i h gi h i 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử dỤ d 7 À b y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · khái niệm...

27
I H GI H I TRƢỜN Ọ O Ọ T NN ----------------------- PM N ÙN NN ỨU SỬ DỤN DTOMT VÀ TRO BY Ể ẤP PỤ d VÀ Pb TRON ẤT VÀ NƢỚ Ô NỄM Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62440303 H M I H H MI RƯỜG

Upload: others

Post on 07-Jan-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

I H GI H I

TRƢỜN Ọ O Ọ T N N

-----------------------

P M N ÙN

N N ỨU SỬ DỤN D TOM T VÀ TRO B Y Ể

ẤP P Ụ d VÀ Pb TRON ẤT VÀ NƢỚ Ô N ỄM

Chuyên ngành: Môi trường đất và nước

Mã số: 62440303

H M I H H M I

RƯỜ G

H I, ĂM 2016

Page 2: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

ông trình được hoàn thành tại: hoa Môi trường - rường H

hoa học ự nhiên - H uốc gia Hà ội

gười hướng dẫn khoa học:

1. PG . H. guyễn Xuân Hải

2. . guyễn Xuân hành

Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

uận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp ại học uốc gia chấm

luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

vào hồi giờ ngày tháng năm 20...

ó thể tìm hiểu luận án tại:

- hư viện uốc gia Việt am

- Trung tâm Thông tin - hư viện, ại học uốc

gia Hà ội

Page 3: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

1

MỞ ẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

nhiễm môi trường do chất thải không được xử lý triệt để xuất

hiện ở tại nhà máy, làng nghề tái chế,...Các chất thải có chứa KLN

khi xâm nhập vào đất và nước và dễ dàng tham gia vào chuỗi thức

ăn, thông qua đó các sẽ đi vào cơ thể động - thực vật và tới con

người.

rên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu sử tro bay và

điatomit để biến tính tạo thành vật liệu có khả năng hấp phụ cao ứng

dụng trong hấp phụ trong môi trường đất và nước. Ở nước ta đã

có một số nghiên cứu ứng dụng sử tro bay và điatomit làm vật liệu

biến tính tuy nhiên các nghiên cứu chỉ dựng lại các mục đích khác

nhau như tạo zeolit, tạo cột xử lý nước hay sử dụng dạng nguyên bản

để xử lý ô môi trường chưa có nghiên cứu cụ thể về quy trình biến

tính và kháo sát khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính để đưa ra

hướng sử dụng trong xử lý ô nhiễm trong môi trường đất và nước.

Xuất phát từ các căn cứ trên đề tài luận án: “Nghiên cứu sử dụng

điatomit và tro bay để hấp phụ Cd và Pb trong đất, nước bị ô nhiễm”

được thực hiện nhằm nghiên cứu quy trình biến tính để tạo vật liệu có khả

năng hấp phụ cao từ nguồn tro bay và điatomit có sẵn ở Việt am.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- ghiên cứu tính chất hóa, lý cơ bản của điatomit (Hòa ộc-Phú

Yên) và ro bay ( hà máy nhiệt điện Phả ại)

- ghiên cứu sử dụng điatomit (Hòa ộc-Phú Yên) và Tro bay

( hà máy nhiệt điện Phả ại) để tạo vật liệu biến tính có khả năng hấp

phụ cao để xử lý ô nhiễm (Pb, d) trong môi trường đất và nước.

- hảo sát khả năng hấp phụ d, Pb trong mẫu đất ô nhiễm tự

nhiên và mẫu nước được gây ô nhiễm nhân tạo của vật liệu điatomit,

tro bay trước và sau biến tính.

Page 4: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

2

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.1. Ý nghĩa khoa học

ề tài luận án đã làm sáng tỏ các tính chất hóa lý cơ bản của

điatomit và tro bay, quá trình biến tính 2 vật liệu này để tạo thành các

vật liệu có khả năng hấp phụ ( d, Pb) cao. ồng thời đánh giá

khả năng hấp phụ KLN (Cd, Pb) trong đất và nước ô nhiễm của 2 vật

liệu này trước và sau biến tính nhằm cung cấp cơ sở khoa học về ứng

dụng của điatomit và tro bay biến tính trong xử lý ô nhiễm KLN (Pb,

Cd) môi trường đất và nước.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn.

- Xây dựng được quy trình đơn giản, dễ thực hiện ở điều kiện

nước ta để biến tính tạo vật liệu có khả năng hấp phụ cao từ điatomit

và tro bay.

- ản phẩm biến tính cho khả năng hấp phụ cao, được thử nghiệm

khả năng hấp phụ ( d và Pb) đối với đất và nước ô nhiễm với

lượng vật liệu sử dụng khác nhau đã mở ra hướng mới trong xử lý ô

nhiễm (Pb và d) trong môi trường đất và nước.

4. Những đóng góp mới

- ã nghiên cứu quy trình biến tính điatomit Hòa ộc (D-HL) và

tro bay hà máy hiệt điện Phả ại (T-PL) tạo thành sản phẩm có

khả năng hấp phụ cao để sử dụng trong xử lý ô nhiễm KLN Pb và Cd.

- ã khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng ( d, Pb) trong mẫu

đất ô nhiễm tự nhiên tại làng nghề tái chế thôn ông Mai, xã hỉ

ạo, Văn âm, Hưng Yên và với nước được gây ô nhiễm nhân tạo

Pb và Cd của vật liệu điatomit và tro bay trước và sau biến tính.

Page 5: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

3

ƢƠN 1. TỔN QU N TÀ L ỆU

1.1. Tổng quan về kim loại nặng ( LN)

1.1.1. Khái niệm KLN

ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

sử dụng nhiều về là:

uan điểm thứ nhất cho rằng là các kim loại có tỉ trọng lớn

hơn 5, bao gồm: s (tỉ trọng 5,72), g (tỉ trọng 10,5), Bi (tỉ trọng

9,8), d (tỉ trọng 9,6), o (tỉ trọng 8,9), u (tỉ trọng 8,96), r (tỉ

trọng 7,1), Fe (tỉ trọng 7,87), Hg (tỉ trọng 13.52), Mn (tỉ trọng 7,44),

i (tỉ trọng 8,9), Pb (tỉ trọng 11,34), Zn (tỉ trọng 7,10)... rong số các

nguyên tố này có một số nguyên tố cần cho dinh dưỡng cây trồng, ví

dụ: Mn, o, u, Zn, Fe,... ác nguyên tố này được cây trồng cần với

hàm lượng nhỏ, gọi là nguyên tố vi lượng, nếu hàm lượng cao sẽ gây

độc cho cây trồng (V. Prasad M. N., 1974)).

uan điểm thứ hai theo quan điểm độc tố học cho rằng là

các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề về môi trường. heo

quan điểm này các nguyên tố sau được xem là : u, Zn, Pb, d,

Hg, i, r, o, Vn, i, Fe, Mn, g, n, s, e. ó 3 nguyên tố được

quan tâm nhiều là Pb, Hg, d. Hiện nay người ta chưa biết được vai

trò sinh thái của 3 nguyên tố này, tuy nhiên nếu dư thừa một lượng

nhỏ 3 nguyên tố này thì tác hại rất lớn (Rainbow, 1985; Hopkin,

1989; Bryan & Langston, 1992).

