Nghiên cứu khả năng xử lý nitrat và chất màu hữu cơ trong nước bằng vật liệu đá ong

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy cô trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, đặc biệt thầy Bộ mơn Hóa trƣờng tạo điều kiện cho em thực hành môn để có nhiều thời gian cho luận văn Và em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Khánh Tồn Đặng Thị Thúy Hạt nhiệt tình hƣớng dẫn hƣớng dẫn em hoàn thành tốt luận văn Trong q trình học tập hồn thành luận văn, nhƣ trình làm báo cáo luận văn, khó tránh khỏi sai sót, mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận nhƣ kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy, để luận văn em đƣợc hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Minh Thi i TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “Nghiên cứu khả xử lý nitrat chất màu hữu nước vật liệu đá ong” Sinh viên thực : Nguyễn Thị Minh Thi Giáo viên hƣớng dẫn : ThS Lê Khánh Toàn : ThS Đặng Thị Thúy Hạt Mục tiêu nghiên cứu: - Mục tiêu chung : Sử dụng loại vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm để làm nƣớc - Mục tiêu cụ thể : Khảo sát khả xử lý nitrat chất màu hữu nƣớc đá ong vật liệu biến tính từ đá ong Nội dung nghiên cứu - Khảo sát khả hấp phụ xử lý nitrat nƣớc đá ong - Biến tính đá ong thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao dùng để xử lý chất hữu nƣớc phƣơng pháp Fenton dị thể ( Oxy hóa - Khử ) Các kết đạt đƣợc - Đá ong thực nghiệm sau đƣợc nghiền nhỏ xử lý nhiệt có khả hấp phụ cao, xử lý nitrat nƣớc đạt hiệu suất cao 93% - Tiến hành xử lý đá ong tự nhiên dung môi HCl, NaOH, Trilon B thu đƣợc vật liệu có khả hấp phụ Nitrat thay đổi so với ban đầu Vật liệu đƣợc xử lý dung dịch NaOH 5M có khả hấp phụ Nitrat nƣớc đạt hiệu suất cao 95% - Đá ong thực nghiệm hầu nhƣ khơng có hoạt tính xúc tác Khi biến tính muối Mohir nhiệt độ 500°C thu đƣợc vật liệu có hoạt tính xúc tác cao, xử lý chất màu hữu bẳng phƣơng pháp Fenton dị thể đạt hiệu suất cao 97% ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ viii ĐẶT VẤN ĐỀ C ƢƠN 1: TỔN QU N VỀ C C VẤN ĐỀ N N C U 1.1 Ô nhiễm nƣớc 1.1.1 Khái niệm ô nhiễm nƣớc 1.1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt 1.1.3 Một số tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc 1.1.4 Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc ô nhiễm 1.2 Giới thiệu chung nitrat chất màu hữu 1.2.1 Nitrat độc tính 1.2.2 Chất màu hữu độc tính 10 1.3 Giới thiệu đá ong 11 1.3.1 Nguồn gốc 11 1.3.2 Thành phần tính chất đá ong 11 1.3.3 Một số ứng dụng đá ong 12 C ƢƠN 2: MỤC TIÊU, NỘ DUN , ĐỐ TƢỢN , P ƢƠN P P NGHIÊN C U 14 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 14 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 14 2.2.1.Đối tƣợng 14 2.3 Nội dung nghiên cứu 14 2.3.1 Khảo sát khả xử lý chất hữu nƣớc phƣơng pháp Fenton với xúc tác vật liệu đá ong biến tính 14 iii 2.3.2 Khảo sát khả hấp phụ xử lý nitrat nƣớc đá ong 14 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 15 2.4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 15 2.4.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu 21 C ƢƠN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23 3.1 Xác định nồng độ nitrat, chất tạo màu nƣớc 23 3.