PHẦN 1 TỔNG QUAN
3.5. Sơ bộ vế sử lí asen bằng vật liệu xốp hấp phụ là xỉ nung vôi trên
3.5.4. Khảo sát hấp phụ tĩnh của vật liệu
*Xây dựng đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt
Tiến hành:
Lấy vào bình nón 1gam vật liệu được điều chế như quy trình ở trên, 100ml dung dịch As ở các nồng độ ban đầu (C0) khác nhau đã biết. Lắc các bình nón trong vịng 2 giờ với vận tốc 100 vòng/phút. Lọc với giấy lọc băng xanh, đo nồng độ As lúc cân bằng và tính tốn dung lượng hấp phụ qe tương ứng.
Các kết quả được thể hiện trong bảng sau: Với As(V).
Bảng 22: Ảnh hưởng của nồng độ As(V) với dung lượng hấp phụ của vật liệu
C0 (ppm) Ce (ppm) qe (mg/g) Ce/qe (g/l) 1 0,020 0,098 0,204 2 0,030 0,197 0,152 5 0,020 0,498 0,040 10 0,040 0,996 0,040 20 0,040 1,996 0,020 50 0,050 4,995 0,010 70 0,060 6,994 0,008 90 0,030 8,997 0,003 120 0,636 11,934 0,053 150 0,040 14,996 0,003 200 0,040 19,995 0,002 300 36,700 26,330 1,394 400 111,00 28,900 3,841 600 309,2 29,080 10,633
Đối với As(III):
Bảng 23: Ảnh hưởng của nồng độ As(III) tới dung lượng hấp phụ của vật liệu.
C0 (ppm) Ce (ppm) qe (mg/g) Ce/qe (g/l) 1 0,040 0,096 0,417 10 0,500 0,950 0,526 100 5,300 8,470 1,806 400 170,00 23,00 7,391 600 362,200 24,900 14,546 1000 714,100 24,800 28,794
Từ 2 bảng số liệu ta xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ đối với As(III) và As(V), đó là đường biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ sau hấp phụ (Ce) với dung lượng hấp phụ (qe) tương ứng.
Hình 14. Đường hấp phụ Lengmuir của vật liệu đối với As(III) và As(V)
Kết quả hấp phụ tĩnh .
Dung lượng hấp phụ tối đa đối với As(V) là 29,24 mg/g Dung lượng hấp phụ tối đa đối với As(III) là 25,51 mg/g
0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 5 10 15 20 25 30 Ce (ppm) qe (mg/g ) As(III) As(V)
3.5.5. Hấp phụ động
Trong phương pháp này, ta cho nước giếng khoan có chứa đã được làm giàu, đã biết nồng độ đi qua cột được nhồi vật liệu với một tốc độ xác định. Mẫu nước giếng khoan được lấy ở phường Cam giá thành phố Thái nguyên.
Các đại lượng:
Đường kính cột: 0,95cm. Chiều cao cột 10 cm.
Lưu lượng dòng: 1,3 ml/phút. Cách thực hiện:
Nhồi 5 gam vật liệu vào cột. Cho nước giếng khoan có nhiễm As và đã được làm giàu thêm là 335ppb (do các mẫu nước giếng khoan ở khu vực phường Cam giá có hàm lượng Asen thấp chính vì thế chúng tơi đã tiến hành làm giàu Asen đến 335ppb) đi qua cột với tốc độ 1,3 ml/phút. Đo nồng độ As theo thể tích dầu đầu ra.
Kết quả được biểu diễn trong hình 15:
0 5 10 15 20 25 30 35 0 50 100 150 200 250 300 350 400 V(1) C e (p pb )
Hình 15: Đường hấp phụ động của vật liệu
Kết quả hấp phụ động với 5g vật liệu cho thấy, thể tich nước đầu ra có thể sử dụng cho sinh hoạt (Nồng độ As ≤ 10 ppb) là 15 lít.
