ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Minh Thắng NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH ĐIOXÍT MANGAN (MnO2) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Minh Thắng NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH ĐIOXÍT MANGAN (MnO2) Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN VĂN QUY Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng – TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Asen 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Tính chất vật lý hoá học 1.1.3 Độc tính As 1.1.4 Hiện trạng ô nhiễm As giới Việt Nam 1.2 Các biện pháp xử lý As nước ngầm 11 1.2.1 Phương pháp ôxi hoá 12 1.2.2 Keo tụ - kết tủa 14 1.2.3 Hấp phụ 14 1.2.4 Trao đổi ion 16 1.2.5 Các phương pháp lọc 17 1.3 Tổng quan vật liệu zeolit biến tính MnO2 17 1.3.1 Tro bay 17 1.3.2 Zeolit 17 1.3.3 Đioxít mangan 24 1.3.4 Vật liệu zeolit biến tính điôxit mangan 25 Chƣơng – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Đối tượng nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 30 2.2.2 Phương pháp tổng hợp, chế tạo vật liệu 30 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu đặc tính vật liệu 33 2.2.4 Khảo sát khả hấp phụ As vật liệu 33 2.2.5 Phương pháp phân tích 35 2.2.6 Phương pháp tổng hợp xử lý số liệu 36 2.2.7 Thử nghiệm khả xử lý As nước ngầm vật liệu điều chế 36 2.3 Dụng cụ, thiết bị hoá chất sử dụng 36 Chƣơng – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết điều chế vật liệu 38 3.1.1 Điều chế zeolit từ tro bay 38 3.1.2 Đặc tính vật liệu 41 3.2 Khả hấp phụ As vật liệu điều chế 44 3.2.1 Thời gian đạt hấp phụ cân 44 3.2.2 Ảnh hưởng pH dung dịch đến khả hấp phụ 47 3.2.3 Dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu MZ 50 3.3 Thử nghiệm khả xử lý As nước ngầm vật liệu điều chế 53 3.4 Đề xuất mô hình thiết bị lọc sử dụng vật liệu MZ quy mô hộ gia đình 56 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 58 Kết luận 58 Khuyến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Tiếng Việt 60 Tiếng Anh 61 Tài liệu internet 64 DANH MỤC BẢNG Bảng So sánh số công nghệ xử lý As 11 Bảng Tổng hợp khả hấp phụ As số zeolit tự nhiên tổng hợp 27 Bảng Thành phần phần trăm khối lượng tro bay khô nhà máy nhiệt điện Phả Lại 30 Bảng Các loại hoá chất sử dụng 36 Bảng Các loại zeolit điều chế từ tro bay 39 Bảng Ảnh hưởng pH đến lượng Mn giải phóng khỏi vật liệu MZ 43 Bảng Nồng độ As dung dịch xử lý tro bay vật liệu Z khoảng thời gian khác 46 Bảng Ảnh hưởng pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ As mẫu MZ 47 Bảng Kết khảo sát dung lượng hấp phụ 50 Bảng 10 Nồng độ As nước ngầm số hộ dân thuộc xã Đông La An Khánh, Hoài Đức, Hà Nội 53 Bảng 11 Ảnh hưởng thời gian tới hiệu suất hấp phụ As nước ngầm vật liệu biến tính 55 DANH MỤC HÌNH Hình Các dạng tồn As(III) phụ thuộc pH [40] Hình Các dạng tồn As(V) phụ thuộc pH Hình Một số bệnh nhiễm độc As Hình Hiện trạng ô nhiễm As giới với số lượng người bị ảnh hưởng quốc gia Hình Sự phân bố nồng độ As theo chiều thẳng đứng nước ngầm đất Hình Bản đồ khu vực nhiễm As Việt Nam Hình Bản đồ ô nhiễm As khu vực đồng sông Hồng 10 Hình Đơn vị cấu trúc zeolit 19 Hình Mô tả trình tổng hợp thuỷ nhiệt zeolit 23 Hình 10 Mô hình phân tử MnO2 24 Hình 11 Mô tả biến đổi bề mặt zeolit chất bề mặt hấp phụ As (V) 28 Hình 12 Quy trình điều chế vật liệu Z 31 Hình 13 Quy trình chế tạo vật liệu biến tính MZ 32 Hình 14 Cơ chế trình tổng hợp zeolit từ tro bay 39 Hình 15 Chuỗi phân huỷ MnO2 tác dụng nhiệt độ 40 Hình 16 Ảnh chụp SEM vật liệu Z 41 Hình 17 Ảnh chụp SEM vật liệu MZ 42 Hình 18 Phần trăm mangan giải phóng phụ thuộc pH 44 Hình 19 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến dung lượng hấp phụ As 45 Hình 20 Khả hấp phụ As vật liệu tro bay, zeolit zeolit biến tính MnO2 (MZ) khoảng thời gian khác 46 Hình 21 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As 48 Hình 22 Các dạng tồn As theo Eh pH dung dịch [16] 49 Hình 23 Đường đẳng nhiệt hấp phụ As vật liệu MZ 51 Hình 24 Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir As vật liệu biến tính 51 Hình 25 Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich As vật liệu MZ 52 Hình 26 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước ngầm ĐL1 55 Hình 27 Ảnh hưởng thời gian đến nồng độ cân sau hấp phụ As nước ngầm vật liệu biến tính 56 Hình 28 Mô hình cột lọc xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình 57 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric) ATP: Là phân tử có cấu tạo gồm thành phần bazơ nitơ anđênin, đường ribôzơ nhóm phốtphat (Adenosine Triphotphat) As: Asen BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trường LD50: Liều lượng gây chết trung bình (Lethal Dose 50%) SEM: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microsope) SORAS: Ôxy hóa loại bỏ asen lượng mặt trời (Solar Oxidation and Removal of Arsenic) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam UNICEF: Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc (United Nations Children's Fund) US EPA: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (United States Environmental Protection Agency) XRD: Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction pattern) WHO: Tổ chức Y tế giới (World Health Organization) Luận văn thạc sĩ 2012 MỞ ĐẦU Ô nhiễm nước vấn đề nóng bỏng mối quan tâm hàng đầu giới Các chất ô nhiễm tồn nước hai dạng tan không tan chất hữu cơ, hợp chất nitơ, kim loại nặng, Tại Việt Nam, nước ngầm sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt nhiều cộng đồng dân cư Sự có mặt asen nước ngầm nhiều khu vực, vùng nông thôn Việt Nam gây nguy cho sức khỏe người Theo thống kê Bộ Y tế, tính đến năm 2010, có 21% dân số Việt Nam dùng nguồn nước nhiễm asen vượt mức cho phép tình trạng nhiễm độc asen ngày rõ rệt nặng nề dân cư, đặc biệt khu vực đồng sông Hồng Vì cần phải tìm giải pháp nhằm loại bỏ asen khỏi nguồn nước ngầm để bảo vệ sức khỏe người dân Hiện nay, giới Việt Nam áp dụng nhiều phương pháp xử lý asen như: hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, lắng lọc, thẩm thấu ngược, điện thẩm tích, Trong có nhiều công trình thành công việc sử dụng vật liệu đá ong biến tính, nano cacbon, để xử lý asen Các phương pháp có ưu, nhược điểm hiệu xử lý asen khác Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ sử dụng rộng rãi tính kinh tế hiệu Zeolit loại khoáng chất aluminosilicat trạng thái tinh thể hiđrat hoá, thường sử dụng làm chất xúc tác có hoạt tính độ chọn lọc cao công nghiệp lọc - hoá dầu Ngoài zeolit chất hấp phụ tốt, dùng nhiều vào mục đích xử lý chất ô nhiễm Tuy nhiên để vận dụng vật liệu vào thực tế cần tìm kiếm điều chế zeolit từ loại vật liệu có sẵn, rẻ tiền tro bay, khoáng sét,…Thời gian gần đây, ôxít kim loại, có MnO2 vật liệu hấp phụ nghiên cứu Trong tự nhiên MnO2 tồn dạng quặng có trữ lượng dồi Việt Nam Vì triển vọng kết hợp hai loại vật liệu thành loại vật liệu có khả hấp phụ tốt kim loại nặng nước khả quan Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 Hiện nay, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2) để xử lý asen nước ngầm bước đầu nghiên cứu giới, chưa có nhiều số liệu công bố nghiên cứu ứng dụng thực tế Vì vậy, việc chọn đề tài ―Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2)‖ nhằm điều chế vật liệu ứng dụng xử lý Asen Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Chế tạo vật liệu zeolit biến tính MnO2 có khả xử lý hiệu asen nước ngầm; - Khảo sát yếu tố (thời gian, pH, nồng độ ban đầu) ảnh hưởng đến khả hấp phụ asen vật liệu zeolit biến tính MnO2 điều chế được; - Thử nghiệm khả xử lý As mẫu nước ngầm thực tế Hà Nội vật liệu chế tạo được; - Đề xuất mô hình xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 Hình 27 Ảnh hưởng thời gian đến nồng độ cân sau hấp phụ As nước ngầm vật liệu biến tính Từ kết thu Hình 27 cho thấy sau khoảng 1h, hiệu suất xử lý đạt 96,29%, tương ứng với nồng độ As dung dịch 5,34 µg/L Như vậy, nước