Trong nghiên cứu này, các hạt nano oxit trên cơ bản là oxit sắt (nano oxit phèn sắt) lần đầu tiên được tổng hợp từ nước nhiễm phèn sắt bằng phương pháp thủy nhiệt dưới sự hỗ trợ của thiết bị nung vi sóng và được ứng dụng làm chất hấp phụ asen từ nước ngầm. Báo viết này đã mở đường cho ứng dụng nước phèn vào phục vụ đời sống.
An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH HẤP PHỤ ASEN CỦA CÁC HẠT NANO ĐƯỢC TỔNG HỢP TỪ NƯỚC PHÈN SẮT Nguyễn Trung Thành1, Phan Phước Toàn1 Trường Đại học An Giang Thông tin chung: Ngày nhận bài: 18/05/2017 Ngày nhận kết bình duyệt: 16/11/2017 Ngày chấp nhận đăng: 12/2017 Title: Synthesis nanoparticles from alum-water with high iron concentration and their arsenic absorption activity Keywords: Arsenic adsorption, alloy oxide nanostructures, groundwater, alum-water Từ khóa: Hấp phụ asen, nano hỗn hợp oxit, nước ngầm, nước phèn ABSTRACT In this study, nano structural oxide material (basically on iron oxide) - NSOM is synthesized from alum - water by the hydrothermal method with assistant of microwave; and characterized with XRD, FTIR, TEM measurements in the first time The NSOM is applied as a novel adsorbent for arsenic removal from groundwater The experiment operations show that the NSOM showed very high arsenic capacity Especially, the arsenic adsorption capacity of NSOM is higher ~1.2 fold than that of nano ferric material basically on the same amount of adsorbent in the same experiment conditions The enhanced arsenic capacity of NSOM can be due to the NSOM is contained an alloy oxide structure, including ferric oxide and SiO2 The interaction of ferric oxide and silica can be taken place This interaction can activate the positive charge to ferric adsorption sites toward arsenic adsorption facilities This research has arisen an alum-water application to serve human life TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, hạt nano oxit oxit sắt (nano oxit phèn sắt) lần tổng hợp từ nước nhiễm phèn sắt phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ thiết bị nung vi sóng ứng dụng làm chất hấp phụ asen từ nước ngầm Thành phần nước nhiễm phèn đặc trưng nano oxit phèn sắt (bao gồm TEM, XRD, FTIR) thực đầy đủ báo cáo Trong vai trò chất hấp phụ, nano oxit phèn sắt cho thấy khả hấp phụ asen từ nước ngầm cao cao gấp ~1,2 lần so với nano oxit sắt tính đơn vị khối lượng chất hấp phụ Điều nano oxit phèn sắt có cấu trúc "alloy" (dung dịch rắn) nhiều loại oxit kim loại khác nhau, có SiO2 Nhờ tương tác qua lại oxit sắt oxit silic làm tâm hấp phụ (oxit sắt) tích điện dương dễ dàng hấp phụ cấu tử asen nước ngầm Báo cáo mở đường cho ứng dụng nước phèn vào phục vụ đời sống học, hóa lý hóa sinh thường áp dụng như: oxi hóa/kết tủa; đơng tụ/kết tủa; lọc nano (nanofiltration) thẩm thấu ngược, điện phân, hấp phụ, trao đổi ion, tuyển nổi; chiết dung môi xử lý sinh học (Cao & cs., 2012; Gupta & cs., 2013; Lê Hoàng Việt & cs., 2013; Nguyễn Trung Thành