- tạo ra chất thải rắn độc hạ
b.Phơng pháp nghiên cứu
Các phơng pháp thực nghiệm bao gồm: - Chế tạo vật liệu hấp phụ
- Xác định tính chất bề mặt và cấu trúc vật liệu đã chế tạo đợc bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X, đo BET (Brunauer-Emmet-Teller, phơng pháp hấp phụ và giải hấp phụ nitơ)
- Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ asen trên vật liệu đã chế tạo - Nghiên cứu loại bỏ asen trong nớc ra khỏi vật liệu đã chế tạo
2.2. Hoá chất, dụng cụ
a. Hoá chất
* Dung dịch As(III) chuẩn 1(g/l): cân chính xác 1,320 gam As2O3 tinh khiết phân tích, cho vào bình định mức 1000 ml; cho 10 ml dung dịch NaOH 10%, lắc đều cho đến khi tan hết. dùng dung dịch HCl 1:1 axit hoá dung dịch đến phản ứng axit sau đó thêm nớc cất đến vạch định mức. Dung dịch bảo quản trong chai nhựa PP hoặc PE.
* Dung dịch As(V) chuẩn 1 (g/l): cân chính xác 4,16 gam Na2HasO4.7H2O, cho vào bình định mức 1000 ml, cho khoảng 100ml nớc cất lắc cho tan và định mức tới vạch. Dung dịch bảo quản trong chai nhựa PP hoặc PE.
* KMnO4 tinh khiết hoá học: cân 11,8530 gam KMnO4 trên cân phân tích, hoà tan trong nớc cất có thêm 2 ml H2SO4 đặc (98,8%). sau đó cho vào bình định mức 1000 ml và định mức bằng nớc cất đên vạch. bảo quản dung dịch trong chai thuỷ tinh sẫm màu có nút kín.
* FeSO4.7H2O tinh khiết hoá học: cân 62,5525 gam FeSO4.7H2O trên cân phân tích, hoà tan trong 200 ml H2SO4 10%. sau đó cho vào bình định mức 1000 ml và định mức bằng nớc cất đến vạch.
* Dung dịch KI 10%: cân 10 gam KI tinh khiết hoá học, hoà tan trong cốc với 30 ml nớc cất, rồi cho vào bình định mức 100 ml đã tráng rửa bằng nớc cất. tráng rửa cốc cân 3 lần rồi thêm nớc cất đến vạch định mức, đậy nút bình, lắc đều. dung dịch KI pha xong đựng trong chai màu, có nút kín, tránh ánh sáng.
* Dung dịch SnCl2 bão hoà: cân 50 gam SnCl2.2H2O tinh khiết hoá học cho vào 100 ml HCl đặc (~36%). Để nguyên trong 2 ngày cho đến khi phản ứng dừng hẳn, chú ý lợng Sn phải luôn d để tồn tại dạng SnCl2, dung dịch đợc bảo quản trong bình thuỷ tinh có nút kín.
* Giấy tẩm Pb(CH3COO)2: cân 10 gam Pb(CH3COO)2 tinh khiết hoá học, hoà tan trong 100 ml nớc cất. Dung dich pha xong đợc tẩm đều lên giấy lọc, để khô tự nhiên. Giấy tẩm Pb(CH3COO)2 đợc cắt với kích thớc 50ì50 mm và bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu.
* Giấy tẩm HgBr2: hoà tan 5 gam HgBr2 trong 100 ml cồn 95 %. Dung dịch pha xong đợc tẩm đều lên giấy lọc, để khô tự nhiên. Giấy tẩm HgBr2 đợc cắt với kích thớc 3ì150 mm và bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu, kín.
* Dung dịch HCl 1:2: đợc pha từ dung dịch HCl đặc với tỷ lệ thể tích HCl đặc và nớc cất là 1:2. Dung dịch pha xong đợc đựng trong lọ thuỷ tinh.
* Dung dich NaOH 5 M: cân 200 gam NaOH tinh khiết hoá học hoà tan từ từ trong 800 ml nớc cất không chứa CO2, khuấy cho tan hết, để nguội và định mức thành 1 lit bằng nớc cất. Dung dịch đợc bảo quản trong chai nhựa nút kín.
b. Dụng cụ
- Cân phân tích Adventuer tm ohaus, Thuỵ sỹ. - pH meter, giấy chỉ thị pH
- Máy khuấy từ HC 502 (Anh).
- Máy nhiễu xạ tia X - D8 advance – bruker
- Máy chụp SEM ( Scanning electron microscopy)– JEOL-5300 (Nhật bản) - Xác định diện tích bề mặt bằng phơng pháp BET(Brunauer emmet teller)- máy SA của hãng COULTER (Mỹ)
- Tủ hút, tủ sấy, máy lắc
- Bình định mức (50, 100, 250, 500, 1000 ml), bình nón 250 ml - Pipet: 1, 2, 5, 10, 25, 50 ml
- ống đong: 100, 200, 500, 1000 ml - giấy lọc băng xanh, phễu …
2.3. Phân tích asen bằng phơng pháp thuỷ ngân bromua [10]
*Nguyên tắc: Dựa trên phản ứng tạo phức màu vàng nâu giữa asin(AsH3) và HgBr2
AsO43- + 2 I- + 4 H+ = AsO33- + I2 + 2 H2O AsO33- + Zn + 14 H+ = 2AsH3 + Zn2+ + 4 H2O AsH3 + 3 HgBr2 = As(HgBr)3 (vàng nâu) + 3 HBr
Đầu tiên chuyển toàn bộ lợng asen trong mẫu về asen(III) bằng KI trong môi trờng axit, sau đó đợc hidro mới sinh (Zn + HCl) khử As(III) thành asin. AsH3 sinh ra sẽ bay lên qua giấy tẩm chì axetat để loại bỏ H2S, tiếp theo asin phản ứng với HgBr2đợc tẩm trên giấy lọc làm giấy tẩm HgBr2 chuyển từ màu trắng sang màu vàng nâu.
