Ảnh hưởng của nồng độ phốtphát đến khả năng hấp phụ của Mg-RM và Ce- RM được thể hiện trên bảng 3.22 và hình 3.40.
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của phốtphát đến khả năng hấp phụ của hai vật liệu
Mg-RM và Ce-RM
Nồng độ phốtphát
(mg/L)
Vật liệu Mg-RM Vật liệu Ce-RM C0 (mg/L) Ce (mg/L) qe (mg/g) C0 (mg/L) Ce (mg/L) qe (mg/g) 0 5,0 2,3 0,266 5,0 0,3 0,467 100 5,0 3,8 0,122 5,0 2,5 0,245 200 5,0 4,0 0,105 5,0 2,5 0,246 300 5,0 4,8 0,024 5,0 2,8 0,223 400 5,0 4,8 0,017 5,0 2,9 0,215 500 5,0 5,0 0,002 5,0 2,9 0,206
Hình 3.40. Đồ thịảnh hưởng của phốtphát đến khảnăng hấp phụ của vật liệu Mg-RM và Ce-RM
Kết quả cho thấy ion phốtphát có ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến khả năng hấp phụ F- của hai vật liệu Mg-RM và Ce-RM. Cụ thể với vật liệu Mg-RM, ngay cả khi nồng độ thấp là 100-200 mg/L thì dung lượng hấp phụ khoảng 0,12 mg/g giảm 2 lần so với mẫu so sánh khi không có mặt phốtphát là 0,266 mg/g, nồng độ phốtphát tăng lên 300-400 mg/L thì dung lượng hấp phụ giảm 10 lần chỉ còn khoảng 0,02 mg/g, nồng độ phốtphát 500 mg/L thì vật liệu gần như không còn khả năng hấp phụ. Còn với vật liệu Ce-RM sự ảnh hưởng tương tự, nồng độ phốtphát tăng từ 0-100 mg/L làm dung lượng hấp phụ giảm từ 0,5 mg/g xuống còn 0,2 mg/g. Nguyên nhân chính khiến khả năng hấp phụ của vật liệu giảm mạnh là do có sự hấp phụ cạnh trạnh các ion phốtphát với các ion F- tại các tâm hoạt động trên bề mặt vật liệu, khiến cho khả năng hấp phụ F- của vật liệu Mg-RM giảm.
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 200 400 600 qe (m g/ g) Nồng độphốtphát (mg/L) Mg-RM Ce-RM
KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện luận văn nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước ăn uống và sinh hoạt, chúng tôi thu được một số kết quả chính sau đây:
1. Chế tạo thành công bốn vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ thô - sản phẩm thải của quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxit: bằng cách trung hòa bùn đỏ nguyên khai bằng HCl 0,1M (vật liệu RM), calcite hóa bùn đỏ ở nhiệt độ cao 600oC trong 4 giờ (vật liệu TRM), biến tính bùn đỏ bằng cách mang thêm magie oxit và xeri oxit (vật liệu Mg-RM và Ce-RM) nhằm tăng cường hiệu suất xử lý florua.
2. Đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá đặc tính của các vật liệu thông qua các phương pháp như: SEM, X-Ray, xác định giá trị pHpzc - pH trung hòa điện:
Vật liệu RM (pHpzc =5,5) xuất hiện các lỗ xốp có cấu trúc bất thường. RM trước và sau hấp phụ F- đều có mặt gibbsite Al(OH)3 và goethite FeO(OH), xuất hiện AlF3 sau hấp phụ F-.
Vật liệu TRM (pHpzc =5,7) có các lỗ rỗng và các khoảng trống do quá trình calcite hóa ở nhiệt độ cao. TRM trước và sau khi hấp phụ F- đều có mặt Fe2O3, còn có mặt Al2O3 cấu trúc vô định hình, nhưng không hiện pic đặc trưng.
Vật liệu Ce-RM (pHpzc =5,7) có độ xốp cao và các khối kết tụ lớn do các hạt nano CeO2 kích thước đồng đều ~ vài chục nm. Ce-RM trước và sau hấp phụ F- đều có mặt của Al(OH)3 và FeO(OH), còn có CeO2 trong Ce-RM trước hấp phụ và biến đổi thành Ce2O3 sau hấp phụ F-.