GIỚI THIỆU Hiện nay, việc loại bỏ asen nước cần thiết để bảo vệ sức khỏe cho người sử dụng giải vấn đề nước nông thôn Để loại bỏ asen mơi trường nước, kỹ thuật hóa 59 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 & cs., 2014) Hầu hết kỹ thuật cho thấy khả loại bỏ asen định Trong đó, phương pháp hấp phụ đánh giá cao sử dụng phổ biến để loại bỏ asen; chi phí thực thấp (bao gồm chi phí đầu tư vận hành), có khả loại bỏ asen nồng độ cao (tùy thuộc vào kỹ thuật chế tạo vật liệu hấp phụ), chất hấp phụ tái sử dụng nhiều lần tạo chất độc hại sau trình xử lý (Addo Ntim & cs., 2011; Nguyễn Trung Thành & cs., 2014) Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ asen, hiệu trình phụ thuộc lớn vào kỹ thuật chế tạo vật liệu kinh nghiệm người tổng hợp vật liệu Ngồi ra, thời gian cho q trình hấp phụ hóa học asen đạt cân diễn chậm (Cao & cs., 2012) Do đó, việc tìm kiếm vật liệu tiên tiến hấp phụ asen thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học dụng nước phèn vào khoa học, đời sống chưa khám phá Trong nghiên cứu này, vật liệu nano có thành phần hỗn hợp oxit sắt, oxit silic, oxit nhơm… (đây ngun tố có hàm lượng cao nước phèn) lần tổng hợp phương pháp thủy nhiệt hệ thống lị vi sóng điều khiển tự động chứng minh có hoạt tính cao q trình hấp phụ asen từ nước ngầm VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu 2.1.1 Hóa chất Axit clohydric (HCl - 36% thể tích - xuất xứ Trung Quốc); NaOH; glycerol - (được cung cấp Công ty Merck) nước khử ion (DI water); sử dụng trình tổng hợp chất hấp phụ KBr, dung dịch asen, nhôm, silic, canxi, magie sắt chuẩn (được cung cấp Công ty Merck) sử dụng phân tích đặc trưng vật liệu đánh giá hàm lượng nhôm, silic, canxi, magie, sắt asen mẫu thí nghiệm Gần đây, vật liệu nano oxit sắt (ví dụ, -Fe2O3; nano oxit sắt carbon nanotube, chitosan hỗn hợp oxit sắt với oxit khác, ) cho thấy hiệu hấp phụ asen tốt (Addo Ntim & cs., 2011; Cao & cs., 2012; Gupta & cs., 2013) có triển khai thực tế nước tiên tiến giới (Gupta & cs., 2013) Tuy nhiên, Việt Nam, vật liệu chưa nghiên cứu áp dụng rộng rãi thực tế Nhìn chung, vật liệu hấp phụ thường chế tạo thành hạt có kích thước nano hạt nano gắn bề mặt chất mang; địi hỏi chất mang phải có diện tích bề mặt lớn tương tác mạnh với hạt Mục đích việc làm tăng diện tích tiếp xúc tăng độ bền hạt hấp phụ Kết việc hiệu hấp phụ asen vật liệu tăng lên kể 2.1.2 Nước tự nhiên nhiễm phèn Nước tự nhiên nhiễm phèn thu nhận trực tiếp từ nhà dân huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh Các cơng đoạn bao gồm lấy mẫu, bảo quản mẫu (thêm axit H2SO4 đậm đặc - mL/1 lít nước phèn theo TCVN 6663:2011) (Bộ Khoa học Công nghệ, 2008; 2011) làm mẫu (sử dụng giấy lọc) tiến hành trước sử dụng nước phèn làm nguyên liệu tổng hợp hạt nano cho nghiên cứu 2.1.3 Mẫu nước ngầm Trong thí nghiệm, mẫu nước ngầm nhiễm asen lấy từ giếng khoan có độ sâu ~ 20 m Chợ Vàm, Phú Tân, tỉnh An Giang, Việt Nam Các mẫu nước ngầm thu trạm