Từ điều kiện thích hợp để xử lý dung dịch Pb2+ nồng độ 50 mg/L (0,01 g quặng biến tính; 40 phút) và dung dịch Zn2+ nồng độ 50 mg/L (0,15 g quặng biến tính; 60 phút) em đã pha dung dịch chứa đồng thời 2 ion Pb2+ và Zn2+ có nồng độ 50 mg/L và tiến hành hấp phụ trong 60 phút với khối lượng quặng khác nhau: 0,005 g; 0,01 g; 0,1 g; 0,15 g; 0,2 g; 0,3 g. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.15, từ kết quả cho thấy khi khối lượng quặng apatit biến tính tăng, hiệu suất hấp phụ Pb2+ và Zn2+ tăng dần. Có sự ưu tiên hấp phụ Pb hơn Zn thể hiện ở hiệu suất hập phụ Pb luôn ca hơn Zn. Với khối lượng đủ lớn (≥ 0,1 g), quặng apatit biến tính có khả hấp phụ đồng thời 2 ion kim loại với hiệu suất cao.
Bảng 3.15. Hiệu suất vàdung lượng hấp phụ của Pb2+ và Zn2+ trong hỗn hợp 2 ion kim loại nặng khi thay đổi khối lượng quặng apatit biến tính
Khối lượng quặng
biến tính (g) HPb 2+ (%) QPb2+ (mg/g) HZn2+ (%) QZn2+ (mg/g) 0,005 41,81 233,58 3,06 19,32 0,01 59,94 167,42 8,26 26,08 0,1 100 23,52 84,18 25,28 0,15 100 15,68 89,52 17,93 0,2 100 11,76 97,79 14,69 0,3 100 7,84 98,97 9,91
59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I. Kết luận
1. Qua quá trình làm luận văn thạc sĩ, em đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính quặng apatit và đưa ra được điều kiện thích hợp như sau: dung dịch HNO3 1M, thời gian hòa tan: 30 phút; thời gian già hóa: 60 phút, nhiệt độ phòng và dung môi nước.
2. Vật liệu quặng apatit biến tính đã được nghiên cứu các đặc trưng tính chất bằng các phương pháp như IR, XRD, EDX, SEM, TEM, BET, DLS cho thấy vật liệu có cấu trúc pha của hydroxyapatit với các nhóm chức đặc trưng của OH-, PO43-, các hạt có dạng hình trụ với kích thước 20-30 nm, diện tích bề mặt riêng 100,79 m2/g, tăng khoảng 25 lần so với quặng ban đầu. Bề mặt vật liệu tích điện tích âm với thế zeta -34,4 mV.
3. Quặng apatit biến tính đã được nghiên cứu hấp phụ ion Pb2+ và Zn2+. Điều kiện thích hợp đối với Pb2+ là: 0,01 g chất hấp phụ, pH dung dịch, thời gian tiếp xúc 40 phút; đối với Zn2+ là: 0,15 g quặng biến tính, thời gian 60 phút, pHo. Sự hấp phụ tuân theo mô hình Langmuir, động học bậc 2, tỏa nhiệt và tự diễn biến. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với Pb2+ và Zn2+ lần lượt là 342,3 và 30,65 mg/g. Vật liệu có khả năng hấp phụ đồng thời 2 ion trong hỗn hợp.
4. Quặng apatit biến tính đã được nghiên cứu có khả năng hấp phụ đồng thời 2 ion trong hỗn hợp và có sự ưu tiên cho hấp phụ ion Pb2+ trước.
II. Kiến nghị
Do khuôn khổ nghiên cứu của luận văn có hạn, các kết quả nghiên cứu cơ bản áp dụng vật liệu tổng hợp từ quặng apatit để xử lý ion kim loại Pb2+ và Zn2+ trong nước. Để có thể áp dụng rộng rãi các kết quả nghiên cứu của luận văn và hiệu quả xử lý tốt hơn ngoài thực tế. Một số kiến kiến nghị được tác giả đưa ra như sau:
60
1. Nghiên cứu sử dụng vật liệu hydroxyapatit xử lý thêm một số các ion kim loại khác, xử lý đồng thời nhiều kim loại trong mẫu nước tương ứng với tình hình thực tế mẫu nước trong môi trường.
2. Áp dụng xử lý các nguồn nước thải khác nhau như: nước thải công nghiệp, nông nghiệp, mạ….
3. Có thể tạo vật liệu tành các hạt, sau đó nhồi cột xử lý các ion kim loại bằng cách cho nước chảy qua cột có chứa vâth liệu hấp phụ.
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. https://hoahoc.org/van-de-o-nhiem-kim-loai-nang-trong-nuoc.html [2]. Đặng Thái Minh, 2011, "Dictionnaire vietnamien - français. Les mots
vietnamiens d’origine française", Synergies Pays riverains du Mékong, n° spécial, ISSN: 2107-6758. Trang 49.
