Quy trình th c nghi m đ c th hi n nh hình 2.1:
Hình 2.1: Quy trình th c nghi m trong phòng thí nghi m
Kh o sát l a ch n kích th c v t li u, các đi u ki n h p ph asen, nitrit c a v t li u ch a bi n tính
Ch n đ c kích th c v t li u nghiên c u
Kh o sát các đi u ki n h p ph asen, nitrit c a v t li u
Kh o sát các đi u ki n h p ph asen, nitrit c a v t li u
i u ki n thích h p nh t đ h p ph asen, nitrit c a v t li u bi n tính
M u th c
Bi n tính b ng axit (HCl, HNO3) Bi n tính b ng
ph ng pháp nhi t
Các n i dung th c nghi m c th nh sau:
- Kh o sát các y u t nh h ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u pyrolusit ch a bi n tính
Kh o sát nh h ng c a kích th c v t li u đ n kh n ng x lý As, NO2- c a v t li u ch a bi n tính
Kh o sát nh h ng c a th i gian đ n kh n ng x lý asen và nitrit c a v t li u ch a bi n tính
Kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng x lý asen và nitrit c a v t li u ch a bi n tính
- Bi n tính v t li u pyrolusit b ng ph ng pháp nhi t.
- Kh o sát kh n ng x lý asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng ph ng pháp nhi t
- Bi n tính v t li u pyrolusit b ng axit HCl và HNO3.
- Kh o sát các y u t nh h ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng axit
Kh o sát nh h ng c a th i gian đ n kh n ng h p ph asen c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng axit
Kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u bi n tính b ng axit
Trong quá trình th c nghi m, tác gi đã ti n hành bi n tính v t li u b ng m t s axit và baz khác: H2SO4, NaOH, nh ng kh n ng h p ph c a v t li u sau bi n tính không cao.
2.3.1 Kh o sát các y u t nh h ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u pyrolusit ch a bi n tính
a. Kh o sát nh h ng c a kích th c v t li u đ n kh n ng x lý As, NO2- c a v t li u ch a bi n tính
Qu ng pyrolusit sau khi nghi n kích th c 0,2-0,5mm, 0,5-0,9mm và >0,9mm đem đi r a s ch và s y khô 105oC trong 2 gi thu đ c v t li u ch a bi n tính.
M u A1 (0,2-0,5mm); A2 (0,5-0,9mm); A3 (>0,9mm) th nghi m kh n ng h p
ph As.
M u N1 (0,2-0,5mm); N2 (0,5-0,9mm); N3 (>0,9mm) th nghi m kh n ng h p ph NO2-.
N ng đ As ban đ u là 1,080 mg/l và n ng đ NO2- ban đ u là 20 mg/l.
Thí nghi m đ c ti n hành nh sau: Cân 1g qu ng pyrolusit ch a bi n tính các kích th c 0,2 – 0,5mm, 0,5-0,9mm, >0,9mm cho vào bình tam giác, thêm 100ml dung d ch As, NO2-, đi u ch nh đ giá tr pH = 7 [dùng dung d ch HCl (0,1N) và NaOH (0,1N)], l c đ u m u trong th i gian 240 phút đ quá trình h p ph x y ra. M u sau khi l c đ c l c b ng gi y l c, và đem đi phân tích. K t qu đ c trình bày b ng 3.1, hình 3.1 và hình 3.2.
b. Kh o sát nh h ng c a th i gian đ n kh n ng x lý asen và nitrit c a v t li u ch a bi n tính
Cân 1g v t li u pyrolusit kích th c 0,2-0,5mm ch a bi n tính cho vào bình tam giác. Thêm 100ml dung d ch Asen n ng đ 0,919 mg/l ho c NO2- n ng đ 20mg/l, đi u ch nh đ pH = 7 [dùng dung d ch HCl (0,1N) và NaOH (0,1N)], l c đ u m u trong th i gian: 30 phút, 60 phút, 120 phút, 240 phút và 360 phút đ quá trình h p ph x y ra. M u sau khi l c đ c l c m u b ng gi y l c r i mang đi phân tích hàm l ng asen, nitrit. K t qu th c nghi m đ c th hi n trong b ng 3.2, hình 3.3 hình 3.4.
c. Kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng x lý asen và nitrit c a v t li u ch a bi n tính
Cân 1g qu ng Pyrolusit kích th c 0.2 - 0.5mm ch a bi n tính cho vào bình tam giác, thêm 100ml dung d ch As có n ng đ ban đ u là 0,939 mg/l và NO2- có n ng đ ban đ u là 20mg/l, pH đ c thay đ i t 3 - 10 [đi u ch nh pH b ng dung d ch HCl (0,1N) và NaOH (0,1N)]. L c đ u m u trong th i gian là 240 phút đ quá trình h p ph x y ra. M u sau khi l c đ c l c m u b ng gi y l c. Ki m tra l i n ng đ As, NO2-, tính toán dung l ng h p ph và hi u su t x lý c a v t li u. K t qu thu đ c b ng 3.3 và hình 3.5, hình 3.6.
