, Fe3+ Ni2+
3.6.Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Fe3+
bằng axit clohiđric HCl theo phương pháp tĩnh.
Bảng 14: Số liệu hấp phụ trên TVL trước khi giải hấp.
Ion Co (mg/l) Ccb (mg/l) Chp (mg/l)
Cu2+ 99,522 11,962 87,560
Fe3+ 99,231 16,154 84,615
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 47
Kết quả giải hấp Cu2+, Fe3+, Ni2+ khỏi TVL bằng dung dịch rửa giải HCl với nồng độ khác nhau (0,05; 0,1; 0,15; 0,2 và 0,25M) và lắc trong các khoảng thời gian khác nhau (30, 60, 90, 120 và 150 phút) như sau:
* Với Cu2+ : Bảng 15: Kết quả giải hấp Cu2+ . Nồng độ HCl (M)
Thời gian giải hấp (phút)
30 60 90 120 150 0,05 Ccb (mg/l) 19,856 29,665 36,842 45,455 45,933 h (%) 22,87 33,88 42,08 51,91 52,46 0,10 Ccb (mg/l) 24,402 35,885 53,589 59,330 60,526 h (%) 27,87 40,98 61,20 67,76 69.13 0,15 Ccb (mg/l) 32,536 43,062 60,287 65,072 65,789 h (%) 37,16 49,18 68,85 74,32 75,14 0,20 Ccb (mg/l) 44,019 55,981 69,378 72,249 77,512 h (%) 50,27 63,93 79,23 82,51 88,52 0,25 Ccb (mg/l) 52,632 64,115 75,120 83,732 86,603 h (%) 60,11 73,22 85,79 95,63 98,91
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 48 0 20 40 60 80 100 0 30 60 90 120 150 180 thời gian (phút) C c b (m g/ l) HCl 0,05M HCl 0,1M HCl 0,15M HCl 0,2M HCl 0,25M
Hình 20: Ảnh hưởng của nồng độ HCl và thời gian đến sự giải hấp Cu2+.
Từ kết quả ở bảng 15 và hình 20 cho thấy:
- Trong khoảng nồng độ axit HCl 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 và 0,25M, khi nồng độ axit tăng thì lượng Cu2+
giải hấp và hiệu suất giải hấp tăng. Sự giải hấp TVL đối với Cu2+
tốt nhất với axit HCl có nồng độ 0,25M đạt tới 98,91%.
- Trong khoảng thời gian khảo sát 30, 60, 90, 120 và 150 phút, lượng Cu2+ giải hấp và hiệu suất giải hấp tăng cùng thời gian.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 49 * Với Fe3+ : Bảng 16: Kết quả giải hấp Fe3+ . Nồng độ HCl (M)
Thời gian giải hấp (phút)
30 60 90 120 150 0,05 Ccb (mg/l) 11,538 19,231 26,154 28,462 30,769 h (%) 13,89 23,15 31,48 34,26 37,04 0,10 Ccb (mg/l) 17,692 26,923 44,615 49,231 52,308 h (%) 21,30 32,41 53,70 59,26 62,96 0,15 Ccb (mg/l) 23,077 42,308 53,846 55,385 56,154 h (%) 27,78 50,93 64,81 66,67 67,59 0,20 Ccb (mg/l) 33,846 50,769 63,077 67,692 69,231 h (%) 40,74 61,11 75,93 81,48 83,33 0,25 Ccb (mg/l) 41,538 56,923 69,231 78,462 80,769 h (%) 50,00 68,52 83,33 94,44 97,22 0 20 40 60 80 100 0 30 60 90 120 150 180 thời gian (phút) C c b (m g/ l) HCl 0,05M HCl 0,1M HCl 0,15M HCl 0,2M HCl 0,25M
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 50
Từ kết quả ở bảng 17 và hình 21 cho thấy:
- Trong khoảng nồng độ axit HCl khảo sát, khi nồng độ axit tăng thì lượng Fe3+
giải hấp và hiệu suất giải hấp tăng. Sự giải hấp TVL đối với Fe3+ tốt nhất với axit HCl có nồng độ 0,25M đạt tới 97,22%.
- Trong khoảng thời gian khảo sát, lượng Fe3+ giải hấp và hiệu suất giải hấp tăng cùng thời gian.
* Với Ni2+ : Bảng 17: Kết quả giải hấp Ni2+ . Nồng độ HCl (M)
Thời gian giải hấp (phút)
30 60 90 120 150 0,05 Ccb (mg/l) 8,594 12,813 16,094 21,250 27,969 h (%) 10,67 15,91 19,98 26,38 34,72 0,10 Ccb (mg/l) 13,438 17,344 25,313 37,500 43,281 h (%) 16,68 21,53 31,43 46,56 53,73 0,15 Ccb (mg/l) 19,375 24,219 38,906 42,031 51,563 h (%) 24,05 30,07 48,30 52,18 64,02 0,20 Ccb (mg/l) 26,406 30,781 35,469 58,750 63,281 h (%) 32,78 38,21 44,04 72,94 78,56 0,25 Ccb (mg/l) 31,719 38,125 45,625 64,063 68,656 h (%) 39,38 47,33 56,64 79,53 84,00
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 51 0 20 40 60 80 0 30 60 90 120 150 180 thời gian (phút) C c b (m g/ l) HCl 0,05M HCl 0,1M HCl 0,15M HCl 0,2M HCl 0,25M
Hình 22: Ảnh hưởng của nồng độ HCl và thời gian đến sự giải hấp Ni2+.
Từ kết quả ở bảng 18 và hình 22 cho thấy: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong khoảng nồng độ axit HCl khảo sát, khi nồng độ axit tăng thì lượng Ni2+
giải hấp tăng. Sự giải hấp TVL đối với Ni2+ tốt nhất với axit HCl có nồng độ 0,25M hiệu suất giải hấp đạt 84,00%.
- Trong khoảng thời gian khảo sát, lượng Ni2+ giải hấp và hiệu suất giải hâp tăng cùng thời gian.
Như vậy, từ kết quả thực nghiệm ở bảng 15, 16, 17 và hình 20, 21, 22 cho thấy: - Lượng Cu2+, Fe3+, Ni2+ giải hấp tốt khi thời gian giải hấp và nồng độ axit rửa giải tăng.
- Ở khoảng nồng độ axit HCl và khoảng thời gian khảo sát, sự giải hấp Cu2+ tốt hơn Fe3+ và Ni2+.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 52
3.7. Kết quả xử lý thử một mẫu nước thải chứa ion Ni2+ của nhà máy điện
phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên.
Nồng độ ban đầu của nước thải chứa Ni2+ 179,279 mg/l. Kết quả xử lý nước thải qua 3 lần hấp phụ liên tiếp:
Số lần hấp phụ Nồng độ Ni2+
cân bằng hấp phụ (mg/l)
1 104,063
2 37,656
3 3,125
Như vậy, sau 3 lần hấp phụ liên tiếp bằng TVL, nước thải chứa Ni2+
có nồng độ ban đầu 179,279 mg/l đã giảm xuống chỉ còn 3,125 mg/l. Điều đó chứng tỏ, nếu cho TVL hấp phụ nhiều lần Ni2+
trong nước thải thì nồng độ Ni2+ có thể giảm tới mức cho phép.
Từ đó thấy rằng, có thể sử dụng TVL để xử lý nguồn nước thải chứa ion kim loại nặng như Ni2+,…và nếu tiến hành liên tiếp nhiều lần thì có thể làm giảm lượng ion kim loại trong nước thải tới giới hạn cho phép.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 53
KẾT LUẬN
Qua quá trình khảo sát nghiên cứu và dựa trên các kết quả thực nghiệm thu được chúng tôi có những kết luận sau:
1. Đã chế tạo được than vỏ lạc làm chất hấp phụ.
2. Đã khảo sát khả năng hấp phụ của TVL đối với Cu2+, Fe3+, Ni2+ trong môi trường nước. Thực nghiệm cho thấy TVL có khả năng hấp phụ tốt Cu2+
, Fe3+, Ni2+ .
3. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ của TVL. Kết quả thực nghiệm cho thấy:
* pH tối ưu cho sự hấp phụ: - Đối với Cu2+ và Ni2+ là 5. - Đối với Fe3+ là 2,5.
* Thời gian đạt cân bằng hấp phụ: - Đối với Cu2+: 50 phút.
- Đối với Fe3+ : 40 phút. - Đối với Ni2+: 60 phút.
* Ảnh hưởng của khối lượng TVL đến khả năng hấp phụ: khi tăng khối lượng TVL dung lượng hấp phụ của TVL tăng trong khi nồng độ đầu của Cu2+
, Fe3+, Ni2+không đổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Dung lượng hấp phụ cực đại của TVL đối với Cu2+, Fe3+, Ni2+ lần lượt là: - Cu2+ : 46,083 mg/g.
- Fe3+ : 38,911 mg/g. - Ni2+ : 36,365 mg/g.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 54
Khả năng hấp phụ của TVL đối với Cu2+ tốt hơn so với Fe3+
và Ni2+.
4. So sánh khả năng hấp phụ Cu2+, Fe3+, Ni2+ của TVL và than HG/T3491- 1999: thấy rằng TVL hấp phụ tốt hơn than HG/T3491-1999.
5. Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi ion Cu2+
, Fe3+, Ni2+ trên TVL bằng axit clohiđric HCl theo phương pháp tĩnh:
- Khi tăng nồng độ axit HCl lần luợt: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 đến 0,25M, lượng ion kim loại giải hấp và hiệu suất giải hấp tăng. Sự giải hấp TVL đối với Cu2+, Fe3+, Ni2+ tốt nhất với axit HCl có nồng độ 0,25M.
- Lượng ion Cu2+
, Fe3+, Ni2+ giải hấp (mg/l) và hiệu suất giải tăng cùng thời gian.
- Sự giải hấp trên TVL của Cu2+ tốt hơn Fe3+ và Ni2+ . 6. Xử lý thử một mẫu nước thải chứa ion Ni2+
của nhà máy điện phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên. Kết quả cho thấy, sau 3 lần hấp phụ liên tiếp bằng TVL, nước thải chứa Ni2+
có nồng độ ban đầu 179,279 mg/l đã giảm đáng kể (chỉ còn 3,125 mg/l). Nếu nếu tiến hành hấp phụ liên tiếp nhiều lần thì có thể làm giảm nồng độ Ni2+
đến mức cho phép trước khi thải ra môi trường.
Như vậy, việc sử dụng TVL làm vật liệu hấp phụ để tách loại, thu hồi các ion Cu2+, Fe3+, Ni2+ cho kết quả tốt. Mặt khác, quy trình xử lý đơn giản, chi phí thấp nên có thể triển khai nghiên cứu ứng dụng trong việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm bởi các kim loại này.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 55
CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
“ Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+
, Ni2+ của than vỏ lạc ”. Lê
Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Như Quỳnh. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học – Trang 160, Tập 15, Số ĐB 4/2010.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Văn Cát (2002). Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý nước thải.
NXB Thống kê, Hà Nội.
2. Lê Văn Cát (1999). Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải. NXB Thanh niên, Hà Nội.
3. Đặng Kim Chi (2005) - Hóa học môi trường – NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội.
4. Lê Đức (2004). Một số phương pháp phân tích môi trường.
NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội.
5. Trần Tứ Hiếu (2004). Hoá học phân tích. Đại học Quốc Gia, Hà Nội. 6. Nguyễn Đình Huề (2000). Hóa lí II. NXB Giáo dục. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
7. Phạm Luận (1998). Cơ sở lí thuyết của phương pháp phân tích phổ phát xạ và
phổ hấp thụ nguyên tử, Phần II. Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia,
Hà Nội.
8. Hoàng Nhâm (2003) - Hóa vô cơ, Tập II, Tập III – NXB Giáo dục.
9. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004) -
Giáo trình Hóa lí tập II - NXBGiáo dục.
10. Nguyễn Hữu Phú (1998). Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ
mao quản. NXB Giáo dục, Hà Nội.
11. Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung (1991). Các phương pháp phân tích lí hóa.
NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 57
NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.
13. Trịnh Thị Thanh (2003)- Độc học môi trường và sức khoẻ con người - NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội.
14. QCVN 01: 2009/BYT - Quy chuẩn quốc gia về chất nước ăn uống. Bộ Y tế. Hà Nội.
15. QCVN 08: 2008/BTNMT - Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt. Bộ Tài nguyên và môi trường. Hà Nội.
16. QCVN 24: 2009/BTNMT - Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp. Bộ Tài nguyên và môi trường. Hà Nội.
17. QCVN 09: 2008/BTNMT - Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước ngầm. Bộ Tài nguyên và môi trường. Hà Nội.
18. Lò Văn Huynh (2002). Luận án tiến sĩ hóa học. Hà Nội.
Tài liệu Tiếng anh
19. C. Namasivayam and K. Periasamy (1993). Bicarbonate - Treated peanut hull carbon for mercury(II) removal from aqueous solution. Water Res. Vol. 27. No. 11, pp, 1663 - 1668.
20. Karuppanna Periasamy and Chinnaiya Namasivayam (1994). Process development for removal and recovery of cadmium from wastewater by a low-cost adsorbent: Adsorption rates and equilibrium studies. Ind. Eng. Chem. Res, 33, 317 – 320.
21. Kernit Wilson, Hong Yang, Chung W.Seo, Wayne E.Marshall (2006).
Select metal adsorption by activated carbon made from peanut shells. Bioresoyrce Technology, Vol. 97, 2266 – 2270.
22. XU Tao and LIU Xiaoqin (2008). Peanut shell activated carbon:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 58
aqueous solution. Chinese Journal of Chemical Engineering. 16 (3), 401 –
406.