KẾT LUẬN
Với mục đích xây dựng một quy trình phân tích asen trong nước ngầm, bằng phương pháp quang phổ hấp thụ không ngọn lửa và sơ bộ tổng hợp vật liệu loại bỏ Asen chúng tôi đã đạt dược các kết quả sau:
1. Tìm điều kiện đo As bằng phương pháp GF – AAS
Tối ưu các thông số của máy đo GF-AAS: bước sóng = 193,7nm,
cường độ dịng đèn I = 7mA, khe đo 0,5nm.
Khảo sát nhiệt độ tro hoá và nguyên tử hoá của As đối với các chất cải biến hoá học và trọn được chất cải biến hoá học phù hợp: Pd(II) l00ppm, nhiệt độ tro hoả 14000
C, nhiệt độ nguyên tử hoá là 23000C.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng:
- Nền axit sử dụng là HNO3 0,1%
- Ảnh hưởng cation: các catrion không gây ảnh hưởng
- Ảnh hưởng của anion: các anion PO43- và SiO32- Chỉ gây ảnh hưởng đến phép đo khi nồng độ của các anion này gấp 500 lần nồng độ của asen trong mẫu.
Khoảng tuyến tính xác định Asen từ 4,5 đến 75,0 ppb
Đánh giá thống kê quy trình phân tích asen: sai số phép đo 2,1%. Độ lặp lại 0,4%. Hệ số biến động 1,8%. Hiệu suất thu hồi từ 82,0-93,7%.
2. Áp dụng quy trình phân tích để phân tích mẫu:
Hàm lượng asen trong mẫu nước giếng khoan (từ 17 - 33 ppb/L), cao hơn so với tiêu chuẩn của bộ y tế .
3. Trên cơ sở đó tơi nghiên cứu sơ bộ về điều chế vật liệu hấp phụ As bằng vật liệu xỉ vôi trên nền sắt.
Vật liệu điều chế có cấu trúc tinh thể, bề mặt vật liệu khá xốp. Dung lượng hấp phụ tối đa đối với As(V) là 29,24 mg/g
Dung lượng hấp phụ tối đa đối với As(III) là 25,51 mg/g
Vật liệu có khả năng hấp phụ động tốt, sau khi qua hấp phụ với 5g vật liệu, thể tích nước thu được có nồng độ Asen dưới 10ppb là 15 lít, vậy nếu hấp phụ động với 1kg vật liệu, thể tích nước có nồng độ Asen dưới 10 ppb sẽ là 3000 lít do đó có thể áp dụng lọc trước cho mục đích ăn uống.
Chúng tơi hy vọng rằng các kết quả được đề cập đến trong luận văn này sẽ được quan tâm và còn tiếp tục được nghiên cứu mở rộng và phát triển, đóng góp cho chương trình kiểm sốt chất lượng nước nhằm nâng cao sức khoẻ cho cộng đồng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ (tập hai), NXB Giáo dục.
2. Người dịch: Lê Kim Long và Hoàng Nhâm (2001), Tính chất lý hóa học các chất vơ cơ, NXB Khoa học kỹ thuật.
3. Samuel Luzi, Michael Bao, Phạm Thị Kim Trang, Phạm Hùng Việt, Roland Schertenleib(2004), Sử dụng bể lọc cát để loại bỏ asen ở quy mơ hộ gia đình,
Hội thảo asen quốc tế.
4. Asen trong nước sạch: loại bỏ được không?
http:/www.dangcongsan.vn/details.asp?topic:34&subtopic=128&leader topic =l07&id=135950779566.
5. Trần Tứ Hiếu, Phạm Hùng Việt. Nguyễn Văn Nội (1999), Bài giảng hóa học mơi trường, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội.
6. Assoc.Pro.Di.Trân Hong Con (2000), Nghiên cứu chê/ tạo thiết bị xử lý asen trong nước cho qui mô hộ gia đình là cụm dân cư, Hội thảo asen quốc tế. 7. Nhiễm độc asen qua nước uống http://www.idm.gov.vn/Nguon luc/Xuat
ban/Anpham/Asen/a23.htm
8. PGS- TS Nguyễn Khắc Hải "ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nguồn nước đến sức khoác con người " Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường :www.nea.goc.vn/tapchi/toanvan/07-2k6-09.htm.
