Luận văn thạc sĩ phân tích asen và bước đầu nghiên cứu phương pháp xử lý bằng vật liệu đá ong biến tính

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM  VI XUÂN KHÁNH PHÂN TÍCH ASEN VÀ BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG VẬT LIỆU ĐÁ ONG BIẾN TÍNH Chun ngành: Hố phân tích Mã số: 60.44.0118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Văn Ri Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Ri Các số liệu kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố Tác giả luận văn Vi Xuân Khánh Xác nhận trƣởng khoa Xác nhận Chủ tịch HĐ chấm luận văn TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS TS Lê Hữu Thiềng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Ri giao đề tài tận tình hƣớng dẫn em suốt trình làm đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Hóa Học , thầy cô giáo, anh chị , bạn bè tổ mơn hóa phân tích – Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trình làm khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, ngƣời thân đồng nghiệp quan tâm, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, ngày 26 tháng 05 năm 2013 Vi Xuân Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan Lời cảm ơn MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN ii DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN iii MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.2 Tính chất vật lý asen 1.3.Tính chất hóa học asen hợp chất asen 1.3.1 Tính chất hóa học nguyên tố asen [12] 1.3.2.Tính chất hóa học hợp chất asen 1.4 Các dạng tồn asen tự nhiên 1.4.1 Asen vỏ trái đất [10] 1.4.2 Asen đất trầm tích [28] 1.4.3 Asen nƣớc [29] 1.4.4 Asen thể ngƣời động vật 10 1.5 Độc tính asen 11 1.5.1 Sự chuyển hóa asen thể 11 1.5.2 Độc tính asen 12 1.6 Tình trạng nhiễm asen 15 1.6.1 Tình trạng nhiễm asen giới 15 1.6.2 Tình trạng nhiễm asen Việt Nam 17 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii Một số phƣơng pháp phân tích xử lý asen 18 2.1 Một số phƣơng pháp xác định Asen [5],[6],[12],[18],[19],[21] 18 2.1.1.Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 18 2.1.3 Phƣơng pháp xác định Asen với chất nhuộm thủy ngân Bromua 20 2.1.4 Phƣơng pháp phát xạ nguyên tử cảm ứng cộng hƣởng plasma (ICP – ASE) 20 2.1.5 Phƣơng pháp kích hoạt nơtron 20 2.1.6 Phƣơng pháp von-ampe hòa tan 21 2.1.8 Phƣơng pháp trắc quang [14] 21 2.2 Một số phƣơng pháp xử lý Asen nƣớc ngầm 24 2.2.1 Một số phƣơng pháp xử lý Asen nƣớc ngầm Việt Nam 24 2.2.1.1 Xử lý hệ thống lọc cát 24 2.2.1.2 Hệ thống lọc với vật liệu MF-97 24 2.2.1.3 Xử lý hệ thống lọc hấp thụ sử dụng quặng MnO2 24 2.2.2 Các phƣơng pháp xử lý Asen nƣớc ngầm giới 25 2.2.2.1 Phƣơng pháp đồng kết tủa với hợp chất chứa sắt (Fe) 25 2.2.2.2 Xử lý asen nƣớc oxit sắt phủ vật liệu cấu trúc hạt 26 2.2.2.3 Xử lý asen cacbon hoạt động 26 2.2.2.4 Xử lý asen màng lọc 26 Các phƣơng pháp đánh giá thành phần cấu trúc vật liệu 27 3.1.Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét SEM [8],[9] 27 3.2 Phƣơng pháp phổ tán xạ lƣợng tia X (EDX) 28 4.Xử lý ô nhiễm asen nƣớc ngầm phƣơng pháp hấp phụ 29 4.1.Cơ sở lý thuyết trình hấp phụ [13] 29 4.2 Phân loại trình hấp phụ 30 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii 4.3.Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ từ dung dịch lên bề mặt chất rắn 30 4.4.Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir[22] 31 4.5.Giới thiệu vật liệu hấp phụ đá ong khả hấp phụ đá ong với Asen 32 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP 34 1.Thiết bị, dụng cụ hóa chất 34 1.1.Thiết bị dụng cụ 34 1.3 Chuẩn bị hóa chất dung dịch chuẩn 35 Phƣơng pháp nghiên cứu 37 2.1.Mục đích nghiên cứu 37 2.2.Nội dung nghiên cứu 37 2.3.2 Phƣơng pháp xử lý mẫu 38 2.3.2.1 Dụng cụ lấy mẫu 38 2.3.2.2 Lấy mẫu 39 2.3.2.3.Xử lí, bảo quản mẫu 39 3.3 Nghiên cứu điều kiện tối ƣu để xác định asen phƣơng pháp trắc quang 40 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 1.Khảo sát điều kiện tối ƣu để xác định asen 41 1.1.Khảo sát phổ hấp thụ thuốc thử 41 1.2 Khảo sát phổ hấp thụ hợp chất màu 41 1.3 Khảo sát thời gian tối ƣu cho việc tạo hợp chất màu 42 1.4.Ảnh hƣởng pH đến trình khử Asen (III) thành Asin 44 1.5 Ảnh hƣởng yếu tố cản đến tạo hợp chất màu 44 1.7 Ảnh hƣởng chất khử Zn tới độ hấp thụ quang A hợp chất màu 45 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv 1.8 Ảnh hƣởng thể tích thuốc thử 47 1.10 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Asen 50 1.11.Giới hạn phát phƣơng pháp 51 Kết phân tích mẫu nƣớc ngầm thực tế 52 Khảo sát khả hấp phụ đá ong tự nhiên 53 3.1 Chuẩn bị vật liệu 53 3.2 Phân tích thành phần hóa học đá ong tự nhiên 53 Khảo sát khả hấp phụ đá ong biến tính FeCl 55 4.1 Tiến hành biến tính đá ong tự nhiên FeCl2 thành vật liệu hấp phụ 55 4.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ FeCl2 đến khả hấp phụ đá ong biến tính 57 4.4 Một số dặc trƣng đá ong tự nhiên đá ong biến tính FeCl2 59 4.4.1 So sánh cấu trúc bề mặt đá ong tự nhiên đá ong biến tính FeCl2 59 4.4.2 So sánh thành phần nguyên tố hóa học đá ong tự nhiên đá ong biến tính FeCl2 61 4.5 Nghiên cứu khả hấp phụ asen đá ong biến tính điều kiện tĩnh xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 62 4.5.1 Khảo sát thời gian cân hấp phụ 62 4.5.2 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 63 Khảo sát khả hấp phụ đá ong biến tính MnO2 65 5.1 Tiến hành chế tạo vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn mang đá ong tự nhiên 65 5.3 Khảo sát hấp phụ tĩnh vật liệu đá ong có phủ MnO As(III) 67 5.3.1.Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ As(III) vật liệu 67 5.3.2 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ As(III) vật liệu 68 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 5.3.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) vật liệu theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1: Một số tính chất vật lý asen Bảng 1.2 Một số dạng asen vô asen hữu Bảng 1.3 Ô nhiễm asen nƣớc ngầm số ngƣời dân bị phơi nhiễm 15 nƣớc giới 15 Bảng 3.1 : Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian 43 Bảng 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ chất khử Zn tới độ hấp thụ quang hợp chất 46 màu 46 Bảng 3.3 : Ảnh hƣởng thể tích thuốc thử tối độ hấp thụ quang hợp chất màu 47 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng thể tích mẫu tới độ hấp thụ quang hợp chất màu 49 Bảng 3.5 : Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang hợp chất