ần phân biệt thuật ngữ và nguyên tố vi lượng, nguyên tố vi

lượng gồm 7 nguyên tố mà thực vật cần với số lượng nhỏ như u,

Zn, Mn, Mo, B, Fe, l. huật ngữ nguyên tố vi lượng không có

nghĩa là các nguyên tố này tồn tại với số lượng nhỏ trong đất.

1.1.2. Tính độc hại của KLN

hiều tác giả đã chỉ ra rằng tính độc của các trong đất

không phụ thuộc vào hàm lượng tổng số của nó mà phụ thuộc vào

Page 6: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

4

dạng di động, bị thay đổi phụ thuộc vào sự biến đổi các điều kiện của

môi trường xung quanh gây ra bởi các quá trình ở vùng rễ hay tác

động của các hoạt động canh tác như bón lân, chất hữu cơ, vôi và các

chất điều hoà khác.

ể đánh giá mức độ độc hại của kim loại nặng trên quan điểm

độc tố học, hàm lượng trong đất có thể phân thành hai mức, đó

là hàm lượng "nền" (background level) và hàm lượng vượt quá hàm

lượng "nền" (excessive background level). Hàm lượng nền của

trong đất được xem là hàm lượng thông thường của đó trong

các điều kiện tự nhiên của đất, liên quan chủ yếu với nguồn gốc phát

sinh tự nhiên (đá mẹ, điều kiện hình thành đất,...).

ác nước trên thế giới đã đưa ra quy định giới hạn hàm lượng

đối với đất dùng cho mục đích nông nghiệp. Mục tiêu của giới

hạn này, ở hầu hết các nước, là bảo vệ năng suất của đất, môi trường

và sức khoẻ con người cũng như động vật.

Hiện nay nước ta đã có quy chuẩn đối với trong môi trường

đất ( uy chuẩn Việt am QCVN 03-MT:2015/BTNMT).

1.1.3. Nguồn KLN trong đất

ó 2 nguồn chính là từ phong hoá đá hình thành đất và hoạt động nhân sinh.

1.1.4. Sự cố định, biến đổi và khả năng chuyên hoá KLN trong đất

ự cố định, biến đổi và khả năng chuyển hóa trong đất phụ

thuộc vào các yếu tố sau:

- hả năng hoà tan và các ion tự do trong dung dịch

- rao đổi ion, hấp phụ và hấp phụ hoá học

- ạo phức và chelát

- hả năng chuyển hoá, rửa trôi và di chuyển

1.1.5. Ô nhiễm KLN (Pb và Cd) ở Việt Nam

ác nguồn gây ô nhiễm (Pb và d) gồm:

- guồn tự nhiên

- nhiễm Pb và d do hoạt động nông nghiệp

- nhiễm Pb và d do hoạt động làng nghề

Page 7: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

5

- nhiễm Pb và d do hoạt động công nghiệp và đô thị

1.2. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý LN (Pb và d) trong

đất, nƣớc

ác phương pháp xử lý ô nhiễm trong đất được trình bày ở

sơ đồ hình 1.1

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ phục hồi đất ô nhiễm Pb và d

(Martin và Ruby, 2004)

rong một vài năm trở lại đây có nhiều nghiên cứu để giải quyết các

điểm ô nhiễm kim loại theo phương pháp hấp phụ cố định, hút thu sinh

học. ác nghiên cứu chủ yếu tập trung phát triển các tập đoàn cây trồng

có khả năng hút thu và tích lũy kim loại (dương xỉ, cỏ vetiver, lau sậy,…).

Ở một cách tiếp cận khác, các loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên

hay tổng hợp nhân tạo có đặc tính hấp phụ mạnh các kim loại cũng

được nghiên cứu và bón cho đất nhằm cố định và giảm sự di động của

các kim loại, cũng như sử dụng các nguồn khoáng sét để chế tạo các cột

lọc nước để loại bỏ trong nước.

rong khi các biện pháp tách bỏ và cách ly chưa thể áp dụng

trong điều kiện hiện tại, các tập đoàn cây xử lý và hút thu kim loại

chưa thể nhân rộng, thì việc sử dụng các vật liệu hấp phụ mặc dù

chưa thể giải quyết triệt để nguy cơ từ các kim loại, nhưng ít nhất nó

cũng hạn chế sự lan rộng khu vực ô nhiễm. ác loại vật liệu hấp phụ

tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo sử dụng để cố định kim loại trong đất,

trong nghiên cứu này sử dụng hai vật liệu là tro bay và điatomit được biến

tính để tăng khả năng cố định trong môi trường đất và nước.

Page 8: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

6

1.3. Tổng quan các vật liệu điatomit và tro bay

1.3.1. Điatomit

ác nước sản xuất điatomit lớn như Mỹ, an Mạch, Pháp, Hàn

uốc, Mêxicô, ây Ban ha, ức, rung uốc, hật Bản. ản lượng

của thế giới khoảng 2 triệu tấn/ năm.

ại Việt am, nguồn điatomit có trữ lượng 165 triệu tấn ( guyễn

hị Thanh Huyền và nnk, 2006). iatomtie tại mỏ Hoà ộc - Phú

Yên (Hoà ộc - xã An Xuân - huyện uy n -Phú Yên) có diện tích

202 ha, trữ lượng khai thác của mỏ được cấp phép 20 triệu tấn ( ông

ty cổ phần điatomit Việt am, 2014).

