Tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu trên mẫu thực tế lấy tại nhà ông: Nguyễn Văn Anh, Đội 8, thôn Ích Vịnh, xã Phương Đình, huyện Đan Phượng, Hà Nội. Đan Phượng cũng là một trong những vùng bị ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Hà Nội, theo tài liệu [30]. Kết quả phân tích cho thấy nồng độ As trong nước ngầm là 139,4 ppb. Cho mẫu nước chạy qua cột có chứa 1g vật liệu AC-2 với tốc độ dòng từ 0,5 ml/phút. Vvật liệu (Bed volume) = 1,8 ml, thời gian tiếp xúc trong trường hợp này là 3,6 phút. Lần lượt lấy mẫu, xác định nồng độ asen đầu ra rồi xây dựng đồ thị giữa nồng độ asen đầu ra và thể tích dung dịch chạy qua cột ta thu kết quả như hình 3.36
Hình 3.36 Kết quả hấp phụ động của vật liệu AC-2 với với mẫu thực tế
Kết quả mẫu thực tế cho thấy, 1g vật liệu có thể xử lý được 26L nước cho nồng độ sau xử lý thấp hơn tiêu chuẩn Việt Nam (10ppb). Như vậy với 1kg vật liệu có thể xử lý được 26 m3 nước có nồng độ As ban đầu 139,4 ppb. Vật liệu có thể giải hấp và tái sinh dễ dàng bằng dung dịch NaOH 0,5M, cho thấy khả năng ứng dụng của vật liệu vào xử lý nước ô nhiễn asen, phục vụ mục đích sinh hoạt là rất cao. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 N ồ n g độ A s t ại đầu ra (p p b ) Thể tích (lít)
85
KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện đề tài luận văn nghiên cứu chế tạo vật liệu Zr (IV) cố định trên than hoạt tính, khảo sát ứng dụng hấp phụ xử lý Asen và Photphat. Chúng tôi thu được môt số kết quả chính sau:
1. Đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo vật liệu , điều kiện thích hợp nhất để chế tạo vật liệu có dung lượng hấp phụ cao là: ủ vật liệu với dung dịch axit HCl 0,01M ở 150oC trong 15h (Vật liệu AC-2). Chế tạo được các vật liệu than hoạt tính cố định Zr: AC-0, AC-1, AC-2 và vật liệu so sánh XAD7-Zr.
2. Đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá đặc tính của các vật liệu như: thành phần, độ bền, SEM, X-Ray, phân tích nhiệt cho thấy: Lượng Zr cố định trên các vật liệu AC-0, AC-1, AC-2, XAD7-Zr lần lượt là 2,38%, 2,34%, 1,84% và 15,39%. Vật liệu bền trong môi trường tự nhiên, ở điều kiện thường hầu như không thấy Zr tách ra khỏi vật liệu, khi lắc vật liệu AC-2 với dung dịch axit 0,1M trong 24h chỉ có 9,14% lượng Zr bị tách ra khỏi vật liệu. Kết quả SEM cho thấy vật liệu AC-1 các hạt có kích thước lớn, phân bố không đồng đều. vật liệu AC-2 các hạt có kích thước nhỏ hơn và phân bố khá đồng đều, bề mặt vật liệu XAD7-Zr được phủ gần như hoàn toàn bằng một lớp Zr, dự đoán Zr trên vật liệu tồn tại ở dạng hyrous zirconi oxit.
3. Xác định được tải trọng hấp phụ của các vật liệu AC-0, AC-1, AC-2, XAD7- Zr với asen lần lượt là: 17.54, 27.78, 35.09 và 102.04 mg/g .Với photphat lần lượt là: 21.88, 28.9, 35.84, 107.53 mg/g.
4. Nghiên cứu ứng dụng của vật liệu trong hấp phụ xử lý As cho thấy: vật liệu dễ dàng giải hấp, tái sinh bằng dung dich NaOH 0,5M, sau 3 lần tái sinh vật liệu vẫn cho kết quả hấp phụ tốt. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số anion đến khả năng hấp phụ asen của vật liệu cho thấy: NO3- và PO43- có ảnh
86
hưởng rõ rệt đến khả năng hấp phụ asen của vật liệu, Các anion Cl-, F-, CO32- ở nồng độ thấp (<100ppm) mức độ ảnh hưởng không rõ ràng.