[3]. Lê Xuân Thành, Bùi Quốc Huy, Nguyễn Thanh Tuân, Lê Hồng Duyên, Nguyễn Hữu Trường, 2013, “Nghiên cứu xác định đặc tính và khả năng làm giàu quặng apatit Lào Cai loại 2 theo phương pháp dùng HCl”, Tạp chí hoá học (Tập 51, số 3AB) tr.270 – 274.
[4]. Phùng Hà, 2007, Một số vấn đề xung quanh việc khai thác và sử dụng hợp lý quặng apatit ở Việt Nam, Tạp chí CN Hoá chất số 09_2007. [5] Trịnh Xuân Hiệp, 2018, Nghiên cứu quá trình chế biến quặng apatit
Lào Cai loại II thành các chế phẩm hóa chất theo phương pháp hóa học thân thiện với môi trường, Tạp chí khoa học công nghệ.
[6]. Quyết định 28/2008/QĐ-BCT phê duyệt Quy hoạch thăm dò, khai thác và tuyển quặng apatít giai đoạn 2008 - 2020 có tính đến sau năm 2020 do Bộ trưởng Bộ Công thương ban hành.
[7]. Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius Searle; Dana, James Dwight, 1999,Cẩm nang về khoáng vật học (21 xuất bản), Wiley,ISBN 0-471- 31266-5.
[8]. Dao Thi Thu Hang, Dang Kim Chi, 2009, Removal of heavy metal from industrial water by apatite mineral, Journal of Science and Technology 72A, 83-87.
[9]. Nguyễn Thị Minh, 2012, Nghiên cứu khả năng hấp phụ Zn2+ của vật liệu hấp phụ đi từ quặng apatit loại II. Bước đầu sử dụng vật liệu ứng dụng vào xử lý Zn2+ trong nước thải công nghiệp, Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Kỹ thuật môi trường, trường Đại học dân lập Hải Phòng. [10]. Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim, 2014, Nghiên cứu sử
dụng khoáng apatit để xử lý các kim loại nặng trong bùn thải quặng đuôi.
62
vật liệu biến tính từ quặng apatit và thăm dò xử lý môi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học vật chất, Trường đại học Sư phạm, đại học Thái Nguyên.
[12]. Đinh Quốc Hải, 2016, Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam, phenol đỏ của quặng apatit và thăm dò xử lý môi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học vật chất, Trường đại học Sư phạm, đại học Thái Nguyên.
[13]. Bostick, W.D., Jarabek, R.J., Conca, J.L.., 1999, Phosphate-induced metal stabilization: Use of apatite and bone char for the removal of soluble radionuclides in authentic and simulated DOE groundwater, United States: N. p., Web.
[14]. Robert J. Martinez, Melanie J. Beazley, Patricia A. Sobecky, 2014,
Phosphate-Mediated Remediation of Metals and Radionuclides, Advances in Ecology Volume 2014, Article ID 786929, 14 pages
[15]. William D. Bostick, 2003, Use of apatite for chemical stabilization of subsurface contaminants, Project.
[16] L.L. Hench, J. Am. Ceram. Soc. 74 (7) (1991) 1487–1510.
[17]. Judith Wright, Bryony Hansen, James Conca, 2003, PIMS:an apatite II permeable reactive barrier to remediate groundwater containing Zn, Pb and Cd, Environmental Geoscience.
[18]. Conca, James, 1997, Phosphate - Induced metal stabilization.
[19]. James L. Conca, Ningping Lu, Gary Parker, Beverly Moore, Andrew Adams, 2000, PIMS-Remediation of metal contamninated waters and soils, Proceedings of the Second International Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds.
[20]. S. El Asri, A. Laghzizil, A. Saoiabi, A. Alaoui, K. El Abassi, R. M’hamdi, T. Coradin, 2009, A novel process for the fabrication of nanoporous apatites from Moroccan phosphate rock, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 350, 73–78.
[21]. S. El Asri, A. Laghzizil, T. Coradin, A. Saoiabi, A. Alaoui, R. M’hamedi, 2010, Conversion of natural phosphate rock into
63
mesoporous hydroxyapatite for heavy metals removal from aqueous solution, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 362, ep 33–38.
[22]. Chu Thị Thu Hà, 2011, Khả năng loại bỏ kim loại nặng (Cu, Cd) của bèo tây (Eichhornia Crassipes (Mart.) Solms) trong nước ở điều kiện tĩnh và sục khí, Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 4, 1499-1505.
[23]. Đặng Xuân Thư, Đặng Thành Điệp, Trần Thị Khánh Linh, 2016, Xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Mn trong nước thải và nước sinh hoạt khu vực Thạch Sơn – Lâm Thao – Phú Thọ bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, Tạp chí Khoa học ĐHSP TPHCM, số 6(84), 43-52. [24]. Vu Thi Phuong, Pham Thi Nam, Nguyen Thu Phuong, Do Thi Hai,
Dinh Thi Mai Thanh, 2013, Defluoridation behavior of nano Zn- Hydroxyapatite synthesized by chemical precipitation method, Vietnam journal of chemistry 50(6B), 239-244.
[25]. Nguyễn Thu Phương, Võ Thị Hạnh, Đỗ Thị Hải, Lê Thị Duyên, Phạm Thị Năm, Đinh Thị Mai Thanh, 2015, Nghiên cứu khả năng hấp thụ flo của hydroxyapatit pha tạp magie (Mg-HAp), Tạp chí Khoa học và Công Nghệ 53(4), 469-478.
[26]. Lê Thị Duyên, Đỗ Thị Hải, Nguyễn Viết Hùng, Nguyễn Thu Phương, Cao Thị Hồng, Đinh Thị Mai Thanh, 2015, Nghiên cứu khả năng xử lý flo trong nước của nanocomposit hydroxyapatit/chitosan tổng hợp bằng phương pháp kết tủa hóa học, Tạp chí Khoa học và Công nghệ 53(6A), 58-69.
[27]. Le Thi Duyen, Le Thi Phuong Thao, Do Thi Hai, Vo Thi Hanh, Pham Thi Nam, Nguyen Thi Thom, Cao Thi Hong, Nguyen Thu Phuong, Dinh Thi Mai Thanh, 2017, Fabrication and characterization of adsorption hydroxyapatite granule for treatment Pb2+ ion, Proceeding the 6th Asian Symposium on Advanced Materials: Chemistry, Physics & Biomedicine of Functional and Novel Materials, September 27-30, Hanoi, 699-706. [28]. Lê Thị Duyên, Võ Thị Hạnh, Phạm Tiến Dũng, Nguyễn Thu Phương,
64
Thanh, 2016, Nghiên cứu khả năng xử lý Pb2+ trong nước của nanocomposit hydroxyapatit/chitosan, Hội nghị ESASGD (International conferences on earth sciences and sustainable geo-resources development), Đại học Mỏ địa chất, 14/11/2016, ISBN: 978-604-76- 1171-3.
[29]. Nguyen Thi Thom, Dinh Thi Mai Thanh, Pham Thi Nam, Nguyen Thu Phuong, Claudine Buess Herman, 2018, Adsorption behavior of Cd2+
ions using hydroxyapatite (HAp) powder. Green processing and synthesis, 7 (5), 409-416.
[30]. Nguyen Thi Thom, Dinh Thi Mai Thanh, Pham Thi Nam, Nguyen Thu Phuong, Cao Thi Hong, Nguyen Thi Xuyen, Nguyen Van Trang, Claudine Buess-Herman, 2017, Treatment of Cd2+ ions using aluminum doped hydroxyapatite (AlHAp) powder, Vietnam Journal of Chemistry 55(4), 393-399.
[31]. Lê Thị Duyên, Lê Thị Phương Thảo, Đỗ Thị Hải, Võ Thị Hạnh, Công Tiến Dũng, Phạm Thị Năm, Nguyễn Thị Thơm, Cao Thị Hồng, Nguyễn Thu Phương, Lê Thị Sáu, Cao Thùy Linh, Đinh Thị Mai Thanh, 2018,
Nghiên cứu khả năng xử lý Cu2+ trong nước bằng hạt hấp phụ hydroxyapatit, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số đặc san CBES2, trang 67-75.
[32]. Đông Thu Vân, 2010, Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp mạ điện, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[33]. Alessia Corami, Silvano Mignardi, Vincenzo Ferrini, 2008, Cadmium removal from single- and multi-metal (Cd+Pb+Zn+Cu) solutions by sorption on hydroxyapatite, Journal of Colloid and Interface Science, 317(2), 402-408.
[34]. Mona Karnib, Ahmad Kabbani, Hanafy Holail, Zakia Olama, 2014,
Metals removal using activated carbon, silica and silica activated carbon composite, Energy Procedia, 50, 113 – 120.
[35]. Neha Gupta, Atul K. Kushwaha, Chattopadhyaya M.C., 2012,
65
hydroxyapatite/chitosan composite from aqueous solution, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 43, 125-131.
[36]. I. D. Smicˇiklas, S.K. Milonjic´, P. Pfendt, S. Raicˇevic´, 2009, The point of zero charge and sorption of cadmium (II) and strontium (II) ions on synthetic hydroxyapatite, Separation and Purification Technology 18, 185-194.
[37]. I. Mobasherpour, E. Salahi, M. Pazouki, 2012, Comparative of the removal of Pb2+, Cd2+ and Ni2+ by nano crystallite hydroxyapatite from aqueous solutions, adsorption isotherm study, Arabian Journal of Chemistry 5(4), 439-446.
[38]. Lijing Dong, Zhiliang Zhu, Yanling Qiu, Jianfu Zhao, 2010, Removal of lead from aqueous solution by Hydroxyapatite/magnetite composite adsorbent, Chemical Engineering Journal 165, 827-834.
[39]. R.R, Sheha, 2007, Sorption behavior of Zn(II) ions on synthesized hydroxyapatite, Journal of Colloid and Interface Science 310(1), 18-26. [40]. Alessia Corami, Francesco D’Acapito, Silvano Mignardi, Vincenzo
Ferrini, 2008, Removal of Cu from aqueous solutions by synthetic hydroxyapatite: EXAFS investigation, Materials Science and Engineering B 149, 209-213.
[41]. Wen-Qing Tang, Rong-Ying Zeng, Yong-Lan Feng, Xiao-Ming Li, Wei Zhen, 2013, Removal of Cr(VI) from aqueous solution by nano- carbonate hydroxylapatite of different Ca/P molar ratios, Chemical Engineering Journal 223, 340–346.
[42]. Huijuan Hou, Ronghui Zhou, Peng Wu, Lan Wu, 2012, Removal of Congo red dye from aqueous solution with hydroxyapatite/chitosan composite, Chemical Engineering Journal 211-212, 336-342.
[43]. Neha Gupta, Atul K. Kushwaha, Chattopadhyaya M.C., 2012,
Adsorptive removal of Pb2+, Co2+ and Ni2+ by hydroxyapatite/chitosan composite from aqueous solution, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 43, 125-131.
66
Sitarz, Mirosław Buc´ko, Aneta Zima, Anna Chrós´cicka, Małgorzata Lewandowska – Szumieł, 2010, Synthesis, structural properties and thermal stability of Mn-doped hydroxyapatite, Journal of Molecular Structure 976, 301–309.
[45]. Akemi Yasukawa, Miki Kidokoro, Kazuhiko Kandori, Tatsuo Ishikawa, 1997, Preparation and Characterization of Barium-Strontium Hydroxyapatites, Journal of Colloid and Interface Science 191, 407-415. [46]. K. B. Hardiljeet et all, (2010), Kinetics and thermodynamics of cadmiumi on removal by adsorption onto nano Zerovalent iron particles,
Journal of Hazardous Materials, 186, 458 – 465.
[47]. Xu el al., (2013), Mathematically modeling fixed – bed adsorption in aqueous systems, Journal of Zhejiang University SCIENCE A, Volume 14, Issue 3, 155–176.
[48]. Ali Kara & Emel Demirbel, (2012), Kinetic, Isotherm and Thermodynamic Analysis on Adsorption of Cr (VI) Ions from Aqueous Solutions by Synthesis and Characterization of Magnetic-Poly (divinylbenzene-vinylimidazole) Microbeads, Water Air Soil Pollut,
223, 2387–2403.
[49]. Yuh-Shan Ho, Augustine E. Ofomaja, (2006), Pseudo-second-order model for lead ion sorption from aqueous solutions onto palm kernel fiber, Journal of Hazardous Materials, 129, 137–142.
[50]. Y.S. Ho, C.C. Wang, (2004), Pseudo-isotherms for the sorption of cadmium ion onto tree fern, Process Biochemistry, 39, 759–763.
[51]. . B. Hardiljeet et all, (2010), Kinetics and thermodynamics of cadmium on removal by adsorption onto nano Zerovalent iron particles, Journal of Hazardous Materials, 186, 458 – 465.
[52]. Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội.
[53]. Vo Thi Hanh, Pham Thi Nam, Nguyen Thu Phuong, Dinh Thi Mai Thanh, 2018, Electrodeposition of co-doped hydroxyapatite coating on 316L stainless steel, Vietnam Journal of Science and Technology 56(1) 94-101.
67
[54]. Jian Wang, Yonglie Chao, Qianbing Wan, Zhimin Zhu, Haiyang Yu, 2009, Fluoridated hydroxyapatite coatings on titanium obtained by electrochemical deposition, Acta Biomaterialia 5, 1798–1807.
[55]. I. Nikcˇevic´, V. Jokanovic´, M. Mitric´, Z. Nedic´, D. Makovec, D. Uskokovic, 2004, Mechanochemical synthesis of nanostructured fluorapatite/ fluorhydroxyapatite and carbonated fluorapatite/ fluorhydroxyapatite, Journal of Solid State Chemistry 177, 2565–2574.