9. Nguyễn Thị Thu Hằng (2005), Nghiên cứu phương pháp trắc quang xác định lượng vết asen dựa trên hệ phản ứng AsH3-KIO3-LEUCO CRYSTAL VIOLEr, Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học. Dại học Khoa Học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội.
10. Cấp báo ô nhiễm thạch tín-cần ngăn chặn nguy cơ đối với nước ngầm http://www.neo.gov.vn/thongtinmt/noidung/kt 28 - 2 -03.htm.
11. Lưu Thị Thanh Bình (2002), Xác định asen (III) trong nước bằng phương pháp von- ampe hoà tan catot, Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học, Đại học
Khoa Học Tự Nhiên-đại học Quốc Gia Hà Nội.
12. Bùi Thị Bích (2003), Nghiên cứu phương pháp động học xác tác định lượng vết asen trong nước dưới tác dụng hoạt hoá của asen (III) với phản ứng chỉ thị Fe(II) -O- Phenantrolin K2Cr2O7, Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học,
Đại học Khoa Học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội.
13. Trần Tứ Hiếu (2000), Hố học phân tích, NXB Đai học quốc gia, Tr.207-208, 226, 234.
14. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2003),
Hố học phân tích, Đại học quốc gia Hà Nội, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên , tr. 130 - 131.
15. Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, tr. 131.
16. Phạm luận, Phạm Thị Chung (2001), Nghiên cứu tối ưu hoá các điều kiện tạo hợp chất hyđrua asin để xác định lượng nhỏ As trong quặng địa chất bằng phép đo phổ hấp thụ ngun tử với kỹ thuật hyđrua hố, Tạp chí Phân tích: Hố, Lý, Sinh học, tập 6, số 1.
17. Bùi Thị Thu Hà (2003), Xác định asen trong nước ngầm bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật hyđrua hoá, Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.
18. Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ phát xạ và hấp thụ nguyên tử (phần II), Đại học quốc gia Hà Nội-trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên.
19. Nguyễn Việt Huyền (1999), Cơ sở các phương pháp phân tích điện hố, Đại học quốc gia hà Nội- Đại học Khoa Học Tự Nhiên.
20. Lê Tùng Linh (2006), Nghiên cứu tạo điện cực đã tàng và ứng dụng phân tích lượng vết a sen bằng phương pháp von-ampe hồ tan, Luận văn tết nghiệp, Khoa Hố Học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội. 21. Nguyễn Ngọc Sơn (2004), Xác định lượng vết tạp chất khơng đạt hiểm đồng
và chì trong đất hiểm bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS), Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội.
22. Nguyễn Giằng, Nguyễn Ngọc Tuấn Nguyễn Thanh Tâm, Lê Văn An (2003), Xác định đồng thời asen và đồng trong các mẫu rau của Đà Lạt bằng phương pháp kích hoạt nguồn có xử lý mẫu, Tạp chí Phân tích Hố, Lý, Sinh học, tập 8, số3.
23. Nguyễn Như Tùng (2003), Xác định lượng vết a sen trong nước bằng phương pháp Von- Ampe hoà tan hấp phụ, Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên-đại học Quốc Gia Hà Nội.
24. Trần Tứ Hiếu, Lâm Ngọc hiềm (1999), Phân tích định tính, Nxb Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp, tr 22-125.
25. Bùi Minh Lý, Ngô Quốc Bưu (2002), Sử dụng các chất cải tiên hố học nâng cao độ nhạy và độ chính xác của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên lị graphit để phân tích Pb, Cd và As, Tạp chí phân tích Hố, lý và Sinh học, Tập 7, Số 2, tr 14 -17.