1.3.2. Tro bay

ro bay được sử dụng để nghiên cứu là sản phẩm thải loại thu được từ

quá trình đốt cháy than của các nhà máy điện. Ở nước ta các nhà máy

nhiệt điện (Phả ại, inh Bình, ghi ơn, Vũng ng,…) hàng năm

thải ra 3-7,6 triệu tấn tro bay ( iều ao hăng và nnk 2013)

Kết quả nghiên cứu của Phan Hữu uy uốc, 2011 trong thành

phần tro xỉ của hà máy hiệt điện Phả ại có 73% là tro bay.

Hiện nay tro, xỉ thải của hà máy hiệt điện Phả ại được thu

hồi để làm phụ gia cho ngành xây dựng như phụ gia bê tông đầm lăn,

phụ gia xi măng, gạch chưng áp, thạch cao… heo tính toán của

ông ty P hiệt điện Phả ại, mỗi năm các đơn vị này thu hồi, xử

lý khoảng 350.000 tấn tro, xỉ thải (Báo ông hương, 2015). hư

vậy hiện nay còn khoảng 87.000 tấn/năm tro, xỉ thải mỗi năm tại hà

máy hiệt điện Phả ại chưa được tái sử dụng.

1.4. Một số phƣơng pháp nâng cao hoạt tính của vật liệu hấp phụ

Các phương pháp nâng cao hoạt tính của vật liệu khoáng sét gồm có:

- Phương pháp nhiệt hóa

- Xử lý axít/kiềm hóa

- Hoạt hóa với các chất hoạt động bề mặt

- Phương pháp phủ bọc

- Zeolit hóa

- Phương pháp chèn lớp và tạo cột chống

Page 9: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

7

ƢƠN 2. Ố TƢƠN , NỘ DUN

VÀ P ƢƠN P ÁP N N ỨU

2.1. ối tƣợng nghiên cứu

2.1.1. Đất và nước dùng để thí nghiệm

2.1.1.1. Đất thí nghiệm ô nhiễm tự nhiên

ất sử dụng trong nghiên cứu là đất canh tác 1 vụ lúa và 1 vụ

màu được lấy ở tầng đất mặt trong ruộng trồng lúa trên địa bàn thôn

ông Mai, xã hỉ ạo, huyện Văn âm, tỉnh Hưng Yên.

2.1.1.2. Nước dùng để thí nghiệm

uá trình tiến hành thí nghiệm sử dụng nước ô nhiễm nhân tạo,

được gây ô nhiễm bởi hai KLN là chì (Pb) và cadimi (Cd). Dung

dịch Pb2+

và Cd2+

được pha từ dung dịch Pb( 3)2 và CdC2 trong

phòng thí nghiệm.

2.1.2. Vật liệu sử dụng nghiên cứu

Vật liệu điatomit sử dụng trong các thí nghiệm được lấy từ mỏ

điatomit Hòa Lộc – Phú Yên và vật liệu tro bay được sử dụng trong

các thí nghiệm được lấy từ Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2.

2.2. Nội dung nghiên cứu

- ánh giá các tính chất lý hóa học của điatomit Hòa ộc - Phú

Yên và tro bay Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại.

- Khảo sát khả năng biến tính điatomit và tro bay bằng phương

pháp thủy nhiệt ở môi trường kiềm, lựa chọn điều kiện biến tính tối

ưu (nồng độ kiềm, nhiệt độ và thời gian biến tính) để thu được vật

liệu có khả năng hấp phụ cao.

- ánh giá các tính chất lý hóa học của vật liệu điatomit và tro

bay sau khi biến tính.

- Thử nghiệm hấp phụ ( u, d) trên điatomit và tro bay

biến tính đối với mẫu đất, nước bị ô nhiễm.

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu, số liệu

Page 10: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

8

2.3.2. Phương pháp điều tra thực địa

- Phương pháp đánh giá nhanh nông thôn (RRA)

- ấy mẫu đất: Mẫu đất được lấy tại khu ruộng lúa phía sau khu

làng nghề (tọa độ vị trí lấy mẫu là: 20059'10,56"; 106

003'16,98").

2.3.3. Phương pháp phân tích

Phân tích đất và vật liệu theo các phương pháp thông dụng hiện

hành tại phòng Phân tích môi trường hoa Môi trường, rường ại

học hoa học ự nhiên, H GH .

2.3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm

2.3.4.1. Phương pháp điều chế vật liệu

a. Biến tính tro bay

Vật liệu tro bay (ký hiệu -PL) được biến tính theo phương pháp

biến tính thủy nhiệt ở môi trường kiềm mạnh. ui trình thí nghiệm

được trình bày như sau:

Cho 10g T-PL vào bình chịu nhiệt dung tích 250 ml, thêm vào

100 ml dung dịch NaOH với nồng độ khác nhau (1 N, 2 N, 3 N, 4 N,

5 N, 6 N), đậy nút có gắn sinh hàm ngược, quá trình này được tiến

hành trên máy khuấy từ ở nhiệt độ khác nhau (1000C, 150

0C, 200

0C,

2500C) trong thời gian khác nhau (1 h, 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h).

ung dịch sau khi khuấy từ được li tâm rửa bằng nước cất để loại bỏ

kiềm dư và các tạp chất. Phần rắn sau khi li tâm được sấy khô ở nhiệt

độ 1050C trong 2 h, sau đó nghiền nhỏ và rây qua rây 0,25 mm.

ác điều kiện thí nghiệm được thay đổi tuần tự, mẫu tổng hợp

được có diện tích bề mặt, E cao, quy trình tổng hợp đơn giản

được lựa chọn và bảo quản trong điều kiện khô và được sử dụng để

xác định cấu trúc, hình thái (X-ray, XR và EM) và một số tính

chất như diện tích bề mặt, CEC, pHKCl.

b. Biến tính điatomit

Vật liệu điatomit Hòa ộc (D-HL) dùng để điều chế vật liệu hấp

phụ theo quy trình: 10 g D-H được cho vào bình chịu nhiệt dung

Page 11: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

9

tích 250 ml. Thêm vào 100 ml dung dịch hỗn hợp của a H (2 N và

6 N) và Al(OH)3 (0,5 N; 1 N; 1,5 N; 2 N; 2,5 N; 3 N), đậy nút có gắn

sinh hàn ngược và khuấy từ gia nhiệt ở nhiệt độ (100oC; 150

oC;

200oC; 250

oC), trong và thời gian tổng hợp (1 h, 6 h; 12 h; 24 h; 48 h

và 72 h). au đó mẫu được chuyển sang nồi hấp cách thủy và giữ

trong 24 h ở nhiệt độ 90oC để thúc đẩy quá trình tái kết tinh sản

phẩm. Hỗn hợp được kết tinh được li tâm rửa bằng nước cất để loại

bỏ kiềm dư và các tạp chất. Phần rắn sau khi li tâm được sấy khô ở

nhiệt độ 1050C trong 2 h, sau đó nghiền nhỏ và rây qua rây 0,25 mm.