màu với nồng độ Asen 50 Bảng 3.6 Khảo sát độ thu hồi Asen 52 Bảng 3.7 Nồng độ Asen số mẫu nƣớc thuộc huyện Lục Ngạn – Bắc Giang 53 Bảng 3.9 Khả hấp phụ asen đá ong tự nhiên nhiệt độ khác 54 Bảng 3.10 Khả hấp phụ asen đá ong biến tính nhiệt độ khác 56 Bảng 3.11 Ảnh hƣởng nồng độ FeCl2 đến khả hấp phụ đá ong biến tính 58 Bảng 3.12 So sánh thành phần nguyên tố đá ong tự nhiên đá ong biến tính 61 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii Bảng 3.13 Ảnh hƣởng thời gian đến khả hấp phụ asen đá ong biến tính 62 Bảng 3.14 Số liệu xây dựng đƣờng đẳng nhiệt langmuir 64 Bảng 3.15 Khả hấp phụ asen đá ong biến tính nhiệt độ khác 66 Bảng 3.16: Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ As(III) vật liệu 67 Bảng 3.17: Khả hấp phụ As(III) vật liệu phụ thuộc vào thời gian 68 Bảng 3.18 Kết khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) vật liệu 69 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 4.4.2 So sánh thành phần nguyên tố hóa học đá ong tự nhiên đá ong biến tính FeCl2 Để xác đinh đƣợc cụ thể khả hấp phụ đá ong tự nhiên đá ong biến tính chúng tơi tiến hành xác đinh phổ EDX vật liệu đá ong trƣớc sau biến tính Mẫu đá ong trƣớc sau biến tính đƣợc đem chụp EDX Viện Vật Liệu – Viện Khoa Học Công nghệ Kết thu đƣợc nhƣ sau : Bảng 3.12 So sánh thành phần nguyên tố đá ong tự nhiên đá ong biến tính Nguyên tố Đá ong tự nhiên Đá ong biến tính C 2,20 1,52 S 0,19 O 42,42 Cl 32,19 0,68 Ti 0,57 0,65 Si 10,74 7,86 Cr 0,12 0,15 Al 9,5 9,21 Fe 34,26 47,74 Nhƣ qua khảo sát cấu trúc bề mặt thành phần đá ong ta khẳng định : - Bề mặt đá ong biến tính có độ đồng cao so với bề mặt đá ong tự nhiên - Sau đá ong tự nhiên đƣợc biến tính phân tử Fe 2+ đƣợc đƣa lên bề mặt vật liệu Bằng phƣơng pháp tán xạ lƣợng tia X cho ta thấy hàm lƣợng nguyên tố Fe mẫu đá ong biến tính 47,74 % tăng lên so với hàm lƣợng nguyên tố Fe mẫu đá ong tự nhiên 34,26 % Chính lý nhƣ chúng tơi khẳng định đá ong biến tính hấp phụ asen tốt so với đá ong Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 62 tự nhiên Vì vậy, Chúng tơi sử dụng ong biến tính FeCl để xử lý ô nhiễm asen nƣớc 4.5 Nghiên cứu khả hấp phụ asen đá ong biến tính điều kiện tĩnh xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 4.5.1 Khảo sát thời gian cân hấp phụ Cách tiến hành: chuẩn bị bình nón 250ml, lần lƣợt cho vào bình 100ml As(III) 200 µg/L 0.5g vật liệu đá ong biến tính FeCl2 Đem lắc mẫu lần lƣợt đƣợc lấy xác định nồng độ sau: 15 phút, 30 phút, 45 phút , 60 phút, 75 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút, 180 phút Nồng độ mẫu thời gian khác đƣợc xác định theo phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử dung dịch bạc đietylđithiocacbamat cho kết nhƣ sau Bảng 3.13 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ asen đá ong biến tính Thời gian Nồng độ sau hấp phụ (µg/L) Hiệu suất xử lý (%) 15 phút 57,91 71,04 30 phút 46,64 76,68 45 phút 40,30 79,85 60 phút 37,71 81,15 75 phút 28,96 85,52 90 phút 24,98 87,51 120 phút 19,41 90,29 150 phút 18,88 90,56 180 phút 17,15 91,42 Từ bảng 3.13 ta có đồ thị sau : Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ asen đá ong biến tính Từ đồ thị ta nhận thấy, từ hấp phụ trở lên hiệu suất hầu nhƣ khơng tăng lên Vì vậy, định tiến hành xử lý dung dịch As với vật liệu hấp phụ đá ong biến tính khoảng thời gian 4.5.2 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Chuẩn bị bình nón 250ml, cho vào bình 100ml dung dịch asen với nồng độ lần lƣợt là: 100 µg/L, 200 µg/L, 400 µg/L, 500 µg/L, 600 µg/L, 800 µg/L, 900 µg/L Sau đó, thêm vào bình nón 0.5g vật liệu hấp phụ đá ong biến tính Đem lắc vịng 2h, dung dịch thu đƣợc đem lọc giấy lọc băng xanh Hút xác 10ml dung dịch sau lọc axit hóa 0,4ml HNO 65% bảo quản lọ nhựa PE giữ tủ lạnh Nồng độ As(III) lại đƣợc xác định phƣơng pháp trắc quang đƣợc xây dựng phần cho kết nhƣ sau: Trong đó: Co nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ (µg/L ) Ce nồng độ chất hấp phụ thời điểm cân (µg/L) qe dung lƣợng hấp phụ m khối lƣợng chất hấp phụ : 0,5 g v thể tích dung dịch bị hấp phụ : 100 ml Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 Bảng 3.14 Số liệu xây dựng đường đẳng nhiệt langmuir Co (µg/L ) Ce (µg/L) qe (µg/g ) Ce /qe (g/L) 100 5,48 18,90 0,29 200 14,45 37,11 0,39 400 31,67 73,66 0,43 500 40,23 91,95 0,44 600 53,37 109,33 0,48 800 119,33 136,13 0,87 900 147,52 150,49 0,98 Từ số liệu ta thu đƣợc ta xây dựng đƣờng đẳng nhiệt langmuir Đó đƣờng biểu diễn phụ thuộc nồng độ sau hấp phụ ( C e ) với dung lƣợng hấp phụ qe tƣơng ứng : Hình 3.11 Đường hấp phụ đẳng nhiệt langmuir Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 Để tính tốn dung lƣợng hấp phụ cực đại qMax thiết lập phƣơng trình tính toán theo langmuir ta xây dựng đƣờng phụ thuộc Ce Ce / q Hình 3.12 Phương trình tuyến tính theo langmuir Từ kết thu đƣợc ta có, dung dịch hấp phụ cực đại vật liệu đá ong biến tính với Asen (III) : qMax = 1/ 0,004 = 250 (µg/g ) = 0,25 (mg/g) Vậy dung lƣợng hấp phụ cực đại vật liệu với Asen (III) 0,25 (mg/g) Khảo sát khả hấp phụ đá ong biến tính MnO2 5.1 Tiến hành chế tạo vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn mang đá ong tự nhiên Theo nhiều tài liệu chúng tơi thấy MnO2 có khả hấp phụ asen (III) chúng tơi sử dụng MnO2 biến tính đá ong để hấp phụ asen nƣớc ngầm Phản ứng oxi hoá As (III) MnO2 xảy theo bƣớc sau: 2MnO2 + H3AsO3 + H2O = 2MnOOH + H2AsO4- + H+ 2MnOOH + H3AsO3 + 3H+ = 2Mn2+ + H2AsO4- + 2H2O Cho 50 gam đá ong tự nhiên đƣợc chuẩn bị vào cốc 250ml - Rót vào cốc 70 ml KMnO4 0,75 M khuấy - Rót tiếp vào cốc 70 ml dung dịch FeSO4 2,25 M khuấy cho phản ứng xảy hoàn toàn - Điều chỉnh dung dịch thu đƣợc đến pH = – dung dịch NaOH M - Khuấy tiếng để lắng 12 tiếng - Lọc lấy kết tủa, sấy khơ 1050C Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 - Lấy đá ong rửa lại cho ion sunfat bám bề mặt (thử ion Ba2+) - Sấy khô lại vật liệu 1050C 5.2 Khảo sát khả hấp phụ đá ong biến tính có vật liệu MnO2 bám bề mặt nhiệt độ khác Cách tiến hành: Chuẩn bị bình nón 250ml, đánh số thứ tự theo loại mẫu: không nung (KN), 6000C, 7000C, 8000C, 9000C Cho vào bình 0.5g đá ong biến tính nhiệt độ tƣơng ứng 100ml dung dịch As(III) 200 µg/L Đem lắc 2h, sau đem lọc giấy lọc băng xanh Hút xác 10ml dung dịch sau lọc axit hóa 0,4ml HNO3 65% Hàm lƣợng As(III) dung dịch lại sau trình hấp phụ đƣợc xác định phƣơng pháp trắc quang đƣợc xây dựng phần trƣớc cho kết nhƣ sau: Bảng 3.15 Khả hấp phụ asen đá ong biến tính nhiệt độ khác Tên mẫu Nồng độ sau hấp phụ (µg/L ) Hiệu suất xử lý (%) KN 22,12 88,94 o 26,24 86,88 o 700 C 36,73 81,64 800o C 43,16 78,42 900o C 76,07 61,97 600 C Từ bảng 3.15 ta có hình vẽ sau : Hình 3.13 Khả hấp phụ Asen nhiệt độ khác đá ong có phủ bề mặt MnO2 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 Theo bảng hình vẽ đá ong có phủ bề mặt MnO2 hấp phụ asen tốt không nung 5.3 Khảo sát hấp phụ tĩnh vật liệu đá ong có phủ MnO2 As(III) 5.3.1.Ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ As(III) vật liệu Tiến hành dung dịch As (III) : - Cho vào bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch As(III) có nồng độ 500 (µg/L) - Điều chỉnh pH bình lần lƣợt : 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0 - Sau thêm vào bình gam vật liệu đá ong có phủ MnO2 - Lắc - Lọc lấy 50 ml dung dịch xác định nồng độ asen lại Kết nghiên cứu ảnh hƣởng pH đến khả hấp phụ As (III) vật liệu đƣơc trình bày bảng 3.16 hình 3.14: Bảng 3.16: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(III) vật liệu pH 6,5 7,5 8,5 167,15 64,93 51,35 99,11 114,66 165,37 66,57 87,01 89,73 80,18 77,07 66,93 Nồng độ As(III) cịn lại (µg/L) Hiệu suất xử lý (%) Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As(III) vật liệu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy, điều kiện nhiệt độ, thời gian tốc độ lắc, khả hấp phụ asen bị ảnh hƣởng rõ rệt pH Khả hấp phụ tốt pH= 7, giảm dần môi trƣờng axit bazơ 5.3.2 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ As(III) vật liệu Tiến hành dung dịch asen (III) : - Cho vào 10 bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch As(III) có nồng độ ban đầu 500 (µg/L) - Điều chỉnh pH = - Cho vào bình gam vật liệu đá ong có phủ MnO2 - Lắc khoảng thời gian khác nhau: 30; 60; 90; 120; 150; 180; 210; 240; 270; 300 phút - Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại Kết nghiên cứu xác định thời gian đạt cân hấp phụ As(III) vật liệu đƣơc trình bày bảng 3.17 hình 3.15: Bảng 3.17: Khả hấp phụ As(III) vật liệu phụ thuộc vào thời gian Thời gian(phút) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 98,5 80,2 71,3 51,3 50,1 48,3 47,3 47,1 46,9 45 Nồng độ As(III) cịn lại (µg/L) Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn khả hấp phụ As(III) vật liệu phụ thuộc vào thời gian Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 69 + Nhận xét : kết khảo sát cho thấy nồng độ asen dung dịch giảm nhanh từ từ sau h nồng độ asen giảm dần hầu nhƣ khơng thay đổi, nhƣ xem 2h thời gian cân hấp phụ vật liệu.vậy sử dụng vật liệu để hấp phụ ta cần tiến hành khoảng thời gian cần thiết 5.3.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) vật liệu theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Tiến hành dung dịch asen (III) : - Cho vào bình tam giác 250 ml, bình 100 ml dung dịch As(III) có nồng độ ban đầu là: 10 mg/L; 40mg/L; 80mg/L; 100mg/L; 200mg/L; 300mg/L; 400mg/L; 500mg/L - Điều chỉnh pH = - Cho vào bình gam vật liệu - Lắc - Lọc lấy dung dịch xác định nồng độ asen lại Từ kết khảo sát ảnh hƣởng pH, thời gian đạt cân hấp phụ As(III) vật liệu, chọn điều kiện pH=7 thời gian đạt cân hấp phụ 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) vật liệu theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Các kết đƣợc trình bày bảng 3.18, hình 3.16 3.17: Bảng 3.18 Kết khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) vật liệu Nồng độ As(III) ban đầu Co (mg/L) Nồng độ As(III) cân Ce (mg/L) Tải trọng hấp phụ q (mg/g) Ce/q 10 3,56 3,22 1,11 40 18,87 10,57 1,79 80 46,27 16,87 2,74 100 60 20 200 149,88 25,06 5,98 300 242,98 28,51 8,52 400 335,45 32,28 10,39 500 424,37 37,82 11,22 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 70 Hình 3.16 Đồ thị phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân As(III) hấp phụ vật liệu Hình 3.17 Đồ thị phụ thuộc Ce / q vào nồng độ cân Ce As(III) hấp phụ vật liệu + Nhận xét: phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mơ tả tốt q trình hấp phụ asen vật liệu Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại vật liệu với As(III) qmax = 40 (mg/g) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 71 KẾT LUẬN Với đề tài “Phân tích asen bƣớc đầu nghiên cứu phƣơng pháp xử lý vật liệu đá ong biến tính “, sau thời gian nghiên cứu, luận văn thu đƣợc kết sau: Đã khảo sát nghiên cứu điều kiện ảnh hƣởng tới độ hấp phụ quang hợp chất màu asen nhƣ : Bƣớc song tối ƣu, pH tối ƣu, thời gian tối ƣu cho phức màu ổn định, nồng độ thuốc thử Xây dựng đƣợc đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng asen nƣớc ngầm cách xác ổn định - Qua khảo sát cho ta kết quả, độ hấp phụ quang phức màu tốt bƣớc sóng 515 nm, pH tối ƣu pH=1, với thời gian tạo phức 25 phút, thời gian ổn định màu phút, thể tích thuốc thử bạc đietylđithiocacbamat ml, lƣợng chất khử Zn 3gam, thể tích mẫu 50 ml, phƣơng trình đƣờng chuẩn : y= 0,006x+ 0,033 với hệ số tƣơng quan lớn R2 = 0,993 Đã khảo sát phƣơng pháp tính tốn đƣợc độ thu hồi hàm lƣợng asen, ngồi cịn tìm đƣợc giới hạn phát phƣơng pháp đạt 3,7 µg/L Khi sử dụng vật liệu hấp phụ đá ong thu đƣợc kết nhƣ sau : - Đá ong tự nhiên có hàm lƣợng sắt lớn có khả hấp phụ asen nƣớc - Khả hấp phụ asen đá ong tự nhiên giảm dần nung nhiệt độ cao so với đá ong tự nhiên không nung Đá ong đƣợc biến tính FeCl2 có khả hấp phụ asen nƣớc tốt so với đá ong tự nhiên Hiệu suất xử lý tăng từ 66,95 % đến 91,94 % Nồng độ FeCl2 dùng để biến tính đá ong tự nhiên thành đá ong biến tính 0,1 M với thời gian hấp phụ đá ong biến tính 2h Đá ong có phủ MnO2 có khả hấp phụ asen nhiệt độ không nung cao hiệu suất xử lý đạt từ 61,97 % đến 88,94 % Kết khảo sát hấp phụ tĩnh As(III) vật liệu đá ong có phủ MnO2 : Thời gian đạt cân hấp phụ giờ, pH = tải hấp phụ cực đại 40 mg/g Dung lƣợng hấp phụ cực đại vật liệu đá ong biến tính FeCl2 với Asen (III) 0,25 (mg/g) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ y tế (10/2005), Báo cáo tổng kết “Nghiên cứu mở rộng để xác định trường hợp nhiễm độc As mãn tính sử dụng nguồn nước ngầm bị ô nhiễm”, viện y hoc lao động vệ sinh môi trƣờng Trần Hồng Côn,Nguyễn Thị Chuyên, Phạm Hùng Việt Bƣớc đầu đánh giá hàm lƣợng Asen nƣớc ngầm, nƣớc cấp khu vực Hà Nội, Hội thảo quốc tế Asen, Hà Nội 12-2000 Phạm Thị Thu Hà (2006), Nghiên cứu xác định Cd Pb thảo dược sản phẩm phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, Luận văn thạc sỹ khoa học, ĐHKHTN, ĐH Quốc Gia Hà Nội Trịnh Bích Hà (2008), “Nghiên cứu, phân