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn nitrat 23 3.1.2 Xây dựng đƣờng chuẩn chất tạo màu 24 3.2 Xử lý nitrat nƣớc phƣơng pháp hấp phụ 25 3.2.1 Khảo sát khả hấp phụ nitrat nƣớc lọai vật liệu đá ong .25 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất xử lý 26 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ng chƣa biến tính D1 vật liệu đá ong biến tính NAOH 28 3.3 Xử lý chất tạo màu hữu (phẩm màu vàng) nƣớc phƣơng pháp Fenton 30 3.3.1 Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu vàng đá ong chƣa xử lý 30 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu biến tính(D2 ) đến hiệu suất q trình oxi hóa phẩm màu 31 3.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất q trình oxi hóa phẩm màu với vật liệu biến tính D2 32 3.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ ban đầu đến hiệu suất trình oxi hóa phẩm màu 33 C ƢƠN 4: KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 35 4.1 Kết Luận 35 4.2 Tồn Tại 36 4.3 Kiến Nghị 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Abs Absorbance – độ hấp thụ quang BOD Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá BVTV Bảo vệ thực vật COD Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học DO Lƣợng oxi hòa tan nƣớc TDS Total Dissolved Solids – tổng chất rắn hòa tan UV-vis Ultraviolet-visible spectroscopy - Phổ tử ngoại khả kiến v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Kết đo độ hấp thụ quang xây dựng đƣờng chuẩn nitrat 23 Bảng 3.2 Kết đo độ hấp thụ quang xây dựng đƣờng chuẩn chất tạo màu 24 Bảng 3.3 Khảo sát khả hấp phụ nitrat nƣớc loại vật liệu đá ong 25 Bảng 3.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng D1 đến hiệu suất hấp phụ 26 Bảng 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng DNaOH đến hiệu suất hấp phụ 27 Bảng 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong chƣa biến tính 28 Bảng 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong biến tính NaOH 29 Bảng 3.8 Khả hấp phụ phẩm màu vàng đá ong chƣa qua xử lý 30 Bảng 3.9 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu D2 đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu 31 Bảng 3.10 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu với vật liệu biến tính D2 32 Bảng 3.11 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu phẩm màu đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu 33 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2.1 Phẩm màu vàng 17 Hình 2.2 Khảo sát ảnh hƣởng vật liệu đá ong đến khả hấp phụ nitrat 19 Biểu đồ 3.1 Biểu đồ đƣờng chuẩn Nitrat 23 Biểu đồ 3.2 Tƣơng quan độ hấp thụ quang nồng độ phẩm màu vàng 24 Biểu đồ 3.3 Khảo sát khả hấp phụ nitrat nƣớc loại vật liệu đá ong 25 Biểu đồ 3.