Chế tạo vật liệu nano bentonite bằng phương pháp bóc tách siêu âm ứng dụng xử lý mn ii trong môi trường nước

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LƯU VIỆT HÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO BENTONITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÓC TÁCH SIÊU ÂM ỨNG DỤNG XỬ LÝ Mn(II) TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ HỐ HỌC THÁI NGUYÊN - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LƯU VIỆT HÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO BENTONITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÓC TÁCH SIÊU ÂM ỨNG DỤNG XỬ LÝ Mn(II) TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Trà Hương THÁI NGUYÊN - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Chế tạo vật liệu nano Bentonite phương pháp bóc tách siêu âm ứng dụng xử lý Mn(II) môi trường nước” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái nguyên, tháng năm 2018 Tác giả luận văn LƯU VIỆT HÙNG Xác nhận Xác nhận Trưởng khoa chuyên môn giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS Đỗ Trà Hương i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hương, cô giáo trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn Cảm ơn thầy, giáo Khoa Hóa học, thầy Phịng Đào tạo, thầy cô Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em q trình học tập, nghiên cứu, để hồn thành luận văn khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo cán phịng thí nghiệm Hố lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên bạn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Luận văn hỗ trợ to lớn từ nguồn kinh phí Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Công nghệ Tiên Tiến, địa văn phòng: Số 21, Ngõ 107 Đào Tấn, Phường Ngọc Khánh, Quận Ba Đình, Thành phố Hà Nội thơng qua cộng tác cử nhân Nguyễn Thanh Hải Phùng Thị Oanh Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ to lớn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Đặng Văn Thành, Trường Đại học Y - Dược cho phép em sử dụng sở vật chất trang thiết bị phịng thí nghiệm Lý-Lý sinh y học Dược q trình thực cơng việc thực nghiệm Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân cịn hạn chế, nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn, để luận văn hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn! Thái nguyên, tháng năm 2018 Tác giả luận văn LƯU VIỆT HÙNG ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Stt Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt AFM Hiển vi lực nguyên tử BO BTNMT CEC Khả trao đổi cation (Cation Exchange Capacity) EDX Phổ tán sắc lượng FT - IR Phương pháp phổ hồng ngoại HDBM Hoạt động bề mặt HDPyCl hecxadecylpyridiniumchloride HDTMA Hecxadecyltrimethylammonium 10 ICP – OES 11 MMT Montmorillonite 12 PTMA Phenyltrimethylammonium 13 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 14 SEM 15 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 16 TEM Hiển vi điện tử truyền qua 17 TMA Trimethylammonium 18 UB 19 XRD Bentonite tự nhiên bình thuận Bộ tài ngun mơi trường Khối phổ plasma cảm ứng Chụp ảnh hiển vi điện tử quét Nanobentonite Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen iii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Danh mục từ viết tắt iii Mục lục iv Danh mục bảng biểu v Danh mục hình vẽ vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu khoáng sét