ác điều kiện thí nghiệm được thay đổi tuần tự, mẫu tổng hợp

được có diện tích bề mặt, E cao, quy trình tổng hợp đơn giản

được lựa chọn và bảo quản trong điều kiện khô và được sử dụng để

xác định cấu trúc, hình thái (X-ray, XR và EM) và một số tính

chất như diện tích bề mặt, CEC, pHKCl.

2.3.4.2. Đánh giá khả năng hấp phụ KLN (Pb, Cd)

a. Đối với mẫu đất bị ô nhiễm tự nhiên

Bước 1: ất ô nhiễm thực tế sau khi được phơi khô, giã nhỏ, loại

bỏ rễ cây và các tồn dư khác sẽ được trộn đều trước khi bố trí thí

nghiệm. ân đều vào các bát thí nghiệm với khối lượng là 200 g

(gồm có đất và vật liệu).

Bước 2: Trộn đất với % vật liệu D-HL, T-P trước và sau biến

tính theo tỷ lệ như sau: 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. hư vậy sẽ có 6

công thức thí nghiệm cho mỗi loại vật liệu với 3 lần lặp lại.

Bước 3: hêm nước cất vào các bát thí nghiệm cho đến bão hòa,

để khô tự nhiên, sau đó tưới nước đến bão hòa và để khô tự nhiên (lặp

lại ướt, khô 3 lần để đảm bảo vật liệu xâm nhập vào khe hở đất, tiếp xúc

nhiều với bề mặt đất).

Bước 4: Quá trình phân tích Cd và Pb

* Xử lý số liệu

Xác định hiệu quả tăng hấp phụ so với đối chứng theo công thức:

Page 12: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

10

H (%) =

*100%

rong đó: H (Hiệu quả tăng hấp phụ so với đối chứng); C0 (Lượng

hấp phụ của công thức đối chứng và Cx ( ượng hấp phụ trong đất khi

bổ sung thêm các mức vật liệu khác nhau).

b. Đối với mẫu nước gây ô nhiễm Pb và Cd

iến hành thí nghiệm với 1 g mẫu vật liệu D-HL, T-P trước và sau

biến tính cho vào 50 ml dung dịch Pb2+

và Cd2+

với các nồng độ được xác

định như sau:

+ ối với dung dịch Pb2+

: 2100, 2400, 2700, 3000, 3300, 3600 (mg/l).

+ ối với dung dịch d2+

: 100, 300, 600, 900, 1200, 1500 (mg/l).

Mỗi thí nghiệp hấp phụ Pb hay d sẽ có 6 công thức thí nghiệm

và 3 lần lặp lại. ho dung dịch vào bình tam giác đựng vật liệu, đem

lắc ở tốc độ 175 vòng/phút trong thời gian 2 giờ. au đó để yên qua

đêm, ly tâm tách phần dịch và lọc lại bằng giấy lọc. ấy phần dung

dịch thu được đem phân tích Pb và d bằng máy đo .

ử dụng đường đẳng nhiệt hấp phụ theo hai mô hình đẳng nhiệt

hấp phụ phổ biến nhất để mô tả trạng thái cân bằng hấp phụ là

phương trình angmuir và phương trình Freundlich để xác định dung

lượng hấp phụ và giải thích cơ chế của sự kết hợp ion d2+

và Pb2+

vào chất hấp phụ, ái lực tương đối của các ion đối với chất hấp phụ

2.3.5. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu

2.3.5.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

2.3.5.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.3.5.3. Phương pháp xác định diện tích bề mặt

2.3.5.4. Phương pháp hấp phụ

Page 13: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

11

ƢƠN 3. ẾT QUẢ N N ỨU VÀ T ẢO LUẬN

3.1. ác tính chất cơ bản của vật liệu hấp phụ

3.1.1. Các tính chất cơ bản của điatomit Hòa Lộc (D-HL)

iatomit Hòa Lộc - Phú Yên có pHKCl = 3,71 mang tính axít,

CEC là 59 Cmol+/kg (được ký hiệu là D-HL). Thành phần cấp hạt cát

chiếm chủ yếu với 68,2%, cấp hạt sét chiếm 16,7% và cấp hạt limon

chiếm 15,1%. D-HL chứa nhiều oxit silic (62,4%) nên thích hợp cho

việc tạo vật liệu có khả năng hấp phụ cao.

3.1.2. Các tính chất cơ bản của tro bay Phả Lại (T-PL)

Tro than bay được lấy từ Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 có pHKCl

= 8,31 mang tính kiềm, CEC là 30 Cmol+/kg (được ký hiệu là T-PL).

Thành phần hóa học chủ yếu là i 2 (chiếm 42%), l2O3 (chiếm

19,38%) và các thành phần khác.Tro bay cũng là một vật liệu có thành

phần oxit sillic cao (chiếm 42%) thích hợp cho việc biến tính tạo

thành vật liệu có khả năng hấp phụ cao.

3.2. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu từ điatomit òa Lộc (D-HL)

3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và Al(OH)3

Bảng 3.3: Mối quan hệ giữa nồng độ NaOH/Al(OH)3 với

CEC của D-HL

Mẫu D-HL

(M0)

Nồng độ NaOH/Al(OH)3

6/0,5

(M1)

6/1

(M2)

6/1,5

(M3)

6/2

(M4)

6/2,5

(M5)

6/3

(M6)

CEC (Cmol+/kg) 59 210 195 195 205 200 190

3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy từ

Bảng 3.4: Mối quan hệ giữa nhiệt độ với CEC của vật liệu

Mẫu D-HL

(M0)

Nhiệt độ

1000C

(M1)

1500C

(M2)

2000C

(M3)

2500C

(M4)

CEC (Cmol+/kg) 59 200 185 210 200

3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy từ

Bảng 3.5: Thời gian khuấy từ và giá trị CEC của vật liệu

Mẫu D-HL

(M0)

Thời gian

1 h 6 h 12 h 24 h 48 h 72 h

CEC (Cmol+/kg) 59 200 200 190 215 210 210

Page 14: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

12

Từ những nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình

thành vật liệu từ D-H rút ra được sơ đồ quy trình tổng hợp như sau:

Hình 3.5: Sơ đồ quy trình biến tính vật liệu điatomit

ây là quy trình đơn giản, không yêu cầu cao việt thiết bị cũng

như vật liệu cho quá trình tổng hợp vật liệu từ D-HL. Quá trình tổng

hợp này có hiệu suất tương đối cao, có thể đạt được là hơn 80%.

