Hình 3.7 cho thấy, cả hai đường đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich tương đối giống nhau về cách đưa ra các mô tả đẳng nhiệt thích hợp. Tuy nhiên, số liệu tại bảng 3.2 chỉ ra rằng đường đẳng nhiệt Freundlich phù hợp hơn để mô tả quá trình hấp phụ amoni bằng Zeolite. Cụ thể, hệ số tương quan R2 của mô hình Freundlich là 0,9955 so với 0,9711 của mô hình Langmuir. Ở trạng thái cân bằng với nồng độ amoni ban đầu là 60 mg/l, khả năng hấp phụ được tính toán của mô hình Freundlich là 17,01 mg/g so với giá trị thực nghiệm là 17,01 mg/g. Trong khi, qm của mô hình Langmuir là 17,47 mg/g. Phát hiện này cho thấy rằng, sự hấp phụ amoni của Zeolite là hấp phụ đa lớp trên bề mặt không đồng nhất.
Bảng 3.2. Các thông số của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ amoni
Đồng thời ta thấy rằng giá trị n = 1,49, cao hơn 1, quá trình hấp phụ amoni theo mô hình Freundlich là thuận lợi.
Như vậy, ta có thể kết luận rằng, sự hấp phụ amoni bằng Zeolite phù hợp hơn với lý thuyết Freundlich về đường đẳng nhiệt hấp phụ. Kết quả này tương tự khi nghiên cứu sự hấp phụ amoni bằng vỏ trai (Nguyên Văn Quang và cs, 2021).
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. Kết luận
Qua nghiên cứu, đề tài rút ra một số kết luận như sau:
1. Về đặc điểm của Zeolite: Bề mặt của Zeolite có nhiều tinh thể hình que, có nhiều khe hở, lỗ hổng, tương đương đối xốp; có diện tích bề mặt: 26.1541 m²/g, thể tích lỗ rỗng: 0.252342 cm³/g, kích thước hạt: 38.3594 nm, điểm đẳng điện (pHpzc): 5.05. Zeolite có 8 thành phần nguyên tố: cacbon, oxy, natri, nhôm, silic, kali, canxi và sắt. Cacbon, oxy, nhôm, silic là 4 nguyên tố chiếm tỷ lệ lớn về tổng khối lượng và tổng số nguyên tử.
2. pH có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ amoni của Zeolite. pH từ 3-6, dung lượng và hiệu suất hấp phụ amoni của Zeolite tăng khá mạnh, lần lượt là 3,23 mg/g và 21,5%. pH tăng từ 6 - 11, dung lượng và hiệu suất hấp phụ amoni liên tục giảm. pH = 6 là pH tối ưu cho quá trình hấp phụ amoni bằng Zeolite. 3. Thời gian tiếp xúc là một nhân tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ amoni của Zeolite. 120 phút đầu dung lượng và hiệu suất hấp phụ amoni của Zeolite tăng nhanh, lần lượt là 9,67 mg/g và 64,46%. Sau đó dung lượng và hiệu suất hấp phụ amoni của Zeolite không có sự thay đổi nhiều. Thời gian hấp phụ amoni của Zeolite đạt tối ưu là 120 phút.
4. Nồng độ amoni đầu vào cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp amoni của Zeolite. Nồng độ amoni đầu vào tăng thì dung lượng hấp phụ tăng, đạt cao nhất ở nồng độ amno ban đầu là 60 mg/l. Ngược lại, nồng độ amoni đầu vào tăng thì hiệu suất xử lý amoni giảm liên tục, từ 81,52% xuống còn 42,92%.
5. Cả 3 mô hình động học: mô hình động học bậc 1, mô hình động học bậc 2 và mô hình Elovich đều có thể áp dụng cho sự hấp phụ của amoni bằng Zeolite để mô tả động học hấp phụ. Quá trình hấp phụ amoni bằng Zeolite là quá trình hấp phụ hóa học, trao đổi ion và lực tĩnh điện, trong đó hấp phụ trao đổi ion chiếm ưu thế.
