VẬT LIỆU KHÁC
Bảng 3. 6. So sánh khả năng hấp phụ Ni(II) bởi các vật liệu khác nhau Vật liệu Qm (mg/g) Tài liệu tham khảo
Than bùn 61,27 [64] Rơm lúa mạch 35,80 [65] Vỏ hạt điều 18,87 [66] Chất thải nhà máy chè 18,42 [67] Na - bentonite 13,97 [68] Vỏ cam 9,82 [69] Xơ dừa 9,50 [70] Vỏ trấu 5,52 [71] Vỏ lạc 3,80 [72] Bã trà xanh 0,31 [73] Bùn đỏ 13,69 [74] RM/CS 17,15 Trong bài
Bảng 3. 7. So sánh khả năng hấp phụ Pb(II) bởi các vật liệu khác nhau Vật liệu Qm (mg/g) Tài liệu tham khảo
Cám gạo biến tính 416,61 [75] Rơm lúa mì 236,50 [76] Vỏ cam 113,50 [69] Than bùn 82,31 [64] Vỏ trấu 58,10 [71] Vỏ bưởi 47,18 [45] Vỏ chuối 45,60 [77] Bột củ cải đường 43,50 [78] Lá cây cọ dầu 39,84 [79] Vỏ lạc 38,91 [80] Lõi bắp 29,17 [81] Vỏ hạt phỉ 28,18 [82] Rơm lúa mạch 23,20 [83] Thân chuối 20,90 [81] Bùn đỏ/Silica/NaOH 551,11 [84] Bùn đỏ/HCl/Fe3O4 49,44 [23] Bùn đỏ/HCl 27,57 [23] Bùn đỏ 24,74 [23] RM/CS 208,48 Trong bài
Khả năng hấp phụ của vật liệu RM/CS đối với Ni(II), Pb(II) được so sánh với các vật liệu khác như Bảng 3.6 và Bảng 3.7. Kết quả cho thấy rằng, vật liệu RM/CS có dung lượng hấp phụ Ni(II) và Pb(II) cao hơn so với một số vật liệu bùn đỏ, bùn đỏ biến tính và vật liệu từ các nguồn phế phẩm khác. Vì vậy, vật liệu RM/CS có thể được xem là một loại vật liệu tiềm năng để loại bỏ các ion kim loại nặng trong dung dịch nước.
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Qua nghiên cứu khả năng hấp phụ Pb(II) và Ni(II) của vật liệu RM/CS đã đạt được một số kết quả như sau:
✓ Đã tổng hợp thành công vật liệu RM/CS từ nguồn nguyên liệu ban đầu là bùn đỏ và chitosan. Các đặc trưng của vật liệu được xác định bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như XRD, SEM-EDX, FT-IR, TGA-DSC và BET. Kết quả phân tích cho thấy, với tỉ lệ chitosan là 20% (về khối lượng), vật liệu có diện tích bề mặt lớn nhất (105,68 m2/g), bề mặt xốp, các hạt phân bố đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ.
✓ Các điều kiện tối ưu của quá trình hấp phụ Pb(II) và Ni(II) của vật liệu RM/CS đã được khảo sát và xác định: cả Pb(II) và Ni(II) đều bị hấp phụ tốt nhất ở pH = 5 sau thời gian 180 phút với nồng độ ban đầu là 500 ppm đối với Pb(II) và 50 ppm đối với Ni(II).
✓ Kết quả nghiên cứu động học cho thấy, phương trình động học khuếch tán nội hạt mô tả tốt nhất quá trình loại bỏ Pb(II) và Ni(II) khỏi dung dịch nước. Từ giá trị C được tính từ mô hình khuếch tán nội hạt, cho thấy quá trình loại bỏ Pb(II) và Ni(II) từ dung dịch nước bởi vật liệu RM/CS không xảy ra theo một cơ chế, mà có thể kết hợp hai hay nhiều cơ chế khác nhau.
✓ Kết quả nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ cho thấy, phương trình Sips mô tả tốt nhất quá trình hấp phụ Ni(II) bởi vật liệu RM/CS. Dựa vào các phương pháp phân tích hiện đại như FT-IR, TG-DSC và XRD cho phép dự đoán các tương tác giữa các ion Ni(II) với bề mặt vật liệu tại điều kiện hấp phụ (Co = 50 ppm, pH = 5, t = 180 phút) là các tương tác vật lý. Khác với Ni(II), các ion Pb(II) tương tác hoá học với bề mặt vật liệu cụ thể với các nhóm chức cacbonat trên bề mặt vật liệu, tạo ra kết tủa chì cacbonat ở bề mặt vật liệu tại điều kiện hấp phụ (Co = 500 ppm, pH = 5, t = 180 phút).