nước ngầm Trước phân tích chất lượng nước, yêu cầu lưu trữ mẫu nước ngầm thực theo hướng dẫn TCVN 5993-1995 (Chất lượng nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn bảo quản xử lý mẫu) TCVN 6000-1995 (Chất lượng Nước phèn biết dạng nước tự nhiên có hai dạng chủ yếu, nước phèn sắt nước phèn nhơm Việc phân loại dựa vào thành phần hóa học có nước phèn Đối với phèn sắt, nước phèn chứa chủ yếu ion sắt Nước phèn đất phèn ảnh hưởng tiêu cực đến trình sản xuất nơng nghiệp, khan nước Cho đến việc khai thác ứng 60 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm) Cụ thể mL dung dịch HNO3 63% (sản xuất Trung Quốc) cho vào mẫu nước ngầm (1 lít) để đạt pH ~ sau mẫu nước ngầm bảo quản điều kiện oC ống Teflon làm mát đến nhiệt độ phịng Một hỗn hợp huyền phù có màu vàng cam thu sau công đoạn Sau đó, hỗn hợp huyền phù ly tâm (15.000 vòng/phút) rửa nhiều lần với nước DI; khối bùn nhão thu sau trình Nano oxit sắt thu sau sấy khối bùn nhão 80 oC thời gian Mẫu nano oxit sắt lưu trữ bình hút ẩm để chuẩn bị cho thí nghiệm 2.2 Phương pháp 2.2.1 Tổng hợp vật liệu hấp phụ Tổng hợp hạt nano oxit sắt hạt nano từ nước phèn thực thiết bị phá mẫu vi sóng Q trình tổng hợp mơ tả sau: - Tổng hợp hạt nano từ nước phèn: trình tổng hợp tiến hành trình tổng hợp nano oxit sắt Cách chuẩn bị nguyên liệu sau: mmol urea hòa tan vào 45 mL nước phèn 15 mL etylen glycol Lưu ý nước phèn xem nguồn cung cấp ion sắt (cũng ion khác có nước phèn) cho trình tổng hợp vật liệu Thành phần hóa học nước phèn liệt kê Bảng - Tổng hợp hạt nano oxit sắt (III): hòa tan mmol FeCl3 mmol urea vào dung môi (gồm 45 mL nước DI 15 mL etylen glycol) khuấy Ống Teflon chứa hỗn hợp có màu cam suốt chuyển vào lị phá mẫu vi sóng nung nhiệt độ 140 oC Sau thời gian nung giờ, Bảng Các thành phần hóa học nước phèn Tên nguyên tố Nồng độ ban đầu (mg/L) Nồng độ sau tổng hợp (mg/L) Fe 40,44 Không phát Al 5,37 Không phát Ca 185,6 123,2 Mg 450,85 410,0 Si 6,083 Không phát 2.2.2 Thực nghiệm hấp phụ asen từ nước ngầm 2.2.3 Xác định nồng độ ion asen, sắt, silic, nhôm, canxi magie Đối với thí nghiệm nghiên cứu khả loại bỏ asen từ nước ngầm, mẫu vật liệu nano oxit sắt nano tổng hợp từ nước phèn khảo sát mẫu nước ngầm thực tế (có nồng độ ban đầu 100 µg/L) điều kiện cố định như: thể tích nước ngầm 50 mL lượng chất hấp phụ 50 mg (đối với thí nghiệm xác định thời gian lấy mẫu thích hợp) 10 mg (đối với thí nghiệm xác định dung lượng hấp phụ asen) Sau thời gian hấp phụ asen, chất hấp phụ tách cách ly tâm (10.000 vòng/phút) dung dịch chiết sau ly tâm tiến hành phân tích hàm lượng asen để đánh giá hiệu hấp phụ Nồng độ asen thí nghiệm hấp phụ asen hàm lượng sắt, silic, nhôm, canxi magie mẫu nước phèn nano oxit nước phèn xác định phương pháp phát xạ lửa với máy ICP (Industively coupled plasma; iCap-6000, Thermal) Các dung dịch asen, sắt, silic, nhôm, canxi magie chuẩn pha chế từ dung dịch chuẩn Công ty Merck để xây dựng đường chuẩn phục vụ cho việc xác định