồ so s nh khả n ng hấp phụ F- vật liệu tổng hợp c c nhiệt đ kh c 48 Hình 3.11 Biểu đồ so s nh khả n ng hấp phụ PO43- vật liệu tổng hợp c c nhiệt đ kh c 48 Hình 3.12 So s nh khả n ng hấp phụ florua v photphat với phần tr m h drotalcite đƣợc tổng hợp lên than kh c 49 Hình 3.13 Hình ảnh bề mặt vật liệu HT2/Cl-AC qua kính hiển vi điện tử quét SEM 50 Hình 3.14 Kết chụp XRD c c vật liệu HT; HT-CO3/AC; HT2-Cl/AC 51 Hình 3.15 Đồ thị x c định pHpzc vật liệu tối ƣu 52 Hình 3.16 Khảo s t thời gian đạt cân hấp phụ F- v PO43- vật liệu tối ƣu 53 Hình 3.17 Đƣờng tuyến tính langmuir vật liệu tối ƣu F- 54 Hình 3.18 Đƣờng tuyến tính Freundlich vật liệu tối ƣu F- 54 Hình 3.19 Đƣờng tuyến tính Langmuir vật liệu PO43- 55 Hình 3.20 Đƣờng tuyến tính Freundlich vật liệu PO43- 56 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt ô nhiễm nguồn nƣớc ngày trở nên nghiêm trọng Việt Nam Bất chấp lời kêu gọi bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ nguồn nƣớc, tình trạng nhiễm lúc trở nên trầm trọng Tác nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc hàm lƣợng ion độc hại vƣợt tiêu chuẩn an toàn cho phép tài ngun mơi trƣờng Ơ nhiễm mơi trƣờng nƣớc gây ảnh hƣởng tiêu cực tới môi trƣờng sống xung quanh sức khỏe ngƣời, nghiên cứu xử lý nhiễm làm nguồn nƣớc điều cần thiết Trong phạm vi nghiên cứu đề tài tơi xin đƣợc trình bày phƣơng pháp xử lý số ion độc hại có nƣớc thải, cụ thể ion florua photphat Ở nƣớc ta flo photphat đƣợc thải mơi trƣờng bên ngồi chủ yếu số ngành công nghiệp luyện kim, nhà máy sản xuất phân lân lớn nhƣ Long Thành, Đồng Nai Ngoài cịn có nguồn phát thải flo photphat bên thiên thiên nhƣ hoạt động núi lửa giải phóng lƣợng đáng kể Khi flo photphat thải môi trƣờng với lƣợng lớn, xâm nhập vào mơi trƣờng đất theo nƣớc mƣa hịa tan gây nhiễm mơi trƣờng nƣớc Việc xử lý flo photphat có nhiều nghiên cứu đề cập đến từ lâu nhƣng chƣa đƣợc xử lý đƣợc cách triệt để nơi nguồn phát thải flo photphat cao Bên cạnh nghiên cứu hydrotalcite lại cho thấy khả hấp phụ ion độc hại hiệu Tuy nhiên với phƣơng pháp tổng hợp phức tạp, giá thành cao nên chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi Với mong muốn sử dụng hydrotalcite để xử lý triệt để ion độc hại nƣớc, hạn chế đƣợc chi phí sản xuất thực đề tài: “Nghiên cứu điều chế hydrotalcite làm vật liệu hấp phụ xử lý ion độc hại môi trường nước” 800 700 500 400 d=3.351 d=7.921 Lin (Cps) 600 d=3.961 300 (HT2-Cl/AC) d=1.506 100 d=1.534 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - HT-AC 500 d=1.594 d=3.242 200 d=7.761 400 10 20 30 40 50 60 70 300 Lin (Cps) 2-Theta - Scale d=3.354 d=3.876 File: TuanK58B HT2-Cl.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 22 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-089-0460 (C) - Hydrotalcite, syn - (Mg0.667Al0.333)(OH)2(CO3)0.167(H2O)0.5 - Y: 0.78 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 3.04600 - b 3.04600 - c 22.77200 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 200 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - HT 7000 d=7.759 6000 10 20 30 5000 Lin (Cps) (HT2-CO3/AC) d=2.280 d=2.591 d=4.265 8000 100 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: TuanK58B HT-AC.