Kết quả nghiên cứu tại Hình 3.8 cho thấy hiệu quả xử lý nitrat bởi Fe0 nano tăng dần theo thời gian và tăng nhanh nhất ở 10 phút đầu tiên, hiệu suất đạt 71,36% và nồng độ nitrat còn lại là 14,32 mgN/L. Sau 20 phút hiệu suất xử lý là 78,76%, sau 40 phút hiệu suất xử lý đạt 85,30% và sau 60 phút hiệu suất xử lý đạt 93,41%, nồng độ nitrat còn lại là 3,29 mgN/L. Sau 60 phút xử lý thì hiệu suất tăng lên không đáng kể. So với kết quả nghiên cứu của Liu và cộng sự (2014) thì hiệu quả xử lý
nitrat là tốt hơn. Với cùng nồng độ nitrat ban đầu là 50 mg/L thì hiệu quả khử nitrat của Fe0
nano đƣợc điều chế theo phƣơng pháp của Liu và cộng sự chỉ dao động từ 66,9-85,2%. Fe0 nano trong thí nghiệm của Liu cũng đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp khử pha lỏng nhƣng không sử dụng chất phân tán PAA làm chất bọc mà đƣợc thực hiện trong môi trƣờng khí N2 để tránh quá trình oxy hóa của Fe0 nano. Fe0 nano hình thành đƣợc lọc rửa ba lần bằng etanol nguyên chất. Sau đó đƣợc sấy khơ qua đêm ở 75°C trong môi trƣờng chân không [63].
3.2.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý riêng nitrat
Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý riêng nitrat bằng Fe0 nano đƣợc thể hiện ở Hình 3.9.
Hình 3.9. Nồng độ nitrat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các pH khác nhau (thời gian xử lý là 40 phút, nồng độ nitrat 50 mg N/L và Fe0 nano 1 g/L) (thời gian xử lý là 40 phút, nồng độ nitrat 50 mg N/L và Fe0 nano 1 g/L)
Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý riêng nitrat bằng Fe0 nano tại Hình 3.9 cho thấy hiệu suất xử lý nitrat bằng Fe0 nano giảm dần khi pH tăng. Tại pH = 2 hiệu suất xử lý đạt giá trị cao nhất là 86,17%, tại pH = 4 hiệu suất xử lý giảm xuống còn 78,60% và khi pH = 8 hiệu suất chỉ còn 49,07% và nồng độ sau phản ứng là 25,47 mgN/L. Hiệu quả xử lý dựa vào cơ chế khử nitrat của Fe0
nano. Trong phản ứng khử nitrat, sắt chính là chất cho electron còn nitrat sẽ nhận electron và chuyển thành dạng nitrit, sau đó nitrit sẽ tiếp tục bị khử thành amoni và khí N2 là sản phẩm cuối cùng của quá trình xử lý [35]. Các phản ứng của nitrat và Fe0 nano diễn ra theo các phƣơng trình sau:
Fe0 Fe2+ + 2e (3.1) Fe0 + 2H2O Fe2+ + H2 + 2OH- (3.2) Fe0 + NO3- + 2H+ Fe2+ + NO2- + H2O (3.3) 3Fe0 + NO2- + 8H+ 3Fe2+ + NH4+ + 2 H2O (3.4) 4Fe0 + NO3- + 10H+ 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O (3.5) 4Fe0 + NO3- + 7H2O 4Fe(OH)2 + NH4+ + 2OH- (3.6)
3Fe0 + 2NO2- + 8H+ 3Fe2+
+ N2 + 4H2O (3.7) 5Fe0 + 2NO3- + 12H+ 5Fe2+ + N2+ 6H2O (3.8)
2,82Fe0 + NO3- + 0,75Fe2+ + 2.25H2O 1,19Fe3O4 + NH4+ + 0,5OH- (3.9) Các nghiên cứu của Cheng (1997), Huang và cộng sự (2004), Choe và cộng sự (2004), FAN Xiaomeng và cộng sự (2009), Salam và cộng sự (2015), Zeng và cộng sự (2017) cũng chỉ ra rằng việc bổ sung axit có thể thúc đẩy cho quá trình khử nitrat của Fe0 nano [24, 25, 35, 47, 76, 109]. Tất cả các nghiên cứu trên đều đƣa đến kết luận rằng giá trị pH < 4 là điều kiện thích hợp cho loại bỏ nitrat bằng Fe0 nano. Nhƣ vậy, kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của pH tới hiệu quả xử lý nitrat bằng Fe0 nano của đề tài là hoàn toàn phù hợp với lý thuyết và kết quả thực nghiệm của các nhà nghiên cứu trên thế giới.
3.2.3. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý riêng photphat
Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý riêng photphat bằng Fe0 nano đƣợc thể hiện ở Hình 3.10.
Hình 3.10. Nồng độ photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các thời gian khác nhau (tại pH 2, nồng độ photphat 50 mg P/L và Fe0 nano 1 g/L)