Nghiênc ứu xử lý asen trong nước bằng vật liệu biocomposite được điều chế từ gum trích ly hạt muồng hoàng yến và nano oxit sắt từ

UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG TRƢỜNG I HỌC THỦ DẦU M T NGUYỄN TRÀ PHƢƠNG NHUNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU BIOCOMPOSITE ƢỢC IỀU CHẾ TỪ GUM TRÍCH LY H T MUỒNG HỒNG YẾN VÀ NANO OXIT SẮT TỪ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN TH C SỸ BÌNH DƢƠNG – 2019 UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG TRƢỜNG I HỌC THỦ DẦU M T NGUYỄN TRÀ PHƢƠNG NHUNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU BIOCOMPOSITE ƢỢC IỀU CHẾ TỪ GUM TRÍCH LY H T MUỒNG HỒNG YẾN VÀ NANO OXIT SẮT TỪ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN TH C SỸ GVHD: PGS TS NGUYỄN VÕ CHÂU NGÂN BÌNH DƢƠNG - 2019 CAM OAN THỰC HIỆN Tôi xin cam đoan nghiên cứu riêng Các số liệu, liệu đƣợc trích dẫn rõ ràng, trung thực Kết nghiên cứu chƣa công bố nghiên cứu cấp khác Học viên thực NGUYỄN TRÀ PHƢƠNG NHUNG LỜI CẢM ƠN Trong suốt qu tr nh học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học đ nhận đƣợc hƣớng dẫn gi p đ qu b u từ nhiều ngƣời Với lòng biết ơn sâu sắc, lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể giảng viên Khoa Khoa học môi trƣờng trƣờng Đại học Thủ Dầu Một Đặc biệt PGs Ts Nguyễn Võ Châu Ngân - cán trực tiếp hƣớng dẫn tơi hồn thành đề tài luận văn tốt nghiệp cao học Ngƣời đ hết l ng gi p đ dạy bảo thƣờng xuyên quan tâm động viên ịp thời chia sẻ khó hăn vƣớng mắc cho suốt qu tr nh học tập làm thí nghiệm hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn Ban l nh đạo Khoa Khoa học tự nhiên, ngành Khoa học môi trƣờng thầy quản lý phịng thí nghiệm đ ln hỗ trợ, tạo môi trƣờng làm việc với đầy đủ trang thiết bị, dụng cụ cần thiết nhƣ điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực NGUYỄN TRÀ PHƢƠNG NHUNG TÓM TẮT Việc nghiên cứu sử dụng vật liệu sinh học thân thiện với môi trƣờng để xử lý chất ô nhiễm nƣớc đ đạt đƣợc kết tốt Trong nghiên cứu sử dụng vật liệu Biocomposite đƣợc tổng hợp phƣơng ph p trộn trực tiếp vật liệu Nano CoFe2O4 (tổng hợp theo phƣơng ph p đồng kết tủa) kết hợp Biogum (trích ly từ hạt Muồng Hồng Yến) xử l Asen (As) nƣớc Vật liệu sau hi điều chế đƣợc bao phủ hoàn toàn hạt nano oxit sắt từ có ích thƣớc nano đạt 70 - 100 nm (SEM) Kết nghiên cứu cho thấy điều kiện khảo sát tối ƣu với pH = 7, liều lƣợng vật liệu Biocomposite sử dụng g/L, thời gian 30 phút dung lƣợng hấp phụ 0,059 mgAs/g cho hiệu suất loại bỏ As đạt đƣợc 59,33% với nồng độ As ban đầu 100 ppb Điều cho thấy, vật liệu Biocomposite mang từ tính nano oxit sắt có khả hấp phụ Asen nƣớc, sau sử dụng thu hồi đƣợc vật liệu nam châm Ngoài ra, vật liệu có kết hợp Biogum nên thân thiện mơi trƣờng cần nghiên cứu mở rộng ứng dụng vật liệu sinh học để xử l As nƣớc Từ khóa: thân thiện mơi trƣờng, vật liệu Biocomposite, xử lý Asen nƣớc MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG .v DANH MỤC HÌNH vi PHẦN MỞ ĐẦU .1 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1.1 Tính chất c c dạng tồn Asen nƣớc 1.1.2 T nh h nh ô nhiễm As .6 1.1.2.1 Ô nhiễm Asen giới 1.1.2.2 Ô nhiễm Asen Việt Nam .6 1.1.3 Ứng dụng Asen 1.1.4 Tính độc Asen 1.1.5 Cơ chế gây độc Asen .9 1.1.5.1 Nhiễm độc cấp tính 11 1.1.5.2 Nhiễm độc m n tính 11 1.2.1 Phƣơng ph p vật l - màng lọc 12 1.2.2 Phƣơng ph p hóa học - Oxy hóa với ozone 13 1.2.3 Phƣơng ph p hóa l 13 1.2.3.1 Keo tụ - tạo 13 1.2.3.2 Kết tủa phèn 14 1.2.3.3 Kết tủa sắt 14 1.2.3.4 Hấp phụ trao đổi ion 14 1.3.1 Tổng quan vật liệu Gum hạt Muồng Hoàng Yến 17 1.3.2 Tổng quan vật liệu Nano Coban ferrit (CoFe2O4) 17 1.3.3 Tổng quan vật liệu Biocomposite 18 1.4.1 T nh h nh nghiên cứu nƣớc 18 1.4.2 T nh h nh nghiên cứu nƣớc 20 Chƣơng VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 i 2.1.1 Hóa chất 22 2.1.2 Dụng cụ thiết bị .22 2.2.1 Nội dung 1: điều chế vật liệu xử l Asen nƣớc (gum Muồng Hoàng yến Nano oxit sắt từ Biocomposite) 28 2.2.1.1 Thí nghiệm 1: điều chế Gum Muồng Hồng Yến 28 2.2.1.2 Thí nghiệm 2: điều chế Nano oxit Sắt từ (CoFe2O4) 29 2.2.1.3 Thí nghiệm 3: điều chế Biocomposite 30 2.2.2 Nội dung 2: Đ nh gi sơ hiệu xử l c c loại vật liệu điều iện h c 31 2.2.2.1 Thí nghiệm 4: x c định thời gian cân ion đồng mẫu 31 2.2.2.2 Thí nghiệm 5: hảo s t xử l vật liệu môi trƣờng axit bazo trung tính 32 2.2.2.3 Thí nghiệm 6: hảo s t ảnh hƣởng liều lƣợng vật liệu đến xử l Asen 33 2.2.3 Nội dung 3: x c định c c thông số động học xử l Asen 34 2.2.3.1 Thí nghiệm 7: Khảo s t ảnh hƣởng gi trị pH ban đầu đến hiệu hấp phụ As vật liệu 34 2.2.3.2 Thí nghiệm 8: hảo s t ảnh hƣởng thời gian tiếp x c đến hiệu xử l vật liệu 36 2.2.3.3 Thí nghiệm 9: hảo s t ảnh hƣởng nồng độ ban đầu đến hấp phụ c c vật liệu 37 2.2.4 Nội dung 4: đ nh gi hiệu suất xử l Asen mô h nh lọc hấp phụ 39 2.2.4.1 Thí nghiệm 10: hảo s t liều lƣợng vật liệu tối ƣu mô h nh lọc hấp phụ 39 2.2.4.2 Thí nghiệm 11: hảo s t độ b o h a vật liệu ảnh hƣởng đến hiệu suất xử l 40 CHƢƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 42 3.1.1 Kết điều chế vật liệu Biogum (Gum MHY) Nano oxit sắt Biocomposite (Biogum cải tiến) 42 ii 3.1.2 Kết hảo s t qua phổ hồng ngoại (FT-IR) 43 3.1.3 Kết (SEM) phân tích ích thƣớc hạt quan s t bề mặt vật 45 3.1.4 Kết phân tích diện tích bề mặt (BET) .46 3.2.1 Kết đ nh gi sơ hiệu xử l c c loại vật liệu điều iện h c 47 3.2.1.1 Kết x c định thời gian cân ion 48 3.2.1.2 Kết hảo s t xử l vật liệu môi trƣờng axit, bazo trung tính 48 3.2.1.3 Kết hảo s t liều lƣợng vật liệu đến xử l Asen 50 3.2.2 X c định c c thông số động học xử l Asen 53 3.2.2.1 Khảo s t ảnh hƣởng gi trị pH ban đầu đến hiệu hấp phụ As vật liệu 53 3.2.2.2 Khảo s t ảnh hƣởng thời gian tiếp x c đến hiệu xử l vật liệu 54 3.2.2.3 Khảo s t ảnh hƣởng nồng độ ban đầu đến hấp phụ loại vật liệu Nano oxit sắt từ Biocomposite 56 3.2.3 Đ nh gi hiệu suất xử l Asen mô h nh lọc hấp phụ 59 3.2.3.1 Mô h nh lọc hấp phụ 59 3.2.3.2 Khảo s t liều lƣợng vật liệu tối ƣu mô h nh lọc hấp phụ 62 3.2.3.3 Khảo s t độ bảo h a vật liệu ảnh hƣởng đến hiệu suất xử l 64 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC A 74 PHỤ LỤC B 82 PHỤ LỤC C 94 iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MHY Muồng hoàng yến WHO Tổ chức Y tế giới As Nguyên tố Asen ATP Adenosine Triphosphate (nguồn nắng lƣợng cho thể ngƣời hoạt động) Hg Nguyên tố thủy ngân Pb Nguyên tố chì Se Nguyên tố Selen Cd Nguyên tố Cadimi MF Vi lọc UF Siêu lọc MF Lọc nano RO Lọc thẩm thấu ngƣợc SDS Sodium dodecyl sulfate iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 C c thông số vật l nguyên tố Asen Bảng 1.2 So s nh ƣu nhƣợc điểm số công nghệ xử l As nƣớc 15 Bảng 2.1 C c hóa chất dùng nghiên cứu 22 Bảng 2.2 C c dụng cụ dùng nghiên cứu 23 Bảng 2.3 C c thiết bị dùng nghiên cứu 23 Bảng 2.4 C c thông số nƣớc thải ô nhiễm As giả định 26 Bảng 2.5 C c phƣơng ph p phân tích 41 Bảng 3.1 C c thông số nƣớc thải ô nhiễm As giả định 47 Bảng 3.2 C c thông số ỹ thuật mô h nh lọc hấp phụ 60 v ... điều chế vật liệu xử l Asen nƣớc (gum Muồng Hoàng yến Nano oxit sắt từ Biocomposite) 28 2.2.1.1 Thí nghiệm 1: điều chế Gum Muồng Hồng Yến 28 2.2.1.2 Thí nghiệm 2: điều chế Nano oxit Sắt. .. DẦU M T NGUYỄN TRÀ PHƢƠNG NHUNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU BIOCOMPOSITE ƢỢC IỀU CHẾ TỪ GUM TRÍCH LY H T MUỒNG HỒNG YẾN VÀ NANO OXIT SẮT TỪ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ... liệu Nano CoFe2O4 (tổng hợp theo phƣơng ph p đồng kết tủa) kết hợp Biogum (trích ly từ hạt Muồng Hoàng Yến) xử l Asen (As) nƣớc Vật liệu sau hi điều chế đƣợc bao phủ hoàn toàn hạt nano oxit sắt