hàm lượng asen, sắt, silic, nhôm, canxi magie 61 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 2.2.4 Phân tích đặc trưng mẫu hấp phụ; V thể tích nước ngầm nghiên cứu hấp phụ (50 mL); m khối lượng vật liệu hấp phụ sử dụng (10 mg) Các phổ nhiễu xạ tia X mẫu thực thực với máy D2 Phaser XRD 300 W, bước gốc quay 0,05o, bước thời gian 30 s sử dụng nguồn phát xạ Cu Kα (λ= 1,5406 Å) Hình dạng kích thước hạt nano oxit sắt nano oxit phèn sắt chụp ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Đặc trưng thành phần hóa học bề mặt mẫu thực phương pháp quang phổ hồng ngoại (FTIR) với máy Alpha – Bruker KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp nano oxit sắt nano oxit phèn sắt Các vật liệu hấp phụ tổng hợp theo qui trình mơ tả phần thực nghiệm Quy trình tổng hợp vật liệu nghiên cứu phát triển theo phương pháp Zhenhua Wei Tuy nhiên, trình tổng hợp, glycerol thay etylen glycol Ở đây, phương pháp Zhenhua Wei (Zhenhua Wei & cs., 2012) chọn làm phương pháp cho tổng hợp nano oxit phèn sắt tương thích dung môi; nồng độ sắt dạng muối sắt q trình tổng hợp 2.2.5 Tính tốn hiệu hấp phụ asen chất hấp phụ Hiệu xử lý asen nước ngầm tính tồn dựa vào công thức sau: H% Co Ce 100 Co Trong q trình tổng hợp, urea đóng vai trị chất hydroxyt hóa ion sắt dung dịch etylen glycol đóng vai trị chất hoạt động bề mặt để điều chỉnh hình dạng hạt nano oxit sắt (như xác định nghiên cứu Zhenhua Wei (Zhenhua Wei & cs., 2012)) Cơ chế hydroxyt hóa ion sắt urea trình bày bên Xác định khả hấp phụ asen từ nước ngầm vật liệu: q Co C e V m Trong đó, Co Ce nồng độ asen ban đầu sau tiếp xúc 40 phút vật liệu o CO(NH2)2 + H2O 140 C NH4OH + FeCl3 CO2 + NH4OH NH4Cl + Fe(OH)3 Trong nghiên cứu này, thiết bị phá mẫu vi sóng lần sử dụng tổng hợp nano oxit sắt nano oxit phèn sắt phương pháp thủy nhiệt Thiết bị phá mẫu vi sóng sử dụng có nhiều ưu điểm vượt trội so với thiết bị sử dụng tổng hợp oxit sắt trước đây, như: (i) thời gian tổng hợp mẫu nhanh (do sử dụng vi sóng) (Ho V.T.T & cs., 2011); (ii) theo dõi thơng số bình phản ứng cài đặt nhiệt độ áp suất theo yêu cầu tổng hợp; (iii) tổng hợp nhiều mẫu đồng thời; điều thuận lợi cho việc thực nghiệm cần theo dõi ảnh hưởng yếu tố khác (nhiệt độ, áp suất, tốc độ nâng nhiệt thời gian nung) đến trình tổng hợp hoạt tính hấp phụ/xúc tác 62 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 A B Hình Ảnh TEM nano oxit sắt (A) nano oxit phèn sắt (B) cao Tuy nhiên, so sánh với kết trước đây, Zhenhua Wei cs (2012) thu hạt nano oxit sắt có hình dạng nest - like (như tổ yến, hạt có hình cầu rỗng tạo thành từ hạt nano hình que nhỏ hơn) kích thước hạt nano oxit sắt nest - like > 400 nm 3.2 Các đặc trưng TEM vật liệu Các ảnh TEM mẫu vật thể Hình Nhìn chung, mẫu nano oxit sắt (Hình 1A) nano oxit phèn sắt (Hình 1B) có kích thước nano < 50 nm Đối với hạt nano oxit sắt, mẫu thu có hình dạng flower - like (như bơng hoa) có mức độ đồng hình dạng Bảng So sánh sản phẩm nano oxit sắt