5. Nghiên cứu hấp phụ động của vật liệu AC-2 với nồng độ As đầu vào 1000ppb, khối lượng vật liệu 2g, thể tích vật liệu 3,6ml, tốc độ dòng 0,7ml/phút. Kết quả cho thấy 2g vật liệu xử lý được 800 bed volume (2880ml) cho nồng độ As đầu ra đạt tiêu chuẩn Việt Nam (<10ppb). Nghiên cứu khả năng xử lý asen của vật liệu AC-2 với mẫu thực tế, cho thấy 1g vật liệu xử lý được 26L nước có nồng độ asen ban đầu 139,4 ppb về tiêu chuẩn Việt Nam (<10ppb).
Các kết quả nghiên cứu trên đã thu được vật liệu hấp phụ asen, photphat có dung lượng cao và khả năng ứng dụng thực tiễn tốt. Trong thời gian tới chúng tôi sẽ đi sâu vào lý giải kĩ hơn về cơ chế lưu giữ, hấp phụ của Zr trên than hoạt tính và của asen, photphat trên vật liệu, cũng như từng bước triển khai mở rộng chế tạo vật liệu này phục vụ cho nhu cầu của người dân.
87
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ và photpho, Nhà xuất bản Khoa Học Tự Nhiên Và Công Nghệ, Hà Nội.
2. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và
nước thải, Nhà xuất bản Thống Kê, Hà Nội.
3. Đỗ Quang Trung, Nguyễn Trọng Uyển (2008), ―Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính cố định Zr(IV) loại bỏ ion photphat và florua trong nước thải Công ty cổ phần Phân lân Ninh Bình‖, Tạp chí Hóa Học, 46 (2A), tr 325- 330.
Tài liệu tiếng Anh
4. Dinesh Mohan, Charles U. Pittman Jr (2007), ―Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents—A critical review‖, Journal of
Hazardous Materials, 142, pp 1–53.
5. Virender K. Sharma, Mary Sohn (2009), ―Aquatic arsenic: Toxicity, speciation, transformations, and remediation‖, Environment International, 35, pp 743–759.
6. M. Kumaresan and P. Riyazuddin (2001). ―Overview of speciation chemistry of arsenic‖, Current Science, 80 (7).
7. Michael Berg, Hong Con Tran, Thi Chuyen Nguyen, Hung Viet Pham, Roland Schertenleib, and Walter Giger (2001), ―Arsenic Contamination of Groundwater and Drinking Water in Vietnam: A Human Health Threat‖,
88
8. Kim Phuong Nguyen, Ryuichi Itoi (2009), ―Source and release mechanism of arsenic in aquifers of the Mekong Delta, Vietnam‖, Journal of
Contaminant Hydrology, 103, pp 58–69.
9. Toshishige M. Suzuki , John O. Bomani, Hideyuki Matsunaga, Toshiro Yokoyama (2000), ―Preparation of porous resin loaded with crystalline hydrous zirconium oxide and its application to the removal of arsenic‖,
Reactive & Functional Polymers, 43, pp 165–172.
10.Tatineni Balaji , T.Yokoyama, Hideyuki Matsunaga (2005), ―Adsorption and removal of As(V) and As(III) using Zr-loaded lysine diacetic acid chelating resin‖, Chemosphere, 59, pp 1169–1174.
11.Birgit Daus*, Rainer Wennrich, Holger Weiss (2004), ―Sorption materials for arsenic removal from water: a comparative study‖, Water Research, 38, pp 2948–2954.
