- tạo ra chất thải rắn độc hạ
Chơng 3 kết qủa và thảo luận
3.1. Đặc trng vật lý của vật liệu ôxit hỗn hợp Fe- Mn (VL1) và vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn mang trên than (VL2) hợp Fe-Mn mang trên than (VL2)
3.1.1. Phổ nhiễu xạ tia X của VL1
Sau khi điều chế VL1, chúng tôi tiến hành xác định dạng tồn tại của vật liệu bột bằng phổ nhiễu xạ tia X
Hình 9. Phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu ôxit hỗn hợp Fe- Mn (VL1).
Kết quả chụp phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu 1 cho thấy rằng vật liệu tồn tại ở dạng vô định hình. Sắt tồn tại chủ yếu dạng α-FeOOH và mangan ở dạng MnO2.
3.1.2. Xác định hình thái học và diện tích bề mặt của VL2
Chúng tôi đã tiến hành chụp bề mặt vật liệu trên kính hiển vi điện tử quét (tại Viện Khoa học vật liêu – Viện Khoa học Việt Nam) với mẫu than hoạt tính và mẫu than đã mang hỗn hợp ôxit Fe-Mn (VL2), kết quả thu đợc nh sau:
Hình10 : ảnh SEM của mẫu than hoạt tính
Chúng tôi cũng tiến hành chụp BET mẫu VL2 (tại Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội) thu đợc kết quả chính ở Bảng 7
Bảng 7: Kết quả chup BET mẫu VL2
* Nhận xét:
- ảnh SEM của mẫu vật liệu 2 (ôxit hỗn hợp Fe-Mn trên than hoạt tính) cho thấy ôxit hỗn hợp Fe-Mn đã mang lên bề mặt của than hoạt tính. Kích thớc của hạt vật liệu khá đồng đều, khoảng 50-100nm.
Pierce Adsorption Mesopore Summary Sheet
For on 11/5/2009
File: C:\Program Files\betwin\data\VL-Than-041109.bdt Sample ID: VL-Than-041109
BET Surface Area = 923.665623 m2/g Total Pore Volume = .4788 cc/g
Porosity based on skeletal density of 1.0000 g/cc =.3238 per gram of sample
Avg Pore Diameter (4V/S) = 20.7362 Angstroms Diameter (Angstroms) Pore Vol
--- --- 40 - 20 .018940 100 - 40 .011461 150 - 100 .002834 200 - 150 .002613 300 - 200 .003591 400 - 300 .001235 500 - 400 .000840 > 500 .003400
Median Pore Diameter (based on Pore Vol) = 21.287260 Angstroms Standard Deviation (based on Pore Vol) = 9.243387
Median Pore Diameter (based on Surface Area) = 18.197533 Angstroms
- Kết quả chụp BET của mẫu vật liệu 2 cho thấy diện tích bề mặt vật liệu 2 có giá trị rất lớn 923,66 m2/g.
- Với những đặc tính về kích thớc và diện tích bề mặt của vật liệu 2 chúng tôi hy vọng vật liệu 2 sẽ có khả năng tách loại tốt asen trong nớc.
3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL1 đối với As(III)
a) ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL1
Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ As (III) của VL1 đơc trình bày trong bảng 8 và hình 11:
Bảng 8: ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL1
pH 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0
Nồng độ As(III) còn lại (ppb) 17,65 13,4 10,75 14,25 26,45 33,85 44,3
H(%) 96,47 97,32 97,85 97,15 94,71 93,23 91,14
*Nhận xét: Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy khả năng hấp phụ đối với asen(III) của VL1 bị ảnh hởng rõ rệt bởi pH dung dịch trong khoảng khảo sát từ pH=6ữ9.
-Trong khoảng pH=6ữ7,5, asen(III) bị hấp phụ khá tốt bởi VL1 và đạt cực đại tại pH=7.
-Khi pH tăng dần từ pH=7 đến pH=9, khả năng hấp phụ asen(III) của VL1 giảm rõ rệt.
* ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ asen(III)của VL1 có thể giải thích nh sau: -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 0 2 4 6 8 10 12 14 1 1 4 5 3 Fe(0H)2+ Fe3+ Fe2+ Fe(0H)+ Fe(0H)- 4 Fe(0H)+ 2 Fe(0H)0 3 -10 -5 0 5 10 0 2 4 6 8 10 pH pE pH H As03 4 H As02 4 HAs04 H As03 3 AsS(s) H2 AsS2 H As02 3 02 - 2- -
Hình 12: Các dạng tồn tại của sắt theo Eh và pH của dung dịch
Hình 13: Các dạng tồn tại của asen theo Eh và pH của dung dịch
Quá trình hấp phụ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất bề mặt chất hấp phụ cũng nh bản chất của chất bị hấp phụ. Quá trình hấp phụ As(III) bởi VL1 xảy ra nh sau: trớc hết As(III) đợc oxi hoá lên As(V) bằng MnO2 (H3AsO3+MnO2 H3AsO4 + Mn2O3 , Mn2O3 không bề dễ chuyển lại thành MnO2 bởi oxi không khí: Mn2O3+ O2(kk) 2MnO2), sau đó As(V) đợc hấp phụ trên bề mặt VL1. Từ hình 12,13 ta thấy, trong khoảng pH=6ữ9 As(V) tồn tại chủ yếu ở dạng H2AsO4- và HAsO42-, nên khả năng hấp phụ As(V) của VL1 đợc quyết định bởi dạng tồn tại của sắt hidroxit.
ở pH=6ữ7,5 sắt tồn tại chủ yếu dạng cation Fe(OH)2+ nên chúng có khả năng hút các anion H2AsO4- và HAsO42- thuận lợi quá trình hấp phụ . Khi tăng pH lên cao (pH>7), sắt tồn tại chủ yếu ở các dạng Fe(OH)30 , Fe(OH)4-, còn As(V) vẫn tồn tại chủ yếu ở dạng HasO42-, chúng cùng tích điện âm và đẩy lẫn nhau làm giảm khả năng hấp phụ asen trên bề mặt vật liệu hấp phụ. Theo xu hớng này, trong môi trờng kiềm khả năng hấp phụ As(V) sẽ giảm mạnh, chúng tôi đã tận dụng đặc điểm này để giải hấp asen bằng dung dịch NaOH.