nghiên cứu nghiên cứu Zhenhua Wei Nano oxit sắt Phương pháp tổng hợp Hố chất điều khiển hình dạng Trong nghiên cứu Phương pháp thuỷ nhiệt có hỗ trợ vi sóng Etylen glycol Hình dạng hạt Kích thước hạt trung bình < 50 nm Flower - like (hạt có hình cầu tạo thành từ hạt nano hình cầu) Trong nghiên cứu Zhenhua Wei cs (2012) Phương pháp thuỷ nhiệt với thiết bị autoclave Glycerol ~ 400 nm Nest - like (hạt có hình cầu rỗng tạo thành từ hạt nano hình que nhỏ hơn) 63 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 số 100 hạt) Sự khác biệt (so với mẫu nano oxit sắt) nước phèn chứa nhiều cấu tử khác ngồi ion sắt; ví dụ silic, nhơm, canxi, magie thể Bảng 1; có tốc độ hydroxyt khả tạo phức với etylen glycol khác Do đó, bị hydroxyt hóa, hydroxyt ion dễ dàng tách khỏi dung dịch kích thước nhỏ đóng vai trị hạt mầm cho q trình hình thành hạt nano; với lượng mầm lớn điều khiển tồn q trình tạo oxit (kể hình dạng kích thước hạt nano thành phẩm) Với lượng hạt mầm đủ lớn giúp hạt nano tổng hợp từ nước phèn nhỏ so với hạt nano oxit sắt Như vậy, sản phẩm nano oxit sắt nghiên cứu có khác biệt lớn so với sản phẩm nano oxit sắt nghiên cứu Zhenhua Wei cs (2012) Sự khác biệt sản phẩm nano oxit sắt tổng kết Bảng Sự khác biệt giải thích sau: Về hình dạng hạt nano oxit sắt, khác biệt khác biệt hoá chất điều khiển hình dạng hạt nano oxit sắt sử dụng tổng hợp Tuy nhiên, hình dạng oxit sắt hai nghiên cứu đạt kết hợp hạt nano có kích thước nhỏ Sự kết hợp chất điều khiển hình dạng (glycerol etylen glycol) hấp phụ bề mặt hạt nano oxit sắt có kích thước nhỏ liên kết (bằng cách tạo phức chất) hạt nano oxit sắt nhỏ lại với để hình thành hình dạng sau (nest - like flower - like) thấy Hình 1A Ngồi ra, kết phân tích nồng độ cấu tử dịch nước phèn trước sau trình tổng hợp hạt nano oxit phèn sắt (xem Bảng 1) cho thấy rằng, hầu hết cấu tử dung dịch chuyển hoàn toàn vào cấu trúc hạt nano oxit phèn sắt Do nói phương pháp thủy nhiệt cho hiệu cao trình tổng hợp nano oxit phèn sắt Về kích thước hạt, hạt nano oxit sắt nghiên cứu có kích thước hạt trung bình (~ 30 nm, tính tổng số 100 hạt) nhỏ so với hạt oxit sắt nghiên cứu Zhenhua Wei cs (2012) Điều vật liệu tổng hợp phương pháp thuỷ nhiệt có hỗ trợ vi sóng Như đề cập trên, vi sóng giúp phản ứng diễn nhanh so với phản ứng thực nguồn lượng khác Chính hạt mầm hydroxyt sắt tạo nhiều giai đoạn tạo mầm kết hạt nano oxit sắt cho kích thước nhỏ (Nguyễn Trung Thành & cs., 2014) 3.3 Đặc trưng FTIR vật liệu Đặc trưng phổ hồng ngoại (FTIR) mẫu nano oxit sắt nano oxit phèn sắt thể Hình Từ Hình cho thấy peak số sóng 580, 630 cm-1 đặc trưng cho dao động Fe-O-Fe (Shen & cs., 2012); nhiên, mẫu nano oxit phèn sắt quan sát thấy peak lạ (so với mẫu nano oxit sắt) số sóng 760 1100 cm-1 tương ứng mũi dao động Al-O (Reshetenko & cs., 2004) Si-O (Shen & cs., 2012) Nhìn chung, mẫu nano oxit phèn sắt hợp phần oxit khác nhau, oxit sắt chiếm tỷ lệ cao Đối với hạt nano oxit phèn sắt (Hình 1B), mẫu