Mặt cắt đáong tự nhiên - (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên- 123docz.net

Thành phần chủ yếu của đá ong tự nhiên là Al, Fe và Si, một số mẫu có thêm Ce và P. Ngồi ra cịn có các nguyên tố khác ở dạng lượng vết như Cu, Pb, Co, Ni, Mn... Do có chứa các oxit nhơm, sắt và silic và có nhiều đặc tính hấp phụ tốt như: độ xốp tương đối cao, bề mặt riêng lớn…Qua kết quả xác định trên cho thấy đá ong chứa hàm lượng lớn thành Al2O3 và Fe2O3 cùng với SiO2.

1.5.2. Ứng dụng của đá ong trong xử lý môi trường

Đá ong là một nguồn quặng.Trong những năm gần đây, các cơng trình nghiên cứu khoa học đã cho thấy laterit có nhiều đặc tính tốt như: diện tích bề mặt riêng lớn (200- 3000m2 /g) [ 10], định hình ổn định, rỗng, xốp, có nhiều lỗ trống, thoát nƣớc tốt. Việc sử dụng nguyên liệu có giá thành thấp, nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường, phù hợp với điều kiện ở Việt Nam như đá ong đang được các nhà khoa học quan tâm hiện nay.

Hình 6. Hình ảnh SEM của mẫu đá ong tự nhiên (độ phân giải 1µm)

Hiện nay, laterit đá ong tại khu vực huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội đã được một số nhà khoa học nghiên cứu và đánh giá khả năng hấp phụ laterit được sử dụng làm vật liệu xử lí các ion độc, có hại cho mơi trường như xử lí ơ nhiễm Flo, Asen, Photphat…. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy laterit khu vực này có khả năng xử lý kim loại nặng như Pb, Zn, Ni, Mn, Cu, Co, Cd trong môi trường nước. Hai tác giả Trần Hồng Cơn và Nguyễn Phương Thảo đã nghiên cứu hoạt hóa laterit biến tính nhiệt làm vật liệu hấp phụ As trong nước sinh hoạt. Qua các thí nghiệm hấp phụ, hiệu suất xử lý đạt hiệu quả cao với As(III) trên 70% và As(V) trên 80% [3]. Nguyễn Thị Hằng Nga đã chỉ ra khả năng hấp phụ As trong nước của sản phẩm laterit tự nhiên thu thập ở xã Bình Yên, huyện Thạch Thất đạt hiệu quả trên 90%.Do đá ong có khả năng hấp phụ tốt, và chứa nhiều sắt[8]. Nghiên cứu này lựa chọn lựa chọn đá ong làm vật liệu để nghiên cứu, biến tính làm với mục đích sử dụng đá ong làm chất xúc tác nâng cao tốc độ ozon hóa xử phenol trong nước thải, định hướng

1.5.3. Đặc điểm của đá ong biến tính

Đá ong tự nhiên chiếm một hàm lượng các kim loại khác nhau trong đó cao nhất là Cu, Fe. Sắt tồn tại ở dạng oxit sắt có tỉ lệ khoảng 36%, có kết cấu bền vững và trơ với điều kiện trung tính.Vì vậy khi hịa vào nước khơng thể phân ly thành các

ion Fe3+ vì vậy khơng có vai trị như là xúc tác trong phản ứng ozon hóa. Để đá ong

có hoạt tính, cần tiến hành xử lý để có thể chuyển sắt trong đá ong từ dạng khơng có hoạt tính về dạng sắt có hoạt tính.Q trình xử lý đá ong được thực hiện trong phịng thí nghiệm Hóa học bề mặt thuộc viện Hóa học.

Quy trình biến tính đá ong được thực hiện theo cơ chế phản ứng dưới đây. (1.23)

(1.24)

(1.25)

(1.26) Sau quá trình xử lý sơ bộ thu được dung dịch thu được có dạng huyền phù, lỏng. Tiến hành lọc qua giấy lọc có kích thước0,25µm và trung hịa bằng nước về pH7, sau đó sấy đến khơ tại nhiệt độ 60°C. Mẫu đá ong biến tính thu được bảo quản trong điều kiện kín để tránh bị oxy hóa.

Q trình phản ứng trên có tác dụng đưa Fe3+, Fe2+ tồn tại trong đá ong

chuyển về dạng Fe0 bám trên bề mặt cho diện tích bề mặt đá ong làm tăng diện tích

CHƢƠNG 2: ĐỘI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

Nước thải cốc được lấy tại Công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh.

Đá ong lấy tại huyện Thạch Thất, Thành Phố Hà Nội

Hệ thí nghiệm xử lý phenol trong nước bằng ozon kết hợ với đá ong tự nhiên, đá ong đã làm sạch và đá ong biến tính.

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu

Mơ hình hệ xử lý quy mơ phịng thí nghiệm được thực hiện tại phòng Độc chất Mơi trường – Viện Cơng nghệ Mơi trường và phịng thí nghiệm Trọng điểm về An tồn thực phẩm và Mơi trường - Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.2. Nội dung nghiên cứu

- Xác định một số thành phần gây ô nhiễm như TOC, COD, phenol, CN-, Cl-

có trong mẫu nước thải luyện cốc lấy lại công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh.

