: Thớ nghiệm được tiến hành tương tự như thớ nghiệm của ảnh hưởng SO 42-, với nồng độ Cl nằm trong khoảng từ 50 mg/l đến
3.4.2. Hấp phụ amoni, asen của vật liệu oxit hỗn hợpCeO2-MnOx trờn chất mang
ban đầu là 12% , vật liệu CeO2 –MnOx tẩm trờn nền chất mang bentonit cú hàm lượng CeO2-MnOx trong dung dịch ban đầu là 5% được lựa chọn để tiến hành cỏc nghiờn cứu hấp phụ tiếp theo.
3.4.2. Hấp phụ amoni, asen của vật liệu oxit hỗn hợp CeO2-MnOx trờn chất mang mang
108
Cỏc thớ nghiệm được tiến hành tương tự như cỏc phần trờn. Nhưng khối lượng vật liệu hấp phụ tẩm trờn nền cỏc chất mang là 1 g cho mỗi thớ nghiệm, riờng chất mang bentonit lượng vật liệu đem đi hấp phụ là 0,5 g. Xỏc định dung lượng hấp phụ của cỏc vật liệu đối với amoni, asen.
3.4.2.1. Hấp phụ amoni, asen của oxit hỗn hợp CeO2-MnOx trờn cỏt thạch anh (CM/CTA) anh (CM/CTA)
Hấp phụ amoni: cỏc kết quả nghiờn cứu hấp phụ amoni trờn CM/CTA
được đưa ra trong bảng 3.40.
Bảng 3.40. Dung lượng hấp phụ amoni của vật liệu (CM/CTA)
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) 1 0,5 0,05 100,2 84,5 1,57 5,2 3,6 0,16 150,7 131,1 1,96 10,8 7,3 0,35 200,5 179,1 2,14 25,4 18,9 0,65 - - -
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ amoni trờn vật liệu CeO2- MnOx/CTA được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.62.
109
Hỡnh 3.62. Đường đẳng nhiệt hấp phụ NH4+ của vật liệu CM/CTA
Sự hấp phụ amoni trờn vật liệu CM/CTA được mụ tả khỏ phự hợp với mụ hỡnh đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, hệ số hồi qui là 99,7%. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với NH4
+
, Qmax là 2,1mg/g.
Cỏt thạch anh chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2-MnOx khụng cú khả năng hấp phụ đối với amoni (phụ lục 2).
Hấp phụ As(III): Kết quả của quỏ trỡnh nghiờn cứu hấp phụ As(III) trờn
CM/CTA được chỉ ra trong bảng 3.41
Bảng 3.41. Dung lượng hấp phụ As(III) của vật liệu CM/CTA
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g)
1 0,52 0,05 50 39,8 1,02
5 3,80 0,12 100 85,8 1,42
10 7,5 0,25 150 134,2 1,58
25 19,1 0,59 200 183,7 1,63
Duong dang nhiet hap phu NH4
r^2=0.99706786 DF Adj r^2=0.99315834 FitStdErr=0.058189319 Fstat=453.39735 Qmax=2.1240464 0 50 100 150 200 Cf 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Qi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Qi
110
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ asen trờn vật liệu CM/CTA được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.63.
Hỡnh 3.63. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của As(III) trờn CM/CTA
Sự hấp phụ asen trờn vật liệu CM/CTA được mụ tả tốt bằng mụ hỡnh đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir với hệ số hồi qui là 99,9%. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với As(III): Qmax là 1,62 mg/g.
Cỏt thạch anh chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2-MnOx khụng cú khả năng hấp
phụ đối với As(III) (phụ lục 2).
3.4.2.2. Hấp phụ amoni, asen của vật liệu oxit hỗn hợp CeO2-MnOx trờn than hoạt tớnh (CM/THT) than hoạt tớnh (CM/THT)
Hấp phụ amoni: cỏc kết quả nghiờn cứu dung lượng hấp phụ được chỉ ra
trong bảng 3.42.
Bảng 3.42. Dung lượng hấp phụ amoni của vật liệu (CM/THT)
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g)
1 0,4 0,06 50 30,4 1,94
5 2,1 0,29 100 68,4 3,16
Duong dang nhiet hap phu Langmuir
r^2=0.99913599 DF Adj r^2=0.99848798 FitStdErr=0.022896692 Fstat=2890. 9805 Qmax=1. 6261905 0 50 100 150 200 Cf 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 qi 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 qi
111
10 5,5 0,45 150 112,8 3,72
25 14,5 1,05 200 158,6 4,14
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ amoni trờn vật liệu CM/THT được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.64.
Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu CM/THT đối với amoni Qmax là 4,1 mg/g.
Dung lượng hấp phụ của NH4+
trờn vật liệu than hoạt tớnh chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2-MnOx cú Qmax là 0,06 mg/g (phụ lục 2).
Hỡnh 3.64. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của NH4+ trờn CM/THT
Hấp phụ As(III): Cỏc thớ nghiệm nghiờn cứu hấp phụ As(III) trờn CM/THT được tiến hành nghiờn cứu như cỏc phần trờn và kết quả được chỉ ra trong bảng 3.43.
Duong dang nhiet hap phu Langmuir Rank 3 Eqn 8131 Intermed11 c>d(a,b,c,d)
r^2=0.99944163 DF Adj r^2=0.99869713 FitStdErr=0.050478929 Fstat=2386.5541 Qmax=4.1 mg/g 0 50 100 150 cf 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 qi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 qi
112
Bảng 3.43. Dung lượng hấp phụ As(III) của vật liệu CM/THT
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g)
1 0,5 0,05 50 34,8 1,52
5 2,8 0,22 100 76,6 2,34
10 6,2 0,38 150 122.2 2,78
25 15,6 0,94 200 171,0 2,9
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ asen trờn vật liệu CM/THT được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.65.
Hỡnh 3.65. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của As(III) trờn CM/THT
Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu CM/THT đối với As(III) Qmax là
2,89 mg/g.
Dung lượng hấp phụ của As(III) trờn than hoạt tớnh chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2-MnOx cú Qmax là 0,03 mg/g (phụ lục 2).
3.4.2.3. Hấp phụ amoni, asen của vật liệu oxit hỗn hợpCeO2-MnOx/silicagel (CM/SLC) (CM/SLC)
Duong dang nhiet hap phu Langmuir Rank 4 Eqn 8131 Intermed11 c>d(a,b,c,d)
r^2=0.99862315 DF Adj r^2=0.99678735 FitStdErr=0.056880459 Fstat=967.06073 Qmax=2.89 mg/g 0 50 100 150 cf 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 qi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 qi
113
Hấp phụ amoni: Dung lượng hấp phụ được tiến hành nghiờn cứu và cỏc
kết quả được chỉ ra trong bảng 3.44, hỡnh 3.66.
Bảng 3.44. Dung lượng hấp phụ amoni trờn CM/SLC
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g)
1 0,5 0,05 50 38,3 1,17
5 3,5 0,15 100 83,6 1,64
10 6,8 0,32 150 131,8 1,82
25 18,2 0,68 200 180,2 1,98
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ amoni trờn vật liệu CM/SLC được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve.
Hỡnh 3.66. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của amoni trờn CM/SLC
Dung lượng hấp phụ cực đại của amoni đối với vật liệu CM/SLC là Qmax là 1,97 mg/g.
Dung lượng hấp phụ của NH4 +
trờn silicagel chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2- MnOx cú Qmax là 0,04 mg/g (phụ lục 2).
Duong dang nhiet hap phu Langmuir
Rank 3 Eqn 8143 Equil1E(a,b,c)
r^2=0.99843752 DF Adj r^2=0.99726567 FitStdErr=0.036147366 Fstat=1597. 5248 Qmax=1. 97 (mg/g) 0 50 100 150 200 cf 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 qi 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 qi
114
Hấp phụ As(III): Dung lượng hấp phụ của vật liệu CM/SLC được đưa ra
trong bảng 3.45.
Bảng 3.45. Dung lượng hấp phụ As(III) của vật liệu CM/SLC
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g)
1 0,6 0,04 50 46,8 0,34
5 4,3 0,07 100 94,5 0,46
10 8,8 0,12 150 144,9 0,51
25 23,2 0,18 200 194,4 0,56
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ asen trờn vật liệu CM/SLC được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.67.
Hỡnh 3.67. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của As(III) trờn CM/SLC
Dung lượng hấp phụ cực đại của As(III) đối với vật liệu CM/SLC cú Qmax là 0,54 mg/g.
Dung lượng hấp phụ của As(III) trờn silicagel chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2-MnOx cú Qmax là 0,01 mg/g (phụ lục 2).
