Nghiên cứu khả năng hấp thu photphat trong nước bằng vật liệu biến tính từ đá ong

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƢỜNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHOTPHAT TRONG NƢỚC BẰNG VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TỪ ĐÁ ONG NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƢỜNG MÃ SỐ: 306 Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Lê Khánh Toàn CN Trần Thị Phƣơng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cảnh Dƣơng Mã sinh viên: 1353060230 Khóa học: 2013 - 2017 Hà Nội, 2017 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Ths.Lê Khánh Toàn CN.Trần Thị Phƣơng giao đề tài nhiệt tình giúp đỡ, cho em kiến thức quý báu trình nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo mơn Hóa học thầy phịng thí nghiệm Phân tích mơi trƣờng, Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện cho em suốt thời gian nghiên cứu phịng thí nghiệm Xin chân thành cảm ơn bạn học viên, sinh viên làm việc phòng thí nghiệm Hóa mơi trƣờng Phân tích mơi trƣờng giúp đỡ tơi q trình tìm tài liệu làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội,ngày 18 tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Cảnh Dƣơng TĨM TẮT KHĨA LUẬN 1.Tên khóa luận tốt nghiệp :“ Nghiên cứu khả hấp phụ photphat nước vật liệu biến tính từ đá ong” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cảnh Dƣơng Giáo viên hƣớng dẫn: Ths Lê Khánh Toàn, CN Trần Thị Phƣơng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung - Sử dụng loại vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm để xử lí nƣớc nhiễm Mục tiêu cụ thể - Tạo đƣợc vật liệu hấp phụ từ đá ong biến tính - Đánh giá khả hấp phụ photphat nƣớc vật liệu thu đƣợc Nội dung nghiên cứu - Xây dựng quy trình biến tính đá ong nguyên tố đất - Phân tích thành phần nguyên tố cấu trúc bề mặt vật liệu biến tính - Khảo sát khả hấp phụ photphat nƣớc vật liệu đá ong biến tính Kết đạt đƣợc - Đã chế tạo đƣợc vật liệu đá ong biến tính lantan với lƣợng Lantan bám vật liệu với thành phần khối lƣợng 2,88% thành phần nguyên tử 2,34% - Đã khảo sát yếu tố ảnh hƣởng trình hấp phụ đá ong tự nhiên cho kết quả: pH tối ƣu khoảng 6-8, thời gian đạt cân hấp phụ 90 phút, khối lƣợng vật liệu hấp phụ vật liệu 0,3g/100ml Xác định đƣợc hiệu suất hấp phụ cực đại photphat đá ongtự nhiên 23% - Đã khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới trình hấp phụ đá ong biến tính lantan cho kết quả: pH tối ƣu khoảng 6-8, thời gian đạt cân 30 phút, khối lƣợng vật liệu hấp phụ 0,3 g/100ml Xác định đƣợc hiệu hấp phụ cực đại photphat đá ong biến tính 61% Nhƣ vậy, vật liệu đá ong biến tính có thời gian hấp phụ 1/3 so với vật liệu đá ong tự nhiên, rút ngắn đƣợc thời gian hấp phụ, hiệu suất hấp phụ đạt 61% tăng gần lần so với đá ong tự nhiên MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TÓM TẮT KHÓA LUẬN LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Photphat nƣớc 1.1.1 Nguồn phát thải photphat vào môi trƣờng nƣớc 1.1.2 Đặc điểm photphat 1.1.3 Vai trò, tác hại photphat môi trƣờng ngƣời 1.1.4 Biện pháp xử lí photphat nƣớc 1.2 Tổng quan phƣơng pháp hấp phụ 1.2.1 Cơ sở lý thuyết 1.2.2 Xử lý nƣớc phƣơng pháp hấp phụ 14 1.3 Giới thiệu đá ong 20 1.3.1 Nguồn gốc, thành phần, đặc tính đá ong 20 1.3.2 Ứng dụng đá ong 22 1.3.3 Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng đá ong biến tính quặng apatit thử nghiệm xử lí mơi trƣờng 23 1.4 Tổng quan nguyên tố đất 25 1.4.1 Vị trí, cấu tạo nguyên tố đất 25 1.4.2.Lantan 25 CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU- NỘI DUNG- ĐỐI TƢỢNG- PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 27 2.2 Nội dung nghiên cứu 27 2.