tự nhiên 1.1.1 Đặc điểm chung khoáng sét 1.1.2 Đặc điểm nhóm khống sét 1.1.3 Tính chất khoáng sét tự nhiên 1.2 Giới thiệu Bentonite 1.2.1 Thành phần hóa học 1.2.2 Tính chất bentonite 1.2.3 Nguồn tài nguyên bentonite Việt Nam 10 1.3 Các phương pháp biến tính vật liệu khoáng sét 11 1.3.1 Phương pháp nhiệt hóa 11 1.3.2 Biến tính axit/kiềm 11 1.3.3 Hoạt hóa bentonite chất hoạt động bề mặt 12 1.3.4 Biến tính phương pháp phủ bọc 13 1.3.5 Biến tính phương pháp tạo cột chống 14 1.3.6 Zeolit hóa 16 1.4 Ứng dụng khoáng sét bentonite 17 1.5 Một số phương pháp để tổng hợp vật liệu nano 17 1.5.1 Phương pháp thủy nhiệt (hydrothermal process) 17 1.5.2 Phương pháp dung nhiệt (Solvothermal process) 18 1.5.3 Phương pháp vi nhũ tương 18 1.5.4 Phương pháp hóa siêu âm 20 iv 1.6 Tình hình nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bentonite 22 1.7 Tình hình nghiên cứu sử dụng nano bentonite dùng làm chất hấp phụ 22 1.8 Giới thiệu mangan 24 1.9 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu 24 1.9.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 24 1.9.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét 25 1.9.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua 26 1.9.4 Kính hiển vi lực nguyên tử 26 1.9.5 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X 27 1.9.6 Phương pháp phổ hồng ngoại 28 1.9.7 Định lượng Mn(II) phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 29 Chương THỰC NGHIỆM 30 2.1 Dụng cu, hóa chất 30 2.1.1 Dụng cụ 30 2.1.2 Hóa chất 30 2.1.3 Qui trình phân tích Mn (II) 31 2.2 Chế tạo vật liệu nano Bentonite 32 2.3 Khảo sát đặc điểm bề mặt, cấu trúc, thành phần hóa học vật liệu UB BO 32 2.4 Lập đường chuẩn xác định nồng độ Mn(II) 32 2.5 Xác định điểm đẳng điện UB 34 2.6 So sánh hiệu suất hấp phụ Mn(II) BO UB 34 2.7 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả hấp phụ ion Mn(II) UB theo phương pháp hấp phụ tĩnh 34 2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 34 2.7.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 34 2.7.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu UB 35 2.7.4 Khảo sát ảnh hưởng cation Mg(II), Ca(II), Na+ 35 2.7.5 Khảo sát ảnh hưởng anion 35 2.7.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 35 2.7.7 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu 36 v 2.8 Cơ chế hấp phụ Mn(II) vật liệu UB 36 2.9 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả hấp phụ ion Mn(II) UB theo phương pháp hấp phụ động 36 2.9.1 Chuẩn bị cột hấp phụ 36 2.9.2 Giải hấp vật liệu sau hấp phụ Mn(II) 37 2.9.3 Tái sử dụng vật liệu 38 2.10 Xử lý thử mẫu nước mặt chứa Mn(II) 38 2.10.1 Xử lý mẫu nước mặt chứa Mn(II) theo phương pháp tĩnh 39 2.10.2 Xử lý mẫu nước mặt chứa Mn(II) theo phương pháp động 39 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Đặc điểm hình thái bề mặt, cấu trúc, thành phần vật liệu nano Bentonite 40 3.2 Xác định điểm đẳng điện vật liệu UB 46 3.4 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh 47 3.4.1 Ảnh hưởng pH 47 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian 49 3.4.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu UB 50 3.4.5 Ảnh hưởng anion 52 3.4.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 54 3.4.7 Ảnh hưởng nồng độ đầu 55 3.4.8 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 56 3.4.9 Khảo sát dung lượng hấp phụ Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 57 3.4.10 Cơ chế hấp phụ 59 3.4.11 Động học trình hấp phụ Mn(II) vật liệu UB 60 3.4.12 Nhiệt động lực học trình hấp phụ Mn(II) vật liệu UB 63 3.