Số thể tích V0 chạy cột (ml) Nồng độ photphat đầu ra (ppb)
<120 Không đo được
125 13.97 130 22.02 135 28.93 140 35.47 145 48.13 150 60.18 155 61.75 160 83.16
165 107.21 170 124.1 175 142.92 180 164.9 185 175.18 190 183. 2 195 199. 1 200 215.7
Hình 4.36. Đồ thị sự phụ thuộc nồng độ photphat qua cột vào thể tích nƣớc chạy qua
Sau khi cho 120Vo nước chảy qua cột hấp phụ với nồng độ ban đầu là 1000ppb, trong mẫu ở đầu ra vẫn khơng có mặt photphat. Khả năng xử lí của cột là:
3 120*50
6( / ) 6 /
1000 l g m kg
4.4.2 Đề xuất cơ chế hấp phụ asen giả định
Trong mơi trường hấp phụ trung tính, dạng tồn tại của As (III) chủ yếu là phân tử trung hòa H3AsO3 (pKa1 = 9.2, pKa2 = 14.22, pKa3 =19.22) và dạng tồn tại chủ yếu của As (V) là H2AsO4-, HAsO42- (pKa1= 2,19, pKa2=6,94, pKa3=11,5). Mặt khác, theo các nghiên cứu trước đó của nhiều tác giả, trên bề mặt của các oxit bazo đều
0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 N ồ n g đ ộ p h o tp h a t (p p b ) Thể tích V (ml)
mang hiệu ứng điện tích dương nhất định, bởi vậy khả năng hấp phụ As (V) của vật liệu MnO2 nano là cao.
Như vậy ta thấy MnO2 một phần là bản thân nó có khả năng hấp phụ asen ( do
cấu trúc bề mặt của nó có nhiều lỗ xốp và lỗ trống ), mặt khác nó cịn đóng vai trị là chất oxi hóa As (III) lên As (V). Sau đó As (V) sẽ bị hấp phụ lên bề mặt vật liệu. Sắt hyđroxit cơ chế cũng như vậy. Ngoài ra cịn có một số các cơ chế giả thiết hấp phụ như:
- Trao đổi ion: trong quá trình hấp phụ có thể xảy ra sự trao đổi ion giữa
nhóm OH- trong sắt hyđroxit và các oxyanion của asen có mặt trong dung dịch như
H2AsO4 (và có thể có cả HAsO42-) và làm giải phóng nhóm -OH-
dẫn đến sự tăng pH của dung dịch.
- Tương tác tĩnh điện: các ngun tử oxi trong phân tử H3ASO3 cómột điện
tích δ- và các ion âm H2AsO4-, H2PO4- , Cr2O72- sẽ tương tác tĩnh điện với MnO2 có δ+ (khi pH<pHpzc) dẫn đến việc giữ lại asen, photphat, cromat trên các loại vật liệu này.
KẾT LUẬN
Ứng dụng công nghệ nano là một hướng đi mới trong việc xử lý nước bị ô nhiễm asen, photphat, cromat. Sau một thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài này chúng tôi đã thu được một số kết luận sau:
1. Đã tạo ra được vật liệu mangan điơxit có kích thước nano và chứng minh
được nó thực sự là có kích thước nano.
2. Đã cố định được các hạt MnO2 kích thước nano lên pyroluzit đã biến tính
nhiệt và trên silicagen.
3. Tạo được vật liệu có tải trọng hấp phụ asen , photphat, cromat cao, cụ thể
là: 50 mg asen/gam, 47,62 mg photphat/gam, 43 mg cromat/gam.
4. Bước đầu đề xuất được các cơ chế hấp phụ asen, photphat, cromat trên các
vật liệu tổng hợp được.
