2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.3.4. Nghiên cứu ứng dụng sắt nano và nano lưỡng kim trong xửlý nướ cô
nhiễm kim loại cadimi và niken (mẫu nước tự tạo)
a. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng sắt nano và nano lưỡng kim
trong xử lý nước ô nhiễm kim loại cadimi
Nghiên cứu ứng dụng xử lý kim loại cadimi của vật liệu nano được tiến hành
đối với mẫu nước tự tạo.
Các dung dịch cadimi với các nồng độ khác nhau được pha từ muối
CdCl2.2.1/2H2O với nước cất. Các thí nghiệm lần lượt được thay thế vật liệu xử lý là sắt nano và nano lưỡng kim.
Đánh giá khả năng khử cadimi của vật liệu và các ảnh hưởng đến q trình
xử lý qua 04 thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của thời gian trong quá trình xử lý
Pha muối CdCl2.2.1/2H2O với nước cất để có được dung dịch Cd2+ với nồng
độ 100mg/l. Sau đó lấy 10ml dung dịch (gọi là dung dịch A)
Xử lý bằng sắt nano: Cho 0,025g sắt nano vào dung dịch A. Đem lắc trên
máy lắc trong thời gian là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 1h, 2h, 4h. Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau mỗi khoảng thời gian nói trên, lấy mẫu ra và đem phân tích
Xử lý bằng nano lưỡng kim (Fe-Cu): Cho 0,025g nano lưỡng kim vào dung dịch A. Đem lắc trên máy lắc trong thời gian là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 1h, 2h,
4h. Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau mỗi khoảng thời gian nói trên, lấy
mẫu ra và đem phân tích Cd2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ cadimi ban đầu và
lượng vật liệu nano đến hiệu quả xử lý
Pha muối CdCl2.2.1/2H2O với nước cất để có được dung dịch Cd2+ với các nồng độ khác nhau 50mg/l, 100mg/l, 200mg/l, 300mg/l. Sau đó lấy 10ml từ mỗi
dung dịch.
Xử lý bằng sắt nano: Thêm hàm lượng sắt nano khác nhau 0,025g; 0,05g và 0,1g vào 10ml dung dịch Cd2+ nói trên. Đem lắc trên máy lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm 1). Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau thời gian tối ưu
lấy mẫu ra đem ly tâm và lấy mẫu nước phân tích Cd2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Xử lý bằng nano lưỡng kim: Thêm hàm lượng nano lưỡng kim khác nhau 0,025g; 0,05g và 0,1g vào 10ml dung dịch Cd2+ nói trên. Đem lắc trên máy lắc
trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm 1). Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau thời gian tối ưu lấy mẫu ra đem ly tâm và lấy mẫu nước phân tích Cd2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý
Pha muối CdCl2.2.1/2H2O với nước cất để có được dung dịch Cd2+ với nồng
độ 100mg/l. Chuẩn pH ban đầu của dung dịch từ 4,6,8,10 bằng dung dịch HNO3
0,04M và NaOH 0,04M.
Sau đó lấy 10ml dung dịch có các giá trị pH khác nhau vào 04 ống nghiệm. Thêm 0,025g sắt nano/nano lưỡng kim vào 04 ống nghiệm trên. Đem lắc trên máy
lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm 1). Với tốc độ máy lắc là 150
vòng/phút. Sau thời gian tối ưu lấy mẫu ra đem ly tâm và lấy mẫu nước phân tích
Cd2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Thí nghiệm 4. Đánh giá khả năng xử lý lại của vật liệu
Chuẩn pH theo kết quả của thí nghiệm 3. Pha muối CdCl2.2.1/2H2O với nước cất để có được dung dịch Cd2+ với nồng độ 100mg/l. Lấy 10ml dung dịch sau đó
Đem dung dịch lắc trên máy lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm
1). Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau khoảng thời gian tối ưu này lấy mẫu ra
đem ly tâm. Phần vật liệu sắt nano/nano lưỡng kim dưới đáy ống nghiệm sẽ được
lấy lai xử lý tiếp 10ml dung dịch Cd2+ nồng độ 100mg/l. Tiến hành thí nghiệm lặp
lại 04 lần. Sau mỗi lần, lấy mẫu để phân tích lượng cadimi cịn lại sau mỗi lần xử lý.
b. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng sắt nano và nano lưỡng kim trong xử lý nước ô nhiễm kim loại niken
Nghiên cứu ứng dụng xử lý kim loại niken của vật liệu nano được tiến hành
đối với mẫu nước tự tạo, tự định lượng hàm lượng niken trong mẫu nước.
Các dung dịch niken với các nồng độ khác nhau được pha từ muối
NiCl2.6H2O với nước cất. Các thí nghiệm lần lượt được thay thế vật liệu xử lý là sắt nano và nano lưỡng kim.
