Thời gian
(phút)
Hiệu suất (%)
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3
0 0,000 0,000 0,000 5 30,573 2,483 42,986 10 40,104 6,854 65,668 15 42,896 8,918 75,087 20 44,155 10,704 81,666 30 44,384 11,001 82,032 40 44,634 11,294 82,675 50 45,027 11,528 82,717 60 45,216 11,661 82,825 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 60 70 t (phút) H iệ u suấ t (% ) M1 M2 M3
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy MB theo thời gian của ba mẫu nghiên cứu
Nhận xét:
Quá trình phân hủy MB nói chung diễn ra rất nhanh trong 10 phút đầu, sau đó chậm lại và dần đạt bão hịa sau 20 phút.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Khi khơng có γ-Fe2O3 mức độ phân hủy MB của H2O2 thấp , chỉ đạt khoảng (40%).
Khi khơng có H2O2, γ-Fe2O3 đóng vai trị là chất oxy hóa, khả năng
phân hủy MB cũng thấp khoảng (10%).
Khi có H2O2 đóng vai trị oxy hóa, γ-Fe2O3 đóng vai trị xúc tác, khả năng phân hủy MB lớn nhất khoảng (80%). Điều này được giải thích như sau: Các phân tử MB, H2O2 hấp phụ trên bề mặt của γ-Fe2O3 dẫn đến hiện tượng tăng
nồng độ của chất tham gia phản ứng ở vùng bề mặt chất xúc tác. Do vậy các phân tử MB có thể phản ứng ngay với các gốc tự do HO, HCOO hoặc O2 do H2O2 phân hủy tạo thành làm cho phản ứng xảy ra nhanh hơn và hiệu quả hơn.
3.8. Kết quả xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II)
Kết quả được trình bày ở bảng 3.15:
Bảng 3.15: Kết quả tách loại Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nƣớc thải
Ion Co (mg/l) Ccb1 (mg/l) H1 (%) Ccb2 (mg/l) H2 (%)
Ni(II) 16,262 0,000 100 - -
Cr(VI) 61,097 4,220 93,093 0,000 100
Mn(II) 35,618 8,840 75,181 0,000 100
Nhận xét:
Kết quả thực nghiệm cho thấy: VLHP có khả năng tách loại các ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nước thải tương đối tốt. Các mẫu nước thải chứa từng ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) với nồng độ đầu lần lượt là 61,097 mg/l,16,262 mg/l, 35,618 mg/l, sau khi hấp phụ lần một nồng độ Ni(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải đổ vào các khu vực lấ y nước cung cấ p cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT, hiệu suất hấp phụ của VLHP đối với Cr(VI) là 93,093%, đối với Mn(II) là 75,181%. Khi hấp phụ lần hai nồng độ Cr(VI), Mn(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải đổ vào các khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN
Dựa vào các kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: 1. Đã chế tạo thành công VLHP oxit nano - Fe2O3. Kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy oxit - Fe2O3 có dạng hình cầu, đồng đều, kích thước nanomet. Diện tích bề mặt riêng của vật liệu oxit nano- Fe2O3 xác định theo phương pháp BET là 176,2 m²/g.
2. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của VLHP đối với các ion Cr(VI), Ni(II), và Mn (II) bằng phương pháp hấp phụ tĩnh, kết quả thu được như sau:
- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ với Ni(II) và Cr(VI) là 180 phút, với Mn(II) là 150 phút.
- pH hấp phụ tốt nhất đối với Ni(II) là 5,5; Cr(VI) là 2,0; Mn(II) là 4,5. - Trong khoảng nồng độ từ 50-400 mg/l, khi nồng độ ban đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) tăng thì dung lượng hấp phụ tăng (hiệu suất hấp phụ giảm).
- Khi tăng khối lượng VLHP, hiệu suất hấp phụ tăng, dung lượng hấp phụ giảm.
3. Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP đối với các ion Ni(II) là 31,646mg/g; Cr(VI) là 39,370 mg/g, Mn(II) là 25,253 mg/g.
4. Mơ tả q trình hấp phụ theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich đã xác định được hằng số k đối với các ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) lần lượt là 14,585; 5,894; 2,859, xác định được hằng số n đối với các ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) lần lượt là 5,247; 3,350; 2,703.
5. Khảo sát động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), và Mn(II) của VLHP cho thấy chúng tn theo mơ hình động học Lagergren bậc hai biểu kiến.
6. Đã sơ bộ khảo sát khả năng xúc tác oxy hóa phân hủy MB của vật liệu γ-Fe2O3 chế tạo được. Kết quả cho thấy γ-Fe2O3 có khả năng xúc tác oxy hóa phân hủy tốt MB khi có mặt tác nhân oxy hóa H2O2.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7. Dùng VLHP chế tạo được xử lý các mẫu nước thải chứa từng ion Ni(II), Cr(VI) của Nhà máy khoá Việt Tiệp, chứa ion Mn(II) được lấy ở huyện Trùng Khánh - Cao Bằng. Kết quả cho thấy, khi hấp phụ lần một nồng độ Ni(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải đổ vào các khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT, khi hấp phụ lần hai nồng độ Cr(VI), Mn(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải đổ vào các khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN
24:2009/BTNMT.
Như vậy vật liệu oxit nano - Fe2O3 hấp phụ các ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) và xúc tác oxy hóa phân hủy MB cho kết quả tốt. Các kết quả thu được cho thấy có thể triển khai nghiên cứu ứng dụng vật liệu này trong việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm bởi những ion kim loại và phẩm nhuộm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ
1. Đỗ Trà Hương, Vũ Thị Len, Nông Thị Ngọc Hoa. (2012). "Chế tạo và nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II), Cr(VI) của vật liệu oxit nano Fe2O3".