5. Sản phẩm có khả năng ứng dụng thực tế, sẽ tiếp tục tiến hành nghiên cứu
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Đỗ Trần Cát, Đỗ Văn An, Nguyễn Đức Chiến, Võ Thạch Sơn, Nguyễn Hoàng
Nghị (2003), Suy nghĩ về việc đào tạo công nghệ nano tại Đại học Bách Khoa
Hà Nội, Hội thảo khoa học khoa học và công nghệ nano, Hà Nội.
2. Nguyễn Thị Thanh Chuyền (2009), Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa
của vật liệu MnO2 bằng phản ứng điện phân, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học
khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.
3. Đông Thu Vân (2011), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp mạ
điện khu công nghiệp Phùng, Hà Nội, Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.
4. Lưu Minh Đại (2009), Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ chế tạo vật liệu xúc
tác chứa mangan oxit, sắt oxit kích thước nanomet sử dụng để tách sắt, mangan, asen từ nước sinh hoạt ở quy mơ hộ gia đình, Báo cáo đề tài Viện khoa học vật liệu – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, Hà Nội.
5. Lê Mạnh Cường (2012), Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí chất hữu cơ, amoni, asen của vật liệu MnO2 kích thước nanomet mang trên silicagen, laterit, pyroluzit, Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.
6. Bùi Thị Hoàng Anh (2015), Nghiên cứu khả năng xử lý Cr6+ trong nước thải
bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ lá thơng, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học dân lập Hải Phịng.
7. Lê Thị Tình, (2011), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr trên vỏ trấu và ứng dụng tách Cr khỏi nguồn nước thải, Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.
9. Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà (2002), nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn amoni, Báo cáo thuộc chương trình 01C-09, Hà Nội.
10. Nguyễn Đức Nghĩa (2005), vật liệu polyme cấu trúc nano và nanocomposit,
Hội nghị khoa học KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Hà Nội.
11. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano, Nxb Khoa Học Tự Nhiên và Công
nghệ, Hà Nội.
12. Hoàng Nhâm (2001), Hố vơ cơ, Tập 2,3 Nxb Giáo Dục, Hà Nội.
13. Nguyễn Thị Thanh (2005), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposit(zieconi-
chitosan) có tải trọng hấp phụ asen cao ứng dụng để xử lí asen trong mơi trường nước , Khóa luận tốt nghiệp, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà
Nội.
14. Nguyễn Thị Huệ (2016), Nghiên cứu, chế tạo vật liệu hấp phụ ion flo, asen,
photphat và nhóm nito độc hại trên cơ sở biến tính quặng tự nhiên sẵn có của Việt Nam, Đề tài Bộ Công Thương.
15. Bùi Văn Thắng (2011), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng
dụng hấp phụ photopho trong nước, Mã số B2010-20-23, đề tài cấp Bộ.
16. Dạ Trạch (12/12/2005), vật liệu nano, Vietscience.
17. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xn Trung (2003),
Giáo trình Hóa học phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự
nhiên - ĐHQG Hà Nội.
18. Nguyễn Trọng Uyển, Trần Hồng Côn, Phạm Hùng Việt, Hoàng Văn Hà
(2000), Nghiên cứu CN xử lý asen trong nước sinh hoạt, Hội thảo quốc tế về ô nhiễm asen , Hà Nội.
19. Trần Văn Thắng, Mơ hình hố và tối ưu hố q trình cơng nghệ khử Crơm
(IV) trong xử lý nước thải công nghiệp mạ điện, Luận án Tiến sỹ, (2009)
thải mạ, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐH KHTN, Hà Nội, (2008)
21. P.T.Hạnh và cộng sự (2010), Điện phân MnO2 từ quặng tự nhiên pyroluzit cho xử lý asen trong nước giếng khoan, Tạp chí hóa học, 48(4C) 290-294.
22. Phùng Đức Hòa, Nghiên cứu, chế tạo vật liệu xử lý nhóm nito, photphat trên
cơ sở biến tính quặng pyroluzit tự nhiên, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐH KHTN, Hà Nội, (2014)
23. Phạm Ngọc Chức, Nghiên cứu tổng hợp một số oxit hỗn hợp chứa Fe (hệ Fe –
Mn, Fe – Ti, Fe – Nd) kích thước nanomet ứng dụng để xử lý Asen trong nước sinh hoạt, Luận án tiến sĩ, Học viện khoa học và công nghệ, (2016).