12.Biplob K. Biswas, Katsutoshi Inoue, Kedar N. Ghimire, Hiroyuki Harada, Keisuke Ohto, Hidetaka Kawakita (2008), ―Removal and recovery of phosphorus from water by means of adsorption onto orange waste gel loaded with zirconium‖, Bioresource Technology, 99, pp 8685–8690. 13.Biplob Kumar Biswas, Jun-ichi Inoue, Katsutoshi Inoue, Kedar Nath
Ghimire, Hiroyuki Harada, Keisuke Ohto, Hidetaka Kawakita (2008), ―Adsorptive removal of As(V) and As(III) from water by a Zr(IV)-loaded orange waste gel‖, Journal of Hazardous Materials, 154, pp 1066–1074. 14.Honglei Liu, Xiaofei Sun, Chengqing Yin, Chun Hu* (2008), ―Removal of
phosphate by mesoporous ZrO2‖, Journal of Hazardous Materials, 151, pp 616–622.
15.Seiki Tanada∗, Mineaki Kabayama, Naohito Kawasaki, Toru Sakiyama, Takeo Nakamura, Mamiko Araki, and Takamichi Tamura (2003), ―Removal of phosphate by aluminum oxide hydroxide‖, Journal of Colloid
89
16.Le Zenga, Xiaomei Li, Jindun Liub (2004), ―Adsorptive removal of phosphate from aqueous solutions using iron oxide tailings‖, Water
Research, 38, pp 1318–1326
17.S. B. SAWIN (1961), ―Analytical use of Arsenazo III determination of Tthorium, Zirconium, Uranium and Rare Earth elements‖, Talanta, 8, pp 673 – 685.
18.Biniak S.(1997), ―The characterization of activated carbons with oxygen and nitrogen surface groups‖, Carbon, 35 (12), pp 1799-1810.
19.Cerovic Lj.S. et al (2007), ―Point of zero charge of different carbides‖,
Colloids and surfaces A, 297, pp 1 – 6.
20.Netherlands National Committee of the International Association of Hydrogeologists (2006), Arsenic in groundwater – a world problem,
Seminar Utrecht 29 November 2006, The Netherlans.
21. Arnold Greenberg (1985), Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater 16th Edition, American Public Health Association,
Washington, DC.
22.Van Anh Nguyen, Sunbaek Bang, Pham Hung Viet , Kyoung-Woong Kim (2009), ―Contamination of groundwater and risk assessment for arsenic exposure in Ha Nam province, Vietnam‖, Environment International, 35, pp 466–472.
23.P.L. Smedley*, D.G. Kinniburgh (2002), ―A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters‖, Applied
Geochemistry, 17, pp 517–568.
24.Wei Ben YANG, Ai Min LI, Quan Xing ZHANG, Hong Ming QIAN, Jun FAN, Li Cheng YANG (2005), ―Synthesis and Application of a New Acrylic Ester Resin for Recycling SIPA from its Water Solution‖, Chinese
90
25.S.G. Lu, S.Q. Bai, L. Zhu, H.D. Shan (2009), ―Removal mechanism of phosphate from aqueous solution by fly ash‖, Journal of Hazardous
Materials, 161 (1), pp 95-101.
26.Yanzhong Li, Changjun Liu, Zhaokun Luan, Xianjia Peng, Chunlei Zhu, Zhaoyang Chen, Zhongguo Zhang, Jinghua Fan, Zhiping Jia (2006), ―Phosphate removal from aqueous solutions using raw and activated red mud and fly ash‖, Journal of Hazardous Materials, 137 (1), pp 374-383. 27.Chang-jun LIU, Yan-zhong LI, Zhao-kun LUAN, Zhao-yang CHEN,
Zhong-guo ZHANG, Zhi-ping JIA (2007), ―Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud‖, Journal of
Environmental Sciences, 19, pp 1166-1170.
28.Le Zeng, Xiaomei Li, Jindun Liu (2004). ―Adsorptive removal of phosphate from aqueous solutions using iron oxide tailings‖
Water Research, 38 (5), pp 1318-1326.
29.G.K. Morse, S.W. Brett, J.A. Guy, J.N. Lester (1998), ―Review: Phosphorus removal and recovery technologies‖, The Science of the Total
Environment, 212, pp 69-81.
30.Flemming Larsen et al (2008), ―Controlling geological and hydrogeological processes in an arsenic contaminated aquifer on the Red River flood plain, Vietnam‖, Applied Geochemistry 23, pp 3099–3115.