Duong dang nhiet hap phu Langmuir
Rank 5 Eqn 8143 Equil1E(a,b,c)
r^2=0.99536959 DF Adj r^2=0.99189678 FitStdErr=0.016211792 Fstat=537.40874 Qmax=0.54 (mg/g) 0 50 100 150 200 cf 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 qi 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 qi
115
3.4.2.4. Đỏnh giỏ khả năng hấp phụ amoni, asen của vật liệu oxit hỗn hợp CeO2-MnOx /bentonit (CM/BTN) CeO2-MnOx /bentonit (CM/BTN)
Hấp phụ amoni: Cỏc kết quả nghiờn cứu dung lượng hấp phụ amoni
trờn CM/BTN được đưa ra trong bảng 3.46.
Bảng 3.46. Dung lượng hấp phụ amoni của vật liệu CM/BTN
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g)
1 0,4 0,06 50 31,4 1,86
5 2,5 0,25 100 75,1 2,49
10 5,2 0,48 150 121,3 2,87
25 14,1 1,09 200 171,1 2,89
Cỏc hằng số đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ amoni trờn vật liệu CM/BTN được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.68.
Hỡnh 3.68. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của NH4+ trờn CM/BTN
Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu CM/BTN đối với amoni Qmax = 2,87mg/g.
Duong dang nhiet hap phu Langmuir
Rank 2 Eqn 8143 Equil1E(a,b,c)
r^2=0.99783901 DF Adj r^2=0.99621827 FitStdErr=0.064958951 Fstat=1154.3794 Qmax=2.87 (mg/g) 0 50 100 150 cf 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 qi 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 qi
116 Dung lượng hấp phụ NH4+
trờn bentonit chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2-MnOx
cú Qmax là 0,32 mg/g (phụ lục 2).
Hấp phụ As(III): kết quả nghiờn cứu dung lượng hấp phụ As(III) của vật liệu CM/BTN được đưa ra trong bảng 3.47.
Bảng 3.47 . Dung lượng hấp phụ As(III) của vật liệu CM/BTN
Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) Ci (mg/l) Cf (mg/l) qbh (mg/g) 1 0,4 0,06 50 45,6 0,44 5 4,1 0,09 100 94,1 0,59 10 8,5 0,15 150 143,9 0,61 25 22,2 0,28 200 193,6 0,64
Cỏc hằng đẳng nhiệt của quỏ trỡnh hấp phụ asen đối với vật liệu CM/BTN
được xỏc định từ kết quả hồi qui cỏc số liệu thực nghiệm bằng phần mền tớnh
toỏn Table Curve. Kết quả đưa ra trong hỡnh 3.69.
Hỡnh 3.69. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của As(III) trờn CM/BTN
Dung lượng hấp phụ cực đại của As(III) đối với vật liệu CM/BTN là Qmax là 0,63mg/g.
Duong dang nhiet hap phu Langmuir Rank 5 Eqn 8143 Equil1E(a,b,c)
r^2=0.9985854 DF Adj r^2=0.99752446 FitStdErr=0.010743721 Fstat=1764.7885 Qmax=0.63(mg/g) 0 50 100 150 200 cf 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 qi 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 qi
117
Dung lượng hấp phụ As(III) trờn bentonit chưa tẩm oxit hỗn hợp CeO2- MnOx cú Qmax là 0,04 mg/g (phụ lục 2).
Dung lượng hấp phụ cực đại amoni, asen của oxit hỗn hợp CeO2-MnOx trờn cỏc chất mang khỏc nhau được đưa ra trong bảng 3.48 để so sỏnh khả năng hấp phụ.
Bảng 3.48. Hấp phụ amoni, asen của vật liệu CeO2-MnOx trờn cỏc chất
mang Tờn vật liệu Lượng Ce(IV), Mn(II) được phủ trờn chất mang (%) Qmax của amoni (mg/g) Qmax của As(III) (mg/g) Mụ tả đặc điểm vật liệu CM/CTA 2,83 2,10 1,62 Lớp oxit hỗn hợp CeO2- Mn2O3 bỏm trờn nền chất mang xốp CM/THT 4,41 4,10 2,89 Lớp CeO2-MnOx bỏm trờn nền chất mang xốp CM/SLC 6,85 1,97 0,54
Vật liệu CeO2-MnOx thấm sõu vào bờn trong bề mặt vật liệu
tổng hợp được nhẵn, mịn.