2.3.2 Kh o sát kh n ng x lý asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng ph ng pháp nhi t
a. Bi n tính v t li u b ng ph ng pháp nhi t:
- Cân 50g qu ng đã r a s ch cho vào c c nung.
- Nung qu ng các nhi t đ khác nhau trong 4 gi : 400oC, 500oC, 600oC, 700oC, 800oC, 900oC, 1000oC
- K t thúc nung, đ ngu i m u r i đem b o qu n trong túi đ ng m u thu đ c v t li u pyrolusit bi n tính nhi t.
Quy trình bi n tính v t li u pyrolusit đ c trình bày hình 2.2. Qu ng pyrolusit thô đ c đ a vào nghi n nh kích th c h t nghiên c u (0,2÷0,5mm). Sau khi có đ c v t li u kích th c nghiên c u mang đi r a s ch, s y khô, ti p t c cho v t li u bi n tính nhi t b ng lò nung kh ng ch đ c các nhi t đ khác nhau. Sau khi bi n tính nhi t xong đ ngu i nhi t đ phòng đ c v t li u pyrolusit bi n tính b ng ph ng pháp nhi t.
Hình 2.2: Quy trình bi n tính v t li u b ng ph ng pháp nhi t b. Kh o sát kh n ng x lý asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng ph ng pháp nhi t
Cân 1g v t li u pyrolusit kích th c 0,2-0,5mm; đã bi n tính các nhi t đ khác nhau t 400oC-1000oC vào bình tam giác 250ml, thêm 100ml dung d ch Asen n ng đ ban đ u là 0,967 mg/l ho c NO2-
có n ng đ ban đ u là 19,67 mg/l, đi u ch nh đ pH = 7 (dung dung d ch HCl 0,1N, NaOH 0,1N). L c m u trong th i gian
Qu ng pyrolusit nghi n, rây đ n kích th c nghiên c u (0,2÷0,5mm)
R a s ch b ng n c c t
S y khô
Bi n tính nhi t (400oC-1000oC)
ngu i nhi t đ phòng
V t li u pyrolusit đã bi n tính nhi t
240 phút đ quá trình h p ph x y ra. Sau đó l c m u và l y dung d ch đ phân tích hàm l ng asen, nitrit. K t qu th hi n t i b ng 3.4, hình 3.7 và hình 3.8.
2.3.3 Kh o sát các y u t nh h ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng axit
a. Bi n tính v t li u b ng axit s d ng 2 lo i axit khác nhau là HCl và HNO3
- Cân 50g qu ng đã r a s ch
- Thêm 100ml HCl (ho c HNO3) n ng đ 7% l c đ u liên t c đ dung d ch HCl (ho c HNO3) th m đ u vào qu ng trong
15 gi .
- R a qu ng cho đ n khi ki m tra pH
= 7
- Sau đó, s y khô v t li u 105oC trong 2 gi , thu đ c v t li u bi n tính b ng axit.
Qu ng pyrolusit thô đ c đ a vào nghi n nh các kích th c h t nghiên c u các kích c (0,2÷0,5mm). Sau khi có đ c qu ng kích th c nghiên c u mang đi r a s ch, s y khô, ti p t c cho v t li u bi n tính b ng axit. Sau khi bi n tính b ng axit, r a qu ng v pH=7, s y khô thu đ c v t li u pyrolusit bi n tính b ng axit.
Hình 2.3 Quy trình bi n tính v t li u pyrolusit b ng axit
b. Kh o sát nh h ng c a th i gian đ n kh n ng h p ph asen c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng axit
Qu ng pyrolusit nghi n, rây đ n kích th c nghiên c u (0,2÷0,5mm)
R a s ch b ng n c c t
S y khô
Bi n tính b ng axit
R a qu ng v pH=7
S y khô
V t li u pyrolusit đã bi n tính axit
Th nghi m h p ph As v i n ng đ ban đ u là 0,88mg/l . Th nghi m x lý NO2-
v i n ng đ ban đ u là 19,3 mg/l.
Cân 1g v t li u pyrolusit đã bi n tính b ng axit HCl 7% và HNO3 7%, cho vào bình tam giác 250ml, cho dung d ch asen ho c nitrit vào, đi u ch nh đ pH = 7 (dùng dung d ch HCl 0,1N, NaOH 0,1N), l c đ u trong các kho ng th i gian khác nhau (30 phút, 60 phút, 120 phút, 150 phút, 240 phút, 360 phút) đ quá trình h p ph x y ra. Sau đó l c m u b ng gi y l c, đem đi phân tích đ xác đnh n ng đ asen, nitrit. K t qu đ c trình bày b ng 3.5, 3.6 và hình 3.9, 3.10.
c. Kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u bi n tính b ng axit
Th nghi m h p ph As v i n ng đ ban đ u là 0,983mg/l . Th nghi m x lý NO2- v i n ng đ ban đ u là 19,7 mg/l.