✓ Dung lượng hấp phụ cực đại đối với Ni(II) và Pb(II) lần lượt là 17,15 mg/g và 208,48 mg/g (ở 298K, mvật liệu = 0,1 gam, thấp phụ = 180 phút), cao hơn so với một số vật liệu bùn đỏ, bùn đỏ biến tính và vật liệu từ các nguồn phế phẩm khác.
Kiến nghị
Trên cơ sở đã khảo sát, đề tài nghiên cứu còn có thể mở rộng thực hiện tiếp theo như:
✓ Tiếp tục nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu RM/CS đối với một số kim loại khác và chất màu hữu cơ.
✓ Nghiên cứu hướng tổng hợp vật liệu RM/CS dưới dạng hạt ứng dụng loại bỏ ion kim loại chì và niken để tăng khả năng thu hồi vật liệu, tái sử dụng nhiều lần và giảm chi phí nhưng không làm giảm hiệu quả hấp phụ của vật liệu.
CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
[1]. Van-Phuc Dinh, Tran Dong Xuan, Nguyen Quang Hung, Thi-Thuy Luu, Trinh Duy Nguyen, Van-Dong Nguyen, Tran Thi Kieu Anh, Ngoc Quyen Tran, Primary biosorption mechanism of lead (II) and cadmium (II) cations from aqueous solution by pomelo (Citrus maxima) fruit peels, Environmental
Science and Pollution Research (2020), doi: 10.1007/s11356-020-10176-6.
(Q2, IF = 3,056)
[2]. Van-Phuc Dinh, Minh-Doan Nguyen, Quang Hung Nguyen, Thi-Thanh- Thao Do, Thi-Thuy Luu, Anh Tuyen Luu, Tran Duy Tap, Thien-Hoang Ho, Trong Phuc Phan, Trinh Duy Nguyen, L.V.Tan, Chitosan-MnO2 nanocomposite for effective removal of Cr (VI) from aqueous solution,
Chemosphere (2020), 257, 127147, doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127147.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Pichinelli, B.C., et al., 2016, Adsorption of Ni(II), Pb(II) and Zn(II) on Ca(NO3)2-Neutralised Red Mud, Water, Air, & Soil Pollution, 228(1), p. 24.
2. Sahu, M.K., et al., 2013, Removal of Pb(II) from aqueous solution by acid activated red mud, Journal of Environmental Chemical
Engineering, 1(4), p. 1315-1324.
3. Afridi, H.I., et al., 2006, Essential trace and toxic element distribution in the scalp hair of Pakistani myocardial infarction patients and controls,
Biological Trace Element Research, 113(1), p. 19-34.
4. Kazi, T.G., et al., 2008, Evaluation of Toxic Metals in Blood and Urine Samples of Chronic Renal Failure Patients, before and after Dialysis,
Informa Healthcare, 30(7), p. 737-745.
5. Akin, I., et al., 2012, Arsenic (V) removal from underground water by magnetic nanoparticles synthesized from waste red mud, Journal of
Hazardous Materials, 235-236, p. 62-68.
6. Khairul, M.A., J. Zanganeh, and B. Moghtaderi, 2019, The composition, recycling and utilisation of Bayer red mud, Resources, Conservation and
Recycling, 141, p. 483-498.
7. Çoruh, S., F. Geyikçi, and O. Nuri Ergun, 2011, Adsorption of basic dye from wastewater using raw and activated red mud, Environmental
Technology, 32(11), p. 1183-1193.
8. Nadaroglu, H., E. Kalkan, and N. Demir, 2010, Removal of copper from aqueous solution using red mud, Desalination, 251(1), p. 90-95.
9. Plescia, P. and D. Maccari, 1996, Recovering metals from red mud by thermal treatment and magnetic separation, JOM, 48(1), p. 25-28.
10. Wu, J., X. Cheng, and G. Yang, 2019, Preparation of nanochitin- contained magnetic chitosan microfibers via continuous injection gelation method for removal of Ni(II) ion from aqueous solution,
International Journal of Biological Macromolecules, 125, p. 404-413.