6. Mô hình Freundlich có hệ số tương quan R2 là 0,9955, hệ số n lớn hơn 1 và dung lượng hấp phụ amoni tính toán sát với thực nghiệm nên sự hấp phụ amoni bằng Zeolite phù hợp hơn với lý thuyết Freundlich về đường đẳng nhiệt hấp phụ.
2. Đề nghị
- Đề tài mới nghiên cứu được ảnh hưởng của 3 yếu tố (pH, thời gian và nồng độ amoni ban đầu) đến khả năng hấp phụ amoni của Zeolite theo phương pháp hấp phụ tĩnh. Đề nghị tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác để hoàn thiện quy trình xử lý amoni bằng vật liệu Zeolite ví dụ như kích thước hạt Zeolite và theo phương pháp hấp phụ động.
- Thí nghiệm mới chỉ nghiên cứu với dung dịch amoni pha chuẩn trong phòng thí nghiệm. Đề nghị tiếp tục nghiên cứu xử lý amoni trong các môi trường nước ô nhiễm ngoài thực địa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Anh (2005), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương pháp sinh học, Nxb Giáo Dục, Hà Nội.
2. Bùi Thị Lan Anh (2016), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ từ xơ
dừa để xử lý amoni trong nước thải bệnh viện, Khóa luận tốt nghiệp, Đại họcQuốc gia Hà Nội.
3. Vũ Ngọc Ban, Giáo trình thực tập Hóa lý, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội
4. Phan Thị Bình và sộng sự (2010), Nghiên cứu biến tính vật liệu polyanilin bằng phương pháp hóa học, Tạp chí Hóa học, 48(4A), 349- 353, 2010.
5. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lý nước, Nxb Thanh niên, Hà Nội.
6. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội.
7. Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ và phottpho, Nxb Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội.
8. Ngô Văn Giới, Nguyễn Thị Tuyết, Nguyễn Thị Nhâm Tuất (2017),
Giáo trình Ô nhiễm môi trường, Nxb Nông Nghiệp Hà Nội.
9. Mai Thị Thanh Hương (2019), Tổng hợp và nghiên cứu khả nẳng hấp phụ amoni của composit hydrogel chitosan-G-Poly, luận văn thạc sĩ, học viện Khoa học và Công nghệ.
10. Nguyễn Thị Huệ, Lê Thị Thảo, Phùng Đức Hoà, Vũ Văn Tú, Nguyễn Thị Thanh Hải, Nguyễn Thị Hương Giang (2015), “Nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải bằng quặng pyrolusit tự nhiên Việt Nam”,
Trung tâm quan trắc - cảnh báo môi trường và phòng ngừa dịch bệnh thuỷ sản khu vực Nam Bộ, thuộc viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản II. 12. Đặng Thị Thanh Lộc (2010), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm nhà máy nước Pháp Vân – Hà Nội bằng biện pháp sinh học với vật liệu màng ngập nước trên mô hình pilot, Khóa luận tốt nghiệp ngành Khoa môi trường, Đại học Khoa học Huế.
13. Luật Bảo vệ môi trường năm 2020
14. Nguyễn Thị Ngọc (2011), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước bằng nano MnO2- FeOOH mang trên Laterit (đá ong) biến tính, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiện, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
15. Hoàng Nhâm (2002), Hóa học vô cơ, tập 2, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 16. Trần Văn Nhân (2004), Hóa keo, Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội. 17. Trần Văn Nhân (1998), Hóa lý (tập II), Nxb Giáo dục, Hà Nội.
18. Phan Thị Hoàng Oanh (2012), Bài giảng chuyên đề “Hóa học chất rắn”, khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm thành phố HCM.
19. Sở Tài nguyên và Môi Trường tỉnh Hà Nam (2010), Báo cáo hiện trạng chất lượng môi trường tỉnh Hà Nam năm 2010
20. Sở Tài nguyên và Môi Trường thành phố Hồ Chí Minh (2015),
Báo cáo tóm tắt hiện trạng chất lượng môi trường Thành phố Hồ
CHí Minh năm 2015.
21. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa (2020), Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 2016-2020
II. Tiếng Anh
22. Abdus-Salam N, Adekola F (2005), The Influence of pH and Adsorbent Concentration on Adsorption of Lead and Zinc on a Natural Goethite, African Journal of Science and Technology(AJST)
23. Angar, Y., Djelali, N. E., & Kebbouche-Gana, S. (2017), Investigation of ammonium adsorption on Algerian natural bentonite,
Environmental science and pollution research international,
24(12), 11078.
24. Azman A, Ngadi N, Zaini DKA et al (2018) (2019), Effect of adsorp- tion parameter on the removal of aspirin using tyre waste adsor- bent, Chem Eng Trans, 72:157–162, https://doi.org/10.3303/
CET1972027
25. Asari R and Khoshbakht Fahim N (2008), Application of polypyrole coated on wood sawdust for removal of Cr (VI) ion from aqueous solutions, Journal of Enggineering Sciece and Technology. 26. Aharoni C; Tompkins FC (1970), Kinetics of adsorption and desorption and the Elovich equation, Adv. Catal, 21, 1–49.
27. Bulgariu L; Escudero LB; Bello OS; Iqbal M; Nisar J; Adegoke
KA; Alakhras F; Kornaros M; Anastopoulos I (2019), The utilization of leaf-based adsorbents for dyes removal: A review, J. Mol. Liq, 276, 728– 747.
28. Bekkum HV, Flanigen EM, Jacobs PA, Jansen JC (2001),
Introduction to
Zeolite science and practice, 2nd completely revised and expanded edition, Studies in surface scien and catalysis 137.
29. Bayuo J, Kenneth B, Abukari M (2019),Optimization of Adsorp- tion Parameters for Effective Removal of Lead (II) from Aqueous Solution.
123.
30. Desta M (2013), Batch Sorption Experiments: Langmuir and Fre- undlich Isotherm Studies for the Adsorption of Textile Metal Ions onto Teff Straw (Eragrostis tef) Agricultural Waste, Journal of
ylene blue adsorption from aqueous solution, Water Resour Ind,
32. Escap (1994), Guidelines on monitoring methodologies for water, air and toxic chemicals, Newyork.
33. Fakhri A, Adami S (2013), WITHDRAWN: Adsorption
behavior and mechanism of ammonium ion from aqueous solution onto nanoparticles zero valent iron, Arab J Chem, https://doi.org/10.
1016/j.arabjc.2013.11.001
34. Fathy NA, El-Shafey OI, Khalil LB (2013), Effectiveness of Alkali- Acid Treatment in Enhancement the Adsorption Capacity for Rice Straw: The Removal of Methylene Blue Dye, ISRN Physical Chemistry, 2013:208087. https://doi.org/10.1155/2013/208087 35. Gogos A; Knauer K; Bucheli TD (2012), Nanomaterials in Plant Protection and Fertilization: Current State, Foreseen Applications, and Research Priorities. J. Agric. Food Chem, 60, 9781-9792.
36. Hu, X., Zhang, X., Ngo, H. H., Guo, W., Wen, H., Li, C., ... & Ma, C. (2020), Comparison study on the ammonium adsorption of the biochars derived from different kinds of fruit peel, Science of The Total Environment, 707, 135544.
37. Ivanova E, Karsheva M, Koumanova B (2010), Adsorption of ammonium ions onto natural zeolite, 45.
38. Kim KW, Kim YJ, Kim IT, Park GI, Lee EH (2006),
“Electrochemical conversion characteristics of ammonia to nitrogen”,
Water Res, 40, pp. 1431-1441.
39. Lan Huong Nguyen, Huu Tap Van, Thi Hong Huyen Chu, Thi Hong Vien Nguyen, Thi Dong Nguyen, Le Phuong Hoang, Van Hung Hoang (2020), Paper waste sludge-derived hydrochar modified by iron (III) chloride for enhancement of ammonium adsorption: An adsorption mechanism study, Environmental Technology & Innovation,
40. Lagergren S; Lagergren S; Lagergren SY; Sven K (1898), Zurtheorie der sogenannten adsorption gelösterstoffe, Handlingar, 1–39. 41. Li XZ, Zhao QL, Hao XD (1999), “Ammonium removal from landfill leachate by chmical precipitation, Waste Manage, 19, pp. 409- 415.