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-089-0460 (C) - Hydrotalcite, syn - (Mg0.667Al0.333)(OH)2(CO3)0.167(H2O)0.5 - Y: 55.76 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 3.04600 - b 3.04600 - c 22.77200 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 00-026-1076 (C) - Carbon - C - Y: 27.41 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 2.45600 - b 2.45600 - c 20.08800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P-6m2 (187) - 12 - 104.936 - F18= 36(0.0056 4000 3000 d=2.618 d=1.529 (HT) d=3.870 1000 d=1.501 2000 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: TuanK58B HT.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 15 s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 01-089-0460 (C) - Hydrotalcite, syn - (Mg0.667Al0.333)(OH)2(CO3)0.167(H2O)0.5 - Y: 18.37 % - d x by: - W L: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 3.04600 - b 3.04600 - c 22.77200 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 Hình 3.14 Kết chụp nhiễu xạ tia X c c vật liệu HT; HT-CO3/AC; HT2-Cl/AC Giản đồ XRD mẫu HT2/Cl-AC đƣợc thể hình 3.14 Giản đồ thể rõ cấu trúc lớp pha hydrotalcite với pic đặc trƣng với góc 2θ = 11,3; 22,8; 26,5 Khơng thấy xuất pic lạ Khoảng cách d, tính sở pic cao ứng với 2θ = 11,3 xác định đƣợc 7,921 phù hợp với kết đƣợc nghiên cứu công bố HT/Cl [23] Chứng tỏ mẫu tổng hợp có chứa anion Cl- lớp xen 3.3.3 Xác định giá trị pH trung hòa điện vật liệu tối ƣu Bảng 3.8 Kết x c định pHpzc vật liệu pH pHf ∆pH 2,24 2,28 0,04 3,8 6,56 2,74 5,71 7,28 1,58 8,29 8,01 -0,29 10,5 9,02 -1,6 11,85 11,75 -0,09 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 51 Hình 3.15 dƣới cho thấy pHpzc vật liệu 7,5 Từ thấy với pH nhỏ 7,5, bề mặt vật liệu mang điện tích dƣơng, hấp phụ tốt anion F-, PO43- 2,5 pHpzc 1,5 ∆pH 0,5 -0,5 10 11 12 13 pH -1 -1,5 -2 Hình 3.15 Đồ thị x c định pHpzc vật liệu tối ƣu 3.4 Khảo sát khả hấp phụ florua photphat vật liệu tối ƣu 3.4.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ F- PO43- vật liệu tối ưu Cân vật liệu tối ƣu HT2-Cl/AC vào bình chứa dung dịch florua photphat pH – Sau khoảng thời gian lọc dung dịch xác định nồng độ F- PO43- lại dung dịch Kết thu đƣợc nhƣ sau: Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 52 1,2 q(mg/g) 0,8 0,6 0,4 0,2 t (Phút) 0 50 100 Florua 150 200 Photphat 250 300 Hình 3.16 Khảo s t thời gian đạt cân hấp phụ F- v PO43- vật liệu tối ƣu Từ kết cho thấy sau khoảng 120 phút vật liệu hấp phụ bão hòa F- PO43- , nhƣ khảo sát tiến hành với thời gian 120 phút 3.4.