Vật liệu sau hấp phụ được thử nghiệm giải hấp bằng dung dịch NaOH với các nồng độ khác nhau từ 0,01M đến 1M. Kết quả thu được biểu diễn trong bảng 3.19.
Bảng 3.19: Khả năng giải hấp florua bằng NaOH
STT Mẫu Khối lượng (g) abs hiệu dụng Nồng độ F- sau giải hấp (mg/l) 1 Vl+ NaOH 0,01M 0,4998 0,351 4,370 2 Vl + NaOH 0,05M 0,5011 0,356 4,432 3 Vl + NaOH 0,1M 0,5016 0,342 4,259 4 Vl + NaOH 0,5M 0,501 0,337 4,198 5 VL+ NaOH 1M 0,5017 0,320 3,988
Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ Florua sau giải hấp theo nồng độ dung dịch NaOH
Như vậy, nồng độ NaOH càng tăng thì khả năng giải hấp càng giảm nhưng không thay đổi nhiều. Dung dịch NaOH có nồng độ NaOH 0,01M hoặc 0,05M cho kết quả tương đương nhau với lượng Florua gần như được giải hấp hoàn toàn (gần 90%), nhưng xét về tính kinh tế dung dịch NaOH0,01M sẽ được lựa chọn làm dung dịch giải hấp Florua.
KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu hoàn thành luận văn thạc sỹ với nội dung đề tài: “Nghiên cứu xử lý Florua trong nước bằng quặng Pyrolusit và Pyrolusit biến tính”. Chúng tôi đã thu được kết quả chính như sau:
1. Đã xác định được thành phần chủ yếu của 3 loại quặng Pyrolusit có nguồn gốc khác nhau. Quặng Pyrolusit chứa chủ yếu là Mangan chiếm từ 35 đến 68% , tiếp theo đó là sắt chiếm từ 5,4 đến 10%, các kim loại khác như Cu, Ca, Zn, Mg chiếm một nhỏ từ 0,01 đến 0,06%. Các kim loại nặng Pb và Cd chỉ xuất hiện dưới dạng vết.
2. Đã nghiên cứu quy trình điều chế vật liệu Pyrolusit biến tính bằng axit và tẩm thêm nguyên tố có lợi cho khả năng hấp phụ florua như Mg(II), Al(III) và Ce(IV).
3. Đã khảo sát khả năng hấp phụ Florua của các vật liệu Pyrolusit biến tính và so sánh với Pyrolusit nguyên khai. Thời gian cân bằng hấp phụ của các vật liệu là 5 giờ. So với Pyrolusit thô và Pyrolusit hoạt hóa bằng axit HCl, tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu Pyrolusit tẩm 10% Ce(IV) cao nhất với kết quả lần lượt là 0,69mg/g, 1,01mg/g và 3,48mg/g. Quá trình biến tính nâng cao tải trọng hấp phụ Florua của Pyrolusit đã thành công.
4. Đã nghiên cứu ảnh hưởng của các ion cạnh tranh (Cl-, SO42-, PO43- , NO3-) với nồng độ thường có trong nước sinh hoạt theo tiêu chuẩn Việt Nam đến quá trình hấp phụ florua. Trong các ion khảo sát ion SO42- có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình hấp phụ Florua của vât liệu PC10 với tải trọng hấp phụ giảm mạnh khoảng 60%, các ion còn lại ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình hấp phụ Florua với giá trị nằm trong khoảng từ 9 đến 17%.
5. Đã nghiên cứu đánh giá khả năng giải hấp vật liệu. Dung dịch NaOH nồng độ 0,01M là dung dịch rửa giải thích hợp nhất.
6. Đã khảo sát khả năng hấp phụ florua ở điều kiện hấp phụ động đối với vật liệu tốt nhất. Tải trọng hấp phụ động đối với florua thu được là: 0,494mg/g.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. PGS.TS. Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia Hà nội, trang 45-59.
2. Phạm Nguyên Chương, Trần Hồng Côn, Nguyễn Văn Nội, Hoa Hữu Thu, Nguyễn Thị Diễm Trang, Hà Sỹ Uyên, Phạm Hùng Việt( 2002), Hóa Kỹ Thuật, NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà nội.
3. Nguyễn Đình Huệ (2004), Giáo trình Hóa lý tập 2, NXB Giáo dục.
4. Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học và Kĩ Thuật, Hà nội.