3.3.4. D-HL biến tính và sự thay đổi các tính chất lý hóa học

của D-HL

Tính chất của D-HL sau khi biến tính được thể hiện ở bảng 3.9

Bảng 1.9: Tính chất của vật liệu D-HL trƣớc và sau khi biến tính

STT Chỉ tiêu ơn vị Giá trị

Ban đầu Sau biến tính

1 pHKCl 3,71 9,21

2 CEC Cmol+/kg 59 200

3 Diện tích bề mặt m2/g 41,15 93,69

3.3. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu từ tro bay Nhà máy Nhiệt điện

Phả Lại (T-PL)

3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ kiềm

ản phẩm biến tính

hoáng điatomit thô

Xử lý sơ bộ

( ghiền và rây qua rây 0,25mm)

ung dịch a H/ l( H)3 =6 N:0,5 N

khuấy từ trong 1 giờ tại 1000C

Rửa nước cất, li tâm tách kiềm

ấy ở 1050C trong 2h

un cách thủy trong 24 giờ tại 900C

ghiền và rây qua rây 0,25mm

Page 15: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

13

Bảng 3.10: Mối quan hệ giữa nồng độ NaOH với CEC của

T-PL biến tính

Mẫu Nồng độ NaOH

T-PL 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N

CEC (Cmol+/kg) 30 110 120 180 120 110 110

3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian khuấy từ

Bảng 3.1: Mối tƣơng quan giữa thời gian khuấy từ với CEC của

T-PL biến tính

Mẫu Thời gian (h)

T-PL 1 6 12 24 48

CEC (Cmol+/kg) 30 35 80 115 185 85

3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy từ

Bảng 3.2: Mối tƣơng quan giữa nhiệt độ khuấy từ và CEC của

T-PL biến tính

Mẫu T-PL Nhiệt độ (

0C)

1000C 150

0C 200

0C 250

0C

CEC (Cmol+/kg) 30 170 160 160 120

Từ các thí nghiệm, quy trình tối ưu được lựa chọn theo sơ đồ sau:

Hình 3.12: Sơ đồ quy trình biến tính vật liệu T-PL

ây là công thức điều chế tương đối đơn giản, hiệu suất của quá

trình là 75% do một lượng tro bay bị mất trong quá trình ly tâm rửa

kiềm. Hiệu suất này thấp hơn so với quá trình điều chế D-HL vì T-

ro bay nhà máy nhiệt điện Phả ại

Xử lý sơ bộ

(rây qua rây 0,25mm)

ung dịch a H 3 và

khuấy từ trong 24 giờ tại 1000C

Rửa nước cất, li tâm tách kiềm

ấy ở 1050C trong 2h

ghiền và rây qua rây 0,25mm

ản phẩm biến tính

Page 16: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

14

PL nhẹ hơn D-HL nên trong quá trình rửa kiềm lượng T-PL bị rửa

theo nước nhiều hơn.

3.3.4. T-PL biến tính và những thay đổi về tính chất lý hóa học

Bảng 3.15: Các tính chất cơ bản của vật liệu T-PL trƣớc và sau

khi biến tính

STT Chỉ tiêu ơn vị Giá trị

Ban đầu Sau biến tính

1 pHKCl - 8,31 9,04

2 CEC Cmol+/kg 30 170

3 Diện tích bề mặt m2/g 1,35 42,54

3.4. ết quả thử nghiệm vật liệu hấp phụ KLN d, Pb trong đất ô nhiễm

3.4.1. Các tính chất cơ bản của đất dùng để thí nghiệm

Bảng 3.16: Tính chất hóa học của đất ô nhiễm (tầng đất 0-30 cm)

TT pH CEC

Cmol+/kg)

Pb (mg/kg) Cd (mg/kg)

pHKCl pHH2O Tổng số Di động Tổng số Di động

1 4,21 5,22 11,1 1.281,1 118,81 9,51 2,85

QCVN

03- 2015 - - - 70 - 2 -

3.4.2. Hiệu suất hấp phụ Pb và Cd trong môi trường đất của vật

liệu D-HL trước và sau biến tính

3.4.2.1. Hiệu suất hấp phụ Pb và Cd trong môi trường đất của

vật liệu D-HL trước biến tính

a. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Pb

Hiệu suất hấp phụ của hỗn hợp (đất + % vật liệu) ở các tỷ lệ phối

trộn khác nhau biến thiên theo một quy luật nhất định: hiệu suất hấp

phụ tăng dần khi lượng vật liệu bổ sung vào đất tăng dần theo các tỷ

lệ. hi bổ sung 3% vật liệu thì hiệu suất hấp phụ đạt 37,65% và khi

bổ sung ở các mức 4 và 5% thì hiệu suất tăng không đáng kể, chứng

tỏ sự hấp phụ bắt đầu đến mức bão hòa và hiệu suất hấp phụ cao nhất

ở mức 38,01%.

b. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Cd

Hiệu suất hấp phụ của hỗn hợp (đất + % vật liệu) ở các tỷ lệ phối

trộn khác nhau tăng dần khi lượng vật liệu bổ sung vào đất tăng dần

theo các tỷ lệ. uy nhiên, đến mức bổ sung 3% thì hiệu suất tăng

Page 17: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

15

không đáng kể, chứng tỏ sự hấp phụ bắt đầu đến mức bão hòa và

hiệu suất hấp phụ đạt cao nhất là 25,56%.