26. Ts Bùi Mạnh Hà, Ngộ độc do nước bị nhiễm thạch tín.
http://www.nea.gov.vn/thongtinhmt/noidung/tn 29 07 - 06 htm 27. Phân tích asen bằng phương pháp AAS.
http://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A2n t%C3%ADch As b%E11%BA%B ing ph%C6%BO%C6%Alng ph%C3%Alp AAS.
28. TS.Tạ Thị Thảo (2006), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hố phân tích, Đại học Quốc Gia Hà Nội-trường Đại học Khoa Học Tự nhiên.
29. Bộ Y Tế, Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống, tr 7, Hà Nội 5-2002
30. Trần Tố Mai (2004), Sử dụng phức asenomolypdat dạng xanh đo quang xác định lượng vết As, Luận văn tốt nghiệp, Khoa Hoá Học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội.
31. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5992-1995, Chất lượng nước tuý mẫu hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu .
32. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5502-2003, Chất lượng nước lấy mẫu hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu .
33. Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (2000), Một số công nghệ xử lý Asen trong nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt đô thị và nông thôn, Hội thảo Asen quốc tế.
34. T.Fem, R.Morabito, B.M.Petronio and E.Phu (1989), Differential pulse polarogl aphic determination of arsenic, selenium and tellurium ạt pa tevels,
Talanta, Vol. 36, No. 12, pp 1259-1263.
35. Patriccia Cava-Montesino, M.Lui sa Cervera, Agustin pastor, Miguel de la Guardia (2003), Determination of arsenic and antimony in milk hy hydride generation atomicfluorescence spectl~ometly, Talanta 60, 797-799.
36. Michel Hoenig, Anne-Marie de Kersabiec (1990), Atomisation electrothermique en spectrometie d'absortion atomique, Masson Pan, Milan.
Barcelone, Mexico.
37. Thusitha Rupasinghe, Terence J.Cardwell, Robert W.Cattrall, Maria D.Lugue de Castro, Spas D.Kolev, Peivaporation- flow injection determination of arsenic based on hydride generation and the molybdenum blue reaction,
Analytica Chemica Acta 445, p229 -238, 2001.
38. Bai Yan Li Qingshan, A study on determination of trace amount Arsenic in water by a new silver salt spectrophotometjy, Chin, Vol.13, No.6, p 47-474, 1993.
39. Jemmla Meira Trindade, Aldalea Lopes Marques, Gisele Simone Lopes, Edmar Pereira Marques and Jiujun Zhang (2006), Arsenic determination in
gasoline by hydride generation atomic absortion spectroscopy combined with a factorial experimental design approach, Elsevier, Volum 85, Issues 14-15, p 2155-2161.
40. M.Kopanica, L.Novotnya (1998), Determination of traces ofarsenic(III) by anodic stripping voltammetry in solutions, natural waters and biological material, Analyca chimica Acta 368, 211-218.
41. R.G.Shwih and J.C.Van Loon, J.R.Knech abd J.L.Fraser, A.E1 Pitts and A.E Hodges (1977), A simple and rapid hydride generation-atomic absortion method for the determination of arsenic in biological, emvironemental and geological samples, Analytica Chimica Acta 93, pp 61-67.
42. A.Pazirandeh, A.H. Bratf and M.Ghannadi Marageh (1998), Determination of
arsenic in hair using neuron activation, Appl.Radiat. Isot Vol. 49, No. 7, pp753-759.
43. Przemyslaw Niedzielski, Marcin siepak, jerzy Sieak (2002), Comparison of modifiers for determination of arsenic, antimony and selenium by atomic absortion spectrometry with atomization in graphite tube or hydride generation and in- situ preconcentration in graphite tube, Microchemical Journal 72,137-145.
44. Toshio Kubota, Tetuya Yamaguchi, Tadao Okutani (19980, Determination of
arsenic content in natural water by graphite furnace atomic absortion spectrometry after collection as molybdoarsenate on activated carbon,
Talanta 46, 1311-1319.
45. Jai Raj Behari, Rajiv Prakash (2006), Determination of total arsenic content in
water by atomic absortion spectrometry (AAS) using vapour generation assembly (VGA), Chemosphere 63, 17-21.