thu có nhiều hình dạng khác octaheron, hình cầu hình khơng xác định; kích thước hạt trung bình ~19 nm (tính tổng 64 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 Hình Phổ FTIR nano oxit sắt nano oxit phèn sắt sắt biết tương ứng nhiễu xạ oxit silic (Deng & cs., 2007), oxit nhôm (Masue & cs., 2006) Ngồi ra, từ phổ nhiễu xạ kích thước hạt nano tính từ cơng thức Bragg (xin xem phần thực nghiệm) kết tính toán thể Bảng Điều thú vị hạt nano oxit phèn sắt có kích thước nhỏ kích thước hạt nano oxit sắt kết hồn tồn tương thích với kết xác định kích thước hạt từ hình TEM (Hình 1) 3.4 Đặc trưng XRD vật liệu Tiếp theo mẫu vật liệu theo dõi đặc trưng phương pháp nhiễu xạ tia X Phổ nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu thể Hình Từ phổ nhiễu xạ tia X kết luận mẫu oxit sắt oxit phèn sắt có cấu trúc tinh thể Các phổ thu nhận peak nhiễu xạ đặc trưng cho nhiễu xạ oxit sắt; nhiên mẫu nano oxit phèn sắt xuất peak nhiễu xạ khác biệt 2θ khoảng 23o, 41o 50o so với phổ nhiễu xạ tia X mẫu oxit Bảng Kích thước hạt nano oxit sắt nano oxit phèn sắt Vật liệu Kích thước hạt (nm) Kích thước hạt (nm) (tính từ phổ nhiễu xạ tia X) (xác định từ hình TEM) Nano oxit sắt 32,4 30 Nano oxit phèn sắt 21,3 19 Hình Phổ nhiễu xạ tia - X nano oxit sắt (1) nano oxit phèn sắt (2) Trong * mũi nhiễu xạ oxit sắt (III) 65 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu hấp phụ định tốc độ lọc triển khai ứng dụng vật liệu vào thực tiễn Hình cho thấy ảnh hưởng thời gian tiếp xúc vật liệu hấp phụ nước ngầm Kết thực nghiệm cho thấy rằng, vật liệu hấp phụ đạt đến trạng thái cân sau thời gian 40 phút thời gian đạt cân tương đương với kết nghiên cứu trước (Wu & cs., 2012) Tuy nhiên, hiệu hấp phụ asen vật liệu nano oxit phèn sắt cao so với hiệu hấp phụ asen vật liệu nano oxit sắt thời điểm Điều giải thích sau Từ kết nhận Hình 4, thí nghiệm so sánh/đánh giá hiệu hấp phụ asen cho vật liệu khác thực mốc thời gian lưu 40 phút 3.5 Hoạt tính hấp phụ asen Tiếp theo vật liệu kiểm tra hoạt tính hấp phụ asen từ nước ngầm Ở nước ngầm thật chọn với mục đích khảo sát hoạt tính hấp phụ asen vật liệu điều kiện ảnh hưởng thật yếu tố ngẫu nhiên bao gồm cạnh tranh hấp phụ đồng thời ion kim loại nặng cấu tử khác có nước ngầm q trình hấp phụ asen Thêm vào đó, giá trị pH ban đầu nước phèn (pH ~7) giữ nguyên cho tất thí nghiệm Điều giúp đánh giá khả thật vật liệu tiền đề có ý nghĩa lớn triển khai ứng dụng vật liệu thực tiễn Thực nghiệm khảo sát hoạt tính hấp phụ asen từ nước ngầm tiến hành điều kiện tĩnh Xin xem thêm phần thực nghiệm để biết thêm chi tiết 3.5.1 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu hấp phụ Hình Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến hiệu hấp phụ 3.5.2 So sánh hoạt tính hấp phụ asen vật liệu sử dụng lượng vật liệu hấp phụ nhỏ (trong lượng vật liệu sử dụng 10 mg) để hàm lượng As bị loại bỏ khỏi dung dịch < 90% cố định thông số khác (thời gian hấp phụ 40 phút pH trung tính) Cách