3.4.2.2. Hiệu suất hấp phụ Pb và Cd trong môi trường đất của

vật liệu D-HL biến tính

a. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Pb

Bảng 3.19: iệu suất hấp phụ Pb trong đất khi đƣa D-HL biến tính

vào đất

ông thức

àm lƣợng Pb (mg/kg)

iệu suất

hấp phụ

của vật

liệu (%)

Tổng

số

Dạng bị

cố định

bởi đất

Dạng

di

động

trong

đất

àm lƣợng Pb di động bị cố

định khi thêm vật liệu

Trung

bình ộ lệch chuẩn

Mẫu đối

chứng 1281,1 1162,29 118,81 0 0 0

ất + 1% 1281,1 1162,29 42,43 76,38 2,45 64,29

ất + 2% 1281,1 1162,29 21,44 97,37 2,58 81,95

ất + 3% 1281,1 1162,29 12,53 106,28 3,40 89,45

ất + 4% 1281,1 1162,29 11,22 107,59 1,86 90,56

ất + 5% 1281,1 1162,29 9,21 109,60 3,14 92,24

b. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Cd

Bảng 3.20: iệu suất hấp phụ Cd trong đất khi đƣa D-HL biến tính

vào đất

ông thức

àm lƣợng Pb (mg/kg)

iệu suất

hấp phụ

của vật

liệu (%)

Tổng

số

Dạng bị

cố định

bởi đất

Dạng

di

động

trong

đất

àm lƣợng Pb di động bị cố

định khi thêm vật liệu

Trung

bình ộ lệch chuẩn

Mẫu đối

chứng 9,51 6,66 2,85 0 0 0

ất + 1% 9,51 6,66 0,85 2,00 0,18 70,18

ất + 2% 9,51 6,66 0,76 2,09 0,20 73,33

ất + 3% 9,51 6,66 0,66 2,19 0,19 76,84

ất + 4% 9,51 6,66 0,61 2,24 0,22 78,60

ất + 5% 9,51 6,66 0,59 2,26 0,11 79,30

Page 18: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

16

3.4.3. Hiệu suất hấp phụ Pb và Cd của vật liệu T-PL trước và sau biến tính

3.4.3.1. Hiệu suất hấp phụ Pb và Cd trong môi trường đất của

vật liệu T-PL trước biến tính

a. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Pb

Hiệu suất hấp phụ của hỗn hợp (đất + % vật liệu) đạt được thấp,

cao nhất chỉ 3,82% .

b. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Cd

Hiệu suất hấp phụ của -P chưa biến tính đạt thấp, cao nhất là 2,46%.

3.4.3.2. Hiệu suất hấp phụ Pb và Cd trong môi trường đất của

vật liệu T-PL biến tính

a. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Pb

Bảng 3.23: iệu suất hấp phụ Pbtrong đất khi đƣa T-PL biến tính

vào đất

Công

thức

àm lƣợng Pb (mg/kg) iệu

suất hấp

phụ của

vật liệu

(%)

Tổng

số

Dạng bị

cố định

bởi đất

Dạng di

động

trong

đất

àm lƣợng Pb di động bị cố

định khi thêm vật liệu

Trung

bình ộ lệch chuẩn

Mẫu đối

chứng 1281,1 1162,29 118,81 0 0 0

ất + 1% 1281,1 1162,29 47,52 71,29 2,70 60,00

ất + 2% 1281,1 1162,29 32,03 86,78 3,95 73,04

ất + 3% 1281,1 1162,29 17,19 101,62 3,12 85,53

ất + 4% 1281,1 1162,29 11,38 107,43 2,89 90,42

ất + 5% 1281,1 1162,29 10,99 107,82 3,06 90,75

b. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Cd

Page 19: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

17

Bảng 3.24: iệu suất hấp phụ Cd trong đất khi đƣa T-PL biến tính

vào đất

Công

thức

àm lƣợng Pb (mg/kg) iệu

suất hấp

phụ của

vật liệu

(%)

Tổng

số

Dạng bị

cố định

bởi đất

Dạng di

động

trong

đất

àm lƣợng Pb di động bị cố

định khi thêm vật liệu

Trung

bình ộ lệch chuẩn

Mẫu đối

chứng 9,51 6,66 2,85 0 0 0

ất + 1% 9,51 6,66 0,93 1,92 0,03 67,36

ất + 2% 9,51 6,66 0,82 2,03 0,05 71,22

ất + 3% 9,51 6,66 0,77 2,08 0,07 72,98

ất + 4% 9,51 6,66 0,64 2,21 0,08 77,40

ất + 5% 9,51 6,66 0,61 2,24 0,06 78,60

3.4.4. So sánh hiệu suất hấp phụ Pb và Cd của vật liệu D-HL và

T-PL biến tính

o sánh hiệu suất hấp phụ Pb và d trong đất ô nhiễm tại ông

Mai, hỉ ạo Hưng Yên của hai vật liệu có thể rút ra một số nhận

xét như sau:

ả hai vật liệu đều hấp phụ Pb tốt hơn d, điều này có thể giải

thích do ái lực hấp phụ của vật liệu biến tính tạo thành đối với Pb lớn

hơn d. Thành phần khoáng silicat vô định hình của vật liệu tạo

thành có ái lực hấp phụ đối với Pb lớn hơn d, điều này phù hợp với

kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả khác đã được Brummer, 1986

tổng hợp. ết quả được trình bày ở hình 3.30.

Hình 3.30: So sánh khả năng hấp phụ Pb và d của hai vật liệu

D-HL và T-PL biến tính

060

070

080

090

100

1 3 5 7

iệu suất xử lý

(%)

Lƣợng vật liệu (%)

T-P biến tính (Pb)

T-P biến tính ( d)

D-H biến tính (Pb)

D-H biến tính ( d)

Page 20: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

18

3.5. ết quả thử nghiệm vật liệu hấp phụ KLN Cd, Pb trong môi

trƣờng nƣớc

3.5.1. Khả năng hấp phụ Pb và Cd trong nước của vật liệu T-PL

trước và sau biến tính

3.5.1.1. Khả năng hấp phụ Pb và Cd của tro bay trước biến tính

a. Khả năng hấp phụ Pb2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt khả năng hấp

phụ -P với Pb xác định được maxPb = = 9,01 mg/g và KL =

=0,0114 l/g. Hằng số F là 46,34 l/g và hằng số 1/n là 0,147.

b. Khả năng hấp phụ Cd2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Cd xác định được maxCd =4,0 mg/g và KL =0,05 l/g. Hằng số F là

2,93 l/g và hằng số 1/n là 0,042.

3.5.1.2. Khả năng hấp phụ Pb và Cd của T-PL biến tính

a. Khả năng hấp phụ Pb2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Pb xác định được maxPb = 111,11 mg/g và KL = 0,50 l/g và hằng số

KF là 1,64 l/g và hằng số 1/n là 0,146.

b. Khả năng hấp phụ Cd2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Cd xác định được maxCd = 76,92 mg/g và KL =0,18 l/g và hằng số F

là 1,56 l/g và hằng số 1/n là 0,163.