Vật liệu Mg-RM (pHpzc =12) có hình thái bề mặt hoàn toàn khác, các lỗ rỗng với nhiều khoảng trống thuận lợi cho quá trình hấp phụ do hình thành MgO. Mg-RM cả trước và sau hấp phụ F- có mặt của Mg(OH)2 và Fe2O3. Ngoài ra Mg- RM trước hấp phụ còn có MgO và sau hấp phụ F- xuất hiện MgF2.
hấp phụ F- tốt ở pH=3-5. Tải trọng hấp phụ cực đại đã xác định được lần lượt là 2,82 mg/g; 5,71 mg/g; 11,14 mg/g và 14,45 mg/g. Các số liệu thực nghiệm thu được đều được mô tả tốt bởi cả hai mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich, nhưng mô hình đẳng nhiệt Freundlich là phù hợp hơn.
4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các anionclorua,bicacbonatvà phốtphát đến quá trình hấp phụ F- của hai vật liệu Mg-RM và Ce-RM cho thấy trong khoảng nồng độ ion 100-500 mg/L thì ion Cl- ảnh hưởng không đáng kể đến khả năng hấp phụ F-, còn ion phốtphát và HCO3- gây ảnh hưởng bất lợi đến quá trình hấp phụ F- do sự hấp phụ cạnh tranh của các ion này với ion F- ở cả 2 vật liệu.
Các kết quả nghiên cứu trên đã chứng minh bùn đỏ biến tính là các vật liệu có dung lượng hấp phụ florua. Trong thời gian tới chúng tôi sẽ đi sâu vào lý giải kĩ hơn về cơ chế lưu giữ, hấp phụ F- trên các vật liệu, quá trình giải hấp, tái sinh vật liệu, khảo sát thêm ảnh hưởng một số ion khác đến quá trình hấp phụ, cũng như hạn chế sự hấp phụ cạnh tranh để từng bước triển khai ứng dụng chế tạo vật liệu này phục vụ cho nhu cầu thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học quốc gia Hà nội.
2. Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000, tờ Quy Nhơn D-49-XX. Cục Địa Chất và Khoáng Sản Việt Nam. Hà Nội, 1998.
3. Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000, tờ Nha Trang D-49-XXXII, tờ Bến Khế D- 49-XXXI. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Hà Nội, 1998
4. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất bản Thanh Niên, Hà nội.
5. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xửlí nước và nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội.
6. Nguyễn Ngọc Khánh (2010), Nghiên cứu xử lý các hợp chất asen và photphat
trong nguồn nước ô nhiễm với than hoạt tính cố định Zr(IV), Luận văn thạc
sĩ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên-ĐHQGHN.
7. Đỗ Ngọc Khuê, Tô Văn Thiệp, Nguyễn Văn Hoàng, Đỗ Bình Minh (2007), “Nghiên cứu đặc điểm đường đẳng nhiệt hấp phụ nitroglyxerin từ pha lỏng bằng một số loại than hoạt tính”, Tạp chí Hóa học, T.45 (5), Tr. 619-623. 8. Nguyễn Xuân Lãng (2003), Nghiên cứu xử lý flo cho nước thải nhà máy sản
xuất phân lân, Báo cáo khoa học TCT-13, Viện Hóa học Công nghiệp, Hà
Nội.
9. Nguyễn Trung Minh, Kết quả bước đầu xác định điểm điện tích không của
Bazan Phước Long, Tây Nguyên bằng phương pháp đo pH, 1Viện Địa chất -
Viện KH&CN VN; 2Khoa Hoá - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội; 3Chi cục Bảo vệ Môi trường khu vực miền Trung và Tây Nguyên.
10. Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ, Tập 2, NXBGD.
11. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa Lí-Tập 2, NXB Giáo dục, Hải Phòng.
12. Lê Tự Thành, Tô Tình Thiên Ý, “Kết quả bước đầu nghiên cứu ô nhiễm flo trong nước ngầm huyện Ninh Phước-tỉnh Ninh Thuận”, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên-ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh.
13. Nguyễn Thị Thanh Thảo, Vũ Huyền Trân, Nguyễn Văn Chánh, Tận dụng phế thải bùn đỏ từ quặng bauxite để sản xuất gạch đất sét nung ở nhiệt độ
thấp, Bộ môn vật liệu xây dựng, Đại học Thành phố Hồ Chí Minh.
14. Trần Minh Trung, Viện Địa chất-Viện khoa học Việt Nam (2010), “Hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ Bauxit Bảo Lộc và định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước thải”, Tạp chí các khoa học vềtrái đất T 33.S.2.