24. Ngô Huy Tuấn, (2015), Khảo sát khả năng xử lý phốt phát trong nước bằng
hỗn hợp oxit CeO2 – Al2O3 kích thước nano trên nền chất mang than hoạt tính, Đồ án tốt nghiệp, trường Đại học và Tài nguyên môi trường Hà Nội.
25. Quản Cẩm Thúy, Khảo sát khả năng hấp phụ photphat từ bùn đỏ để loại photphat ra khỏi nguồn nước, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐH KHTN, Hà Nội,
(2011)
26. Bùi Văn Thắng, Biến tính betonit bằng Al, La, Fe để hấp phụ photphat và có
tải trọng hấp phụ cao nhất 14,2 mg/g với hệ bentonit biến tính Al-Fe, Đề tài
cấp Bộ Giáo dục và đào tạo, (2011).
Tiếng Anh
27. A. Gomez-Caminero, P. Howe, M. Hughes, E. Kenyon, D.R. Lewis, M. Moore
(2001), Arsenic and arsenic compounds, Inorganic chemistry.
28. Tran Hong Con, Nguyen Thi Hanh, Michael Berg, Pham Hung Viet (2003),
Investigation of arsenic release from sediment minerals to water phases, Arsenic Exposure and Health effects V.Proceeding of the fifth Inter. Conf. on Arsenic Exposure and health effects, San Diego USA, 2002, Elsevier publisher, New York, Oxford, Paris….
29. Tran Hong Con, Nguyen Thi Kim Dung, Bui Duy Cam, Yumei Kang (2011),
Investigation of As, Mn anh Fe fixation inside the aquifer during groundwater exploitation in the experimental system imitated natural conditions, Springer.
30. David B. Vance (2001), Arsenic-chemical behavior and treatment, The
environental technology.
31. Maryon Paulsen Strugstad (2013), Individual and competitive adsorption of phosphate and arsenate onto manganese oxide in seawater. Handbook
32. HariSingh Nalwa, et al.. (2000), Handbook of nanostructrured materials and
nanotechnology, Synthesis and processing, Vol 1, Elsevier Inc.
33. Hari Sing Nalwa, et al…(2002), Nanostructured materials and
nanotechnology, Elsevier Inc.
34. Jerermy Ramsden, et al...(2009), Appled nanotechnology, Elsevier Inc.
35. Kenji Okitsu , Masaki Iwatani, et al… (2009), Sonochemical reduction of permanganate to manganese dioxide: The effects of H2O2 formed in the sonolysis of water on the rates of reduction, Elsevier.
36. Louis Theodore, Robert G. Kunz, et al.. (2005), Nanotechnology enviromental
implication and solution, A John Wiley & Són, inc Publication.
37. Lu Gang (2002), Catalytic Oxidation of Ammonia to Nitrogen, Technische
Universiteit Eindhoven, Proefschrift.
38. Mart R. Wiesner, Jean-Yves Bottero, et al.. (2007), Environmental
nanotechnology, Mc Gran-Hill.
39. N. Pal, Granular ferric hydroxide for elimination of Arsenic from drinking water, M/S Pal Trockner[P] Ltd. 25/1B Ibrahimpur Road, Calcutta-700 032.
40. Nicholas P., Cheremisnnoff P (1998), “Biotechnology for waste and
41. Ting Liua, Removal of phosphorus by a composite metal oxide adsorbent derived from manganese ore tailings, Volumes 217–218, 30 May 2012, Pages
29–35, Journal of Hazardous Materials.
42. Wensheng Yao, Frank J Millero, Adsorption of Phosphate on Manganese
Dioxide in Seawater Article in Environmental Science and Technology 30(2) · January 1996.