23. A. Edwin vasu (2008). Adsorption of Ni(II), Cu(II) and Fe(III) from
aqueous solution using activated carbon. E – Journal of Chemistry. Vol. 5,
No. 1,pp. 1 – 9. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
24. Thomas Anish Johnson, Niveta Jain, H C Joshi and Shiv Prasad (2008).
Agricultural and agro-processing wastes as low cost adsorbents for metal removal from wastewater: A review. Journal of Scientific and Industrial Research. Vol. 67, pp, 647 - 658.
25. Gaikwad R W (2004) . Removal of Cd(II) from aqueous solution by activated charcoal derived from coconut shell. Electron J Environ Agric Food Chem, 3, 702 – 709.
26. Issabayeva G, Aroua M K & Sulaiman N M N (2006). Removal of lead from aqueous solution on palm shell activated carbon. Biores Technol, 97, 2350 - 2355.
27. Krishnan K A & Anirudhan T S (2003). Removal of cadmium(II) from aqueous solutions by steam activated sulphurised carbon prepared from
sugar-cane bagasse pith: kinetics and equilibrium studies. Water SA,
29, 147 – 156.
28. S. Tangjuank, N.Insuk, J.tontrakoon, V.Udeye (2009). Adsorption of lead(II) and cadimium(II) ions from aqueous solutions by adsorption on
activated carbon prepared from cashewnut shells. World Academy of
Science, Engineering and Technology, 52 .
29. S. Saiful Azhar, A. Ghaniey Liew, D. Suhardy, K. Farizul Hafiz, M.d Irfan Hatim (2005). Dye removal fron aqueous solution by using adsoption on
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59
treated sugarcane bagasse. American Journal of Applied Sciences 2 (11), 1499 – 1503.
30. K. Karunakaran, P. Thamilarasu (2010). Removal of Fe(III) from aqueous solutions using Cajanut Cajan (L) Milsp seed shell activated carbons.
Archives of Applied Science Reasearch, 2 (1) 176 – 186. 31. http://www.thuongnghiepthitruongvietnam.com
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ... 3
1.1. Giới thiệu về đối tượng xử lý ... 3
1.1.1. Tình trạng ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam ... 3
1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng ... 4
1.1.3. Sơ lược về một số kim loại nặng ... 6
1.2. Phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng ... 7
1.2.1. Sự hấp phụ ... 7
1.2.2. Cân bằng hấp phụ - Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ... 9
1.3. Chất hấp phụ than ... 13
1.3.1. Những tính chất đặc trưng của than ... 13
1.3.2. Đặctính hoá học bề mặt của than... 14
1.4. Hấp phụ trong môi trường nước ... 16 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.4.1. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước ... 16
1.4.2. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước ... 17
1.5. Phương pháp đo phổ hấp phụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS) ... 17
1.5.1. Nguyên tắc ... 17
1.5.2. Điều kiện nguyên tử hoá mẫu ... 18
1.5.3. Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử... 19
1.5.4. Phương pháp đường chuẩn ... 20
1.6. Một số hướng nghiên cứu sử dụng phụ phẩm và chất thải nông nghiệp, làm VLHP ... 21
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1. Dụng cụ, thiết bị, hoá chất ... 26 2.1.1. Dụng cụ, thiết bị ... 26 2.1.2 Hoá chất ... 26 2.2. Chuẩn bị VLHP than từ vỏ lạc ... 27 2.3. Định lượng Cu2+ , Fe3+, Ni2+ bằng phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) ... 27
2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định Cu2+ , Fe3+, Ni2+ theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa ... 28 2.4.1. Đường chuẩn xác định nồng độ Cu2+ ... 28 2.4.2. Đường chuẩn xác định nồng độ Fe3+ ... 29 2.4.3. Đường chuẩn xác định nồng độ Ni2+ ... 30
2.5. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Cu2+ , Fe3+, Ni2+ của TVL. ... 31
2.5.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của TVL đối với Cu2+ , Fe3+, Ni2+. ... 31
2.5.2. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ của TVL đối với Cu2+, Fe3+, Ni2+. ... 31
2.5.3. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ của TVL đối với Cu2+ , Fe3+, Ni2+... 31
2.5.4. Khảo sát cân bằng hấp phụ của TVL đối với Cu2+ , Fe3+, Ni2+. ... 32
2.6. Khảo sát cân bằng hấp phụ cực đại của than hoạt tính (HG/T3491-1999) Trung Quốc đối với Cu2+ , Fe3+, Ni2+. ... 32
2.8. Xử lý thử một mẫu nước thải chứa ion Ni2+ của nhà máy điện phân, khu Công nghiệp thị xã Sông Công, Tỉnh Thái Nguyên. ... 33
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 34
3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của TVL đối với Cu2+