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả hấp phụ Mn(II) UB theo phương pháp hấp phụ động 65 3.5.1 Thí nghiệm với dung dịch Mn(II) tự pha 65 3.5.2 Giải hấp vật liệu sau hấp phụ Mn(II) 68 3.5.3 Tái sử dụng vật liệu 70 vi 3.6 Xử lý thử mẫu nước mặt chứa Mn(II) 71 3.6.1 Xử lý nước mặt chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh 71 3.6.2 Xử lý nước mặt chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động 72 KẾT LUẬN 74 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Mn(II) 33 Bảng 3.1: Kết xác định điểm đẳng điện vật liệu UB 46 Bảng 3.2: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Mn(II) vào VLHP 47 Bảng 3.3: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) 48 Bảng 3.4: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) UB 49 Bảng 3.5: Ảnh hưởng khối lượng UB đến hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) 50 Bảng 3.6: Ảnh hưởng ion Mg(II), Ca(II), Na+ đến dung lượng hiệu suất hấp phụ 51 Bảng 3.7 Ảnh hưởng ion Cl-, NO3-, HCO3-, tới hiệu suất hấp phụ Mn(II) vật liệu UB 53 Bảng 3.8: Ảnh hưởng nhiệt độ đến dung lượng hiệu suất hấp phụ Mn (II) UB 54 Bảng 3.9: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion Mn(II) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ UB 55 Bảng 3.10: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir b 56 Bảng 3.11 : Dung lượng hấp phụ Mn(II) cực đại (qmax) vật liệu UB số vật liệu hấp phụ khác 57 Bảng 3.12: Kết khảo sát phụ thuộc lgq vào lgCcb trình hấp phụ ion Mn(II) 58 Bảng 3.13: Các số phương trình Freundlich 59 Bảng 3.14: Giá trị pH dung dịch Mn(II) trước sau hấp phụ 59 Bảng 3.15: Số liệu khảo sát động học hấp phụ Mn(II) vật liệu UB 60 Bảng 3.16 Một số tham số động học hấp phụ bậc Mn(II) 62 Bảng 3.17 Một số tham số động học hấp phụ bậc Mn(II) 62 Bảng 3.18: Giá trị lượng hoạt hóa q trình hấp phụ Mn(II) UB 63 Bảng 3.19: Kết tính KD nhiệt độ khác 64 Bảng 3.20: Các thơng số nhiệt động q trình hấp phụ Mn(II) 64 Bảng 3.21: Kết thực nghiệm 67 v Kiểm tra hai giá trị nồng độ dòng C/C0 = 0,05 (theo lý thuyết) C/C0 = 0,001 (theo yêu cầu QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột A, nồng độ giới hạn cho phép Mn(II)= 0,05mg/L) Bảng 3.21: Kết thực nghiệm Khối lượng UB, m(g) 1,00 1,50 2,00 0,0265 0,040 0,053 Thể tích UB, (ml) 3,00 4,50 6,00 Nồng độ Mn(II) dòng vào, C0 (mg/L) 25,02 25,02 25,02 Vận tốc chảy tuyến tính, F(m3/m2/h) 1,0616 1,0616 1,0616 Thể tích nước xử lý điểm uốn, V (L) 0,200 0,285 0.35 Thời gian bảo vệ, t (phút) 1,66 2,5 5,83 Thể tích nước xử lý điểm uốn, V (L) 0,500 0,633 0,700 Thời gian bảo vệ, t (h) 4,17 5,42 11,67 Chiều cao cột, Z(m) C/C0 = 0,001 C/C0 = 0,05 Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn t = f(Z) C/C0 = 0,001 0,05; C0 = 25.02 mg/L, pH=1,0, F=1,0616 m3/m2/h 67 Tại C/C0 = 0,001 C/C0=0,05 cho ta quan hệ tuyến tính t Z Chiều cao cột tăng, thời gian tiếp xúc tầng rỗng tr tăng hiệu xử lý ion Mn(II) cao thời điểm xuất điểm uốn lâu Nói cách khác, thời điểm, nồng độ chất thải dòng tỷ lệ nghịch với chiều cao cột Từ công thức: a  N0 C b  ln(  1) tính N0 K: C0 F KC0 Cb Bảng 3.22: Các số hấp phụ động N0(mg/L) N0(mg/g) K(L/mg.h) R2 C/C0 C(mg/L) a(h/m) b(h) 