Tiếng Anh
15. Agrawal A., Sahu K.K., and Pandey B.D. (2004), “A comparative adsorption study of copper on various industrial solid wastes”, AIChE J. 50, pp. 2430- 2438
16. Akhurst D.J., Jones G.B., Clark M., and McConchie D. (2006), “Phosphate removal from aqueous solutions using neutr-alised bauxite refinery residues (Bauxsol™)”, Environ. Chem. 3, pp. 65-74.
17. Amit Bhatnagar, Eva Kumar , Mika Sillanpää (2011), “Fluoride removal from water by adsorption”, Chemical Engineering Journal 171 811–840. 18. Amit Bhatnagar, Vitor J.P. Vilar, Cidalia M.S. Botelho ang Rui
A.R.Boaventura (2011), “A review of the use of red mud as adsorbent for the removal of toxi pollutants from water and waster”, Environmental
Technology,pp. 231-249.
19. Altundog˘ an H.S. Altundog˘ an S., Tü men F., and Bildik M. (2000), “Arsenic removal from aqueous solutions by adsorption on red mud”, Waste
Manage. 20, pp. 761–767.
20. Altundog˘ an H.S., Altundog˘ an S., Tü men F., and Bildik M.(2002), “Arsenic adsorption from aqueous solutions by activated red mud”, Waste
21. Apak R., Tü tem E., Hü gül M., and Hizal J.(1998), “Heavy metal cation retention by unconventional sorbents (red muds and fly ashes)”, Water Res.
32, pp. 430–440.
22. Arnold Greenberg (1985), Standard Methods for the Examination of Water
and Wastewater 16th Edition, American Public Health Association,
Washington, DC.
23. Banat F.A., Al-Bashir B., Al-Asheh S., and Haya-jneh O.(2000), “Adsorption of phenol by bentonite”, Environ. Pollut.107, pp. 391–398. 24. Bjorvatn K, Bardsen A, Tekle-Haimanot R, “Defluoridation of drinking
water by the use of clay/soil”, 2nd International Workshop on Fluorosis Prevention and Defluoridation of Water.
25. Bower C.A., Hatcher J.T.(1967), “Adsorption of fluoride by soil and minerals”, Soil Sci.103 151.
26. Brajesh K.Shrivastava and Vani A. (2009), “Comparative Study of Defluoridation Technologies in India”, Asian J.Exp.Sci, 23(1), pp.269-274. 27. Cengeloglu Y., Tor A., Arslan G., Ersoz M., and Gezgin S.(2007),
“Removal of boron from aqueous solution by using neutralized red mud”, J. Hazard. Mater.142 (2007), pp. 412-417.
28. Cengeloglu Y., Tor A., Ersoz M., and Arslan G.(2006), “Removal of nitrate from aqueous solution by using red mud”, Sep. Purif. Technol. 51, pp. 374- 378.
29. Genç-Fuhrman H., Tjell J.C., and McConchie D.(2005), “Arsenate removal from water using sand-red mud columns”, Water Res. 39, pp. 2944-2954. 30. Gupta V.K., Ali I., and Saini V.K.(2004), “Removal of chlorophenols from
wastewater using red mud: An aluminum industry waste, Environ. Sci.
Technol. 38, pp. 4012-4018.
31. Gupta V.K., Gupta M., and Sharma S.(2001), “Process development for the removal of lead and chromium from aqueous solutions using red mud -
32. Gupta V.K. and Sharma S.(2002), “Removal of cadmium and zinc from aqueous solutions using red mud”, Environ. Sci. Technol. 36, pp. 3612- 3617.
33. Gupta V.K., Suhas, Ali I., and Saini V.K.(2004), “Removal of rhodamine B, fast green, and methylene blue from wastewater using red mud, an aluminum industry waste”, Ind. Eng. Chem. Res. 43, pp. 1740–1747.
34. Gyorgy Banvolgyi, Shenior Process Consultant, Budapest, Hungary, Dewatering (1998), disposal and utilization of red mud: state of tha art and emerging technologies.
35. H. Genç J.C., Tjell D., McConchie, and Schuiling O.(2003), “Adsorption of arsenate from water using neutralized red mud”, J. Colloid Interface Sci. 264, pp. 327-334.
36. Han Liu, Shubo Deng, et al., (2010),” Preparation of Al-Ce hybrid adsorbent and its application for defluoridation of drinking water”, Journal of
Hazardous Materials179, 424-430.
37. Hannachi Y., Shapovalov N.A., and Hannachi A.(2010), “Adsorption of nickel from aqueous solution by the use of low-cost adsorbents”, Korean J.
