5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.3.3 Thí nghiệm 3: Đánh giả khả năng thu hồi của Nano–gum trên nước thải chứa
chứa kim loại nặng (Ni2+, Cu2+, Zn2+)
Khảo sát khả năng thu hồi của vật liệu Nano-gum. Tiến trình thí nghiệm:
Bước 1: Chuẩn bị 5 cốc chứa dung dịch nước thải chứa ion Zn2+ nồng độ đầu vào 25 mg/L.
Bước 2: Cho liều lượng Nano-gum tối ưu, điều chỉnh pH ở giá trị phù hợp cho với từng đối tượng nước thải ô nhiễm.
40
Bước 3: Khuấy nhanh với tốc độ 200 vịng/phút trong 5 phút, kh́y chậm với tốc đợ 20 vòng/phút trong 5 phút [22].
Bươc 4: Sau khi khuấy để lắng trong 30 phút và đem đi phân tích kim loại nặng trước và sau khi xử lý (Ni2+, Cu2+, Zn2+). Sau khi kết thúc thí nghiệm, tiến hành thu hồi vật liệu Nano gum bằng thiết bị nam châm.
Bước 5: Vật liệu sau khi thu hồi, trước khi tái sử dụng được sấy khô ở nhiệt độ 50oC đến khối lượng không đổi trong 24 giờ.
Bước 6: Đánh giá hiệu quả xử lý kim loại nặng của vật liệu Nano gum sau khi thu hồi và tái sử dụng. Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý kim loại nặng của vật liệu sau khi thu hồi từ lần 1 đến lần 5 bằng cách lập lại các bước theo thứ tự từ bước 1 đến bước 5.
41
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Xác định pH tối ưu
Thí nghiệm được tiến hành với 3 loại nước thải xi mạ giả định (Ni2+, Cu2+, Zn2+) có nồng đợ đầu vào là 25 mg/L với lượng Nano-gum tương ứng là 10 mL cho 1L nước thải. Kết quả phân tích hiệu quả xử lý ion kim loại (Ni2+, Cu2+, Zn2+) được thể hiện trong Bảng 3.1, Bảng 3.2, Bảng 3.3.
Bảng 3.1 Hiệu quả xử lý ion kim loại trên nước thải chứa Ni2+
Mẫu Nano-gum (mL) pH Ni2+ (mg/L)
NNiH1 10 2,02±0,12 23,41±0,04
NNiH2 10 2,99±0,02 22,53±0,32
NNiH3 10 4,90±0,09 14,14±0,13
Ni BĐ 0 5,12±0,02 25,00±0,00
Kết quả khảo sát từ Bảng 3.1 cho thấy Nano-gum loại bỏ ion Ni2+ tốt nhất ở pH = 4,9, nồng độ Ni2+ chỉ còn 14,14 mg/L, hiệu suất xử lý đạt 43,44%.
Bảng 3.2 Hiệu quả xử lý ion kim loại trên nước thải chứa Cu2+
Mẫu Nano-gum (mL) pH Cu2+ (mg/L)
NCuH1 10 2,08±0,17 23,92±0,82
NCuH2 10 2,89±0,05 21,63±0,13
NCuH3 10 4,32±0,03 12,77±0,27
42
Kết quả khảo sát từ Bảng 3.2 cho thấy Nano-gum loại bỏ ion Cu2+ tốt nhất ở pH = 4,32, nồng độ Cu2+ chỉ còn 12,77 mg/L, hiệu suất xử lý đạt 48,94%.
Bảng 3.3 Hiệu quả xử lý ion kim loại trên nước thải chứa Zn2+
Mẫu Nano-gum (mL) pH Zn2+ (mg/L)
NZnH1 10 1,69±0,06 22,70±0,40
NZnH2 10 2,62±0,14 22,05±0,75
NZnH3 10 4,52±0,13 12,62±0,59
Zn BĐ 0 5,08±0,05 25,00±0,00
Kết quả khảo sát từ Bảng 3.3 cho thấy Nano-gum loại bỏ ion Zn2+ tốt nhất ở pH = 4,52, nồng đợ Zn2+ chỉ cịn 12,62 mg/L, hiệu suất xử lý đạt 49,54%.
Khảo sát pH ở các giá trị 2, 3 và 5; cố định 10 mL Nano-gum cho 1L nước thải, kết quả cho thấy Nano-gum loại bỏ ion kim loại tốt nhất ở pH = 5, là giá trị pH ban đầu của mẫu nước thải. Các kết quả nghiên cứu trước tương đồng với kết quả nghiên cứu hình 3.1. Vật liệu loại bỏ ion kim loại tốt nhất tại pH ban đầu của nước thải là do trong môi trường axit các ion H+ đã cạnh tranh Nano-gum với các ion kim loại, với kích thước nhỏ nhất trong số các ion, H+ dễ dàng chui vào và chiếm giữ các chỗ trống trong phân tử Nano CoFe2O4 của Nano-gum, làm cho các vị trí trong phân tử bị lấp đầy và Nano-gum khơng cịn khả năng bắt giữ các ion kim loại, dẫn đến hiệu quả xử lý giảm. Bên cạnh đó sự proton hóa các nhóm -OH cũng làm giảm khả năng tạo phức và giảm hiệu quả loại bỏ kim loại của Nano-gum.
Theo kết quả nghiên cứu của Motsa et al [36] cho thấy pH của nước thải có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả loại bỏ ion kim loại. Kết quả cho thấy pH tối ưu để loại bỏ ion Pb2+
nằm trong khoảng 6,5 - 7,5. Ở pH thấp hơn, sự có mặt của các ion H+ sẽ cạnh tranh bề mặt trao đổi với các ion Pb2+ dẫn đến hiệu quả loại bỏ giảm. Trong khi đó ở pH
43
cao hơn 8 với sự có mặt của các ion –OH sẽ hình thành Pb(OH)2 khơng tan làm giảm ion Pb2+ trong dung dịch.
Theo kết quả nghiên cứu của Liu et al [37] cho thấy vật liệu xanthat Fe3O4-Chitosan gắn trên nền graphen oxit có khả năng hấp phụ ion Cu2+ cao nhất tại pH = 5, là pH ban đầu của nước thải Cu2+.
Hình 3.1 Xác định pH tối ưu của Nano-gum trên nước thải xi mạ giả định Kết quả nghiên cứu cho thấy tại pH tối ưu ban đầu (pH = 5) của nước thải đạt hiệu Kết quả nghiên cứu cho thấy tại pH tối ưu ban đầu (pH = 5) của nước thải đạt hiệu