CHƢƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu
4.4.2 xuất cơ chế hấp phụ asen, amoni, chất hữu cơ giả định Error!
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 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. Ngồi ra cịn có một số các cơ chế giả thiết hấp phụ như:
- Trao đổi ion: trong q 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 nguyên tử oxi trong phân tử H3ASO3 có một điện tích δ- và các ion âm H2AsO4- sẽ tương tác tĩnh điện với Fe (OH)2+ dẫn đến việc giữ lại asen trên các loại vật liệu này.
- Do bề mặt của vật liệu là những lỗ trống xốp, do đó dẫn đến khả năng hấp phụ amoni, xanh metylen trên bề mặt vật liệu. Ngồi ra cịn có thể có khả năng chất màu, amoni bị ơxi hố bởi Mn(IV) trên bề mặt vật liệu.
KẾT LUẬN
Ứng dụng công nghệ nano là một hướng đi mới trong việc xử lý nước bị ô nhiễm asen, amoni, chất hữu cơ. 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.
2. Đã cố định được các hạt MnO2 kích thước nano lên Laterit đã biến tính nhiệt và trên Silicagen, pyroluzit.
3. Tạo được vật liệu có tải trọng hấp phụ Asen , amoni cao, cụ thể là: 47,62 mg Asen/gam đối với vật liệu M2, 11,62 mg Xanh metylen/gam đối với vật liệu M3, 6,9 mg Amoni/gam đối với vật liệu M3.
4. Đã đề xuất được các cơ chế hấp phụ Asen , amoni, chất hữu cơ trên các vật liệu tổng hợp được.
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. 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.
4. Nguyễn Thị Hà, Hồ Thị Hòa (2008), Nghiên cứu hấp phụ màu trong nước thải nhuộm bằng cacbon hoạt hóa chế tạo từ bui bơng, tạp chí Khoa học ĐHQGHN,
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 24, Hà Nội.
5. Trịnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
6. 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.
7. Nguyễn Đức Nghĩa (2005), vật liệu polyme cấu trúc nano và nanocomposit, Hội nghị khoa học KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Hà Nội.
8. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano, Nxb Khoa Học Tự Nhiên và Công nghệ, Hà Nội.
9. Hoàng Nhâm (2001), Hố vơ cơ, Tập 2, Nxb Giáo Dục, Hà Nội. 10. Hoàng Nhâm (2003), Hố vơ cơ, Tập 3, Nxb Giáo Dục, Hà Nội.
11. 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.
12. Dạ Trạch (12/12/2005), vật liệu nano, Vietscience.
13. Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp (CEETIA) (2001), Hội
thảo công nghệ xử lý các hợp chất chứa nitơ trong nước ngầm, trường Đại học
Xây Dựng, Hà Nội.
14. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2003), Giáo
trình Hóa học phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên -
ĐHQG Hà Nội.
15. Nguyễn Trọng Uyển, Trần Hồng Cơn, Phạm Hùng Việt, Hồng Văn Hà (2000),
Nghiên cứu CN xử lý asen trong nước sinh hoạt, Hội thảo quốc tế về ô nhiễm
asen , Hà Nội, tr. 10-15.
Tiếng Anh
16. A. Gomez-Caminero, P. Howe, M. Hughes, E. Kenyon, D.R. Lewis, M. Moore (2001), Arsenic and arsenic compounds, Inorganic chemistry.
17. 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….
18. 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,
19. David B. Vance (2001), “Arsenic-chemical behavior and treatment”, The environental technology.
20. HariSingh Nalwa, et al.. (2000), Handbook of nanostructrured materials and nanotechnology, Synthesis and processing, Vol 1, Elsevier Inc.
21. Hari Sing Nalwa, et al…(2002), Nanostructured materials and nanotechnology,
Elsevier Inc.
22. Jerermy Ramsden, et al...(2009), Appled nanotechnology, Elsevier Inc.
23. 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.
24. Louis Theodore, Robert G. Kunz, et al.. (2005), “Nanotechnology enviromental implication and solution”, A John Wiley & Són, inc Publication.
25. Lu Gang (2002), “Catalytic Oxidation of Ammonia to Nitrogen”, Technische
Universiteit Eindhoven, Proefschrift.
26. Mart R. Wiesner, Jean-Yves Bottero, et al.. (2007), Environmental nanotechnology, Mc Gran-Hill.
27. 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. 28. Nicholas P., Cheremisnnoff P (1998), “Biotechnology for waste and wastewater