11. Zhao, Y., et al., 2020, Self-assembled gels of Fe- chitosan/montmorillonite nanosheets: Dye degradation by the synergistic effect of adsorption and photo-Fenton reaction, Chemical
Engineering Journal, 379, p. 122322.
12. Das, S., S. Rout, and S. Alam, 2015, Characterization of Red Mud as a Subgrade Construction Material, 3rd Conference of Transportation
Research Group of India.
13. Soner Altundoğan, H., et al., 2000, Arsenic removal from aqueous solutions by adsorption on red mud, Waste Management, 20(8), p. 761- 767.
14. Kazak, O. and A. Tor, 2020, In situ preparation of magnetic hydrochar by co-hydrothermal treatment of waste vinasse with red mud and its adsorption property for Pb(II) in aqueous solution, Journal of Hazardous
Materials, 393, p. 122391.
15. Lê Thị Thùy Linh, 2013, Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý
florua trong nước ăn uống và sinh hoạt, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Đại
học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
16. Nguyễn Thị Lài, 2017, Nghiên cứu thu hồi nhôm và sắt từ bùn đỏ của
quá trình sản xuất Alumin Tây Nguyên, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Quốc
gia Hà Nội, Hà Nội.
17. Li, Y., et al., 2006, Phosphate removal from aqueous solutions using raw and activated red mud and fly ash, Journal of Hazardous Materials, 137(1), p. 374-383.
18. Yue, Q., et al., 2010, Research on the characteristics of red mud granular adsorbents (RMGA) for phosphate removal, Journal of Hazardous
19. Deihimi, N., M. Irannajad, and B. Rezai, 2018, Characterization studies of red mud modification processes as adsorbent for enhancing ferricyanide removal, Journal of Environmental Management, 206, p. 266-275.
20. Sahu, R.C., R.K. Patel, and B.C. Ray, 2010, Neutralization of red mud using CO2 sequestration cycle, Journal of Hazardous Materials, 179(1), p. 28-34.
21. Ekrem Kalkan, H.N., Neslihan Dikbaş, Esen Taşgın ,Neslihan Çelebi, 2013, Bacteria-Modified Red Mud for Adsorption of Cadmium Ions from Aqueous Solutions, Polish Journal of Environmental Studies, 22(2), p. 417-429.
22. Cui, Y.-W., et al., 2016, Cr(VI) Adsorption on Red Mud Modified by Lanthanum: Performance, Kinetics and Mechanisms, PLOS ONE, 11(9), p. e0161780.
23. Lakshmi Narayanan, S., G. Venkatesan, and I. Vetha Potheher, 2018, Equilibrium studies on removal of lead (II) ions from aqueous solution by adsorption using modified red mud, International Journal of
Environmental Science and Technology, 15(8), p. 1687-1698.
24. Yang, T., et al., 2020, Enhancing Cd(II) sorption by red mud with heat treatment: Performance and mechanisms of sorption, Journal of
Environmental Management, 255, p. 109866.
25. Vũ Xuân Minh, Nguyễn Thanh Mỹ, Lê Thị Mai Hương, Nguyễn Tuấn Dung, 2015, Nghiên cứu hoạt hóa bùn đỏ bằng axit sulfuric và khảo sát khả năng hấp phụ Cr(VI), Tạp chí Hóa học, 53, tr. 475 - 479.
26. Vũ Đức Lợi, Dương Tuấn Hưng, Nguyễn Thị Vân, 2015, Nghiên cứu khả năng hấp phụ Chì (Pb) trong dung dịch từ bùn đỏ biến tính, Tạp chí
phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 20, tr. 117-127.
27. Phạm Thị Thúy, Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Mạnh Khải, 2016, Nghiên cứu chế tạo vật liệu xử lý asen trong nước từ bùn đỏ, VNU
28. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Trần Thị Dung, 2017, Nghiên cứu khả năng hấp phụ As(V) trong môi trường nước bằng bã bùn đỏ Tây Nguyên sau tách loại hoàn toàn nhôm và các thành phần tan trong kiềm,
VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, 33, tr. 26 -
35.
29. Bakshi, P.S., et al., 2020, Chitosan as an environment friendly biomaterial – a review on recent modifications and applications,
International Journal of Biological Macromolecules, 150, p. 1072-1083.
30. Van den Broek, L.A.M., et al., 2015, Chitosan films and blends for packaging material, Carbohydrate Polymers, 116, p. 237-242.