Cân 1g v t li u pyrolusit đã bi n tính b ng axit HCl 7% và HNO3 7%, cho vào bình tam giác 250ml, cho các dung d ch asen, nitrit vào, l c m u các giá tr pH khác nhau t 3-10 trong th i gian 240 phút đ quá trình h p ph x y ra. Sau đó l c m u b ng gi y l c, đem đi phân tích đ xác đ nh n ng đ asen, nitrit. K t qu đ c th hi n b ng 3.7, 3.8 và hình 3.11, 3.12.
2.2.4 Xác đ nh dung l ng h p ph c c đ i c a v t li u bi n tính b ng axit theo ph ng trình h p ph đ ng nhi t Langmuir
a. i v i v t li u h p ph asen
Cân 1 gam qu ng đã bi n tính v i axit HNO3 7% thêm 100ml As n ng đ 0,047; 0,11; 0,54; 0,98; 2,08; 5,16; 10,36; 20,85; 51,68; 101,44mg/l. pH=5. L c dung d ch trong th i gian 240 phút. K t qu thu đ c d i b ng 3.9 và hình 3.15, hình 3.16.
b. i v i v t li u x lý nitrit
Cân 1 gam qu ng đã bi n tính v i HNO3 7% thêm 100ml NO2- n ng đ 5,03; 9,62; 19,95; 50,21; 99,87; 200,12; 500,23; 1000,35mg/l. pH=5, l c dung d ch
trong th i gian 240 phút. K t qu đ c th hi n trong b ng 3.10, hình 3.17 và hình 3.18.
2.2.5 Ph ng pháp xác đ nh hàm l ng asen và nitrit
Xác đ nh hàm l ng As b ng ph ng pháp quang ph h p th nguyên t ng n l a v i máy AA-6800 (Shimadzu-Nh t B n). Xác đ nh hàm l ng NO2-
b ng ph ng pháp tr c quang v i máy UV-VIS 2450 (Shimadzu –Nh t B n). Các thí nghi m th c hi n t i phòng Phân tích Ch t l ng Môi tr ng – Vi n Công ngh Môi tr ng – Vi n Hàn lâm Khoa h c và Công ngh Vi t Nam.
2.2.6 Ph ng pháp xác đnh tính ch t đ c tr ng c a v t li u
- S d ng mô hình h p ph đ ng đ ng nhi t Langmuir đ xem xét m i quan h gi a dung l ng h p ph (q) và n ng đ dung dch (C) có tuân theo ph ng trình đ ng h p ph đ ng nhi t Langmuir hay không, t đó xác đ nh dung l ng h p ph c c đ i c a v t li u.
- Ph ng pháp BET dùng đ xác đnh di n tích b m t riêng c a v t li u tr c và sau bi n tính. Di n tích b m t riêng c a v t li u đ c đo t i Vi n K thu t Hoá h c – Tr ng i h c Bách Khoa Hà N i.
- Ph ng pháp SEM cho phép xác đ nh kích th c, hình thái b m t, c u trúc v t li u. nh SEM c a v t li u tr c và sau bi n tính đ c ch p trên máy hi n vi đi n t quét 5210LV (Nh t B n) t i Vi n Khoa h c V t li u, Vi n Hàn lâm Khoa h c và Công ngh Vi t Nam.
2.2.7 Kh o sát kh n ng x lý asen c a v t li u đã bi n tính trên m u th c L a ch n v t li u và đi u ki n x lý: Kích th c v t li u t 0,2 – 0,5mm, bi n tính v t li u b ng axit HNO3 7%, th i gian h p ph 240 phút, trong môi tr ng pH=5.
Ph ng pháp l y m u: M u n c th i đ c l y theo TCVN 5999:1995- Ch t l ng n c- L y m u- H ng d n l y m u n c th i. M u đ c l y theo ph ng pháp l y m u đ n, m u n c th i l y t i b ch a tr c khi x lý, th i ti t t i lúc l y
m u: tr i n ng. B o qu n m u: axit hoá b ng HNO3 đ n pH<2.
X lý m u: L c s b đ lo i b ph n c n l l ng, thu l y ph n n c trong.
L y 100ml n c th i đã qua x lý s b , đi u ch nh v môi tr ng pH=5. Sau đó cho h p ph v i 1g v t li u đã bi n tính, l c trong th i gian 240 phút đ quá trình h p ph x y ra. Sau đó l c m u b ng gi y l c, đem dung d ch đi phân tích.
M u T1 l y t i Công ty c ph n Supe Ph t Phát và hóa ch t Lâm Thao - Th tr n Lâm Thao, Huy n Lâm Thao, T nh Phú Th . M u xác đnh có n ng đ Asen ban đ u là 0,2 mg/l.
M u T2 l y t i Công ty TNHH n c gi i khát Coca Cola Vi t Nam – Th ng Tín, Hà N i. M u xác đ nh có n ng đ Asen ban đ u là 0,14 mg/l.