3.5.2. Khả năng hấp phụ Pb và Cd trong nước của vật liệu D-

HL trước và sau biến tính

3.5.2.1. Khả năng hấp phụ Pb và Cd trong nước của vật liệu

D-HL trước biến tính

a. Khả năng hấp phụ Pb2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Pb xác định được maxPb =66,67 mg/g và KL = 0,02 l/g. Hằng số F

là 18,34 l/g và hằng số 1/n là 0,172.

b. Khả năng hấp phụ Cd2+

Page 21: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

19

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Cd xác định được maxCd =52,63 mg/g và KL = 0,09 l/g. Hằng số F

là 18,16 l/g và hằng số 1/n là 0,15.

3.5.2.2. Khả năng hấp phụ Pb và Cd trong nước của vật liệu

D-HL biến tính

a. Khả năng hấp phụ Pb2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Pb xác định được QmaxPb = 142,86 mg/g và KL = 0,24 l/g. Hằng số F

là 1,57 l/g và hằng số 1/n là 0,183.

b. Khả năng hấp phụ Cd2+

Thiết lập phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt đối với hấp phụ

Cd xác định được maxCd = 83,33 mg/g và KL = 0,15 l/g. Hằng số F

là 1,56 l/g và hằng số 1/n là 0,178.

3.5.3. So sánh động học hấp phụ của các vật liệu

ựa vào hệ số tương quan R2 (bảng 3.40) có thể nhận xét hấp phụ

Pb2+

và Cd2+

trên T-PL và D-HL trước và sau biến tính mô tả phù

hợp khi sử dụng mô hình angmuir tốt hơn mô hình Freundlich.

Bảng 3.40: ác thông số động học hấp phụ Pb2+

và Cd2+

trên

T-PL và D- L biến tính Dung

dịch hất hấp phụ

Langmuir Freundlich

b

(L/g)

Qmax

(mg/g) R

2 1/n

KF

(L/g) R

2

Pb2+

T-PL 0,02 9,01 0,993 0,113 3,60 0,899

T-P biến tính 0,5 111,11 0,988 0,146 1,64 0,508

D-HL 0,02 66,67 0,991 0,172 18,09 0,572

D-H biến tính 0,24 145,87 0,984 0,183 1,57 0,571

Cd2+

T-PL 0,05 4,0 0,994 0,042 2,93 0,973

T-P biến tính 0,18 76,92 0,991 0,163 1,56 0,732

D-HL 0,009 52,6 0,992 0,15 18,16 0,510

D-H biến tính 0,15 83,33 0,992 0,178 1,56 0,752

ựa trên các giá trị max và KL (Bảng 3.40) cho thấy khả năng

hấp phụ của -H biến tính cao hơn -PL.

Page 22: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

20

ừ bảng số liệu hấp phụ xây dựng được đường hấp phụ đẳng

nhiệt đối với mỗi kim loại. ết quả được biểu diễn ở các đồ thị hình

3.47 và hình 3.48.

Hình 3.47: ƣờng đẳng nhiệt hấp

phụ của Pb và d của

T-PL biến tính

Hình 3.48: ƣờng đẳng nhiệt hấp

phụ của Pb và d của D- L biến

tính

ồ thị ở hình 3.47 và 3.48 cho thấy, các vật liệu T-PL và D-HL

biến tính hấp phụ Pb nhiều hơn d. ung lượng hấp phụ của -PL

biến tính đối với Pb là 116,6 mg/g, đối với d là 79,47 mg/g; dung

lượng hấp phụ của -H biến tính đối với Pb là 137,52 mg/g, đối

với d là 86,24 mg/g. iều này được giải thích là do ái lực hấp phụ

của vật liệu biến tính được tạo thành đối với Pb lớn hơn d.

ết quả xác định Mối tương quan giữa các giá trị của RL và cac

dạng của mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmiur được trình bày ở đồ

thị hình 3.49 và 3.50.

Hình 3.49: Sự phụ thuộc của tham số RL

vào nồng độ ban đầu của d và Pb trên

vật liệu T-PL biến tính

Hình 3.50: Sự phụ thuộc của tham số

RL vào nồng độ ban đầu của d và Pb

trên vật liệu D- L biến tính

.0

50.0

100.0

150.0

0 500 1000 1500

Qe

(mg/

g)

Ce(mg/l)

Pb

Cd

.00020.00040.00060.00080.000100.000120.000140.000160.000

0 500 1000 1500

Qe

(mg/

g)

Ce(mg/l)

Cd

Pb

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0 1000 2000 3000

RL

Co (mg/l)

CdPb

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0 1000 2000 3000

R L

Co (mg/l)

Cd

Pb

Page 23: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

21

ết quả cho thấy, tham số RL phụ thuộc vào nồng độ ban đầu chất

bị hấp phụ 0, C0 càng tăng thì RL càng dần đến 0, tức là khi nồng độ

ban đầu chất bị hấp phụ tăng thì mô hình càng có xu thế tiến dần đến

mô hình không thuận lợi. iều này cũng phù hợp với kết quả nghiên

cứu ảnh hưởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ, khi nồng độ

ban đầu của chất bị hấp tăng thì dung lượng hấp phụ tại thời điểm

cân bằng có xu hướng giảm dần.

Page 24: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

22

KẾT LUẬN VÀ ẾN N Ị

ết luận

1. ro bay và điatomit là nguồn vật liệu tương đối có sẵn, chi phí

thấp có thể dùng làm nguồn nguyên liệu để hấp phụ có độc tính

cáo trong đất ô nhiễm ( d, Pb), tuy nhiên hiệu quả chưa cao do khả

năng hấp phụ hạn chế ( E của tro bay và điatomit lần lượt là 30 và

45 Cmol+/kg còn diện tích bề mặt BE của tro bay và điatomit lần

lượt là 1,35 và 41,15 m2/g).

2. iều kiện biến tính đối với -P là trong môi trường kiềm

mạnh ( a H 3 ), khuấy từ ở nhiệt độ 1000 trong 24 h. òn với vật

liệu D-H là trong điều kiện kiềm mạnh (Tỷ lệ nồng độ NaOH 6

N/Al(OH)3 0,5 N), nhiệt độ khuấy từ 1000C, thời gian khuấy từ trong

1h, hấp cách thủy trong 24h ở nhiệt độ 900C.