* Quy trình phân tích: Lấy 50ml mẫu vào bình định mức 100ml, thêm 25ml HCl 1:2, 1ml KI 10%. Để yên trong 15 phút để khử toàn bộ As(V) về As(III), lợng I2 giải
phóng ra làm dung dịch có màu vàng. Nhỏ 2-3 giot SnCl2 bão hoà, để yên trong 5 phút để khử I2 về I- làm dung dịch mất màu vàng. Cho vào 3 gam Zn hạt tinh khiết, quấn nhanh giấy tẩm chì axetat vào phần trên của bình rồi nút bình bằng nút cao su chứa giấy tẩm. Để yên trong 60phút, lấy giấy tẩm HgBr2 ra đo chiều cao của vệt màu từ đó tính ra hàm lợng asen trong mẫu phân tích.
* Xây dựng đờng chuẩn xác định nồng độ asen
-Số liêu xây dựng đờng chuẩn asen biểu diễn sự phụ thuộc của chiều cao vệt màu vào nồng độ asen trong khoảng nồng độ c < 100 (ppb) nh sau:
Bảng 5. Số liệu xác định asen trong khoảng nồng độ c < 100 (ppb)
C(ppb) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90
h(mm) 1,7 2,5 2,9 4,1 5,6 7,3 8,6 9,4 10,6 11,5
Hình 7. Đờng chuẩn xác định asen trong khoảng nồng độ c <100ppb.
-Số liêu xây dựng đờng chuẩn và đồ thị sự phụ thuộc của chiều cao vệt màu vào nồng độ asen trong khoảng nồng độ c >100 (ppb) nh sau:
Bảng 6. Số liệu xác định asen trong khoảng nồng độ c >100ppb
C(ppb) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Hình 8. Đờng chuẩn xác định asen trong khoảng nồng độ c >100ppb.
2.4. Các phơng pháp thực nghiệm
2.4.1. Chế tạo vật liệu ôxit hỗn hợp Fe– Mn (gọi là VL1)
- Cho 400 ml dung dịch KMnO4 0,75 M vào cốc 1000 ml, và khuấy đều, nhỏ từ từ 400 ml dung dịch FeSO4 2,25 M vào dung dịch trên.
- Điều chỉnh dung dịch thu đợc đến pH = 7 - 8 bằng dung dịch NaOH 5 M - Tiếp tục khuấy trong 2 tiếng
- Để lắng trong 12 giờ - Rửa bằng nớc cất 2 lần - Lọc bằng giấy lọc băng xanh
- Sấy khô vật liệu ở 1050C trong vòng 4 tiếng
- Nghiền nhỏ vật liệu, vật liệu thu đợc có màu nâu, đợc bảo quản trong lọ khô có nút kín.
2.4.2. Chế tạo vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn mang trên than hoạt tính(gọi là VL2) VL2)
* Chuẩn bị than hoạt tính
Than hoạt tính Trà Vinh có kích thớc đồng đều khoảng 3mm đợc rửa sạch bằng nớc. Ngâm vào dung dịch axit HCl 1:4 trong thời gian 12 giờ, sau đó than đợc rửa sạch nhiều lần bằng nớc cất. Để khô, lại ngâm than trong dung dịch NaOH 0,01N trong 12 giờ, rồi than đợc rửa lại bằng nớc cất tới môi trờng trung tính (pH=7). Cuối cùng than đợc làm khô, sấy ở 1000C trong 3 giờ.
* Cố định vật liệu ôxit hỗn hợp Fe– Mn trên than hoạt tính
- Cho 50 gam than hoạt tính đã đợc chuẩn bị trên vào cốc 250ml - Rót vào cốc 70 ml KMnO4 0,75 M khuấy đều
- Rót tiếp vào cốc 70 ml dung dịch FeSO4 2,25 M khuấy đều cho phản ứng xảy ra hoàn toàn
- Điều chỉnh dung dịch thu đợc đến pH = 7 – 8 bằng dung dịch NaOH 5 M. - Khuấy trong 2 tiếng và để lắng 12 tiếng
- Lọc lấy kết tủa, sấy khô ở 1050C trong 4 giờ.
- Lấy than ra rửa lại cho sạch ion sunfat bám trên bề mặt (thử bằng ion Ba2+) - Sấy khô lại vật liệu ở 1050C trong 2 giờ.
- Bề mặt vật liệu có màu hơi nâu, đợc bảo quản trong lọ khô có nút kín.
2.4.3. Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL1 đối với As(III)