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu tối ưu F- PO433.4.2.1 Khảo s t tải trọng cực đại vật liệu tối ƣu FCân xác 1g vật liệu biến tính, lắc 50 ml dung dịch F- có nồng độ khác 120 phút sau đem đo nồng độ F- cịn lại dung dịch từ tính giá trị cần thiết để xây dựng hai mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Ta thu đƣợc kết sau: Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 53 14 Ce/qe 12 y = 0,2316x + 2,0126 R² = 0,9552 10 Ce (mg/l) 0 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 3.17 Đƣờng tuyến tính langmuir vật liệu tối ƣu F2 Ln qe y = 0,634x - 0,7627 R² = 0,8767 1,5 0,5 Ln Ce 0 0,5 1,5 2,5 3,5 -0,5 -1 Hình 3.18 Đƣờng tuyến tính Freundlich vật liệu tối ƣu F- Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 54 Từ phƣơng trình tuyến tính langmuir Freundlich, ta tính đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại Flo vật liệu tối ƣu là: qmax = 1/0,2316 = 4,32 (mg/g) Với hệ số hồi quy R2 hai phƣơng trình tuyến tính Langmuir Freundlich thu đƣợc lần lƣợt 0,95 0,87 cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thích hợp mơ hình Freundlich mơ tả q trình hấp phụ florua vật liệu tối ƣu Nhƣ vậy, từ than hoạt tính vật liệu thơ có tải trọng hấp phụ cực đại 0,24 mg/g, sau biến tính tải trọng hấp phụ cực đại tăng lên 4,32 mg/g Q trình hoạt hóa than hoạt tính làm tăng khả loại bỏ F-, tải trọng tăng lên 18 lần so với vật liệu ban đầu 3.4.2.2 Khảo s t tải trọng cực đại vật liệu tối ƣu PO43Cân vật liệu tối ƣu lắc với dung dịch PO43- có nồng độ khác 120 phút sau đem đo nồng độ PO43- cịn lại dung dịch Từ tính giá trị cần thiết để xây dựng hai mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Ta thu đƣợc kết sau: 35 Ce/qe 30 y = 0,0878x + 1,5329 R² = 0,9991 25 20 15 10 Ce (mg/l) 0 50 100 150 200 250 300 350 Hình 3.19 Đƣờng tuyến tính Langmuir vật liệu PO43- Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 55 Lnqe y = 0,3143x + 0,7263 R² = 0,9101 2,5 1,5 0,5 LnCe 0 Hình 3.20 Đƣờng tuyến tính Freundlich vật liệu PO43Từ hệ số hồi quy R2 hai phƣơng trình tuyến tính Langmuir Freundlich lần lƣợt 0,999 0,910 cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thích hợp mơ hình Freundlich mơ tả q trình hấp phụ photphat vật liệu tối ƣu Nên tải trọng cực đại vật liệu đƣợc tính theo phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thu đƣợc kết nhƣ sau: qmax = 1/0,0878 = 11,39 (mg/g) Nhƣ vậy, từ than hoạt tính ngun khai có tải trọng hấp phụ photphat cực đại 1,11 mg/g, sau biến tính tải trọng hấp phụ cực đại tăng lên 11,39 mg/g Vật liệu tổng hợp đƣợc làm tăng khả loại bỏ PO43-, tải trọng tăng lên 10,26 lần so với vật liệu ban đầu Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 56 KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài luận văn nghiên cứu hấp phụ florua photphat phƣơng pháp tổng hợp hydrotalcite lên than hoạt tính, chúng tơi thu đƣợc số kết sau: Đã tổng hợp đƣợc hydrotalcite với anion xen Cl- CO32- mang lên than hoạt tính Tìm đƣợc vật liệu tối ƣu HT2-Cl/AC Đã so sánh tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu than hoạt tính nguyên khai vật liệu tối ƣu để so sánh Đối với than hoạt tính nguyên khai, tải trọng hấp phục cực đại F- 0,24 mg/g, tải trọng hấp phụ PO43- 1,11 mg/g Vật liệu tối ƣu sau tổng hợp, tải trọng hấp phụ cực đại F- tăng lên 4,32mg/g gấp 18 lần so với vật liệu thô, PO43- tăng lên 11,39mg/g gấp 10,26 lần so với vật liệu thô Xác định đƣợc thời gian cân hấp phụ F- PO43- 2h vật liệu tối ƣu Đã tiến hành nghiên cứu đánh giá đặc trƣng cấu trúc vật liệu phƣơng pháp SEM, XRD Và pHpzc xác định đƣợc 7,5 Do khoảng pH hấp phụ tốt F - PO 3- nằm khoảng từ ≤ pH ≤ 7,5 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Vũ Ngọc Ban (2007), Gi o trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội GS TSKH Lê Huy Bá cộng (2000), Đ c học môi trƣờng, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ v trao đổi ion kĩ thuật xử lí nƣớc v nƣớc thải, NXB Thống kê, Hà Nội Nguyễn Xuân Lăng (2003), “Nghiên cứu xử lý flo cho nƣớc thải nhà máy sản xuất phân lân” B o c o khoa học, Viện Hóa học Cơng nghiệp, Hà Nội Phạm Luận (2007), Gi o trình mơi trƣờng v trắc quan môi trƣờng, Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vơ 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 bƣớc đầu nghiên cứu ô nhiễm flo nƣớc ngầm huyện Ninh Phƣớc-tỉnh Ninh Thuận, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Đặng Trung Thuận, Đặng Trung Tú (2008), Ô nhiễm fluor v bệnh chết r ng Nam Trung B , Đại học Quốc gia Hà Nội, 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 cơng ty cổ phần phân lân Ninh Bình”, Tạp chí Hóa học, 46 (2A), tr 325-330 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 58 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 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 59 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 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 60 PHỤ LỤC BẢNG Bảng 2.5 Đ hấp thụ quang d C (mg/L) 0,2 0,4 Abs 0,026 0,062 dung dịch Florua chuẩn 0,6 0,8 0,086 0,114 Bảng 2.6 Đ hấp thụ quang d 1,2 1,4 0,144 0,171 0,200 dung dịch Photphat chuẩn Nồng độ PO43- (mg/l) 10 15 20 25 30 Abs 0,234 0,352 0,467 0,596 0,704 0,816 Bảng 3.1 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại Florua than hoạt tính ngu ên khai C (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe LnCe Lnqe 5,2 3,76 0.07 52,38 1,33 -2,63 10,1 7,87 0,11 70,85 2,06 -2,20 20,2 17,01 0,16 106,83 2,83 -1,84 39 35,15 0,19 182,63 3,56 -1,65 60 55,67 0,22 257,09 4,02 -1,53 80,1 75,90 0,21 362,11 4,33 -1,56 102 97,69 0,22 453,09 4,58 -1,53 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 61 Bảng 3.2 Kết khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại PO - than hoạt tính ngu ên khai Co (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe LnCe Lnqe 10,40 6,89 0,18 39,34 1,93 -1,74 48,14 38,73 0,47 82,41 3,65 -0,76 109.10 93,29 0,79 118 4,53 -0,23 157,24 138,01 0,96 143,53 4,92 -0,04 206,24 185,73 1,02 181,08 5,22 0,03 292,69 272,18 1,02 265,37 5,61 0,03 424,44 403,93 1,02 393,83 6,00 0,03 517,73 497,43 1,1 490,11 6,21 0,02 Bảng 3.3 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ Florua vật liệu HT-CO3/AC Vật liệu Nồng độ F- ban đầu Nồng độ F- cân Tải trọng hấp (mg/l) (mg/l) phụ (mg/g) AC0 5,62 3,97 0,08 HT1-CO3/AC 5,62 3,59 0,10 HT2-CO3/AC 5,62 2,61 0,15 HT3-CO3/AC 5,62 1,03 0,23 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 62 Bảng 3.4 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ photphat