0,01 0,024 47,20 0,437 1253,69 3,76 0,6355 0,9962 0,05 1,240 63,259 2,571 1680,24 5,04 0,1080 0,9671 Tỷ số C/C0 tăng, hệ số bảo vệ a thời gian chết b lớn Hệ số bảo vệ phụ thuộc vào khả hấp phụ, nồng độ ban đầu tốc độ dịng chảy Do tính dung lượng hấp phụ N0 (mg/L) theo thể tích chất hấp phụ N0 (mg/g) theo khối lượng chất hấp phụ Tại thời điểm C = 0,1%C0 dung lượng hấp phụ 1253,69 mg/L (3,76 mg/g), thời gian chết 0,437 h Tại thời điểm C = 5%C0 dung lượng hấp phụ 1680,24 mg/L (5,08 mg/g), thời gian chết 2,571 h Dựa giá trị cho phép ta tính tốn ước lượng mơ hình tháp hấp phụ áp dụng vào thực tế dựa nồng độ Mn(II) dòng chất thải lưu lượng thải mà tiến hành thêm trình thực nghiệm 3.5.2 Giải hấp vật liệu sau hấp phụ Mn(II) Kết giải hấp vật liệu UB sau hấp phụ Mn(II) HNO3 biểu diễn bảng 3.22 hình 3.27 68 Bảng 3.23: Kết giải hấp ion Mn(II) HNO3 có nồng độ khác Bed - Volume 10 11 12 13 14 15 C = 0,5 81,25 55,32 44,37 35,19 25,15 11,37 6,16 2,74 0,98 0,77 0,51 0,46 0,35 0,23 0,12 Mn(II) C0= 25,02 (mg/L) Nồng độ HNO3 (M) C = 1,0 C = 1,5 Nồng độ thoát (mg/L) 93,26 96,81 76,55 80,44 45,28 51,69 30,05 31,28 21,19 19.66 10,34 11,57 5,29 4,89 2,07 2,04 1,00 0,93 0,68 0,61 0,57 0,48 0,39 0,25 0,29 0,19 0,19 0,15 0,14 0,09 Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn kết giải hấp ion Mn(II) axit HNO3 69 Nhận xét: Từ hình 3.27 cho thấy dùng dung dịch HNO3 để giải hấp thu hồi ion Mn(II) cho hiệu tương đối tốt Ion Mn(II) giải hấp Bed-volume đầu Trong khoảng nồng độ axit HNO3 khảo sát: 0,5M; 1,0M; 1,5M, nồng độ axit HNO3 lớn khả giải hấp ion Mn(II) UB tốt 3.5.3 Tái sử dụng vật liệu Kết thực nghiệm bảng 3.23 hình 3.28 Bảng 3.24: Khả hấp phụ ion Mn(II) UB UB tái sinh UB tái sinh (UBTS) Bed-Volume UB UBTS-1 UBTS-2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 0,21 0,024 0,41 0,55 0,034 1,15 1.24 0,18 2,19 2,94 0,37 3,68 4,06 0,48 5,12 5,98 0,91 7,81 8,52 10 1,24 9,35 10,21 11 1,90 11,59 12,69 12 2,60 14,13 15,97 13 3,40 18,27 19,67 14 3,97 18,34 20,36 15 5,40 18,57 21,08 70 Hình 3.28: Đường cong Mn(II) ứng với UB UB tái sinh Bảng 3.25: Hiệu suất hấp phụ ion Mn(II) ứng với UB mới, UB tái sinh lần UB tái sinh lần Ion H1 H2 H3 Mn(II) 94,54 79,5 67,30 Trong đó: H1: Hiệu suất trình hấp phụ UB H2: Hiệu suất trình hấp phụ UB tái sinh lần H3: Hiệu suất trình hấp phụ UB tái sinh lần Nhận xét: Từ kết thực nghiệm thu cho thấy: Vật liệu UB sau tái sinh khả tách loại ion kim loại Hiệu suất hấp phụ UB sau hai lần tái sinh không giảm nhiều nhiều so với vật liệu UB 3.6 Xử lý thử mẫu nước mặt chứa Mn(II) 3.6.1 Xử lý nước mặt chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh Kết bảng 3.25 71 Bảng 3.26: Kết tách loại Mn(II) khỏi nước mặt Mẫu nước suối chứa Mn(II) C0 (mg/L) Ccb1 (mg/L) H1(%) Ccb2 (mg/L) H2(%) Ngày lấy mẫu 14,265 6.15 56,89 0,47 96,71 14,89 6.28 57.82 0,42 97,18 16/3/2018 Ngày lấy mẫu 07/4/2018 Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy, vật liệu UB có khả tách loại ion Mn(II) khỏi nước suối tương đối tốt Các mẫu nước mặt chứa ion Mn(II) với nồng độ 14,265 mg/L 14,890 mg/L, sau hấp phụ lần hai, nồng độ ion Mn(II) đạt tiêu chuẩn cho phép nước thải đổ vào khu vực lấy nước cung cấp cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT 3.6.2 Xử lý nước mặt chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động Nước mặt đầu vào có nồng độ Mn(II) C0’ = 12,95 