46. Eder C Lima, Jorge L.Brasil, Julio C.P.Vaghetti (2003), Evaluation ofdiffirent
samples by electrothermal atomic absorsition spectrometry, Talanta 60, 1003-113.
47. Kazi Farzana Akter, Zuliang Chen, Lester Smith, David Davey, Ravi Naidu (2005), Speciation of arsenic in ground water samples: Acomparative stady
of CE-UV, HG-AAS andLC-ICP-MS, Talanta 68, 406-415.
48. N.M.M.Coelho, A.Cosmen da Silva, C.Moraes da Silva (2002),
Deetermination of As(III) and tatl inorganic arsenic by flow injection hydride generation atomic absortion spectrometry, Analytica Chimica Acta
460, 227-233.
49. Dirce Pozebon, Valderi L.Dressler, Jose A.Gomes Neto, Adilson J.Curtius (1998), Determination of arsen(III) and arsenic(V) by electrothermal atomic
absortion soectrometry after complexation and sorption on a C- 18 bonded silica column, Talanta 45,1167-1175.
50. Gabor Bozsai, Gerhard schlemmer and Zvonimir Grobenski (1990),
Determination of arsenic, cadmium, lead and selenium in highly mineralized waters by graphite-furnace atomic-absortion spectrometry, Talanta, Vol 37,
No 6, 545-553.
51. Jerome Michon, Veronique Deluchat, Raad Al Shukry, Christophe Dagot, Jean-Chaude Bellinger (2007), optimization of GFAAS method for determination of total inorganic arsenic in drinking water, Talanta 71, 479-484.
52. Ricardo J.Cassella, Otoniel D.de Sant'Ana, Ricardo E.Salltli (2002),
Determination of arsenic in petroleum refinery streams electrothermal atomic absortion spectrometry after multivariate optimization based on Doehlert dedign, Spectrochimica Acta Part B 57,1967-1978.
53. Maria Pesavento (1989), potentiometric determination of standard potential of
54. Monique Bissen, Fritz H. Frimmel: Arsenic – As Revieiw. Acta hydrochim. Hydrobiol vol 31, 2, 97 – 107 (2003).
55. Anuradha ramaswami, Santhiti Tawachsupa and Mehmet Isleyen, Batch – mixed iron treatmentn of high arsenic, Water, Wat. Res Vol. 35, No. 18, pp.4474 – 4479 (2001).
56. WHO, Arsenic in Drinkinh – water, Background document for development of WHO Guidelines for Drinkinh – water Quality (2003).
57. Sun X, doner HE, Adsorption and oxidation of arsenic on goethite, Soil science vol. 163, No.4, pp.278 – 278 (1998).
58. Sun X, doner HE, Adsorption and oxidation of arsenic on goethite (1998). 59. YUAN Zhong – Yong, SU Bao – Lian, Surfactant – assisted nanoparticle
assembly of mesoporous β – FeOOH (akahaneite), vol. 381, No 5-6, pp.710 – 714 (2003).
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS
Nguyễn Văn Ri - người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng các anh chị
trong phịng thí nghiệm phân tích – Khoa Hố – ĐHKHTN ĐHQG Hà
Nội , Trung tâm Y tế dự phòng Thành phố Thái Nguyên, phịng thí
nghiệm Khoa Hố – ĐHKH ĐH Thái Ngun đã tạo điều kiện giúp đỡ
em hoàn thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô đã giảng dạy và
truyền thụ cho em những kiến thức quí báu trong suốt những năm qua.
Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè - những
người đã ln động viên, quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em
hoàn thành luận văn này.
Học viên
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS Atomic absorption spectrophotometry
CV Coefficient variation
EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid
ETA-AAS Electro-thermal atomiation atomic absorption spectrophotometry
GF – AAS Graphite Furnace Atomic Absorption
F-AAS Flame atomic absorption spectrophotometry
H (%) Hiệu suất thu hồi
LOD Limit of detection LOQ Limit of quantity