CM/BTN 3,25 2,87 0,63
Tạo thành hỗn hợp khụng tỏch được phần CeO2-MnOx dư
khụng tỏch được ra.
CTA 0 0 0 Vật liệu cứng, chịu nhiệt tốt,
kớch thước hạt 0,5 đến 1mm.
THT 0 0,06 0,03 Vật liệu tương đối mềm, kớch
thước 0,5-1 mm. SLC 0 0,04 0,01 Hạt nhẵn búng, kớch thước 1-2 mm. BTN 0 0,32 0,04 Hạt mịn, kớch thước nhỏ hơn 2àm, dễ bị bớt khi sử dụng làm vật liệu lọc.
118
Nhận xột:
Từ bảng trờn cho thấy khả năng hấp phụ amoni, asen của vật liệu CM/THT là cao hơn so với khả năng hấp phụ amoni, asen của cỏc vật liệu cũn lại, tuy nhiờn loại vật liệu này khi nung ở nhiệt độ 3500C nền chất mang bị phõn huỷ một phần, bở dễ bị vỡ vụn trong thời gian xử lý lõu.
Dung lượng hấp phụ amoni, asen của vật liệu CM/CTA khỏ cao chỉ sau vật liệu CM/THT, tuy nhiờn chất mang cỏt thạch anh bền với nhiệt, bền trong nước và cú khả năng chịu ỏp lực tốt, cú sẵn trong tự nhiờn, giỏ thành thấp. Vật liệu CM/CTA là vật liệu hấp phụ đỏp ứng cỏc yờu cầu thực tiễn để xử lý amoni, asen, sắt và mangan trong nước sinh hoạt.
119
KẾT LUẬN
1. Đó nghiờn cứu tổng hợp 4 vật liệu nano hệ đất hiếm-mangan bằng phương phỏp đốt chỏy gel PVA ở cỏc điều kiện thớch hợp: pH4, nhiệt độ tạo gel 800
C, tỷ lệ mol KL/PVA = 1/3, nhiệt độ nung 6000C, 7500C, 8000C và 3500C đối với LaMnO3, PrMnO3, NdMnO3 và CeO2-MnOx. Kớch thước hạt tinh thể trung bỡnh 24,5nm ữ 32,2nm, diện tớch bề mặt riờng BET khoảng 20,5m2/g ữ 65,3m2/g. Đặc biệt vật liệu nano oxit hỗn hợp CeO2-MnOx được tổng hợp ở điều kiện nhiệt độ thấp (3500C) và cú diện tớch bề mặt riờng BET lớn (65,3m2/g).
2. Lần đầu tiờn nghiờn cứu ứng dụng vật liệu chế tạo để hấp phụ amoni, asen, sắt và mangan. Khả năng hấp phụ amoni, asen trờn loại vật liệu này khỏ cao, dung lượng hấp phụ cực đại đối với amoni khoảng từ 65,15mg/g ữ 154,53mg/g; đối với As(III) khoảng 35,41mg/g ữ 52,98mg/g; đối với As(V) khoảng 39,71mg/g ữ 57,10mg/g. Đặc biệt vật liệu nano oxit hỗn hợp CeO2-MnOx cú dung lượng hấp phụ cực đại 154,53mgNH4+
/g và 57,10mgAs(V)/g.
3. Đó nghiờn cứu cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh hấp phụ amoni, asen trờn vật liệu oxit hỗn hợp CeO2-MnOx. Fe(III), Mn(II) cú mặt trong dung dịch làm giảm khả năng hấp phụ amoni. Trong khi sự cú mặt của Fe(III) làm tăng khả năng hấp phụ asen, Mn(II) lại làm giảm khả năng hấp phụ này. Cỏc ion SO42-
,
Cl- gần như khụng ảnh hưởng đến quỏ trỡnh hấp phụ asen, amoni. PH trong
khoảng giới hạn cho phộp của nước sinh hoạt 6,5-7,5 ớt ảnh hưởng đến quỏ trỡnh
hấp phụ amoni, asen.
4. Đó chế tạo vật liệu CeO2-MnOx trờn nền chất mang cỏt thạch anh, than hoạt tớnh, silicagel, bentonit và khảo sỏt khả năng hấp phụ amoni, asen. Vật liệu CeO2-MnOx trờn nền thạch anh với khả năng hấp phụ asen, amoni cao cú khả năng sử dụng trong cỏc cột hấp phụ để loại bỏ cỏc chất độc hại này cú trong nước sinh hoạt.