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng D1 đến hiệu suất hấp phụ 26 Biểu đồ 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng DNaO đến hiệu suất hấp phụ 27 Biểu đồ 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong chƣa biến tính 28 Biểu đồ 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong biến tính NaOH 29 Biểu đồ 3.8 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu D2 đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu 31 Biểu đồ 3.9 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu với vật liệu biến tính D2 33 Biểu đồ 3.10 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu phẩm màu đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu 34 vii ĐẶT VẤN ĐỀ Cuộc sống Trái Đất bắt nguồn từ nƣớc Tất sống Trái Đất phụ thuộc vào nƣớc vịng tuần hồn nƣớc Nƣớc thành phần quan trọng tế bào sinh học mơi trƣờng q trình sinh hóa nhƣ quang hợp Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ sản xuất công nghiệp nông nghiệp, đời sống ngƣời dân ngày đƣợc nâng cao Đi kèm với nhiễm mơi trƣờng nghiêm trọng, đặc biệt môi trƣờng nƣớc với chất nhƣ kim loại nặng hay nitrat… Nitrat số để đánh giá chất lƣợng nƣớc Nguồn phát sinh nitrat chủ yếu từ việc môi trƣờng ô nhiễm lâu ngày qua việc sử dụng dƣ thừa loại phân bón NPK nơng nghiệp ngấm dần vào nguồn nƣớc ngầm.Việc dƣ thừa hàm lƣợng Nitrat nƣớc uống gây hậu mặt sức khỏe ảnh hƣởng trực tiếp tới ngƣời sử dụng Khi nitrat xâm nhập vào thể với hàm lƣợng cao dƣới tác động enzim thể nitrat đƣợc chuyển hóa thành nitrit ngăn cản trình hình thành trao đổi oxy Hemoglobin máu dẫn đến việc thiếu hụt oxy máu đƣợc gọi hội chứng ngộ độc Nitrat Thông thƣờng nồng độ nitrat cho phép nƣớc mặt dùng cho mục đích sinh hoạt theo (QCVN 08:2008/BTNMT) khơng vƣợt (mg/l) [8] Nếu sử dụng nguồn nƣớc thừa Nitrat thời gian dài dẫn đến bệnh việc thiếu hụt oxy bệnh khác nitrat kết hợp với enzim đƣờng ruột dẫn đến việc hấp thu thức ăn Điển hình bệnh tƣợng da xanh, ung thƣ…Tác hại nitrat tới sức khỏe ngƣời nguy hiểm, cần có biện pháp để giảm thiểu nitrat nƣớc Đá ong, loại đá tự nhiên có nhiều vùng Xuân Mai, Hòa Lạc vùng trung du khác miền Tổ quốc Nƣớc giếng đá ong đƣợc biết đến có vị ngọt, trong, mát Khơng làm vật liệu xây dựng, đá ong cịn có tính chất đặc biệt vật liệu hấp phụ giá thành rẻ, thân thiện với môi trƣờng: độ xốp cao, bề mặt riêng lớn…nhƣng hầu nhƣ việc nghiên cứu, chuyển hóa ứng dụng đá ong làm vật liệu hấp phụ chƣa đƣợc thực nhiều Vì tơi chọn đề tài khóa luận “Nghiên cứu khả xử lý nitrat chất màu hữu nước vật liệu đá ong” nhằm xác định khả điều kiện tối ƣu để chuyển hóa đá ong thành vật liệu hấp phụ, xử lý nitrat nƣớc mặt chất màu hữu nƣớc để phục vụ nhu cầu sinh hoạt, đảm bảo sức khỏe ngƣời mang lại hiệu kinh tế Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ô nhiễm nƣớc 1.1.1 Khái niệm nhiễm nước [4] Ơ nhiễm nƣớc thay đổi thành phần chất lƣợng nƣớc không đáp ứng cho mục đích sử dụng khác nhau, vƣợt tiêu chuẩn cho phép có ảnh hƣởng xấu đến đời sống ngƣời sinh vật 1.1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt Chất lƣợng nƣớc mặt thƣờng đƣợc đánh giá thông qua tiêu: - Vật lý: Các tiêu vật lý bao gồm nhiệt độ, độ trong, màu sắc, mùi vị nƣớc - Hố học: Các thơng số hố học giá trị pH, DO, BOD, COD, muối dinh dƣỡng, kim loại nặng, khí hồ tan Các chất hòa tan nƣớc ảnh hƣởng trực tiếp gián tiếp lên sinh vật Lân (P) thƣờng nhân tố hạn chế hàng đầu môi trƣờng nƣớc Nguồn gốc cuả P rửa trôi nguồn nhân tạo (nông nghiệp sinh hoạt) Nitơ (N) dƣới dạng NO3- đƣợc sử dụng thủy sinh vật NH3 dồi nƣớc thiếu O2 nhiều chất thải chứa N NO2- tỏ độc thủy sinh vật Lƣu huỳnh (S) dƣới dạng SO42- đáp ứng nhu cầu thực vật H2S