42. Misaelides P (2011), Application of natural zeolites in environmental remediation: A short review.Microporous Mesoporous Mater, 144, 15-18. 43. Nazarenko, O., & Zarubina, R. (2013), Application of
Sakhaptinsk zeolite for improving the quality of ground water, Energy and Environmental Engineering, 1(2), 68-73.
44. Polat E; Karaca M; Demir H; Onus AN (2004), Use of natural zeolite (clinoptilolite) in agriculture. J. Fruit Ornam. Plant Reserarch, 12, 183-189.
45. Pradhan N, Pal A, Pal T (2002), Silver nanoparticle catalyzed reduction of aromatic nitro compounds, Colloid. Surf. A, 196, pp.247- 257.
46. Pereira RC, Anizelli PR, Di Mauro E et al (2019), The effect of pH and ionic strength on the adsorption of glyphosate onto ferrihydrite,
Geochem Trans, 20(1):3, https://doi.org/10.1186/ s12932-019-0063-1 47. Rahmani AR, Mahvi AH, Mesdaghinia AR, Nasseri S (2004), “Investigation of ammonia removal from polluted waters by
Clinoptilolite zeolite”.International Journal of Environmental Science & Technology, 1 (2), pp. 125-133.
48. Ramsay R, Di Marco CF, Heal MR et al (2018), Surface– atmosphere exchange of inorganic water-soluble gases and associated ions in bulk aerosol above agricultural grassland pre- and postfertili- sation, Atmos Chem Phys, 18(23):16953–16978, https://doi.org/ 10.5194/acp-18-16953-2018
peel, Environ Eng Manag J, https:// doi.org/10.30638/eemj.2018.128 50. Reza Ansari (2006), Application of polyaniline and its composites for adsorption/ recovery of chromium (VI) from aqueous solutions.
51. Rozhkovskaya, A., Rajapakse, J., & Millar, G. J. (2021), Synthesis of high-quality zeolite LTA from alum sludge generated in drinking water treatment plants, Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(2), 104751.
52. Simonin JP (2016), On the comparison of pseudo-first order and pseudo-second order rate laws in the modeling of adsorption kinetics,Chem. Eng. J, 300, 25-263.
53. Van Quang Nguyen, Huu Tap Van, Hung Le Sy, Thi Mai Linh Nguyen, Dac Kien Nguyen (2021), Application of Mussell-derived biosorbent to remove NH4+ from aqueous solution: Equilibrium and Kinetics,
Research Article, http://doi.org/10.1007/s42452-021-04462-2
54. Van DL, Koga Y, Wei Q et al (2016), Effect of Pretreatment on Ammonium Adsorption Properties of Sepiolite: Equilibrium, Kinetics and Thermodynamic Studies, Journal of Water and Environment Technology, 14(4):260–272, https://doi.org/10. 2965/jwet.15-066 55. Wang B, Lehmann J, Hanley K et al (2015), Adsorption and des- orption of ammonium by maple wood biochar as a function of oxidation and pH,
Chemosphere 138:120-126, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.05.062
56. Wan S; Wang S; Li Y; Gao B (2017), Functionalizing biochar with Mg–Al and Mg-Fe layered double hydroxides for removal of phosphate from aqueous solutions, J. Ind. Eng. Chem, 47, 246 - 253.
57. Weitkamp J; Puppe L (1999), Catalysis and Zeolites Fundamentals and Applications; ISBN 9783642083471.
59. Zhao Y, Niu Y, Hu X et al (2015), Removal of ammonium ions from aqueous solutions using zeolite synthesized from red mud,
Desalination and Water Treatment, 57:1-12, 1080/19443994.2014.1000382
PHỤ LỤC
MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Cân mẫu Đo Ph dung dịch