tính dung lượng hấp phụ asen vật liệu trình bày chi tiết phần thực nghiệm Trong nghiên cứu này, khái niệm "dung lượng asen bị hấp phụ" sử dụng để thể hàm lượng asen bị hấp phụ đơn vị khối lượng sắt Ngoài ra, để xác định dung lượng asen bị hấp phụ, thí nghiệm tiến hành với điều kiện 66 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 Hình So sánh hiệu hấp phụ asen nano oxit phèn sắt nano oxit sắt Kết tính tốn dung lượng hấp phụ asen vật liệu thể Hình Từ kết Hình cho thấy rằng, dung lượng hấp phụ asen nano oxit phèn sắt cao so với dung lượng hấp phụ asen nano oxit sắt Điều khác biệt thành phần hóa học nano oxit sắt nano oxit phèn sắt Như thể thành phần hóa học mẫu nước phèn phổ nhiễu xạ tia X nano oxit phèn sắt mẫu nano oxit phèn sắt chứa cấu tử khác (ngoài sắt) như: silic nhơm Chính pha tạp cấu tử nhôm (Masue & cs., 2006) silic (Francesco Arenaa & cs., 2005) cấu trúc oxit sắt làm tăng hiệu hấp phụ asen Sự diện silic cấu trúc oxit sắt làm tăng hiệu hấp phụ asen giải thích sau: tương tác mạnh silic oxit oxit sắt làm tăng khả tích điện dương bề mặt oxit sắt; chế trình trình bày Hình Kết q trình tích điện dương bề mặt oxit sắt làm tăng hiệu hấp phụ asen so với vật liệu nano oxit sắt Hình Mơ tả tương tác mạnh chất mang oxit oxit sắt (Francesco Arenaa & cs., 2005) phèn sắt cao so với vật liệu nano oxit sắt tương tác điện tử oxit sắt oxit có cấu trúc (ví dụ oxit silic, oxit canxi ) Vật liệu nano oxit phèn sắt đánh giá dạng vật liệu có đầy triển vọng để triển khai áp dụng thực tế Tạo điều kiện ứng dụng/khai thác nước phèn nhiễm sắt nguyên liệu để sản xuất vật liệu quí giá KẾT LUẬN Các vật liệu nano oxit sắt nano oxit phèn sắt tổng hợp thành công đặc trưng phân tích đại TEM, FTIR XRD Vật liệu nano oxit phèn sắt cho hiệu hấp phụ cao asen từ nước ngầm so với hiệu hấp phụ asen nano oxit sắt Ở đây, dung lượng hấp phụ asen vật liệu nano oxit 67 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol 18 (6), 59 – 68 Lời cảm tạ: Chân thành cảm ơn Đại học An Giang hỗ trợ thiết bị phân tích để hồn thành nghiên cứu Oxygen Reduction Reaction Journal of the American Chemical Society, 11716 Lê Hoàng Việt, N H C., Huỳnh Long Toản & Phan Thanh Thuận (2013) Xử lý nước đất ô nhiễm arsenic qui mơ hộ gia đình Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 25(A), 36 - 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Addo Ntim, S & S Mitra (2011) Removal of Trace Arsenic To Meet Drinking Water Standards Using Iron Oxide Coated Multiwall Carbon Nanotubes Journal of Chemical & Engineering Data, 56(5), 2077 - 2083 Masue, Y., Loeppert, R H & Kramer, T A (2006) Arsenate and Arsenite Adsorption and Desorption Behavior on Coprecipitated Aluminum: Iron Hydroxides Environmental Science & Technology, 41(3), 837 Bộ Khoa học Công nghệ (2008) TCVN 66633:2008 - Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản xử lý mẫu Nguyễn Trung Thành, Võ Đan Thanh & Phan Phước Tồn (2014) Giải pháp thích hợp