chất độc cá số thủy sinh động vật - Ô nhiễm chất hữu tổng hợp + Chất tẩy rửa: chất hữu có cực (polar) khơng có cực (nonpolar) + Hoá chất bảo vệ thực vật (BVTV): đại đa số chất hữu tổng hợp, gồm: thuốc sát trùng (insecticides), thuốc diệt nấm (fongicides), thuốc diệt cỏ (herbicides), thuốc diệt chuột (diệt gặm nhấm - rodenticides), thuốc diệt tuyến trùng (nematocides) Nguyên nhân gây ô nhiễm hoá chất BVTV nhà máy thải chất cặn bã sơng, q trình sử dụng hố chất BVTV nơng nghiệp, gây nhiễm nƣớc mặt, nƣớc ngầm vùng cửa sông, bờ Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định nồng độ nitrat, chất tạo màu nƣớc 3.1.1 Xây dựng đường chuẩn nitrat Bảng 3.1 Kết đo độ hấp thụ quang xây dựng đƣờng chuẩn nitrat Độ hấp thụ quang mà bƣớc sóng đạt giá trị cực đại  max  405nm V(ml) C (mg/l) Abs 0 0.4 0.256 1.2 0.603 1.009 2.8 1.297 10 1.954 - Nồng độ tuyến tính dãy chuẩn từ: mg/l đến mg/l - Phƣơng trình hồi quy: y = 0.4748x+0.0302 Từ kết thu đƣợc cho thấy giới hạn phát phƣơng pháp 0.4(mg/l), tƣơng quan tuyến tính chặt chẽ với R2 = 0.9971 Các kết thể hình 3.1 Biểu đồ 3.1 Biểu đồ đƣờng chuẩn Nitrat 23 3.1.2 Xây dựng đường chuẩn chất tạo màu Bảng 3.2 Kết đo độ hấp thụ quang xây dựng đƣờng chuẩn chất tạo màu Độ hấp thụ quang mà sóng đạt giá trị cực đại  max  421nm Thể tích(ml) Nồng độ (mg/l) Abs 0 1.5 0.121 3.2 0.235 6.25 12 0.462 12.5 25 0.903 25 50 1.86 - Nồng độ tuyến tính dãy chuẩn từ: mg/l đến 50 mg/l - Phƣơng trình hồi quy: y = 0.036x + 0.006 Từ kết thu đƣợc cho thấy giới hạn phát phƣơng pháp 3(mg/l).Vì nồng độ Abs theo chiều tuyến tính khoảng giới hạn nên ta lập đƣợc phƣơng trình tuyến tính Ngồi khoảng giới hạn nồng độ khơng tn theo định luật lambert- beer Nên điểm quan tuyến tính chặt chẽ với R2 = 0.999 Các kết thể hình 3.2 Biểu đồ 3.2 Tƣơng quan độ hấp thụ quang nồng độ phẩm màu vàng 24 3.2 Xử lý nitrat nƣớc phƣơng pháp hấp phụ 3.2.1 Khảo sát khả hấp phụ nitrat nước lọai vật liệu đá ong Đề tài khảo sát khả hấp phụ vật liệu D1 chƣa biến tính biến tính với chất: HCl, NaOH, Trilon B Sử dụng vật liệu biến tính chất HCl, mà khảo sát điều kiện nhƣ với loại vật liệu: 0.5 g vật liệu, nồng độ nitrat ban đầu 20mg/l , thời gian khuấy 90 phút Kết đƣợc thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Khảo sát khả hấp phụ nitrat nƣớc loại vật liệu đá ong Mẫu Co (mg/l) C1 (mg/l) H (%) D1 20 0.408 97.96 DHCl 20 5.023 74.89 DNaOH 20 0.495 97.53 DTri 20 7.102 64.49 Biểu đồ 3.3 Khảo sát khả hấp phụ nitrat nƣớc loại vật liệu đá ong Từ bảng 3.3 biểu đồ 3.3 cho thấy vật liệu chƣa biến tính D1 vật liệu xử lý với NaOH cho hiệu suất xử lý cao lần lƣợt 97.96% 97.53% Cịn vật liệu biến tính khác hiệu suất khơng cao ( hiệu suất xử lý vật liệu 25 DTri DHCl lần lƣợt 64.49 % 74.89 %) Vì đề tài lựa chọn hai vật liệu để tiếp tục khảo sát điều kiện 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu hấp phụ đến hiệu suất xử lý Để khảo sát đƣợc ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu hấp phụ đề tài cố định yếu tố thời gian hấp phụ 90 phút nồng độ nitrat ban đầu 20 (mg/l) Kết đƣợc thể bảng 3.4 bảng 3.5 với biểu đồ 3.4 biểu đồ 3.5 a, Vật liệu đá ong chưa biến tính Bảng 3.