5. Đặng Trung Thuận (2006), “Ô nhiễm flo và bệnh chết răng ở Đồng Xuân tỉnh Phú Yên”, BC Hội thảo Địa sinh thái và công nghệ môi trường, Hà Nội.
Tiếng Anh
6. Mohammad Ajmal, Rifaquat A.K. Rao and Bilquees Ara Siddiqui (1995),
Adsorption studies and the Removal of Dissolved metals using Pyrolusite as adsorbent, Environmental Research Laboratory, Department of Applied Chemistry, Faculty of Engineering and Technology, Aligarh Muslim University, Aligarh - 202002, India.
7. M.K Beg (2009), Geospatial analysis of Fluoride contamination in ground water of Tamnar area, Raigarh district, Chhattisgarh state, India.
8. Si-Hyun Do a, Bill Batchelor b, Hong-Kyun Lee a, Sung-Ho Kong (2009),
Hydrogen peroxide decomposition on manganese oxide (pyrolusite): Kinetics, intermediates, and mechanism, Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Korea.
9. Lorna Fewtrell and Jamie Bartram (2001), “Fluoride in Drinking-water”, Water Quality: Guidelines, Standards and Health Padstow, Cornwall, UK
10. L.Toro, F.Veglio, M.Terreri, C. Ercole and A.Lepidi (1993) , Manganese Bioleaching from Pyrolusite: Bacterial properties realiable for the process, Department of Chemistry, chemical Engineering and Materials, Monteluco di Rojo, L’ Aquila, Italia, and Department of Biomedical Sicence and technologies, Faculty of MFN Sciences, Coppito, L’Aquila, Italia.
11. B.K. Handa,Geochemistry and Genesis of Fluoride – containing Ground Waters in India, India.
12. Chengshuai Liu*1, Xiangqing Wang*1, Xiujuan Li1, Weidong Cao2,3, Jinyan Yang1 (2012), “Detoxification of Arsenite through Adsorption and Oxidative Transformation on Pyrolusite”, Clean – Soil, Air,Water 2012.
13. Standard method for Examination water and waste water 20th Edition, 1999 14. Richard Sauerheber (2013), “Physiologic Conditions Affect Toxicity of Ingested Industrial Fluoride”, Journal of Environmental and Public Health, 439402013 B.A. Biology, Ph.D. Chemistry, University of California.
15. John T.Webber (2009), Fluoride compounds: Three of the Six worst air pollutants.
16. World Health Organization (1984), “Fluorine and fluorides”, Environmental Health Criteria, No. 36, Geneva.
17. WHO Regional Office for Europe(2000), “Fluorides”, Air Quality Guideslines,
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ... 3
Chương 1: TỔNG QUAN ... 4
1.1. Florua ... 4
1.1.1. Tính chất của Florua ... 4
1.1.2. Sự tồn tại của Florua ... 6
1.1.3. Độc tính của Florua ... 7
1.1.4. Nguồn ô nhiễm Florua ... 8
1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm florua trên thế giới và Việt nam ... 9
1.1.6. Các phương pháp xử lý Florua trong nước ... 11
1.2. Pyrolusit ... 13 1.2.1 Đặc tính của Pyrolusit ... 13 1.2.2. Ứng dụng của Pyrolusit ... 14 1.3.Đường hấp phụ đẳng nhiệt ... 17 1.4. Các phương pháp phân tích ... 20 Chương 2: THỰC NGHIỆM ... 23 2.1. Hóa chất và thiết bị ... 23 2.1.1. Hóa chất ... 23 2.1.2. Thiết bị ... 24
2.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ... 24
2.2.1. Nội dung nghiên cứu ... 24
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ... 25
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 32
3.1. Thành phần quặng khoáng Pyrolusit nguyên khai ... 32
3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ Florua của Pyrolusit nguyên khai và các vật liệu sau biến tính ... 32
3.2.2. Khả năng hấp phụ của vật liệu Pyrolusit hoạt hóa bằng axit HCl ... 36
3.2.3. Khả năng hấp phụ của vật liệu tẩm Mg (II) ... 39
3.2.4. Khả năng hấp phụ của vật liệu tẩm Al (III) ... 40
3.2.5. Khả năng hấp phụ của vật liệu tẩm Ce(IV) ... 41
3.2.6. So sánh khả năng hấp phụ Florua của các loại vật liệu chế tạo được ... 46
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cạnh tranh tới quá trình hấp phụ ... 46
3.4. Nghiên cứu quá trình hấp phụ động ... 51
3.5. Nghiên cứu khả năng giải hấp của vật liệu ... 52
3.5.1. Nghiên cứu tính bền liên kết của flo trên vật liệu sau hấp phụ ... 52
3.5.2. Nghiên cứu giải hấp bằng NaOH ... 52