vật liệu HT-CO3/AC Nồng độ PO43- ban Nồng độ PO43- cân Tải trọng hấp đầu (mg/l) (mg/l) phụ (mg/g) AC0 10,95 8,73 0,22 HT1-CO3/AC 10,95 0,52 1,04 HT2-CO3/AC 10,95 0,52 1,05 HT3-CO3/AC 10,95 0,56 1,04 Vật liệu Bảng 3.5 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ Florua vật liệu HT-Cl/ACl Nồng độ F- ban đầu Nồng độ F- cân Tải trọng hấp (mg/l) (mg/l) phụ (mg/g) AC0 5,62 3,97 0,08 HT1-Cl 5,62 0,015 0,279 HT2-Cl 5,62 0,04 0,278 HT3-Cl 5,62 0,06 0,277 Vật liệu Bảng 3.6 Kết khảo s t khả n ng hấp phụ Photphat vật liệu Mg – Al/Cl than hoạt tính Nồng độ PO43- ban Nồng độ PO43- cân Tải trọng hấp đầu (mg/l) (mg/l) phụ (mg/g) HT1-Cl 10,95 0,098 1,085 HT2-Cl 10,95 0,056 1,089 HT3-Cl 10,95 0,063 1,088 Vật liệu Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 63 Bảng 3.7 Khảo s t khả n ng hấp phụ F- nung vật liệu c c nhiệt đ kh c Vật liệu Chƣa nung Nung 250oC Nung 350oC q (mg/g) q (mg/g) q (mg/g) F- PO43- F- PO43- F- PO43- HT2-CO3/AC 0,15 1,05 0,18 1,063 0.19 1.065 HT2-Cl/AC 0,278 1,088 0,81 1,094 0.80 1.095 Bảng 3.9 Khảo s t thời gian hấp phụ cân F- vật liệu tối ƣu Thời gian (phút) Co (mg/l) Ce (mg/l) q (mg/g) 5,2 5,2 30 5,2 3,8 0,068 60 5,2 1,8 0.169 90 5,2 0,68 0,226 120 5,2 0,08 0,255 180 5,2 0,05 0,257 240 5,2 0,05 0,258 Bảng 3.10 Khảo s t thời gian hấp phụ PO43- đạt cân vật liệu tối ƣu Thời gian (phút) Co (mg/l) Ce (mg/l) q (mg/g) 10 10 30 10 0,35 0,96 60 10 0,23 0,98 90 10 0,14 0,99 120 10 0,13 0,99 150 10 0,14 0,99 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 64 Bảng 3.11 Khảo s t tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu tối ƣu với FCo (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe (g/l) Ln Ce Ln qe 4,39 0,29 0,20 1,44 -1,22 -1,58 11,45 1,71 0,49 3,51 0,54 -0,72 23,88 3,42 1,02 3,34 1,23 0,02 45,24 6,84 1,92 3,56 1,92 0,65 60,71 8,99 2,59 3,48 2,19 0,95 84,31 18,16 3,31 5,49 2,89 1,19 108,89 40,22 3,43 11,71 3,69 1,23 Bảng 3.12 Khảo s t tải trọng cực đại vật liệu tối ƣu PO43Co (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe (g/l) Ln Ce Ln qe 11,08 0,87 0,51 1,69 -0,14 -0,67 54,12 4,12 2,5 1,65 1,42 0,92 107,82 9,53 4,91 1,94 2,25 1,59 161,73 28,40 6,67 4,26 3,35 1,89 218,20 52,39 8,29 6,32 3,96 2,11 308,08 117,05 9,55 12,26 4,76 2,26 431,28 217,60 10,68 20,37 5,38 2,37 524,15 308,33 10,79 28,57 5,73 2,38 Nguyễn Quang Tuấn – Cao học K25 Trang 65 ... hydrotalcite để xử lý triệt để ion độc hại nƣớc, hạn chế đƣợc chi phí sản xuất chúng tơi thực đề tài: ? ?Nghiên cứu điều chế hydrotalcite làm vật liệu hấp phụ xử lý ion độc hại môi trường nước? ?? CHƢƠNG... NHIÊN Nguyễn Quang Tuấn NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ HYDROTALCITE LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION ĐỘC HẠI TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC Chun ngành: Hóa Mơi Trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG... liệu hấp phụ từ dung dịch bề mặt phân cách pha xung quanh hạt vật liệu hấp phụ, đƣợc gọi chuyển khối + Hấp phụ ion F- bề mặt hạt + Các ion F- trao đổi với cấu trúc bên hạt vật liệu hấp phụ, phụ