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng D1 đến hiệu suất hấp phụ Mẫu Khối lƣợng (g) Co (mg/l) C1 (mg/l) H (%) 0.1 20 5.944 70.28 0.3 20 3.524 82.38 0.5 20 2.71 86.45 0.7 20 1.534 92.33 0.9 20 1.706 91.47 1.1 20 1.788 91.06 Biểu đồ 3.4 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng D1 đến hiệu suất hấp phụ Từ kết bảng 3.4 biểu đồ 3.4 cho thấy khối lƣợng đá ong chƣa biến tính D1 cho hiệu suất xử lý cao là 0,7 (g) với hiệu suất 92.33%, tiếp tục tгng khối lэợng hiệu suất giảm nhẹ, 1.1 (g) cịn 91.06% Hiệu suất có xu hƣớng giảm nhẹ tăng tăng khối lƣợng vật liệu phản 26 ứng đạt đến mức bão hòa m= 0.7 g việc tăng khối lƣợng khơng giúp tăng khả hấp phụ mà để lại tạp chất gây nhiễu đến kết đo gây ô nhiễm vật lý cho dung dịch Nên ta sử dụng khối lƣợng vật liệu đá ong chƣa biến tính tối ƣu 0.7 (g) cho thí nghiệm a/ Vật liệu đá ong biến tính NaOH Bảng 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng DNaOH đến hiệu suất hấp phụ Mẫu Khối lƣợng (g) C0 (mg/l) C1 (mg/l) H (%) 0.1 20 3.50 82.50 0.3 20 2.25 88.75 0.5 20 1.00 95.00 0.7 20 1.12 94.38 0.9 20 1.27 93.63 1.1 20 1.39 93.04 Biểu đồ 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng DNaOH đến hiệu suất hấp phụ Từ kết bảng 3.5 biểu đồ 3.5 cho thấy hiệu suất tăng khối lƣợng vật liệu tăng đạt cao m= 0,5 (g) với hiệu suất 95%, tiếp tục tăng khối lƣợng hiệu suất giảm, 0.7 (g) cịn 94,38%, 0.9 (g) cịn 93.63% Hiệu suất có xu hƣớng giảm nhẹ tăng tăng khối lƣợng vật liệu 27 phản ứng đạt đến mức bão hịa m= 0.5 g việc tăng khối lƣợng không giúp tăng khả hấp phụ mà cịn khiến dung dịch sau lọc có màu đậm so với ban đầu làm ảnh hƣởng đến tính chất vật lý dung dịch Vậy nên ta sử dụng khối lƣợng vật liệu đá ong biến tính NaOH tối ƣu 0.5 (g) cho thí nghiệm 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ng chưa biến tính D1 vật liệu đá ong biến tính NAOH a/ Vật liệu đá ong chưa biến tính - Từ kết khảo sát phần 3.2.2 cho thấy khối lƣợng vật liệu 0.7 (g) tối ƣu vật liệu đá ong chƣa biến tính (D1 ) Vì đề tài sử dụng khối lƣợng vật liệu 0.7 (g) cố định nồng độ nitrat ban đầu (20 mg/ l) để tiến hành khảo sát thời gian Bảng 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong chƣa biến tính Mẫu Thời gian (phút) C0 (mg/l) C1 (mg/l) H (%) 30 20 2.854 85.73 60 20 1.272 93.64 90 20 1.448 92.76 120 20 1.59 92.05 150 20 1.764 91.18 Biểu đồ 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong chƣa biến tính 28 Từ kết bảng 3.6 biểu đồ 3.6 cho thấy hiệu suất tăng thời gian hấp phụ tăng đạt cao t= 60 phút với hiệu suất 93.64%, tiếp tục tăng thời gian hiệu suất giảm nhẹ , t= 120 phút 92.05%, t= 150 phút 91.18% Hiệu suất có xu hƣớng giảm nhẹ tăng thời gian hấp phụ phản ứng đạt đến mức bão hịa t= 60 phút việc tăng thời gian không giúp tăng khả hấp phụ Vì sau trình hấp phụ đạt tới trạng thái cân tăng thời gian khuấy diễn q trình giải hấp đƣa nitrat trở lại dung dịch làm thay đổi tính chất vật lý dung dịch Vậy nên ta sử dụng thời gian hấp phụ vật liệu đá ong chƣa biến tính tối ƣu 60 phút b/ Vật liệu đá ong biến tính NaOH Bảng 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong biến tính NaOH Mẫu Thời gian C0 (mg/l) C1 (mg/l) H (%) 30 20 2.764 86.18 60 20 2.276 88.62 90 20 1.134 94.33 120 20 1.15 94.25 150 20 1.17 94.15 