KẾT LUẬN ... 54
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của Florua đến sức khỏe con người ... 8
Bảng 1.2: Nguồn ô nhiễm Florua ... 8
Bảng 1.3: Các phương pháp xử lý Florua ... 11
Bảng 2.1: Dữ liệu xây dựng đường chuẩn F- ... 26
Bảng 2.3: Tỷ lệ khối lượng và thể tích muối Mg(II) ... 28
Bảng 2.4: Tỷ lệ khối lượng và thể tích muối Ce(IV) ... 29
Bảng 3.2: Tải trọng hấp phụ của vật liệu Pyrolusit thô... 33
Bảng 3.3: Tải trọng hấp phụ Florua của PY1 theo thời gian ... 33
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ của vật liệu PY1 vào nồng độ dung dịch Florua (F-) ... 34
Bảng 3.6: Tải trọng hấp phụ Florua của PY1 biến tính bằng HCl theo thời gian ... 37
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ của vật liệu PY1 biến tính bằng HCl vào nồng độ dung dịch Florua (F-) ... 38
Bảng 3.8: Tải trọng hấp phụ của vật liệu tẩm Mg (II) ... 40
Bảng 3.9: Tải trọng hấp phụ của vật liệu tẩm Al (III) ... 40
Bảng 3.10: Tải trọng hấp phụ của vật liệu Pyrolusit tẩm Ce(IV) ... 41
Bảng 3.11: Tải trọng hấp phụ Florua của vật liệu PC10 theo thời gian ... 43
Bảng 3.12: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ của vật liệu PC10 vào nồng độ dung dịch Florua (F-) ... 44
Bảng 3.13: Tải trọng hấp phụ cực đại của các vật liệu chế tạo được ... 46
Bảng 3.14: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ của vật PC10vào nồng độ Cl- ... 47
Bảng 3.16: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ của vật liệu PC10 vào nồng độ NO3- .. 49
Bảng 3.17: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ của vật PC10vào nồng độ PO43- ... 50
Bảng 3.18: Tải trọng của vật liệu trong nước ... 52
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Đường hấp phụ axit propionic trên than hoạt tính ... 18
Hình1. 2: Đồ thị để tìm ra các hằng số trong phương trình Frendlich ... 18
Hình 1. 3: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Lăng mua ... 19
Hình1.4: Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Lăngmua ... 20
Hình 1. 5: Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn ... 20
Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn phân tích Florua ... 26
Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ của vật liệu Pyrolusit (PY1) ... 34
Hình 3. 2: Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Langmuir đối với vật liệu PY1 .... 35
Hình 3. 3: Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Freundlich với vật liệu PY1 ... 35
Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ của vật liệu Pyrolusit (PY1) biến tính bằng HCl ... 37
Hình 3.5: Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Langmuir đối với vật liệu PY1 hoạt hóa bằng axit HCl ... 38
Hình 3.6: Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Freundlich đối với vật liệu PY1 hoạt hóa bằng axit HCl ... 39
Hinh 3.7: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Pyrolusit thô ... 42
Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu PC 10 (Pyrolusit tẩm 10 % Ce(IV)) ... 42
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến tải trọng hấp phụ của vật liệu PC10 ... 43
Hình 3.10: Sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào nồng độ Florua ... 44
Hình 3.11: Phương trình tuyến tính Langmuir ... 45
Hình 3.12: Phương trình tuyến tính Freundlich ... 45
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các ion Cl- đến quá trình hấp phụ của vật liệu PC10 ... 47
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion SO42- tới quá trình hấp phụ Florua của vật liệu PC10. ... 48
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion NO3- tới quá trình hấp phụ Florua
của vật liệu PC10 ... 49 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion PO43- tới quá trình hấp phụ Florua của vật liệu PC10 ... 50 Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn quá trình hấp phụ động của vật liệu PC10 ... 51 Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ Florua sau giải hấp theo nồng độ dung dịch NaOH... 53