Mối quan hệ giữa điện tích bề mặt và pH của đất sau khi bổ sung

3.2. Tính chất lý hóa của vật liệu phối trộn sau 4 tuần ủ

3.2.1. Mối quan hệ giữa điện tích bề mặt và pH của đất sau khi bổ sung

3.2.1. Mối quan hệ giữa điện tích bề mặt và pH của đất sau khi bổ sung TSH TSH

Khả năng hấp phụ ion của đất phụ thuộc cơ bản vào mật độ điện tích

(âm hoặc dương) của pha rắn. Giá trị về mật độ điện tích bề mặt, hay cịn gọi

đơn giản là điện tích bề mặt, có thể xác định gián tiếp nhờ các mơ hình tính

tốn bổ trợ dựa vào cơng thức cấu tạo của pha rắn hay các giá trị thực nghiệm dung tích hấp thu anion, cation (AEC, CEC) của pha rắn. Tuy nhiên, những mơ hình này thường gặp phải những trở ngại nhất định do gặp phải sự phức tạp về thành phần khống vật và khó xác định được xu hướng biến đổi của các yếu tố mơi trường (ví dụ: pH, nồng độ ion hịa tan,…) [16]. Các cơng cụ

phân tích điện tích bề mặt phát triển chủ yếu dựa vào lớp điện kép và sự biến đổi của thế điện động zeta (ζ).

Hình 3.6. Sự phụ thuộc điện tích bề mặt vào pH của đất sau khi bổ sung TSH, (n = 3).

Từ kết quả thí nghiệm 2 cho thấy, đất xám bạc màu và TSH sau khi phối trộn ở các tỉ lệ khác nhau đều mang điện tích âm và biến đổi theo pH

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Đi ệ n tí ch b ề m ặt , m m o lc .k g -1 pH 0%TSH 1%TSH 5%TSH 10%TSH

mơi trường, pH càng cao thì điện tích âm của vật liệu càng lớn. pH của môi trường thay đổi từ 2,1 đến 11,2 thì điện tích mặt của vật liệu có tỉ lệ phối trộn

0%, 1%, 5%, 10% TSH biến đổi tương ứng từ -1,4 ÷ -12,4, -1,3 ÷ -11,7, -1,8 ÷ -12,4, -2,1 ÷ -16,1 mmolc.kg-1. Ở pH thấp (pH = 2,1), điện tích bề mặt của

các vật liệu không khác nhau nhiều, chỉ dao động ở -1,3 ÷ -2,1 mmolc.kg-1. Tuy nhiên, ở trong khoảng pH từ 3,2 đến 8,1, khi pH tăng lên thì các vật liệu có tỉ lệ bổ sung TSH cao hơn có sự biến thiên điện tích âm bề mặt lớn hơn so với vật liệu có tỉ lệ bổ sung thấp. Khoảng pH từ 8,9 đến 11,2 điện tích âm bề mặt của các vật liệu vẫn tăng theo mức tăng của pH nhưng không khác nhau nhiều khi cùng một mức pH (Hình 3.6).

Một nghiên cứu về sự thay đổi pH đến điện tích bề mặt của một số

khoáng sét cho thấy, trong khoảng pH từ 2 đến 9, điện tích bề mặt của các

khoáng kaolinit, bentonit, diatomit, sét Đại Áng và hematit tương ứng là: -3,7 ÷ -6,0, -5,6 ÷ -20,0, -1,3 ÷ -5,7, -8,4 ÷ -30,1, +15,9 ÷ - 9,5 mmolc.kg-1 [16]. So với các khống sét nghiên cứu thì đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH có khoảng biến thiên điện tích bề mặt cao hơn khống kaolinit và diatomit.

Trên bề mặt của khoáng sét tồn tại hai dạng điện tích bao gồm điện tích vĩnh cửu và điện tích biến thiên, trong đó điện tích biến thiên thay đổi phụ thuộc rất nhiều vào pH của dung dịch và trên bề mặt của khống có chứa các nhóm bề mặt mang điện tích biến thiên, ví dụ như nhóm >Si-OH> Fe-

OH>COOH của thành phần hữu cơ bám trên khoáng vật [16]. Kết quả này cho thấy, TSH có chứa nhiều nhóm mang điện tích biến thiên chiếm ưu thế

hơn so với đất xám bạc màu và điện tích âm bề mặt tăng khi tăng hàm lượng TSH vào đất.

Các bằng chứng trên cho thấy, việc bổ sung TSH vào đất có tác dụng

cải tạo đất một cách rõ rệt. Mẫu đất sau khi được phối trộn với TSH ở các tỷ lệ khác nhau với khoảng thời gian 4 tuần ủ đã cho thấy có sự tăng lên về các

chỉ tiêu pH, CEC, cation trao đổi, độ giữ nước của đất và điện tích bề mặt so với mẫu đối chứng. Qua đó có thể khẳng định TSH có vai trị trong cải tạo mơi trường đất xám bạc màu.

3.3. Khả năng xử lý Cu, Pb và Zn của TSH

Sự hiện diện của KLN trong môi trường nước được quan tâm nhiều bởi

độc tính của chúng. Nguồn gốc phát sinh KLN trong mơi trường nước do q

trình phong hóa, từ chất thải công nghiệp, chất thải rắn sinh hoạt, lắng đọng chất ơ nhiễm và các hoạt động khác có nguồn từ con người [13]. Việc giảm

thiểu hoặc hạn chế KLN trong môi trường có thể được giải quyết bằng lọc, điện phân, tách chiết, ... Khi hàm lượng KLN trong nước cao, kết tủa là phương pháp có hiệu quả tốt để loại bỏ các KLN ra khỏi nước thải ở các dạng như hydroxit, sulfit hoặc sulfat và cacbonat [76].

Than sinh học có ma trận cấu trúc các bon với độ xốp cao và diện tích bề mặt lớn, có thể hoạt động như là một chất hấp phụ bề mặt tương tự như

một số đặc tính của than hoạt tính và do đó nó đóng vai trị quan trọng trong việc kiểm sốt các chất ơ nhiễm trong môi trường [187]. Mặt khác, TSH chứa

hàm lượng các cation kiềm cao do đó có thể ứng dụng để điều chỉnh pH của

dung dịch [188]. TSH có thể tăng khả năng cố định kim loại thơng qua hình

thành kết tủa, khi pH tăng lên quá trình kết tủa hydroxit kim loại hình thành [101].