mg/L, điều chỉnh đến giá trị pH = 7,0 Thiết lập hệ liên tục với F = 1,0616 m3/m2/h (Q = mL/phút); C0’= 12.95 mg/L; khối lượng UB = 1g, tương ứng Z = 0,0265 m Vì ưu lượng ban đầu thay đổi so với lưu lượng thực nghiệm (C0 = 25.02 mg/L) nên áp dụng công thức chuyển đổi dựa tỷ số C0/C0’ xác định hệ số bảo vệ a’ thời gian chết b’ a' = C0 ln(C0' -1) (3.7); b =b ' C0 ln(C0 -1) C0 a C'0 ' ' ' ' Thời gian bảo vệ: t =a Z+b (3.8) (3.9) Kết thể qua đồ thị hình 3.29 bảng 3.26: 72 Hình 3.29: Kết xử lý nước mặt chứa Mn(II), C0 = 12,95 mg/L, pH = 7,0; Z = 0,0265m; khối lượng UB = 1g; thể tích UB = 3mL Bảng 3.27: So sánh thời gian bảo vệ theo tính tốn theo thực nghiệm nước mặt chứa Mn(II) C’/C’0 C0 C’0 (mg/L) (mg/L) C0/C’0 a b a’ b’ Z t’ t* (h/m) (h) (h/m) (h) (m) (h) (h) 0,01 25,05 12,95 1,934 47,202 0,4371 91,288 0,6652 0,0265 1.66 1.25 0,05 25,05 12,95 1,934 63,259 2,5712 122,34 3,913 0,0265 4.17 3.75 Trong đó, a’, b’ số ngoại suy từ mơ hình cột hấp phụ, t’ thời gian bảo vệ lý thuyết, t* thời gian bảo vệ theo thực nghiệm Giá trị t* gần với t’ cho thấy hoàn tồn áp dụng giá trị số đạt từ mơ hình vào việc tính tốn tháp hấp phụ xử lý nước mặt chứa Mn(II) 73 KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút số kết luận sau: Đã chế tạo thành công vật liệu nano bentonite từ bentonite tự nhiên Bình Thuận hoạt hóa NaOH, kết hợp với rung siêu âm 60 phút Vật liệu nano bentonite (UB) có hình dạng mảnh, dạng mỏng, chiều dày khoảng 50-60 nanomet Đã xác định đặc điểm bề mặt, nhóm chức, thành phần hóa học, cấu trúc vật liệu UB thông qua chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), hiển vi lực nguyên tử (AFM), phổ tán xạ lượng (EDX), giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (FT-IR) Đã xác định điểm đẳng điện vật liệu Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ Mn(II) vật liêu UB chế tạo theo phương pháp hấp phụ tĩnh Xác định dung lượng hấp phụ cực đại UB trình hấp phụ Mn(II) qmax= 40,32mg/g Quá trình hấp phụ Mn(II) vật liệu UB tuân theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, tn theo mơ hình động học hấp phụ biểu kiến bậc Quá trình hấp phụ Mn(II) UB trình hấp phụ vật lý (Ea< 25 kJ/mol), đơn lớp, với khuếch tán ngồi đóng vai trị Q trình tự diễn biến tỏa nhiệt Trong trình hấp phụ Mn(II) UB, ion Mn(II) thay nhóm hyđroxyl bề mặt vật liệu UB, làm phát sinh nhóm hyđroxyl (OH-) vào mơi trường nước Nghiên cứu hấp phụ phương pháp động cột, với thay đổi chiều cao cột hấp phụ số thông số nồng độ Mn(II) ban đầu, lưu lượng xác định thông số cho mơ hình thiết kế tháp hấp phụ xử lý Mn(II) Tại thời điểm C = 0,1%C0 dung lượng hấp phụ 1253,69 mg/L (3,76 mg/g), thời gian chết 0,437 h Tại thời điểm C = 5%Co dung lượng hấp phụ 1680,24 mg/L (5,04 mg/g), thời gian chết 2,571 h Nghiên cứu khả giải hấp UB chứa ion Mn(II) axit HN03 cho kết tốt 74 10 Nghiên cứu khả tái sử dụng UB sau hấp phụ ion Mn(II) cho thấy UB tái sinh lần khả hấp phụ, hiệu suất hấp phụ UB sau hai lần tái sinh giảm không nhiều so với UB 11 Áp dụng xử lý thử nghiệm mẫu nước mặt chứa Mn(II) suối Cát - xã Hà Thượng - huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên theo phương pháp hấp phụ động cho kết gần với tính tốn, cho thấy đề xuất mơ hình ứng dụng vào thực tiễn để xử lý nước suối chứa Mn(II) Nước mặt sau xử lý theo phương pháp tĩnh động, nồng độ Mn(II) tiêu chuẩn loại A QCVN 08:2015/BTNMT