để loại bỏ asen nước ngầm vùng nông thôn Việt Nam Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 33(A), 101 - 108 Bộ Khoa học Công nghệ (2011) TCVN 66631:2011 - Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu kỹ thuật lấy mẫu Cao, C.Y., J Qu & et al (2012) Low-Cost Synthesis of Flowerlike α-Fe2O3 Nanostructures for Heavy Metal Ion Removal: Adsorption Property and Mechanism Langmuir, 28(9), 4573 - 4579 Reshetenko, T V., Avdeeva, L B., Khassin, A A., Kustova, G N., Ushakov, V A., Moroz, E M., Shmakov, A N., Kriventsov, V V., Kochubey, D I., Pavlyukhin, Y T., Chuvilin, A L & Ismagilov, Z R (2004) Coprecipitated iron-containing catalysts (FeAl2O3, Fe-Co-Al2O3, Fe-Ni-Al2O3) for methane decomposition at moderate temperatures I Genesis of calcined and reduced catalysts Appl Catal A: Gen., 268 (1-2), 127 Deng, Y., Qi, D., Deng, C., Zhang, X & Zhao, D (2007) Superparamagnetic HighMagnetization Microspheres with an Fe3O4SiO2 Core and Perpendicularly Aligned Mesoporous SiO2 Shell for Removal of Microcystins Journal of the American Chemical Society, 130(1), 28 Shen, M., H Cai, & et al (2012) Facile one-pot preparation, surface functionalization, and toxicity assay of APTS-coated iron oxide nanoparticles Nanotechnology, 23(10), 105601 Francesco Arenaa, G G., Gianmario Martrab, Salvatore Colucciab, Lorenzo Stievanoc, Lorenzo Spadarod, Pio Famularia & Adolfo Parmalianaa (2005) Structure and reactivity in the selective oxidation of methane to formaldehyde of low-loaded FeOx/SiO2 catalysts Journal of Catalysis, 231, 365 - 380 Wei, Z., Xing, R., Zhang, X., Liu, S., Yu, H & Li, P (2012) Facile Template-Free Fabrication of Hollow Nestlike α-Fe2O3 Nanostructures for Water Treatment ACS Applied Materials & Interfaces, 5(3), 598 Gupta, A., M Yunus & Nalini Sankararamakrishnan (2013) Chitosan - and Iron–Chitosan-Coated Sand Filters: A CostEffective Approach for Enhanced Arsenic Removal Industrial & Engineering Chemistry Research, 52(5), 2066 - 2072 Wu, Z., W Li & et al (2012) General and Controllable Synthesis of Novel Mesoporous Magnetic Iron Oxide@Carbon Encapsulates for Efficient Arsenic Removal Advanced Materials, 24(4), 485 - 491 Ho, V T T., Pan, C.J., Rick, J., Su, W.N & Hwang, B.J (2011) Nanostructured Ti0.7Mo0.3O2 Support Enhances Electron Transfer to Pt: High-Performance Catalyst for 68 ... liệu hấp phụ Tổng hợp hạt nano oxit sắt hạt nano từ nước phèn thực thiết bị phá mẫu vi sóng Q trình tổng hợp mơ tả sau: - Tổng hợp hạt nano từ nước phèn: trình tổng hợp tiến hành trình tổng hợp nano. .. So sánh hiệu hấp phụ asen nano oxit phèn sắt nano oxit sắt Kết tính toán dung lượng hấp phụ asen vật liệu thể Hình Từ kết Hình cho thấy rằng, dung lượng hấp phụ asen nano oxit phèn sắt cao so với... gian lưu 40 phút 3.5 Hoạt tính hấp phụ asen Tiếp theo vật liệu kiểm tra hoạt tính hấp phụ asen từ nước ngầm Ở nước ngầm thật chọn với mục đích khảo sát hoạt tính hấp phụ asen vật liệu điều kiện