Biểu đồ 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ tới hiệu suất hấp phụ nitrat vật liệu đá ong biến tính NaOH 29 Từ kết bảng 3.7 biểu đồ 3.7 cho thấy hiệu suất tăng thời gian hấp phụ tăng đạt cao t= 90 phút với hiệu suất 94.33%, tiếp tục tăng thời gian hiệu suất giảm nhẹ , t= 120 phút 94.25%, t= 150 phút 94.15% Hiệu suất có xu hƣớng giảm nhẹ tăng thời gian hấp phụ phản ứng đạt đến mức bão hịa t= 90 phút việc tăng thời gian không giúp tăng khả hấp phụ Do sau trình hấp phụ đạt tới trạng thái cân tăng thời gian khuấy diễn trình giải hấp đƣa nitrat trở lại dung dịch làm thay đổi tính chất vật lý dung dịch Vậy nên ta sử dụng thời gian hấp phụ vật liệu đá ong chƣa biến tính tối ƣu 90 phút 3.3 Xử lý chất tạo màu hữu (phẩm màu vàng) nƣớc phƣơng pháp Fenton 3.3.1 Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu vàng đá ong chưa xử lý Kết khảo sát khả hấp phụ phẩm màu đá ong tự nhiên đƣợc nêu bảng 3.8 Bảng 3.8 Khả hấp phụ phẩm màu vàng đá ong chƣa qua xử lý Mẫu Khối lựơng vật liệu(g) C0 (mg/l) C1(mg/l) 0.1 50 56 0.3 50 68 0.5 50 74 0.7 50 71 50 92 Từ kết bảng 3.8 cho thấy nồng độ dung dịch sau tiến hành phân tích với đá ong cao so với dung dịch nitrat 50mg/l ban đầu Nhƣ đá ong tự nhiên khơng có khả hấp phụ phẩm màu Là với vật liệu đá ong chƣa qua xử lý chứa sắt tạp chất khuấy có màu đậm nên đo quang bƣớc sóng 421nm nồng độ màu phẩm màu vàng tăng 30 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu biến tính(D2 ) đến hiệu suất q trình oxi hóa phẩm màu - Cố định yếu tố: nồng độ dung dịch màu ban đầu 50(mg/l) thời gian hấp phụ (60’), thể tích VH2O2 = 2ml - Thay đổi khối lƣợng vật liệu tiến hành thí nghiệm thu đƣợc kết bảng 3.9 biểu đồ 3.8 Bảng 3.9 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu D2 đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu Mẫu Khối lƣợng (g) C0 (mg/l) C1 (mg/l) H(%) 50 46 0.1 50 12 75.6 0.2 50 90.6 0.3 50 96 0.4 50 92 0.5 50 92.4 Biểu đồ 3.8 Ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu D2 đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu Từ bảng 3.9 biểu đồ 3.8 cho thấy mẫu khơng có mặt xúc tác vật liệu D2, q trình oxi hóa phẩm màu H2O2 diễn nhƣng đạt hiệu suất thấp ( = 8%) Khi tăng khối lƣợng vật liệu D2 hiệu suất tăng Và 31 hiệu suất cao khối lƣợng đá ong 0.3 (g) đạt khối lƣợng =96% Khi tăng % khơng thay đổi nhiều (m=0.4 (g) m=0.5 (g) H% lần lƣợt 92% 92.4%).Vậy để tiết kiệm vật liệu hấp phụ nên ta chọn khối lƣợng 0.3 (g) làm khối lƣợng đá ong biến tính tối ƣu q trình oxi hóa phẩm màu đá ong biến tính đồng thời làm khối lƣợng cố định cho thí nghiệm Ta thấy khơng có mặt chất xúc tác vật liệu D2 trình oxi hóa phẩm màu H2O2 đạt hiệu suất thấp Nhƣ đá ong biến tính với muối mohr đóng vai trò nhƣ vật liệu xúc tác cho trình oxi hóa phẩm màu H2O2 thành phần có chứa Fe2+ tác nhân xúc tác việc xử lý phẩm màu theo phƣơng pháp Fenton 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất q trình oxi hóa phẩm màu với vật liệu biến tính D2 - Cố định yếu tố: vật liệu (D2) nồng độ dung dịch màu ban đầu 50(mg/l) khối lƣợng 0.3 (g), thể tích V H2O2 = 2ml - Thay đổi thời gian hấp phụ vật liệu tến hành hấp phụ thu kết bảng 3.10 Bảng 3.10 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu với vật liệu biến tính D2 STT Thời gian( phút) C0(mg/l) C1 (mg/l) H (%) 30 50 88 60 50 92.56 90 50 97.1 120 50 96.8 150 50 94 32 Biểu đồ 3.9 Ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu với vật liệu biến tính D2 Từ kết bảng 3.10 biểu đồ 3.9 ta thấy tăng thời gian khảo sát hiệu suất tăng nhƣng đạt giá trị cao thời thời gian 90’ Khi ta kéo dài thời gian H giảm nhẹ khơng thay đổi nhiều (với t=120’ t=150’ lần lƣợt 97% 94%) Nhƣ thời gian 90’ xử lý đạt trạng thái cân Nên ta chọn thờ gian 90’ làm thời gian tối ƣu mà đá ong xúc tác cho trình xử lý tốt đồng thời chọn làm thời gian cố định cho thí nghiệm 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu đến hiệu suất q trình oxi hóa phẩm màu - Cố định yếu tố: Thời gian: 90’ , khối lƣợng 0.3 (g), VH2O2 = 2ml - Thay đổi nồng độ ban đầu phẩm màu tiến hành thí nghiệm thu đƣợc két bảng 3.11 Bảng 3.11 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu phẩm màu đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu Mẫu C0(mg/l) C1(mg/l) H (%) 10 75.3 25 80.6 50 94.3 75 92 100 10 90.02 33 Biểu đồ 3.10 Ảnh hƣởng nồng độ ban đầu phẩm màu đến hiệu suất oxi hóa phẩm màu Dựa vào kết bảng 3.11 biểu đồ 3.10 ta thấy tăng nồng độ ban đầu phẩm màu vàng hiệu suất xử lý tăng Và hiệu suất xử lý đạt cao nồng độ ban đầu đạt 50 (mg/l) tiếp tục tăng nồng độ ban đầu ta thấy hiệu suất khơng có thay đổi nhiều có xu hứơng giảm ( nồng độ lần lƣợt 75 (mg/l) 100 (mg/l) hiệu suất tƣơng ứng 92.00 % 90.02 %) Có thể thấy trình xử lý đạt trạng thái cân với nồng độ ban đầu phẩm màu 50 (mg/l) Vậy đề tài chọn nồng độ ban đầu phẩm màu vàng 50 (mg/l) làm nồng độ ban đầu tối ƣu để thực q trình oxi hóa phẩm màu vàng H2O2 với chất xúc tác đá ong biến tính (D2) 34 Chƣơng 4: KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 4.1 Kết Luận Trên sở kết đạt đƣợc với đề tài “Nghiên cứu khả xử lý nitrat chất màu hữu nước vật liệu đá ong”, rút số kết luận nhƣ sau: - Đối với q trình oxi hóa phẩm màu hữu nƣớc đá ong đá ong biến tính: + Đá ong chƣa biến tính có chứa sắt tạp chất nên phân tích với phẩm màu vàng cho màu vàng đậm hơn, bs cao Vì vậy, cần biến tính đá ong để có khả xử lý tốt + Khi thay đổi thời gian oxi hóa phẩm màu H2O2 (nồng độ 20% thể tích 2ml) với chất xúc tác đá ong biến tính với muối Mohr hiệu suất cao đạt 97.1 % khoảng thời gian 90 phút + Khi thay đổi khối lựơng chất xúc tác đá ong biến tính với muối Mohr (1gr) q trình oxi hóa phẩm màu H2O2 (nồng độ 20% thể tích 2ml) đạt hiệu suất cao 96 % với khối lƣợng 0.3 (g) + Khi thay đổi nồng độ ban đầu phẩm màu vàng trình oxi hóa phẩm màu H2O2(nồng độ 20% thể tích 2ml) với chất xúc tác đá ong biến tính với muối Mohr(1gr) có hiệu suất cao đạt 94.3 % với nồng độ ban đầu phẩm màu vàng 50(mg/l) - Đối với trình hấp phụ nitrat nƣớc đá ong đá ong biến tính: + Lựa chọn vật liệu hấp phụ đá ong tự nhiên đá ong xử lý với NaOH (nồng độ 5M, thể tích 100ml) có hiệu suất hấp phụ cao + Các điều kiện tối ƣu để trình hấp phụ nitrat đá ong biến tính NAOH (nồng độ 5M, thể tích 100ml) cho hiệu suất cao nhất: * Khối lƣợng vật liệu: 0.5 g với hiệu suất đạt 95 % * Thời gian hấp phụ: 90 phút với hiệu suất đạt 94.33 % + Các điều kiện tối ƣu để trình hấp phụ nitrat đá ong chƣa biến tính cho hiệu suất cao nhất: 35 * Khối lƣợng vật liệu: 0.7 g với hiệu suất đạt 92.33 % * Thời gian hấp phụ: 60 phút với hiệu suất đạt 93.64 % Từ kết đạt đƣợc trên, đề tài mong muốn có nhiều nghiên cứu chuyên sâu cấu tạo khả hấp phụ đá ong, phát triển đá ong thành loại vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ cao, giá thành rẻ 4.2 Tồn Tại Với thời gian điều kiện hạn chế nên đề tài số tồn sau: - Chƣa thực nghiệm đƣợc với nhiều khảo sát thực nghiệm để đƣa giải pháp tối ƣu - Do điều kiện thời gian nên đề tài nghiên cứu đƣợc số thí nghiệm khảo sát : khối lƣợng, thời gian, vật liệu Mới tìm đƣợc số điều kiện tối ƣu Chƣa đƣợc triệt để tính khác vật liệu - Ngoài hiệu suất hâp phụ ta cần quan tâm đến tải lƣợng hấp phụ (khối lƣợng chất ô nhiễm, khối lƣợng vật liệu hấp phụ) 4.3 Kiến Nghị Trong trình thực đề tài, thời gian điều kiện thực thí nghiệm có hạn nên em xin đƣa số hƣớng nghiên cứu nhƣ sau: - Cần tiến hành khảo sát thêm khả hấp phụ chất đá ong thay đổi pH - Cần tiến hành thêm việc khảo sát khả oxi hóa phẩm màu thay đổi nồng độ ban đầu H2O2 thay đổi pH dung dịch phẩm màu vàng - Đây thử nghiệm nhỏ phịng thí nghiệm, kết bƣớc đầu hiệu nhƣng để khẳng định kết ứng dụng để xử lý môi trƣờng để nhân rộng thực tế cần có nghiên cứu mơ hình lớn với nhiều cơng thức thực nghiệm - Mở rộng phạm vi nghiên cứu đƣa vào kiểm nghiệm thực địa 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2010), Hóa học vơ cơ, NXB Giáo Dục [2] Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh (2009), Giáo trình sở môi trường nước, NXB Giáo dục [3] Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội, Phạm Hùng Việt(1999), Hóa Học môi trường, Đại Học Quốc Gia Hà Nội [4] Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo Dục [5] PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, “Nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp oxy hóa tiên tiến (AOP) xử lý nƣớc thải chứa hợp chất hữu khó phân hủy sinh học [6] Đỗ Thị Kim Liên (2014) Luận văn công nghệ môi trƣờng : “Nghiên cứu xử lý nitrat nƣớc vật liệu hydroxit lớp kép “- Trƣờng đại học Tài nguyên Môi trƣờng [7] Ngơ Thị Mai Việt (2010)Luận án tiến sĩ hóa học :” Nghiên cứu tính chất hấp thu đá ong khả ứng dụng phân tích xác định kim loại nặng” - Trƣờng đại học Khoa Học Tự Nhiên [8 ] QCVN 08-MT:2015/BTNMT ( QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƢỢN NƢỚC MẶT - National technical regulation on surface water quality) [9] http://timtailieu.vn/tai-lieu/chuong-3-phuong-phap-hap-phu-45807/ [10].http://vea.gov.vn/vn , ... khóa luận ? ?Nghiên cứu khả xử lý nitrat chất màu hữu nước vật liệu đá ong? ?? nhằm xác định khả điều kiện tối ƣu để chuyển hóa đá ong thành vật liệu hấp phụ, xử lý nitrat nƣớc mặt chất màu hữu nƣớc... loại vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm để làm nƣớc - Mục tiêu cụ thể : Khảo sát khả xử lý nitrat chất màu hữu nƣớc đá ong vật liệu biến tính từ đá ong Nội dung nghiên cứu - Khảo sát khả hấp phụ xử lý nitrat. .. dung nghiên cứu 2.3.1 Khảo sát khả xử lý chất hữu nước phương pháp Fenton với xúc tác vật liệu đá ong biến tính - Khảo sát khả hấp phụ phẩm màu đá ong đồng thời nghiên cứu biến tính đá ong để