Việc sử dụng UB để hấp phụ Mn(II) cho kết tốt Các kết thu sở cho định hướng nghiên cứu nhằm tìm kiếm ứng dụng UB việc xử lý nguồn nước ngầm bị ô nhiễm kim loại nặng 75 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Lưu Việt Hùng, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thành Trung, Đỗ Trà Hương, Nguyễn Phương Chi, Nghiêm Thị Hương, Đặng Văn Thành (2018), “Hấp phụ Mn(II) môi trường nước sử dụng nano bentonit chế tạo phương pháp hoạt hóa có hỗ trợ rung siêu âm” Tạp chí Hố học, tập 56, số 3e, pp 27-32 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng Việt PGS.TS Trần Văn Chính (2006), Giáo trình thổ nhưỡng, NXB Đại học Nông nghiệp Việt Nam Nguyễn Thị Thùy Dung (2017), Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) vật liệu graphite hoạt hóa KOH thăm dị xử lý môi trường, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Thái Nguyên Hoàng Thành Đạt (2016), “Nghiên cứu khả hấp phụ Mn2+ Bentonite Cổ Định – Thanh Hóa”, Đồ án tốt nghiệp đại học, Đại học Cơng nghiệp Việt Trì Vũ Thị Hậu (2016), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau Thái Nguyên thử nghiệm xử lí môi trường, Đề tài cấp Đại học Thái Nguyên, mã số ĐH2014-TN-04-08 Võ Triều Khải (2014), Tổng hợp nano kẽm oxít có kiểm sốt hình thái số ứng dụng, Luận án tiến sĩ, Đại học khoa học Huế Nguyễn Lê Mỹ Linh (2016), Nghiên cứu biến tính bentonite Cổ Định ứng dụng xúc tác - hấp phụ, Luận án tiến sĩ, Đại học Khoa học Huế Nguyễn Ngọc Minh Đào Châu Thu (2012), Giáo trình Khống sét đất khả ứng dụng lĩnh vực môi trường, NXB Giáo dục Việt Nam Phan Quốc Phô Phùng Hồ (2003), Giáo trình Vật lý bán dẫn, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đỗ Hữu Phương (2010), Nghiên cứu q trình hoạt hóa khống bentonit Thanh Hóa thăm dị khả ứng dụng xử lý môi trường, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 10 Đỗ Quý Sơn (1987), Nghiên cứu khả ứng dụng chất trao đổi ion sở aluminosilicate tự nhiên để hấp phụ số ion kim loại nặng, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học, Viện Công nghệ Xạ hiếm, Hà Nội 11 Phạm Thị Hà Thanh (2016), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ bentonit Thanh Hóa thăm dị khả xử lý môi trường”, Đề tài cấp Đại học Thái Nguyên, mã số ĐH2014-TN04-06 77 12 Bùi Văn Thắng (2011), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng dụng hấp phụ phốtpho nước, Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học Công nghệ Cấp bộ, Trường Đại học Đồng Tháp Mã số B2010-20-23 13 Hồ Thị Thương (2016), Sử dung Fe3+ để biến tính bentonit Di Linh Lâm Đồng, Khoá luận tốt nghiệp, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 14 Ngô Thị Mai Việt (2015), “Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu chế tạo từ sắt (III) Nitrat, Natri Silicat Photphat”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, 20(4), tr 269-275 B Tài liệu tiếng Anh 15 A A Taha, A M Ahmed, H H Abdel Rahman, F M Abouzeid and M O Abdel Maksoud (2017), "Removal of nickel ions by adsorption on nanobentonite: Equilibrium, kinetics, and thermodynamics", Dispersion Science and Technology 38(5), pp 757-767 16 A.Chaisena, K.Rangsriwatananon, , Materials Letters (2005), "Synthesis of sodium zeolites from natural and modified diatomite" 59(12), pp 1474-1479 17 Amit Kumar Bansiwal, Sadhana Suresh Rayalu, Nitin Kumar Labhasetwar, Asha Ashok Juwarkar, and