Chem. Eng. 27, pp. 152-158.
38. Kosmulski M.(2006), The pH- dependent surface science charging and the point of zero charge. III updated. J. of Colloid and Interface Sci., 298: 730- 741
39. Liu C-J., Li Y-Z., Luan Z-K., Chen Z.Y., Zhang Z-G., and Jia Z-P.(2007), “Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud”, J. Environ. Sci. 19, pp. 1166-1170.
40. Ló pez E., Soto B., Arias M., Núnez A., Rubinos D., and Barral M.T.(1998), “Adsorbent properties of red mud and its use for wastewater treatment”,
41. Maliyekkal S.M., Shukla S., Philip L., Nambi I.M.(2008), “Enhanced fluoride removal from dinking water by magnesia amended activated alumina granules”, Chem.Eng, J.140, 183-192
42. Mohapatra M., Anand S., Mishra B.K., Dion E. Giles, Singh P.(2009), “Review of fluoride removal from drinking wate”, Journal of Environmental
Management 91, 67-77
43. Namasivayam C., and Arasi D.J.S.E.(1997), “Removal of congo red from wastewater by adsorption onto waste red mud”, Chemosphere 34, pp. 401- 417.
44. Namasivayam C., Yamuna R.T., and Arasi D.J.S.E.(2001), “Removal of
acid violet from wastewater by adsorption on waste red mud”, Environ.
Geol. 41, pp. 269-273.
45. Nan Chen, Zhenya Zhang, Chuanping Feng, Miao Li, (2010), “An excellent fluoride sorption behavior of ceramic adsorbent”, Journal of Hazardous
Materials, 183, pp.460-465.
46. Pradhan J., Das S.N., and Thakur R.S.(1999), “Adsorption of hexavalent chromium from aqueous solution by using activated red mud”, J. Colloid
Interface Sci.217, pp. 137-141.
47. Sahu R.C., Patel R., and Ray B.C.(2010), “Utilization of acti-vated CO2- neutralized red mud for removal of arsenate from aqueous solutions”, J.
Hazard. Mater.179, pp. 1007-1013.
48. Sakar M., Banerjee A., Pramanick P.P., Sarkar A.R.(2006), “Use of laterite
for the removal of fluoride from contaminated drinking water”, J. Colloid
Interface Sci.302, pp.432-441
49. Shi L., Peng X., Luan Z., Wei N., Wang Q., and Zhao Y.(2009), “Use of activated red mud to remove phosphate and heavy metals from the effluent of biologically treated swine wastewater”, Huanjing Kexue Xuebao/Acta
50. Tor A. and Cengeloglu Y.(2006), “Removal of congo red from aqueous solution by adsorption onto acid activated red mud”, J. Hazard. Mater.138, pp. 409-415.
51. Tor A., Cengeloglu Y., Aydin M.E., and Ersoz M.(2006), “Removal of phenol from aqueous phase by using neutralized red mud”, J. Colloid
Interface Sci. 300, pp. 498-503.
52. Tor A., Cengeloglu Y., and Ersoz M.(2009), “Increasing the phenol adsorption capacity of neutralized red mud by application of acid activation procedure”, Desalination 242, pp. 19–28.
53. Tsakiridis, P.E, Agatzini-Leonardous, S., P-Oustadakis (2004), “Red mud addition in raw meal for production of Portland ciment clinker”, Journal of
hazardous Materials, B 116, pp 103-110.
54. Vaclavikova M., Misaelides P., Gallios G., Jakab-sky S., and Hredzak S.(2005), “Removal of cadmium, zinc, copper and lead by red mud, an iron oxides containing hydrometallurgical waste”, Stud. Surf. Sci. Catal. 155, pp. 517–525.
55. Wei N., Luan Z-K., Wang J., Shi L., Zhao Y., and Wu J-W.(2009), “Preparation of modified red mud with aluminum and its adsorption characteristics on fluoride removal”, Chin. J. Inorg. Chem. 25, pp. 849–854. 56. Zhang S., Liu C., Luan Z., Peng X., Ren H., and Wang J.(2008), “Arsenate
removal from aqueous solutions using modified red mud”, J. Hazard.
Mater. 152 , pp. 486–492.
57. Zhu C., Luan Z., Wang Y., and Shan X.(2007), “Removal of cadmium from aqueous solutions by adsorption on granular red mud (GRM)”, Sep.
Purif. Technol. 57, pp. 161–169.