3. Thành phần khoáng vật của -P biến tính gồm: thạch anh

chiếm 24-26%, mullit chiếm 22-24%, zeolit Na2-P chiếm 24-26%,

các dạng khoáng vật nhỏ khác chiếm 10-16% còn lại là dạng vô định

hình chiếm 8-20%. ản phẩm -P biến tính có diện tích bề mặt

BET là 42,54 m2/g, dung tích trao đổi cation là 170 cmol/kg lớn hơn

lần lượt là 31,5 và 5,6 lần so với tro bay ban đầu. òn đối với -HL

sau biến tính có thành phần khoáng vật gồm: monmorillonit 24-26%,

tsaregorodtsevit 26-28% ngoài ra còn các thành phần nhỏ khác và

dạng vô định hình. ản phẩm -H biến tính có diện tích bề mặt

BET là 93,69 m2/g và CEC là 200 Cmol

+/kg lớn hơn lần lượt là 2,28

và 3,4 lần so với vật liệu -H ban đầu.

4. Thử nghiệm khả năng hấp phụ của hai vật liệu đối với mẫu đất

ô nhiễm tự nhiên lấy tại thôn ông Mai, xã hỉ ạo, huyện Văn

âm, tỉnh Hưng Yên có hàm lượng Pb và d di động đều cao (tương

ứng là 118,81 mg/kg và 2,85 mg/kg) cho thấy hiệu suất hấp phụ của

Page 25: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

23

D-HL và T-P biến tính đều cao. ượng vật liệu bổ sung càng lớn

(1-5%) thì hiệu suất hấp phụ càng tăng, hiệu suất hấp phụ của vật

liệu biến tính từ -H đối với Pb tăng từ 64% đến 92%, và từ 70%

đến 79% đối với d. Hiệu suất hấp phụ của -P biến tính đối với

Pb tăng từ 60% đến 90% và từ 67% đến 78% với d. Hiệu suất hấp

phụ của vật liệu biến tính cao hơn hẳn so với vật liệu ban đầu.

Thử nghiệm khả năng hấp phụ KLN của D-HL và T-PL biến tính

trong môi trường nước được gây ô nhiễm nhân tạo (được gây ô

nhiễm Pb và Cd bằng dung dịch Pb (NO3)2 và CdCl2) cho thấy khi

nồng độ ô nhiễm càng tăng thì khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ

của vật liệu giảm dần, hấp phụ Pb2+

và Cd2+

trên T-PL và D-H biến

tính mô tả phù hợp khi sử dụng mô hình angmuir tốt hơn mô hình

Freundlich. hả năng hấp phụ của vật liệu được tạo thành đối với Pb

cao hơn d.

ung lượng hấp phụ cực đại của -P biến tính đối với Pb là

111,11 mg/g, hằng số đặc trưng cho tương tác của chất hấp phụ và

chất bị hấp phụ L=0,5 l/g, đối với d 76,92 mg/l và KL = 0,18 mg/l.

ung lượng hấp phụ cực đại của -H biến tính đối với Pb là

142,86 mg/g, hằng số đặc trưng cho tương tác của chất hấp phụ và

chất bị hấp phụ =0,24 l/g, đối với d 83,33 mg/l và KL = 0,15

mg/l.

hả năng hấp phụ Pb và d của vật liệu biến tính cao hơn hẳn so

với vật liệu ban đầu.

iến nghị

1. iến hành nghiên cứu trên quy mô pilot ứng dụng -HL và T-

P xử lý đất đồng ruộng, nước hồ bị ô nhiễm tiến đến có thể xử lý

một số ruộng nhỏ, hồ nhỏ để thử nghiệm khả năng nhân rộng mô

hình nhằm xử lý ô nhiễm trong môi trường đất, nước ô nhiễm.

Page 26: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

24

2. iến hành thử nghiệm thêm khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm

khác như khác, khả năng cải tạo đất, xử lý nước thải giàu hợp

chất nitơ, phốt pho,...để có thể áp dụng trên các lĩnh vực có triển

vọng như xử lý ô nhiễm vùng sản xuất nông nghiệp, xử lý phú dưỡng

các hồ trong khu đô thị, các hồ, đầm nuôi cá, đầm nuôi tôm, hải sản

nước mặn.

Page 27: I H GI H I 7ƢỜ Ọ Ọ 1 3 Ù Ứ Ử DỤ D 7 À B Y Ể Ấ 3 Ụ d À 3b ... · Khái niệm KLN ó nhiều khái niệm về , trong đó có 2 quan điểm chính được

D N MỤ Á ÔN TRÌN O Ọ Ủ TÁ Ả

L N QU N ẾN LUẬN ÁN

1. guyễn Xuân Hải, guyễn gọc Minh, ireycheva .V.,

Phạm nh Hùng, Phan ông Pha, Vũ hị Hồng Hà, ương hánh

Vân (2011). ghiên cứu tổng hợp zeolit từ điatomit làm vật liệu hấp

phụ kim loại nặng (Pb và d). Tạp chí Khoa học tự nhiên và công

nghệ, Đại học quốc gia Hà Nội, ISSN 0866-8612, tập 27, số 3, tr.

171-178.

2. guyễn Xuân Hải, Phạm nh Hùng, guyễn hị uỳnh rang

(2011). ghiên cứu tổng hợp zeolit từ tro bay làm vật liệu hấp phụ.

Tạp chí Khoa học Đất, ISSN 0868-3743, số 38, tr.39-42.

3. guyễn Xuân Hải , guyễn gọc Minh, Phạm nh Hùng, Vũ

hị Hồng Hà, ương hánh Vân (2011). nh hưởng của điều kiện

môi trường đến tính chất hấp phụ của zeolit tổng hợp từ điatomit.

ạp chí hoa học ất, I 0868-3743, số 38, tr. 43-47.

4. Pham Anh Hung, Hai Nguyen Xuan Hai (2013). Synthesis of

Zeolite from natural điatomit Bao Loc district, Lam Dong province

of Vietnam and its application for removal of heavy metals (Pb and

Cd). ARPN Journal of Agricultural and Biological Science. ISSN

1990-6145. Vol. 8, No. 8, p. 599-604.

5. Pham Anh Hung, Nguyen Xuan Hai (2014). Mineral

composition and properties of modified flyash. ARPN Journal of

Agricultural and Biological Science. ISSN 1990-6145. Vol. 9, No. 2,

p. 51-54.