Sukumar Devotta (2006), "Surfactant-Modified Zeolite as a Slow Release Fertilizer for Phosphorus", J Agric Food Chem 53(13), pp 47734779 18 An Jong-Hyok, Dult Stefanz (2007), "Adsorption of tannic acid on chitosanmontmorillonite as a function of pH and surface charge properties", Applied Clay Science 36(4), pp 256-264 19 Antonio Gil, Luis M Gandía and Miguel A VicentE (2000), "Recent Advances in the Synthesis and Catalytic Applications of Pillared Clays", Catalysis Reviews : Science and Engineering 42(1-2), pp 145-212 20 Arfaoui S, Srasra E, Frini-Srasra N (2005), "Application of clays to treatment of tannery sewages", Desalination 185, pp 419 - 426 21 Bailey, S.W (1980), "Summary of recommendations of AIPEA nomenclature", Clays and Clay Minerals, 28, pp 73-78 78 22 Chitrakar R, Tezuka S, Sonoda A, Sakane Km Ooi Km Hirotsu (2006), "Phosphate adsorption on synthetic goethite and akaganeite", J Colloid Interface Sci 298(2), pp 602-608 23 Clem A.G and Doehler R.W (1963), " Industrial application of bentonite", Clays and Clay minerals 10, pp 284 - 290 24 Delia Teresa Sponza, Rukiye Oztekin (2014), "Ciproxin Removal from a Raw Wastewater by Nano Bentonite-ZnO: Comparison of Adsorption and Photooxidation Processes", Recent Advances in Environmental and Biological Engineeringn 978-1-61804-259-0, pp 18-27 25 E.Erena , B.AfsinbY.Onalc (2009), "Removal of lead ions by acid activated and manganese oxide-coated bentonite", Hazardous Materials 161(2-3), pp 677-685 26 F S Hashem (2013), "Removal of methylene blue by magnetite covered bentonite nano-composite", Eur Chem Bull 2(8), pp 524-529 27 Fang, Zhao, Peng, Jiaxin; Liu, Wende; Zhang, Zhaohui; Li, Linbo; Li, Xiaoming; Cui, Yaru; Xue, Ning; Guo, Weichang; Kong, Hailin (2017), "Defluorination Behavior of Modified Nano-Bentonite in Zinc Sulfate Solution", Nanoscience and Nanotechnology Letters Vol 9(8), pp 1231-1236 28 Hendrik Heinz, R A Vaia, R Krishnamoorti, and B L Farmer (2007), "SelfAssembly of Alkylammonium Chains on Montmorillonite: Effect of Chain Length, Head Group Structure, and Cation Exchange Capacity", Chem Mater 19(1), pp 55-68 29 Kunio Ohtsuka, Yoshimasa Hayashi, and Mitsuru Suda (1993), "Microporous zirconia-pillared clays derived from three kinds of zirconium polynuclear ionic species", Chem Mater 5(12), pp 1823-1829 30 Lu Sheng-gao, Bai Shi-qiang, Shan Hong-dan (2008), "Mechanisms of phosphate removal from aqueous solution by blast furnace slag and steel furnace slag", Zhejiang University Science A 9(1), pp 125-132 31 M.I.Abdou, A.M.Al-sabagh M.M.Dardir (2013), "Evaluation of Egyptian bentonite and nano-bentonite as drilling mud", Egyptian Journal of Petroleum 22(1), pp 53-59 79 32 M.Vlasova, I.Leon, Y.Enriquez Mendez, G.Dominguez-Patino, M.M.Ristic (2007), "Monitoring of transformations in bentonite after NaOH-TMA treatment", Ceramics International 33(3), pp 405-412 33 Maria L Guzmas, CastilloGraciela Pacheco-Malagon, Patricia Pérez-Romo, Norma A Sanchez-Flores, Carlos Lopez-Franco, José M Saniger, Francisco Hernández-Beltran, and José J Fripiat (2006), "Crystallization of Zeolites from Organo-Silicic Colloids", Inorganic Chemistry 45(8), pp 3408-3414 34 McBride M.B (1994), Environmental chemistry of Soils, New York, Oxford 35 Moradi N, Salem S, Salem A (2018), "Optimizing adsorption of blue pigment from wastewater