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 27 2.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 27 2.4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 27 2.4.3 Phƣơng pháp phân tích cấu trúc vật liệu 33 2.4.4 Phƣơng pháp xử lí số liệu 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ 38 3.1 Đặc trƣng cấu trúc vật liệu 38 3.1.1 Bề mặt vật liệu biến tính qua kính hiển vi điện tử quét SEM 38 3.1.2 Kết xác định thành phần theo phƣơng pháp EDX 39 3.2 Khảo sát khả hấp phụ photphat vậtliệu thô 41 3.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn PO43- 41 3.2.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến trình hấp phụ PO43- 42 3.2.3 Ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ PO43- 43 3.2.4 Ảnh hƣởng thời gian đạt trạng thái cân hấp phụ 44 3.2.5 Ảnh hƣởng nồng độ đầu tới khả hấp phụ vật liệu biến tính45 3.3 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu biến tính latan 46 3.3.1 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến trình hấp phụ PO43- 46 3.3.2 Ảnh hƣởng pH đến trình hấp phụ PO43- 47 3.3.3 Ảnh hƣởng thời gian đạt trạng thái cân hấp phụ 48 3.3.4 Ảnh hƣởng nồng độ đầu tới khả hấp phụ vật liệu biến tính49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Abs Độ hấp thụ quang ADP Adenosine diphotphat ATP Adenosin triphotphat BET Phƣơng pháp hấp phụ đa phân tử CNS Rối loạn tâm thần, mệt mỏi IR Phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại TGA Phƣơng pháp phân tích nhiệt SEM Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét UV-vis XRD Ultraviolet-visible spectroscopy Phổ tử ngoại khả kiến Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tích số tan số hợp chất photphat 25oC Bảng 2.1: Các dụng cụ thiết bị dùng trình thực nghiệm 29 Bảng 3.1:Kết thành phần nguyên tố Đá ong tự nhiên, 40 Bảng 3.2: Kết thành phần nguyên tố Đá ong sau biến tính, 40 Bảng 3.3 Kết đo độ hấp thụ quang 40 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến khả hấp phụ PO43- 42 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ vật liệu M1 43 Bảng 3.6: Ảnh hƣởng thời gian tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 44 Bảng 3.7 : Ảnh hƣởng nồng đôj đầu đến khả hấp phụ PO43- vật liệu M1.44 Bảng 3.8:Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến khả hấp phụ PO43- 46 Bảng 3.9: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M2 47 Bảng 3.10: Ảnh hƣởng thời gian tới khả hấp phụ PO43của vật liệu M2 48 Bảng 3.11: Ảnh hƣởng nồng đôj đầu đến khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 49 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Vịng tuần hồn photphat nƣớc Hình 1.2: Các giai đoạn hấp phụ 10 Hình 1.3: cấu trúc phân tử nhơm oxít 17 Hình 1.4: cấu trúc zeolit 18 Hình 1.5: chế hấp phụ zeolit 19 Hình 1.6: Quá trình đá ong hóa 20 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét 34 Hình 2.2 Nguyên lý nhiễu xạ tia X 35 Hình 3.1 Ảnh chụp vật liệu đá ong 38 Hình 3.2 Ảnh chụp SEM Đá ong trƣớc biến tính 38 Hình 3.3:Ảnh chụp SEM Đá ong sau biến tính 39 Hình 3.4: Phổ EDX Đá ong tự nhiên, 39 Hình 3.5: Phổ EDX Đá ong sau biến tính, 40 Hình 3.6: Đƣờng chuẩn PO43- 41 Hình 3.7: Dãy bình định mức 41 Hình 3.8: Biểu đồ ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu M1 đến khả hấp phụ 42 Hình 3.9: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 43 Hình 3.10:Ảnh hƣởng thời gian tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 44 Hình 3.11: Ảnh hƣởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ 45 Hình 3.12: Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến khả hấp phụ PO43- 46 Hình 3.13: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ PO43của vật liệu M2 47 Hình 3.14:Ảnh hƣởng thời gian tới khả hấp phụ PO43của vật liệu M2 48 Hình 3.15: Ảnh hƣởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ 49 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm qua kinh tế nƣớc ta có bƣớc phát triển đáng khích lệ, cấu kinh tế chuyển đổi theo hƣớng cơng nghiệp hóa, đại hóa Tuy nhiên, với phát triển kinh tế, xã hội làm nảy sinh nhiều vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng Môi trƣờng số thành phố lớn, khu công nghiệp tập trung khu dân cƣ bị suy thối, nhiễm Tài ngun thiên nhiên, đa dạng sinh học bị cạn kiệt, cố môi trƣờng có chiều hƣớng gia tăng, phải kể đến thực trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc Nƣớc tài nguyên thiên nhiên quý giá, yếu tố thiếu đƣợc cho hoạt động sống trái đất Việt Nam xứ sở nhiệt đới nhƣng nguồn nƣớc ngày cạt kiệt nhiều lý khác nhau, có vấn đề nhiễm bẩn nguồn nƣớc dòng nƣớc thải ngƣời nhà máy Điều địi hỏi phải nghiên cứu đề xuất biện pháp xử lý nƣớc thải có hiệu để đảm bảo phát triển bền vững môi trƣờng Các hoạt động cơng nghiệp nhƣ sản xuất xà phịng, kem đánh răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nƣớc phân bón… thải vào nguồn nƣớc lƣợng lớn chất độc hại có photphat, ảnh hƣởng không nhỏ đến môi sinh sống ngƣời Do việc tìm quy trình xử lý nhằm loại bỏ chất độc hại nói chung photphat nói riêng khỏi mơi trƣờng nƣớc có ý nghĩa to lớn Trong thời gian gần đây, số cơng trình nghiên cứu với phƣơng pháp khác đƣợc thực nhằm đƣa quy trình tách loại photphat khỏi nguồn nƣớc bị nhiễm Trong đó, phƣơng pháp sử dụng vật liệu hấp phụ đƣợc đánh giá cao tính hiệu quả, đơn giản, chi phí thấp nhƣ quy trình xử lý thân thiện với mơi trƣờng Chính em tiến hành thực đề tài “ Nghiên cứu khả hấp phụ photphat nước vật liệu biến tính từ đá ong” CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1Photphat nƣớc 1.1.1 Nguồn phát thải photphat vào môi trường nước - Các hoạt động cơng nghiệp nhƣ sản xuất xà phịng, kem đánh răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nƣớc phân bón… thải vào nguồn nƣớc lƣợng lớn chất độc hại có photphat, ảnh hƣởng không nhỏ đến môi sinh sống ngƣời - Nguồn phát thải Photphat ngày đƣợc sử dụng nhiều chế biến thực phẩm Hợp chất photphat tìm thấy nƣớc thải hay đƣợc thải trực tiếp vào nguồn nƣớc mặt phát sinh từ chất thải ngƣời động vật sau lƣợng khổng lồ phân lân sử dụng nơng nghiệp chất tẩy rửa tổng hợp có chứa photphat sử dụng sinh hoạt số ngành cơng nghiệp trơi theo dịng nƣớc Trong loại nƣớc thải, Phospho diện chủ yếu dƣới dạng photphat Các hợp chất Phosphat gồm Phosphat vô phosphat hữu cơ: + Thất từ phân bón có đất + Chất thải từ ngƣời động vật + Các hóa chất tẩy rửa làm   CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ 3.1 Đặc trƣng cấu trúc vật liệu 3.1.1 Bề mặt vật liệu biến tính qua kính hiển vi điện tử qt SEM Hình 3.1: Ảnh chụp vật liệu đá ong Tiến hành chụp mẫu vật liệu trƣớc sau biến tính ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.2: Ảnh chụp SEM Đá ong trƣớc biến tính 38 Hình 3.3:Ảnh chụp SEM Đá ong sau biến tính Bề mặt vật liệu sau biến tính có độ gồ ghề hơn, có nhiều khe hơn, diện tích bề mặt tăng lên so với diện tích bề mặt chƣa biến tính, bề mặt có lớp màng đƣợc cho Latan(III) lên sắt(III) hidroxit Bề mặt vật liệu biến tính giúp tăng khả hấp phụ vật liệu 3.1.2 Kết xác định thành phần theo phương pháp EDX Mẫu vật liệu Đá ong tự nhiên Đá ong biến tính La(III) đƣợc phân tích phƣơng pháp EDX cho kết lần lƣợt nhƣ sau: Hình 3.4: Phổ EDX Đá ong tự nhiên, 39 Bảng 3.1:Kết thành phần nguyên tố Đá ong tự nhiên, Nguyên tố O Al Si K Ti Fe Tổng Thành phần khối lƣợng (%) 37,58 13,4 8,55 0,14 36,33 100 Thành phần nguyên tử (%) 60,41 12,78 7,83 0,1 2,16 16,72 100 Kết cho thấy thành phần quặng Đá ong tự nhiên có chứa chủ yếu Fe chiếm 16,72%, Al chiếm 12,78%, số kim loại khác nhƣ K, Ti, Si, Hình 3.5: Phổ EDX Đá ong sau biến tính, Bảng 3.2: Kết thành phần nguyên tố Đá ong sau biến tính Nguyên tử Thành phần khối lƣợng(%) Thành phần nguyên tử (%) O Al Si K Ti La Fe Tổng 33,73 16,83 13,96 0,71 1,42 2,88 30,47 100 48,56 15,94 100 13,1 1,41 3,13 2,34 15,52 Với vật liệu ngâm tẩm La, kết cho thấy, sau biến tính lƣợng Lantan bám đƣợc bề mặt Đá ong 40 3.2 Khảo sát khả hấp phụ photphat vậtliệu thô 3.2.1 Xây dựng đường chuẩnPO43Bảng 3.3 Kết đo độ hấp thụ quang: V ml PO43- ( 10 ppm) Abs Nồng độ ( mg/l) 0 0,201 0,2 0,357 0,4 0,491 0,6 0,631 0,8 0,742 y = 1,3511x - 0,0454 R² = 0,991 1,2 Abs 0,8 0,6 0,4 0,2 -0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 Nồng độ (mg/l) Hình 3.6: Đƣờng chuẩn PO43- Hình 3.7: Dãy bình định mức Ta thu đƣợc đƣờng hồi quy tuyến tính photphat y= 1.3511x-0.0454 41 3.2.2 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ PO43Bƣớc 1: Chuẩn bị cốc thủy tinh 250ml cho lần lƣợt vào cốc 0g; 0,5g; 0.1g; 0.15g; 0.2g; 0.25g; 0,3g vật liệu M1 Bƣớc 2: Cho vào cốc 100ml dung dịch PO43- P2 Bƣớc 3: Khuấy nhẹ 90p Bƣớc 4: Lọc dung dịch thu đƣợc Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm Bảng 3.4: Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến khả hấp phụ PO43Khối lƣợng g 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Co (mg/l) 1 1 1 Ce (mg/l) 0,89 0,86 0,829 0,809 0,801 0,761 Hiệu suất (%) 11 14 17,1 19,1 19,9 23,9 30 25 Hiệu Suất 20 15 10 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 Khối lượng (g) Hình 3.8: Biểu đồ ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu M1 đến khả hấp phụ 42 Ta thấy khối lƣợng 0,3g vật liệu có hiệu suất hấp phụ tốt nên chọn 0,3g cho thí nghiệm sau, 3.2.3 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ PO43Cho 0,3 g vật liệu M1 vào 100ml dung dịch photphat nồng độ ban đầu (Co), điều chỉnh pH dung dịch - 10 dung dịch NaOH 0,1 M HCl 0,1 M, lắc giờ, để lắng 30 phút, lọc dung dịch thu đƣợc Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm Kết tính tốn hiệu suất hấp phụ vật liệu đƣợc thể bảng 3.2 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ vật liệu M1 pH Co (mg/l) Cp(mg/l) Hiệu suất (%) 9,4 8,53 9,25 9,4 7,29 22,44 9,2 7,29 20,76 10 9,4 8,18 12,97 25 Hiệu suất 20 15 10 0 10 12 pH Hình 3.9: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 43 Từ kết thu đƣợc ta thấy khoảng pH 6-8, quặng đá ong tự nhiên cho kết hấp phụ tốt Điều thuận lợi cho việc áp dụng xử lí photphat thực tế pH trung tính điệu kiện thƣờng có thực tế 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian đạt trạng thái cân hấp phụ Cho 0,3g vật liệu M1 lắc với 100 ml dung dịch photphat nồng độ ban đầu 10 ppm (Co), lắc khoảng thời gian từ 30 đến 150 phút Để lắng, lọc dung dịch thu đƣợc Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm Tính tốn hiệu suất hấp phụ củavật liệu, Kết thu đƣợc thể bảng3.6và hình 3.10 Bảng 3.6: Ảnh hưởng thời gian tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 Thời gian (t) 30 60 Hiệu suất (%) 20,76 22,44 90 23,9 120 150 23,9 23,9 30 25 Hiệu Suất 20 15 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Thời gian Hình 3.10:Ảnh hưởng thời gian tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 Từ kết thu đƣợc, ta thấy thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu Đá ong tự nhiên 90 phút Từ thí nghiệm sau, thời gian hấp phụ vật liệu thô đƣợc chọn 90 phút 44 3.2.5 Ảnh hưởng nồng độ đầu tới khả hấp phụ vật liệu biến tính Chuẩn bị dãy bình nón loại 250 ml có chứa 0.3 g vật liệu M1, cho 100ml dung dịch photphat nồng độ khác đƣa pH 6-8, lắc 90 phút, lọc lấy dung dịch bắng giấy lọc Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm.Tính tốn hiệu suất hấp phụ củavật liệu Kết thu đƣợc thể bảng 3.7 hình 3.11 Bảng3.7: Ảnh hƣởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 Co ( mg/l) 10 30 50 70 100 Ce ( mg/l) 7,61 22,83 38,55 53,97 84,67 23,9 22,9 22,9 22 Hiệu suất (%) 23,9 24 Hiệu suất 23,5 23 22,5 22 21,5 20 40 60 80 100 120 Nồng độ (mg/l) Hình 3.11: Ảnh hƣởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ Nồng độ tăng dần khả hấp phụ vật liệu giảm dần 45 3.3 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu biến tính latan 3.3.1 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu đến trình hấp phụ PO43Bƣớc 1: Chuẩn bị cốc thủy tinh 250ml cho lần lƣợt vào cốc 0,1g; 0,3g; 0,5g; 0,7g; 1g vật liệu M2 Bƣớc 2: Cho vào cốc 100ml dung dịch PO43- P2 Khuấy nhẹ 90p Bƣớc 3: Lọc dung dịch thu đƣợc, Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm Bảng 3.8:Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến khả hấp phụ PO43Khối lƣợng mg Co (mg/l) Ce (mg/l) Hiệu suất (%) 0,1 0,545 45,5 0,3 0,39 61 0,5 0,415 58,5 0,7 0,434 56,6 1 0,42 58 70 60 Hiệu Suất 50 40 30 20 10 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 Khối lượng Hình 3.12: Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu đến khả hấp phụ PO43- 46 Ta thấy khối lƣợng 0,3 vật liệu có hiệu suất hấp phụ tốt nên chọn 300mg cho thí nghiệm sau 3.3.2 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ PO43Cho 0,3 g vật liệu M2 vào 100ml dung dịch photphat nồng độ ban đầu (Co), điều chỉnh pH dung dịch - 10 dung dịch NaOH 0,1 M HCl 0,1 M, lắc giờ, để lắng 30 phút, lọc dung dịch thu đƣợc Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm Kết tính tốn hiệu suất hấp phụ vật liệu đƣợc thể bảng 3.9 Bảng 3.9: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ PO43- vật liệu M2 Co (mg/l) Cp(mg/l) Hiệu suất (%) 9,4 4,25 54,78 9,4 3,64 61,27 9,2 3,64 60,43 10 9,4 4,09 56,48 Hiệu suất pH 62 61 60 59 58 57 56 55 54 10 12 pH Hình 3.13: Ảnh hƣởng pH tới khả hấp phụ PO43của vật liệu M2 Từ kết thu đƣợc ta thấy khoảng pH 6-8, vật liệu M2 cho kết hấp phụ tốt Điều thuận lợi cho việc áp dụng xử lí photphat thực tế 47 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian đạt trạng thái cân hấp phụ Cho 0,3g vật liệu M2 lắc với 50 ml dung dịch photphat nồng độ ban đầu 10 ppm (Co), lắc khoảng thời gian từ 15 đến120 phút, Để lắng, lọc dung dịch thu đƣợc, Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat (2.3,4) + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm Tính tốn hiệu suất hấp phụ vật liệu Kết thu đƣợc thể bảng 3.10và hình 3.14 Bảng 3.10: Ảnh hưởng thời gian tới khả hấp phụ PO43của vật liệu M2 Thời gian (t) Hiệu suất (%) 15 30 60 90 120 60,43 61 61 61 61 70 60 Hiệu suất 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 140 Thời gian Hình 3.14:Ảnh hưởng thời gian tới khả hấp phụ PO43của vật liệu M2 Từ kết thu đƣợc, ta thấy thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu M2 30 phút Từ thí nghiệm sau, thời gian hấp phụ vật liệu M2 đƣợc chọn 30 phút 48 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu tới khả hấp phụ vật liệu biến tính Chuẩn bị dãy bình nón loại 250 ml có chứa 0.3 g vật liệu M2, cho 100ml dung dịch photphat nồng độ khác đƣa pH 6-8, lắc 30 phút, lọc lấy dung dịch bắng giấy lọc Chuẩn bị dãy bình định mức 50,00 ml, cho vào bình lần lƣợt ml dung dịch thu đƣợc + ml Molipdat + 1ml axit ascobic , định mức đến 50 ml nƣớc cất, để 10phút sau đem đo độ hấp thụ quang bƣớc sóng λ=888 nm.Tính tốn hiệu suất hấp phụ củavật liệu Kết thu đƣợc thể Bảng 3.11: Ảnh hƣởng nồng đôj đầu đến khả hấp phụ PO43- vật liệu M1 Co ( mg/l) 10 30 50 70 100 Ce ( mg/l) 3,9 11,55 19,75 25 40 61,5 60,5 60 60 Hiệu suất (%) 61 61,6 61,4 61,2 Hiệu Suất 61 60,8 60,6 60,4 60,2 60 59,8 20 40 60 80 100 120 Nồng độ Hình 3.15: Ảnh hƣởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ Hiệu suất hấp phụ cao khiở nồng độ 30 mg/l giảm dần tăng nồng độ từ 50-100 mg/l 49 KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu khả xứ lí ion photphattrong nƣớc đá ong tự nhiên đá ong biến tính”, tơi thu đƣợc kết sau: - Đã chế tạo đƣợc vật liệu đá ong biến tính lantan với lƣợng Lantan bám vật liệu với thành phần khối lƣợng 2,88% thành phần nguyên tử 2,34% - Đã khảo sát yếu tố ảnh hƣởng trình hấp phụ đá ong tự nhiên cho kết quả: pH tối ƣu khoảng 6-8, thời gian đạt cân hấp phụ 90 phút, khối lƣợng vật liệu hấp phụ vật liệu 0,3g/100ml,Xác định đƣợc hiệu suất hấp phụ cực đại photphat đá ongtự nhiên là: 23% - Đã khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới q trình hấp phụ đá ong biến tính lantan cho kết quả: pH tối ƣu khoảng 6-8, thời gian đạt cân 30 phút, khối lƣợng vật liệu hấp phụ 0,3 g/100ml,Xác định đƣợc hiệu hấp phụ cực đại photphat đá ong biến tính là: 61% Nhƣ vậy, vật liệu biến tính có thời gian hấp phụ 1/3 so với vật liệu đá ong tự nhiên, Rút ngắn đƣợc thời gian hấp phụ,hiệu suất hấp phụ đạt 61% tăng ~ lần so với đá ong tự nhiên Tồn - Do thân hạn chế kinh nghiệm thời gian nên chƣa đƣa đƣợc nhiều nội dung để so sánh tìm điều kiện hấp phụ tối ƣu vật liệu - Chƣa tính tốn đƣợc tải lƣợng hấp phụ vật liệu Từ kết nghiên cứu thu đƣợc hi vọng vật liệu đƣợc phƣơng pháp biến tính tiếp tục đƣơc nghiên cứu phát triển tồn diện để ứng dụng vào thực tế tách loại bỏ ion photphat khỏi nguồn nƣớc bị ô nhiễm 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Cát (2000), Giáo trình hấp phụ trao đổi ion, NXB KH&KT Hà Nội Nguyễn Thị Hằng Nga (2014), Nghiên cứu khả xử lí asen nước nhiễm sản phẩm đá phong hóa nhiệt đới, Khóa luận tốt nghiệp Đại học Thủy lợi Đặng Thị Hƣơng (2014), Nghiên cứu khả xử lí nhiễm flo nước, Luận văn Thạc sĩ ĐH KHTN- ĐHQG Hà Nội TCVN 6202 : 2008 Bùi Xuân Thắng (2010), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng dụng hấp phụ photphat nước, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp 2010 Quản Cẩm Thúy (2011), Nghiên cứu khả hấp phụ ion photphat bùn đỏ ứng dụng xử lí tách khỏi nguồn nước, Luận văn Thạc sĩ ĐH KHTN- ĐHQG Hà Nội Đỗ Quang Trung, Nguyễn Trọng Uyển (2008), Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính cố định Zr(IV) loại bỏ ion photphat florua nước thải Công ty cổ phần Phân lân Ninh Bình, Tạp chí Hóa Học, 46 (2A) Ngô Thị Mai Việt (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng đá ong biến tính quặng apatit thử nghiệm xử lí mơi trường, Luận án tiến sĩ hóa học đại học sƣ phạm đại học Thái Nguyên Tiếng Anh Chanjuan Li, JunMa, Jimin Shen, Peng Wang (2009), Removal of photphat from secondary effhent with Fe2+ enhanced by H2O2 at nature pH J,Hazardous Mater,trang 891 – 896 10 Xin Huang, Adsorption removal of photphat in industrial wastewater by using metal-loaded skin split waste, National Engineering Laboratory for Clean Technology of Leather Manufacture, Sichuan University, Chengdu, 610065, P, R, China 11.Subramanyan Vasudevan, Jothinathan Lakshmi, Jeganathan Jayaraj, Ganapathy Sozthan (2009), Remediation of photphate contaminated water by electrocoagulation with aluminium, aluminium alloy and mild steel anodes, Juornal of Hazardous Material 1480-1488 12 Honglei Liu, Xiaofei Sun, Chengqing Yin, Chun Hu (2008), Removal of photphat by mesoporous ZrO 2, Journal of Hazardous Materials, 151, pp 616 – 622 13.Yanzhong Li, Changjun Liu, Zhaokun Luan, Xianjia Peng, Chunlei Zhu, Zhaoyang Chen, Zhongguo Zhang, Jinghua Fan, Zhiping Jia (2006), Photphat removal from aqueous solutions using raw and activated red mud and fly ash, Journal of Hazardous Materials, 137 (1), pp 374-383 14.Yanzhong Li, Changjun Liu, Zhaokun Luan, Xianjia Peng, Chunlei Zhu, Zhaoyang Chen, Zhongguo Zhang, Jinghua Fan, Zhiping Jia (2006), Photphat Removal from Aqueous Solutions using Neutralised Bauxite Refinery Residues (Bauxsol™), CSIRO Publishing – Environmental Chemistry 3(1) 65– 74 Published 15.Gaosheng Zhang, Huiuan Liu, Ruiping Liu, Jiuhui Qu (2009), Removal of photphat from water by a Fe – Mn binary oxide adsorbent, J, Colloid and Interface Science 355, P,168 – 174 ... + Nghiên cứu khả hấp phụ khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ ion kim loại nặng nghiên cứu vật liệu nhƣ pH, thời gian, kích thƣớc vật liệu vật liệu đá ong biến tính từ quặng apatit, từ. .. cao khả hấp phụ đá ong, nhà khoa học nghiên cứu biến tính đá ong vật liệu khác Nghiên cứu khả xử lí amoni nƣớc nano MnO2 – FeOOH mang đá ong Nguyễn Thị Ngọc 2011 cho thấy khẳ hấp phụ amoni vật liệu. .. Khảo sát khả hấp phụ photphat nƣớc vật liệu đá ong biến tính 2.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Đá ong cớ hạt 0,5- 1,5 mm - Phạm vi nghiên cứu: Thử nghiệm khả hấp phụ photphat