31. Sabir A., A.F., Shafiq M, 2019, Synthesis and Characterization and Application of Chitin and Chitosan-Based Eco-friendly Polymer Composites, Sustainable Polymer Composites and Nanocomposites, p. 1365-1405.
32. Jiao, X., Y. Gutha, and W. Zhang, 2017, Application of chitosan/poly(vinyl alcohol)/CuO (CS/PVA/CuO) beads as an adsorbent material for the removal of Pb(II) from aqueous environment, Colloids
and Surfaces B: Biointerfaces, 149, p. 184-195.
33. Sherlala, A.I.A., et al., 2019, Adsorption of arsenic using chitosan magnetic graphene oxide nanocomposite, Journal of Environmental
Management, 246, p. 547-556.
34. Zia, Q., et al., 2020, Porous poly(L–lactic acid)/chitosan nanofibres for copper ion adsorption, Carbohydrate Polymers, 227, p. 115343.
35. Mu, R., et al., 2020, Adsorption of Cu(II)and Co(II) from aqueous solution using lignosulfonate/chitosan adsorbent, International Journal
of Biological Macromolecules, 163, p. 120-127.
36. Biswas, S., 2020, Application of Chitosan-Clay Biocomposite Beads for Removal of Heavy Metal and Dye from Industrial Effluent, Journal of
37. Nguyễn Đức Vận, 2006, Hóa học vô cơ Tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội.
38. Hodgson, E., A Textbook of Modern Toxicology. A John Wiley & Sons, Interscience.
39. Sigel, A., Nickel and Its Surprising Impact in Nature.
40. Swayampakula, K., et al., 2009, Competitive adsorption of Cu(II), Co(II) and Ni(II) from their binary and tertiary aqueous solutions using chitosan-coated perlite beads as biosorbent, Journal of Hazardous
Materials, 170(2), p. 680-689.
41. Gaur, N., et al., 2018, Adsorptive removal of lead and arsenic from aqueous solution using soya bean as a novel biosorbent: equilibrium isotherm and thermal stability studies, Applied Water Science, 8(4), p. 98.
42. Garimella, H.D.P., 2019, Biosorption of Pb(II) Ions onto Cocos nucifera Leaf Powder: Application of Response Surface Methodology,
Environmental Progress & Sustainable Energy, 38, p. 1455-1468.
43. Yoon, K., et al., 2020, Adsorption of As(V) and Ni(II) by Fe-Biochar composite fabricated by co-pyrolysis of orange peel and red mud,
Environmental Research, 188, p. 109809.
44. Đinh Thị Huệ Linh, 2012, Nghiên cứu khả năng hấp phụ Niken, Chì
trong nước bằng vật liệu San hô, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học
Dân lập Hải Phòng.
45. Dinh, V.-P., et al., 2020, Primary biosorption mechanism of lead (II) and cadmium (II) cations from aqueous solution by pomelo (Citrus maxima) fruit peels, Environmental Science and Pollution Research.
46. 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.
47. Mai Hữu Khiêm, 2000, Giáo trình Hóa keo, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM.
48. Tran, H.N., et al., 2017, Insight into the adsorption mechanism of cationic dye onto biosorbents derived from agricultural wastes, Chemical
Engineering Communications, 204, p. 1020-1036.
49. Gu, F., et al., 2019, Synthesis of Chitosan–Ignosulfonate Composite as an Adsorbent for Dyes and Metal Ions Removal from Wastewater, ACS
Omega, 4(25), p. 21421-21430.
50. Janaki, V., et al., 2012, Polyaniline/chitosan composite: An eco-friendly polymer for enhanced removal of dyes from aqueous solution, Synthetic
Metals, 162(11), p. 974-980.
51. Dinh, V.-P., et al., 2020, Chitosan-MnO2 nanocomposite for effective removal of Cr (VI) from aqueous solution, Chemosphere, 257, p. 127147.
52. Sirajudheen, P. and S. Meenakshi, 2020, Lanthanum (III) incorporated chitosan-montmorillonite composite as flexible material for adsorptive removal of azo dyes from water, Materials Today: Proceedings, 27, p. 318-326.
53. Yang, J., B. Huang, and M. Lin, 2020, Adsorption of Hexavalent Chromium from Aqueous Solution by a Chitosan/Bentonite Composite: Isotherm, Kinetics, and Thermodynamics Studies, Journal of Chemical
& Engineering Data, 65(5), p. 2751-2763.
54. Wang, Y., et al., 2020, Novel environmental-friendly nano-composite magnetic attapulgite functionalized by chitosan and EDTA for cadmium (II) removal, Journal of Alloys and Compounds, 817, p. 153286.
55. Foo, K.Y. and B.H. Hameed, 2010, Insights into the modeling of adsorption isotherm systems, Chemical Engineering Journal, 156(1), p. 2-10.
56. Đinh Văn Phúc, 2018, Điều chế mangan đioxit có cấu trúc nano; Ứng dụng để tách, làm giàu và xác định ion kim loại Co2+, Cu2+, Zn2+, Fe3+,
Pb2+ trong mẫu sinh học và môi trường, Luận án tiến sĩ Hóa học, Viện
57. Dinh, V.-P., et al., 2018, Insight into adsorption mechanism of lead (II) from aqueous solution by chitosan loaded MnO2 nanoparticles,
Materials Chemistry and Physics, 207, p. 294-302.
58. Li, P., et al., 2019, Recover Iron from Bauxite Residue (Red Mud), IOP
Conference Series: Earth and Environmental Science, 252, p. 042037.
59. Fernandes Queiroz, M., et al., 2015, Does the Use of Chitosan Contribute to Oxalate Kidney Stone Formation?, Marine Drugs, 13(1).
60. Yasmeen, S., et al., 2016, Chromium (VI) Ions Removal from Tannery Effluent using Chitosan-Microcrystalline Cellulose Composite as Adsorbent, International Research Journal of Pure and Applied
Chemistry, 10, p. 1-14.
61. Cao, J.-L., et al., 2014, Mesoporous modified-red-mud supported Ni catalysts for ammonia decomposition to hydrogen, International Journal
of Hydrogen Energy, 39(11), p. 5747-5755.
62. Sahu, R.C., R. Patel, and B.C. Ray, 2010, Utilization of activated CO2- neutralized red mud for removal of arsenate from aqueous solutions,
Journal of Hazardous Materials, 179(1), p. 1007-1013.
63. Hendriks, L., et al., 2019, Selective Dating of Paint Components: Radiocarbon Dating of Lead White Pigment, Radiocarbon, 61(2), p. 473-493.
64. Bartczak, P., et al., 2018, Removal of nickel (II) and lead (II) ions from aqueous solution using peat as a low-cost adsorbent: A kinetic and equilibrium study, Arabian Journal of Chemistry, 11(8), p. 1209-1222. 65. Thevannan, A., R. Mungroo, and C.H. Niu, 2010, Biosorption of nickel
with barley straw, Bioresource Technology, 101(6), p. 1776-1780. 66. Kumar, P.S., et al., 2011, Adsorption behavior of nickel (II) onto cashew
nut shell: Equilibrium, thermodynamics, kinetics, mechanism and process design, Chemical Engineering Journal, 167(1), p. 122-131.
67. Malkoc, E. and Y. Nuhoglu, 2005, Investigations of nickel (II) removal from aqueous solutions using tea factory waste, Journal of Hazardous
Materials, 127(1), p. 120-128.
68. Liu, Z.-r. and S.-q. Zhou, 2010, Adsorption of copper and nickel on Na- bentonite, Process Safety and Environmental Protection, 88(1), p. 62- 66.
69. Feng, N., et al., 2011, Biosorption of heavy metals from aqueous solutions by chemically modified orange peel, Journal of Hazardous
Materials, 185(1), p. 49-54.
70. Ewecharoen, A., P. Thiravetyan, and W. Nakbanpote, 2008, Comparison of nickel adsorption from electroplating rinse water by coir pith and modified coir pith, Chemical Engineering Journal, 137(2), p. 181-188. 71. Krishnani, K.K., et al., 2008, Biosorption mechanism of nine different
heavy metals onto biomatrix from rice husk, Journal of Hazardous
Materials, 153(3), p. 1222-1234.
72. Shukla, S.R. and R.S. Pai, 2005, Adsorption of Cu(II), Ni(II) and Zn(II) on dye loaded groundnut shells and sawdust, Separation and
Purification Technology, 43(1), p. 1-8.
73. Yang, S., et al., 2016, Mono/competitive adsorption of Arsenic (III) and Nickel (II) using modified green tea waste, Journal of the Taiwan
Institute of Chemical Engineers, 60, p. 213-221.
74. Hannachi, Y., N.A. Shapovalov, and A. Hannachi, 2010, Adsorption of