by nano-porous modified Na-bentonite using spectrophotometry based on response surface method", Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc 15(193), pp 54-62 36 Olguin M.T, Solache-Rios M, Acosta D, Bosch P and Bulbulian S (1997), " UO2+ sorption on bentonite", Radioanalytical and Nuclear Chemistry 218(1), pp 65-69 37 PP Ahammed Shabeer, Ajoy Saha, V T Gajbhiye, Suman Gupta, K M Manjaiah, Eldho Varghe (March 2015), "Exploitation of Nano-Bentonite, NanoHalloysite and Organically Modified Nano-Montmorillonite as an Adsorbent and Coagulation Aid for the Removal of Multi-Pesticides from Water: A Sorption Modelling Approac", Water, Air, & Soil Pollution 226:41 38 Patel H.A, Rajesh S Somani, Hari C Bajaj and Raksh V Jasra (2006), "Nanoclays for polymer nanocomposites, paints, inks, greases and cosmetics formulations, drug delivery vehicle and waste water treatment", Bull Mater Sci 29(2), pp 133-145 39 Robert ASchoonheydt, Bert MWeckhuysen (1999), "Alkane dehydrogenation over supported chromium oxide catalysts", Catalysis Today 51(2), pp 223-232 40 Robert SBowman (2003), "Applications of surfactant-modified zeolites to environmental remediation", Microporous and Mesoporous Materials 61(1-3), pp 43-56 80 41 ShaobinWang, T.Terdkiatburana, M.O.Tadé (2008), "Adsorption of Cu(II), Pb(II) and humic acid on natural zeolite tuff in single and binary systems", Separation and Purification Technology 62(1), pp 64-70 42 Shin Young-Sub, Oh Seung-Geun and Ha Baik-Hyon (2003), "Pore structures and Acidities of Al-pillared montmorillonite, Korean", J Chem Eng 21(1), pp 77-82 43 Silvio R Taffarel, Jorge Rubio (2010), "Removal of Mn2+ from aqueous solution by manganese oxide coated zeolite", Minerals Engineering 23 pp 1131–1138 44 Xue Y, Hou H, Zhu S (2009), "Characteristics and mechanisms of phosphate adsorption onto basic oxygen furnace slag", Hazardous Materials 162(2-3), pp 973-980 45 Yang Y, Zhao Y.Q, Babatunde A.O, Wang L, Ren Y.X, Han Y (2006), "Characteristics and Machanisms of phospate adsorption on dewatered alum sludge", Separation and Purification Technology 51(2), pp 193-200 46 Yukiya Hakuta, Hiromichi Hayashi (2010), "Hydrothermal synthesis of metal oxide nanoparticles in supercritical water", Materials 3(7), pp 3794-3817 47 Zahra darvishi, Ali morsali (2011), “Synthesis and characterization of Nanobentonite by sonochemical method”, Ultrasonics Sonochemistry 18(1), pp 238242 48 Zhu L, Ma J (2008), "Simultaneous removal of acid dye and cationic surfactant from water by bentonite in one-step process", Chemical Engineering Journal 139(3), pp 503-509 81 ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LƯU VIỆT HÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO BENTONITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÓC TÁCH SIÊU ÂM ỨNG DỤNG XỬ LÝ Mn( II) TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC Chun ngành: Hóa phân... trọng việc bảo vệ mơi trường Chính vậy, chúng tơi lựa chọn đề tài nghiên cứu ? ?Chế tạo vật liệu nano Bentonite phương pháp bóc tách siêu âm ứng dụng xử lý Mn( II) môi trường nước? ?? Trong đề tài tập trung... LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: ? ?Chế tạo vật liệu nano Bentonite phương pháp bóc tách siêu âm ứng dụng xử lý Mn( II) môi trường nước? ?? thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật