- hiệu quả cao khụng tạo ra chất
b.Phương phỏp nghiờn cứu
Cỏc phương phỏp thực nghiệm bao gồm: - Chế tạo vật liệu hấp phụ
- Xỏc định tớnh chất bề mặt và cấu trỳc vật liệu đó chế tạo được bằng kớnh hiển vi điện tử quột (SEM), nhiễu xạ tia X, đo BET (Brunauer-Emmet-Teller, phương phỏp hấp phụ và giải hấp phụ nitơ)
- Nghiờn cứu động học của quỏ trỡnh hấp phụ asen trờn vật liệu đó chế tạo - Nghiờn cứu loại bỏ asen trong nước ra khỏi vật liệu đó chế tạo
2.2. Hoỏ chất, dụng cụ
a. Hoỏ chất
* Dung dịch As(III) chuẩn 1(g/l): cõn chớnh xỏc 1,320 gam As2O3 tinh khiết phõn tớch, cho vào bỡnh định mức 1000 ml; cho 10 ml dung dịch NaOH 10%, lắc đều cho đến khi tan hết. dựng dung dịch HCl 1:1 axit hoỏ dung dịch đến phản ứng axit sau đú thờm nước cất đến vạch định mức. Dung dịch bảo quản trong chai nhựa PP hoặc PE.
* Dung dịch As(V) chuẩn 1 (g/l): cõn chớnh xỏc 4,16 gam Na2HasO4.7H2O, cho vào bỡnh định mức 1000 ml, cho khoảng 100ml nước cất lắc cho tan và định mức tới vạch. Dung dịch bảo quản trong chai nhựa PP hoặc PE.
* KMnO4 tinh khiết hoỏ học: cõn 11,8530 gam KMnO4 trờn cõn phõn tớch, hoà tan trong nước cất cú thờm 2 ml H2SO4 đặc (98,8%). sau đú cho vào bỡnh định mức 1000 ml và định mức bằng nước cất đờn vạch. bảo quản dung dịch trong chai thuỷ tinh sẫm màu cú nỳt kớn.
* FeSO4.7H2O tinh khiết hoỏ học: cõn 62,5525 gam FeSO4.7H2O trờn cõn phõn tớch, hoà tan trong 200 ml H2SO4 10%. sau đú cho vào bỡnh định mức 1000 ml và định mức bằng nước cất đến vạch.
* Dung dịch KI 10%: cõn 10 gam KI tinh khiết hoỏ học, hoà tan trong cốc với 30 ml nước cất, rồi cho vào bỡnh định mức 100 ml đó trỏng rửa bằng nước cất. trỏng rửa cốc cõn 3 lần rồi thờm nước cất đến vạch định mức, đậy nỳt bỡnh, lắc đều. dung dịch KI pha xong đựng trong chai màu, cú nỳt kớn, trỏnh ỏnh sỏng.
* Dung dịch SnCl2 bóo hoà: cõn 50 gam SnCl2.2H2O tinh khiết hoỏ học cho vào 100 ml HCl đặc (~36%). Để nguyờn trong 2 ngày cho đến khi phản ứng dừng hẳn, chỳ ý lượng Sn phải luụn dư để tồn tại dạng SnCl2, dung dịch được bảo quản trong bỡnh thuỷ tinh cú nỳt kớn.
* Giấy tẩm Pb(CH3COO)2: cõn 10 gam Pb(CH3COO)2 tinh khiết hoỏ học, hoà tan trong 100 ml nước cất. Dung dich pha xong được tẩm đều lờn giấy lọc, để khụ tự nhiờn. Giấy tẩm Pb(CH3COO)2 được cắt với kớch thước 50ì50 mm và bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu.
* Giấy tẩm HgBr2: hoà tan 5 gam HgBr2 trong 100 ml cồn 95 %. Dung dịch pha xong được tẩm đều lờn giấy lọc, để khụ tự nhiờn. Giấy tẩm HgBr2 được cắt với kớch thước 3ì150 mm và bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu, kớn.
* Dung dịch HCl 1:2: được pha từ dung dịch HCl đặc với tỷ lệ thể tớch HCl đặc và nước cất là 1:2. Dung dịch pha xong được đựng trong lọ thuỷ tinh.
* Dung dich NaOH 5 M: cõn 200 gam NaOH tinh khiết hoỏ học hoà tan từ từ trong 800 ml nước cất khụng chứa CO2, khuấy cho tan hết, để nguội và định mức thành 1 lit bằng nước cất. Dung dịch được bảo quản trong chai nhựa nỳt kớn.
* Kẽm hạt tinh khiết hoỏ học.
b. Dụng cụ
- Cõn phõn tớch Adventuer tm ohaus, Thuỵ sỹ. - pH meter, giấy chỉ thị pH
- Mỏy khuấy từ HC 502 (Anh).
- Mỏy nhiễu xạ tia X - D8 advance – bruker
- Mỏy chụp SEM ( Scanning electron microscopy)– JEOL-5300 (Nhật bản) - Xỏc định diện tớch bề mặt bằng phương phỏp BET(Brunauer emmet teller)- mỏy SA của hóng COULTER (Mỹ)
- Tủ hỳt, tủ sấy, mỏy lắc
- Bỡnh định mức (50, 100, 250, 500, 1000 ml), bỡnh nún 250 ml - Pipet: 1, 2, 5, 10, 25, 50 ml
- Ống đong: 100, 200, 500, 1000 ml - Giấy lọc băng xanh, phễu …
2.3. Phõn tớch asen bằng phương phỏp thuỷ ngõn bromua [10]
*Nguyờn tắc: Dựa trờn phản ứng tạo phức màu vàng nõu giữa asin(AsH3) và HgBr2 AsO43- + 2 I- + 4 H+ = AsO33- + I2 + 2 H2O
AsO33- + Zn + 14 H+ = 2AsH3 + Zn2+ + 4 H2O AsH3 + 3 HgBr2 = As(HgBr)3 (vàng nõu) + 3 HBr
Đầu tiờn chuyển toàn bộ lượng asen trong mẫu về asen(III) bằng KI trong mụi trường axit, sau đú được hidro mới sinh (Zn + HCl) khử As(III) thành asin. AsH3 sinh ra sẽ bay lờn qua giấy tẩm chỡ axetat để loại bỏ H2S, tiếp theo asin phản ứng với HgBr2được tẩm trờn giấy lọc làm giấy tẩm HgBr2 chuyển từ màu trắng sang màu vàng nõu.
* Quy trỡnh phõn tớch: Lấy 50ml mẫu vào bỡnh định mức 100ml, thờm 25ml HCl 1:2, 1ml KI 10%. Để yờn trong 15 phỳt để khử toàn bộ As(V) về As(III), lượng I2 giải phúng ra làm dung dịch cú màu vàng. Nhỏ 2-3 giot SnCl2 bóo hoà, để yờn trong 5 phỳt để khử I2 về I- làm dung dịch mất màu vàng. Cho vào 3 gam Zn hạt tinh khiết, quấn nhanh giấy tẩm chỡ axetat vào phần trờn của bỡnh rồi nỳt bỡnh bằng nỳt cao su chứa giấy tẩm. Để yờn trong 60phỳt, lấy giấy tẩm HgBr2 ra đo chiều cao của vệt màu từ đú tớnh ra hàm lượng asen trong mẫu phõn tớch.
* Xõy dựng đường chuẩn xỏc định nồng độ asen
-Số liờu xõy dựng đường chuẩn asen biểu diễn sự phụ thuộc của chiều cao vệt màu vào nồng độ asen trong khoảng nồng độ c < 100 (ppb) như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 5. Số liệu xỏc định asen trong khoảng nồng độ c < 100 (ppb)
C(ppb) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 h(mm) 1,7 2,5 2,9 4,1 5,6 7,3 8,6 9,4 10,6 11,5
Hỡnh 7. Đường chuẩn xỏc định asen trong khoảng nồng độ c <100ppb.
-Số liờu xõy dựng đường chuẩn và đồ thị sự phụ thuộc của chiều cao vệt màu vào nồng độ asen trong khoảng nồng độ c >100 (ppb) như sau:
Bảng 6. Số liệu xỏc định asen trong khoảng nồng độ c >100ppb
y = 0,1201x + 0,9559R2 = 0,9915 R2 = 0,9915 0 2 4 6 8 10 12 14 0 20 40 60 80 100 nồng độ asen (ppb) c h iều c a o (m m )
C(ppb) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 h(mm) 12,3 21,2 29,5 34,2 41,3 48,56 55,7 59,3 65,5 68,3 y = 0,0627x + 9,0907 R2 = 0,9891 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 200 400 600 800 1000 1200 nồng độ asen (ppb) c h iều c a o (m m )
Hỡnh 8. Đường chuẩn xỏc định asen trong khoảng nồng độ c >100ppb.
2.4. Cỏc phương phỏp thực nghiệm
2.4.1. Chế tạo vật liệu ụxit hỗn hợp Fe– Mn (gọi là VL1)
- Cho 400 ml dung dịch KMnO4 0,75 M vào cốc 1000 ml, và khuấy đều, nhỏ từ từ 400 ml dung dịch FeSO4 2,25 M vào dung dịch trờn.
- Điều chỉnh dung dịch thu được đến pH = 7 - 8 bằng dung dịch NaOH 5 M - Tiếp tục khuấy trong 2 tiếng
- Để lắng trong 12 giờ - Rửa bằng nước cất 2 lần - Lọc bằng giấy lọc băng xanh
- Sấy khụ vật liệu ở 1050C trong vũng 4 tiếng
- Nghiền nhỏ vật liệu, vật liệu thu được cú màu nõu, được bảo quản trong lọ khụ cú nỳt kớn.
2.4.2. Chế tạo vật liệu ụxit hỗn hợp Fe-Mn mang trờn than hoạt tớnh(gọi là VL2) VL2)
* Chuẩn bị than hoạt tớnh
Than hoạt tớnh Trà Vinh cú kớch thước đồng đều khoảng 3mm được rửa sạch bằng nước. Ngõm vào dung dịch axit HCl 1:4 trong thời gian 12 giờ, sau đú than được rửa sạch nhiều lần bằng nước cất. Để khụ, lại ngõm than trong dung dịch NaOH 0,01N trong 12 giờ, rồi than được rửa lại bằng nước cất tới mụi trường trung tớnh (pH=7). Cuối cựng than được làm khụ, sấy ở 1000C trong 3 giờ.
* Cố định vật liệu ụxit hỗn hợp Fe– Mn trờn than hoạt tớnh
- Cho 50 gam than hoạt tớnh đó được chuẩn bị trờn vào cốc 250ml - Rút vào cốc 70 ml KMnO4 0,75 M khuấy đều
- Rút tiếp vào cốc 70 ml dung dịch FeSO4 2,25 M khuấy đều cho phản ứng xảy ra hoàn toàn
- Điều chỉnh dung dịch thu được đến pH = 7 – 8 bằng dung dịch NaOH 5 M. - Khuấy trong 2 tiếng và để lắng 12 tiếng
- Lọc lấy kết tủa, sấy khụ ở 1050C trong 4 giờ.
- Lấy than ra rửa lại cho sạch ion sunfat bỏm trờn bề mặt (thử bằng ion Ba2+) - Sấy khụ lại vật liệu ở 1050C trong 2 giờ.
- Bề mặt vật liệu cú màu hơi nõu, được bảo quản trong lọ khụ cú nỳt kớn.
2.4.3. Khảo sỏt khả năng hấp phụ tĩnh của VL1 đối với As(III)