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tài liệu tiếng Việt
[1]. Đặng Đình Bạch (2000), Giáo trình hóa học mơi trường, Nxb Khoa học
và Kỹ thuật, Hà Nội.
[2]. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước
và nước thải, Nxb Thống kê.
[3]. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải, Nxb
Thanh niên, Hà Nội.
[4]. Đặng Kim Chi (2005), Hóa học mơi trường, Nxb Khoa học và Kỹ thuật. [5]. Nguyễn Đức Cường, Trần Thị Anh Thư, Huỳnh Thị Hoài Trinh,
Nguyễn Đức Mai Anh (2011), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit sắt từ phủ alginate”, Tạp chí Khoa học và Giáo dục Đại học Huế, số 01 (17), tr 43-48.
[6]. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011), “Chế tạo vật liệu cát thạch anh phủ nano oxit β-MnO2 và γ-Fe2O3 để hấp phụ asen”, Tạp chí Hóa học, tập 49, số 3A, tr 6-11.
[7]. Trần Vân Hạnh (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim
loại nặng của bã mía sau khi biến tính bằng axit xitric và thử nghiệm xử lí mơi trường, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP- ĐHTN.
[8]. Vũ Thị Hậu, Vũ Ngọc Duy, Cao Thế Hà (2010), “Động học hấp phụ chất màu rective blue 19 (RB19) trên quặng mangan Cao Bằng”,
Tạp chí Hóa học. Tập 48(4C). Tr 295-299.
[9]. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, Nxb
Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
[11]. Đỗ Trà Hương, Đào Xuân Nam. (2011). "Chế tạo và nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu(II), Ni(II), Fe(III) của vật liệu oxit mangan kích thước nanomet" , Tạp chí Hóa học, T49 số 5AB, tr 80-85.
[12]. P.P. Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học,
Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[13]. Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ cơ Tập II, Tập III, Nxb Giáo dục.
[14]. Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước
thải, Nxb Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
[15]. Nguyễn Văn Nội, Nguyễn Tấn Lâm (2008), “Nghiên cứu khả năng tách loại và thu hồi một số kim loại nặng trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ rau câu”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, T.13, Số 1, Tr 24-28.
[16]. Quy chuẩn Việt Nam 2009, Bộ Tài Nguyên và Môi trường.
[17]. Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ trong hố học hiện đại, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội.
[18]. Nguyễn Như Quỳnh (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion
kim loại nặng trong môi trường nước của than vỏ lạc và thử nghiệm xử lí mơi trường, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP- ĐHTN.
[19]. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5945 - 2005, TCVN 5502 - 2003, TCVN 4573 - 88, TCVN 4574 - 88, TCVN 4577 - 88, TCVN 4578 - 88.
[20]. Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường và sức khoẻ con người, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.
[21]. Lê Hữu Thiềng, Hoàng Ngọc Hiền (2008), Nghiên cứu khả năng hấp
phụ Cu2+ và Pb2+ trên vật liệu hấp phụ, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP - ĐHTN.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
II. Tài liệu tiếng Anh
[22]. Abbas Afkhami, Razieh Moosavi (2010), “Adsorptive removal of
Congo red, a carcinogenic textile dye, from aqueous solution by maghemite nanoparticles”, Journal of Hazardous Materials, 174 pp
398-403.
[23]. David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill,
The United States of America.
[24]. Hai-TaoRen, Shao-Yijia, Young Liu and el. (2012), "Effect of Mn (II)
on the sorption and mobilization of As (V) in the presence of hametite", Journal of Hazardous Materials, 217-268, pp 301 - 306.
[25]. Liu Zhi-rong, Zhou Li-min, Wei Peng, Zeng Kai, Wen Chuan-xi, Lan Hui-hua (2008), “Competitive adsorption of heavy metal ions on
peat”, Journal of China Univerity of Mining & Technology, Vol 18,
pp 255-260.
[26]. Shaobin Wang, Z. H. Zhu, Anthony Coomes. F Haghseresht, G. Q. Lu (2004), “The physical and suface chemical characteristics of activated
carbons and the adsortion of methyllenne blue from waste water”,
Journal of Colloid and Interface Sience, 284, pp 400-446.
[27]. Sushree Swarupa Tripathy, Jean-Luc Bersillon, Krishna Gopal (2006), “Adsorption of Cd2+
on hydrous manganese dioxide from aqueous solutions”, Journal Desalination, Vol 194, pp 11-21.
[28]. P. Panneerselvam, Norhashimad Morad, Kah Aik Tan (2011),
“Magnetic nanoparticle (Fe3O4) impregrated on to tea waste for the removal of nikel (II) from aqueous solution”, Journal of Hazadous
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
[29]. Tayyebeeh Madrakian, Abbas Afkhami, Mazaher Ahmadi, Hasan Baghheri (2011), “Removal of some cationnic dyes from aqueous
solution using magnetic -modified muti- walled carbon nanotubes”,
Journal of Hazardous Materials, 196, page 109-114.
[30]. Wenshu Tang, Qi li, Shian Gao, Jian Ku Shang (2011), “Arsenic (III,
V) removal from aqueous solution by ultrafine α- Fe2O3 nanoparticles synthesized from souvent thermal method”, Journal of Hazardous Materials, 192. pp 131-138.
[31]. Zong Qu, Fei Huang, Shaoning Yu, Gang Chen, Jilie Kong (2008)
“Magnetic removal of dyes from aqueous solution using multi-walled carbon nanotubes filled with Fe2O3 particle”. Journal of Hazadous Material, 160, pp 643-647.
[32]. Jing Hu, Guohua Chen, Irene. M. C. Lo (2005), “Removal and recovery
of Cr(VI) from wastewater by maghemite nanoparticles”, Journal Water
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
PHỤ LỤC