- Xác định đặc tính của đá ong biến tính.

- Thiết kế hệ thí nghiệm quy mơ phịng thí nghiệm và thử nghiệm q trình xử

lý phenol trong nư ớc bằng ozon đơn, ozon kết hợp với đá ong tự nhiên, đá ong đã làm sạch, đá ong biến tính.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý phenol trong nước như

pH, lượng ozon, bằng ozon, ozon kết hợp với đá ong tự nhiên, đá ong đã làm sạch và đá ong biến tính, tối ưu điều kiện cho quá trình xử lý phenol trong nước thải luyện cốc.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý phenol trong nước như

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phƣơng pháp thu thập thông tin, số liệu thứ cấp

Thu thập thông tin chung về đặc điểm của nước thải luyện cốc. Tìm hiểu các nghiên cứu trong và ngoài nước gần đây xử lý phenol trong nước thải. Thông tin về các chất xúc tác làm tăng hiệu quả xử lý phenol trong nước bằng ozon. Đặc điểm về sự hình thành của đá ong tự nhiên ở Việt Nam, các ứng dụng của đá ong trong xử lý môi trường.

Phƣơng pháp thực nghiệm

Dụng cụ, hóa chất và thiết bị

Dụng cụ

- Cốc thủy tinh, Ống fancol, Pippet, Micropipet, Buret, Bình định mức các, Hệ

cất CN-

Hóa chất

- Phenol 99,9% hãng Supelco;

- K2Cr2O7 99,9% hãng Merck;

- KI 99,9% hãng Merck.

- H2SO4, AgNO3, K2CrO4, NaCl

- Muối Morh

Thiết bị

- Thiết bị tạo khí ozon Animoto OR-15C;

- Thiết bị kiểm soát đầu vào lượng Ozon

- Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao đầu dò quang phổ hãng Thermo Fisher

Scientific Ultimate 3000;

- Máy TOC/ TN multi N/C® 2100 S Analytik Jena.

- Bộ phá mẫ COD ECO 25

- Máy đo pH cầm tay

Phương pháp phân tích

Một số các phương pháp phân tích các thông số đượct hực hiện theo tiêu chuẩn của Việt Nam hoặc tiêu chuẩn quốc tế.

- Phân tích hàm lượng phenol trong nước

Các thông số HPLC: Cô ̣t RP-18 endcapped 25 cm x 4,6 mm x 5 µm. Pha đơ ̣ng Acetonitrile: Nước = 40:60. Đầu dò UV , bước sóng 270 nm. Tốc đô ̣ dòng 1mL/phút. thể tích bơm mẫu 10 µL. Nhiê ̣t đơ ̣ cô ̣t 30oC.

Đối với mẫu phenol pha trong nước tính khiết. Mẫu được lọc qua màng lọc 0,45µm, pha lỗng 10 lần sau đó được tiến hành phân tích trên sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) kết hợp đầu dò UV.

Đối với mẫu nước thải cốc, quá trình xử lý mẫu được tiến hành theo EPA Method 604: Phenol sau đó phân tích trên HPLC-UV.

- Phân tích hàm lượng TOC trong nước

Theo phương pháp khuyến nghị của hãng trên thiêt bị TOC analyzer/ TN multi N/C® 2100 S Analytik Jena. Mẫu được lọc qua màng lọc 0,45 µm sau đó

- Phân tích hàm lượng Cl- trong nước

Theo phương pháp TCVN 6194:1996- Chất lượng nước- Xác định clorua- Chuẩn độ bạc nitrat với chỉ thị cromat (phương pháo MO)

- Phân tích hàm lượng CN-trong nước

Thực hiện theo phương pháp Standard method 4500-CN-B, EPA 9010C, EPA9014.

Mơ hình thí nghiệm

Ngun tắc vận hành

Ozon được sinh ra trong thiết bị phản ứng khi phóng điện êm qua oxy tạo thành oxy dưới dạng nguyên tử. Lượng ozon sinh ra được kiểm sốt tốc độ dịng, lưu lượng và dẫn qua bình phản ứng có chứa dung dịch được pha sẵn chính xác một hàm lượng phenol nhất định. Phản ứng giữa ozon với phenol làm thay đổi màu sắc ban đầu của dung dịch đồng thời lượng phenol cũng thay đổi rõ nét. Hệ phản ứng được thực hiện trong hệ kín. Mẫu được tiến hành lấy tại vịi vào các khoảng thời

gian cố định và được sục ngay vào khí nito để loại bỏ ozon dư trong mẫu. Sau khi phản ứng kết thúc lượng ozon sẽ dư từ hệ phản ứng đi ra theo đường ống và phản ứng với KI làm đổi màu dung dịch này thì dừng thí nghiệm.

Mơ tả hệ thống

Hệ thống ozon hóa bao gồm một máy phát ozon, nguồn cung cấp khí O2 (99,99%) từ bình khí nén. Cơ chế sinh khí Ozon như sau: Dịng khí Oxy đi qua ống phóng điện, dưới tác động của điện trường sẽ chuyển động với động năng rất lớn và tự phân tách thành nguyên tử oxy, nguyên tử oxy này sẽ tái hợp oxy dư tạo thành dịng khí O3.