tích, đánh giá mức độ nhiễm Asen nguồn nước sinh hoạt khu vực quân Hoàng Mai – Hà Nội” Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội Nguyễn Khắc Hải, Nguyễn Duy Bảo (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng ô nhiễm asen nguồn nước ăn uống, sinh hoạt tới sức khỏe, bệnh tật cộng đồng dân cư vùng đồng sông Hồng biện pháp khắc phục, Bộ khoa học công nghệ, Viện y học lao động vệ sinh mơi trƣờng Trần Tứ Hiếu (2000), Hóa học môi trường, NXB Giáo Dục Trần Tứ Hiếu (2000), Hóa học phân tích, NXB Đại học Quốc Gia Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xn Trung (2007), Hóa học phân tích phần II: Các phương pháp phân tích cơng cụ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Trần Tứ Hiếu, phương pháp phân tích quang phổ vùng UV-VIS, Đại học Quốc Gia Hà Nội 10 Phạm Thị Thanh Hồng(2009), “Nghiên cứu xác định tổng số tổng dạng asen số hải sản phương pháp trắc quang” Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại Học Thái Nguyên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 73 11 Phạm Thị Mai Hƣơng(2008),” Điều chế khảo sát khả ứng dụng số vật liệu tách asen nước ngầm” Luận văn thạc sĩ khoa học , Đại học khoa học tự nhiên,Đại học quốc gia hà nội 12 Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội 13 Hồng Nhâm (2000), Hóa học vơ 2, 3, Nhà xuất Giáo Dục 14 Mai Trọng Nhuận, Đỗ Văn Ái, Nguyễn Khắc Vinh (2000), Một số đặc điểm phân bố asen tự nhiên vấn đề ô nhiễm asen môi trường Việt Nam, Báo cáo hội thảo quốc tế ô nhiễm asen, Hà Nội 15 Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (2000), Một số công nghệ xử lý asen nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt, Báo cáo hội thảo quốc tế ô nhiễm asen, Hà Nội 16 Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học hóa học, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội 17 Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, Nhà xuất Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội 18 QCVN 09 : 2008/BTNMT : Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ngầm 19 Đặng Xuân Tập (2002), Nghiên cứu khả hấp phụ số khoáng tự nhiên, tổng hợp ứng dụng chúng, Luận văn thạc sĩ khoa học, ĐH Bách Khoa Hà Nội 20 Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng –số 4(33)2009,Xây dựng phương pháp xác định tổng asen số nguồn nươc bề mặt thành phố Đà Nẵng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS 21 TCVN 5992 : 1995 (ISO 5667-2 : 1991): Chất lƣợng nƣớc, lấy mẫu, hƣớng dẫn kĩ thuật mẫu 22 TCVN 6000: 1995 (ISO 5667-11: 1992): chất lƣợng nƣớc, lấy mẫu, hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc ngầm 23 TCVN 5993 : 1995 (ISO 5667 - : 1985): Chất lƣợng nƣớc, lấy mẫu, hƣớng dẫn bảo quản xử lí mẫu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 74 24 TCVN 6626: 2000: Xác định arsen phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử 25 Tiêu chuẩn Việt Nam (1996), Xác định asen tổng- phƣơng pháp quang phổ dùng bạc đietylđithiocacbamat, TCVN 6182: 1996- Hà Nội (1996) 26 Ngô Thị Mai Việt (2010), Ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu tính chất hấp phụ kim loại nặng đá tổ ong khả ứng dụng phân tích, Luận án tiến sĩ, ĐHKHTN, ĐH Quốc Gia Hà Nội Tiếng Anh 27 A Basu et al.