Đánh giá khả năng khử niken của vật liệu và các ảnh hưởng đến q trình xử
lý qua 04 thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của thời gian trong quá trình xử lý
Pha muối NiCl2.6H2O với nước cất để có được dung dịch Ni2+ với nồng độ
100mg/l. Sau đó lấy 10ml dung dịch (gọi là dung dịch B)
Xử lý bằng sắt nano: Cho 0,025g sắt nano vào dung dịch B. Đem lắc trên
máy lắc trong thời gian là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 1h, 4h, 8h. Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau mỗi khoảng thời gian nói trên, lấy mẫu ra và đem phân tích
Ni2+ còn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Xử lý bằng nano lưỡng kim (Fe-Cu): Cho 0,025g nano lưỡng kim vào dung dịch A. Đem lắc trên máy lắc trong thời gian là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 1h, 4h,
8h. Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau mỗi khoảng thời gian nói trên, lấy
mẫu ra và đem phân tích Ni2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ niken ban đầu và lượng vật liệu nano đến hiệu quả xử lý
Pha muối NiCl2.6H2O với nước cất để có được dung dịch Ni2+ với các nồng độ khác nhau 50mg/l, 100mg/l, 200mg/l, 300mg/l. Sau đó lấy 10ml từ mỗi
Xử lý bằng sắt nano: Thêm hàm lượng sắt nano khác nhau 0,025g; 0,05g và 0,1g vào 10ml dung dịch Ni2+ nói trên. Đem lắc trên máy lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm 1). Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau thời gian tối ưu lấy mẫu ra
đem ly tâm và lấy mẫu nước phân tích Ni2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch. Xử lý bằng nano lưỡng kim: Thêm hàm lượng nano lưỡng kim khác nhau 0,025g; 0,05g và 0,1g vào 10ml dung dịch Ni2+ nói trên. Đem lắc trên máy lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm 1). Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau
thời gian tối ưu lấy mẫu ra đem ly tâm và lấy mẫu nước phân tích Ni2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý
Pha muối NiCl2.6H2O với nước cất để có được dung dịch Ni2+ với nồng độ
100mg/l. Chuẩn pH ban đầu của dung dịch từ 4,6,8,10 bằng dung dịch HNO3 0,04M và NaOH 0,04M.
Sau đó lấy 10ml dung dịch có các giá trị pH khác nhau vào 04 ống nghiệm. Thêm 0,025g sắt nano/nano lưỡng kim vào 04 ống nghiệm trên. Đem lắc trên máy
lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm 1). Với tốc độ máy lắc là 150
vòng/phút. Sau thời gian tối ưu lấy mẫu ra đem ly tâm và lấy mẫu nước phân tích
Ni2+ cịn lại sau phản ứng trong dung dịch.
Thí nghiệm 4. Đánh giá khả năng xử lý lại của vật liệu
Chuẩn pH theo kết quả của thí nghiệm 3. Pha muối NiCl2.6H2O với nước cất
để có được dung dịch Ni2+ với nồng độ 100mg/l. Lấy 10ml dung dịch sau đó cho
thêm 0,025g sắt nano/nano lưỡng kim vào.
Đem dung dịch lắc trên máy lắc trong thời gian tối ưu (dựa vào thí nghiệm
1). Với tốc độ máy lắc là 150 vòng/phút. Sau khoảng thời gian tối ưu này lấy mẫu ra
đem ly tâm. Phần vật liệu sắt nano/nano lưỡng kim dưới đáy ống nghiệm sẽ được
lấy lại xử lý tiếp 10ml dung dịch Ni2+ nồng độ 100mg/l. Tiến hành thí nghiệm lặp
lại 04 lần. Sau mỗi lần, lấy mẫu để phân tích lượng Ni2+ cịn lại sau mỗi lần xử lý.
2.3.3.5. Nghiên cứu ứng dụng sắt nano và nano lưỡng kim trong xử lý nước ô nhiễm kim loại cadimi và niken (mẫu nước thực tế) nhiễm kim loại cadimi và niken (mẫu nước thực tế)
Trước hết, mẫu nước thực tế cần phải đưa đi phân tích các chỉ tiêu kim loại
nước thải là mẫu nước được lấy trước khi đưa vào xử lý tại Nhà máy xử lý nước thải tập trung. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng của hai kim loại này đều vượt so với QCVN cho phép. Do đó, cần phải xử lý hai kim loại này về mức phù hợp với QCVN.
Dựa vào các điều kiện tối ưu như thời gian, hàm lượng vật liệu sắt nano/nano lưỡng kim, pH có tác động tốt nhất đến quá trình xử lý cadimi và niken của thử
nghiệm đối với mẫu nước tự tạo.
Đo độ pH của mẫu nước thực tế, lấy lượng sắt nano/nano lưỡng kim phù hợp
vào 10ml mẫu nước trong ống nghiệm. Đem lắc trong khoảng thời gian tối ưu của từng kim loại khác nhau. Vì mẫu nước thực tế có chứa đồng thời một số kim loại
nặng khác có tính chất khác nhau, khả năng vật liệu sắt nano/nano lưỡng kim hấp phụ cũng khác nhau. Do đó, sau thời gian xử lý cần đưa mẫu đi phân tích hàm
lượng của các kim loại này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý.
Sau khi có kết quả phân tích, cần đánh giá lại khả năng xử lý của sắt nano và nano lưỡng kim đối với mẫu nước thải này. Từ đó có những điều chỉnh sao
cho phù hợp với thực tế mà vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý, tiết kiệm và phù hợp
với môi trường.