(2002), “Enhanced frequency of micronuclei in individuals exposed to arsenic through drinking water in West Bengal, India”, Mutation Research 516.pp.29-40 28 Badal Kumar Mandal, Kazuo T Suzuki (2002), “Arsenic round the world”, Talanta, 58, pp.201-235 29 Bitner MJ, Chwirka JD (1994), Arsenic removal treatment technologies for drinking water supplies, proceeding of 39th New Mexico water conference, Albuquerque 30 Chen, S.L., Yeh, S.J., Yang, M.H’., Lin, T.H., 1995, Trace element concentration and arsenic speciation in the well water of a Taiwan area with endemic Blackfoot disease Biol Trace Elem Res 48, 263-274 31 Chatterjee A, Das D, 1995, Arsenic in ground water in six districts of West Belgan, India, Analyst, 120: 643-650 32 Deoraj Caussy (2003), “Case studies of the impact of understanding bioavailability: arsenic”, Ecotoxicology and Environmental Safety, pp 1-10 33 David B Vance (2001), Arsenic-chemical behavior and treatment, the enviromental technology 34 E Erdem, N Karapinar, R Donat (2004), “ the removal of heavy metal cation by natural zeolites ”, Journal of Colloid and Interface Science 280 35 Frederick partey, David Norman, Samuel Ndur, Robert Nartey (2008), “Arsenic sorption onto laterite iron concretions: Temperature effect ”, Journal of Colloid and Interface Science, 10.1016/Jcis.2008.02.034 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 75 36 Greenwood N.N, Earnshaw A.(1997), Chemistry of the elements (2nd edition), Elservier, Great Britain 37 Kenneth G.Brown and Gilbert L Ross (2002), “ Arsenic, drinking water and health: A postion paper of the American council on scien and health ”, Regulatory Toxicology and Pharmacology, 36,pp.162-174 38 Pierce ML, Moore CB (1982), Adsortion of arsenite and arsenate on amorphours iron hydroxide, water res 39 Janos Dombovari and Iajos Papp (1998), “ Comparison of sample preparation methods for elemental analysis of human hair “, Microchemical Journal, 59, pp 187-193 40 James W.Moore,S Ramamoorthy (1984), Heavy metal in natural waters, springer-Verlag New York Inc, New York 41 Jack C.Ng, Jianping Wang, Amijad Shraim (2003), “A global health problem caused by arsenic from natural sources”, Chemosphere, 52, pp 1353-1359 42 Sm Maity et al (2004), “ Evaluation and standardisation of a simple HG- AAS method for rapid speciation of As(III) and As (V) in some contaminated groundwater samples of West Bengai, India”, Chemosphere, 54, pp.1199 1206 43 World Health Organization (1981), Environmental Health Criteria 18: Arsenic, WHO, Geneva 44 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... độ ô nhiễm xử lý xuống khoảng nồng độ cho phép WHO ( 10 µg/l ) Chính lý này, mà tơi chọn nghiên cứu đề tài ? ?Phân tích asen bƣớc đầu nghiên cứu phƣơng pháp xử lý vật liệu đá ong biến tính? ?? với... phụ asen đá ong Biến tính đá ong tự nhiên FeCl2 để làm tăng khả hấp phụ asen nƣớc Phân tích thành phần cấu trúc đá ong tự nhiên đá ong biến tính phƣơng pháp vật lý hóa học hiên đại : Phƣơng pháp. .. dùng vật liệu đá ong biến tính để khảo sát xử lý asen nƣớc ngầm 2.2.Nội dung nghiên cứu Dùng phƣơng pháp bạc đietyl đithiocacbamat để phân tích asen nƣớc xác định độ ô nhiễm asen nƣớc Nghiên cứu