ngầm sau xử lý đạt quy chuẩn chất lượng quốc gia chất lượng nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT) 3.4 Đề xuất mô hình thiết bị lọc sử dụng vật liệu MZ quy mô hộ gia đình Theo kết khảo sát với mẫu nước ngầm lấy điểm ĐL1 thời gian tối thiểu để hàm lượng As nước đạt quy chuẩn cho phép 60 phút Nếu thiết kế cột lọc dạng ống nhựa PVC thông dụng với đường kính 110mm, cao khoảng 1,4m thể tích nước cột khoảng lít, cung cấp tới 120 lít/ngày nước sạch, đủ để đáp ứng nhu cầu hộ gia đình Mô hình đề xuất cho thiết bị lọc sử dụng vật liệu MZ xử lý As nước ngầm thể Hình 28 [13] Giả thiết khối lượng lớp vật liệu MZ cột 1,5 kg Dung lượng hấp phụ vật liệu MZ theo khảo sát 23,26 µg/g, tương đương với 23,26 g/kg Như với nguồn nước ngầm có mức độ ô nhiễm As trung bình 150µg/L, tương đương với 0,15g/m3 khối lượng nước xử lý là: V Vũ Minh Thắng 1,5  23,26  232,6 (m3) 0,15 56 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 Thời gian để thay lớp vật liệu: t 232,26  1939 (ngày) ≈ 5,3 (năm) 0,120 Hình 28 Mô hình cột lọc xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình Vũ Minh Thắng 57 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Đã chế tạo vật liệu zeolit từ tro bay (Z) với hàm lượng 37,77%, có tên gọi Sodium Aluminum Silicate Hydroxide Hydrate Unamed zeolite; công thức tổng quát Na8(AlSiO4)6(OH)2.xH2O; Theo kết ảnh máy kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy vật liệu biến tính đioxít mangan (MnO2) MZ có diện tích bề mặt tăng so với vật liệu chưa biến tính; khoảng pH từ đến 11, MnO2 zeolit biến tính có độ bền cao Vật liệu MZ có khả xử lý As nước hiệu suất hấp phụ As cao rõ rệt so với vật liệu tro bay zeolit ban đầu (sau 30 phút, hiệu suất hấp phụ vật liệu MZ đạt 94,32% lượng As lại dung dịch 11,35 µg/L) Tốc độ hấp phụ As vật liệu biến tính nhanh phút đầu, sau giảm dần thời gian đạt trạng thái cân sau 0,5 Khả hấp phụ As vật liệu biến tính điều chế bị phụ thuộc vào pH dung dịch nhận thấy pH đạt tối ưu Vì vậy, việc ứng dụng vật liệu để xử lý As nước ngầm có tính khả thi cao Đã khảo sát khả hấp phụ As vật liệu MZ theo mô hình Langmuir Freundlich Dung lượng hấp phụ cực đại (qmax) vật liệu zeolit biến tính MnO2 đạt 23,26 µg As/g vật liệu; Bước đầu thử nghiệm khả xử lý As nước ngầm thực tế có nồng độ 143,8µg/L vật liệu biến tính chế tạo đạt hiệu xử lý cao (đạt 96,29%) Khuyến nghị Cần nghiên cứu, khảo sát khả mang đioxít mangan zeolit, khả trao đổi đioxít mangan zeolit điều kiện khác ảnh hưởng đến trình chế tạo vật liệu; Nghiên cứu ảnh hưởng ion cạnh tranh với As có dung dịch khả hấp phụ As vật liệu nghiên cứu; Vũ Minh Thắng 58 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 Nghiên cứu khả giải hấp vật liệu khả ứng dụng thực tế vật liệu biến tính chế tạo được; Có thể kết hợp vật liệu biến tính chế tạo với loại vật liệu lọc tự nhiên sỏi cát, cao lanh, đá ong để tăng hiệu xử lý As nước ngầm thực tế Vũ Minh Thắng 59 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2005), Một số đặc điểm phân bố asen tự nhiên vấn đề ô nhiễm asen môi tường Việt Nam, Tuyển tập hội thảo quốc tế ―Ô nhiễm asen: trạng tác động đến sức khỏe nguời giải pháp phòng ngừa‖, Hà Nội Lê Huy Bá (2008), Độc chất môi trường, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bộ Y tế (2002), Quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ 46/2007/QĐ Lê Văn Cát (1996), Trao đổi ion, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đặng Kim Chi (2001), Hóa học môi trường, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Lê Hà (1996), Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng tính chất zeolit FeZSM5, Luận văn thạc sỹ ngành Hóa học, Đại học Quy Nhơn Lưu Đức Hải, Đỗ Văn Ái, Võ Công Nghiệp, Trần Mạnh Liễu (2005), Chiến lược quản lý giảm thiểu tác động ô nhiễm asen tới người, Tuyển tập hội thảo quốc tế ―Ô nhiễm asen: trạng tác động đến sức khỏe người giải pháp phòng ngừa‖, Hà Nội Nguyễn Thị Huệ (2011), Hiện trạng ô nhiễm asen nước ngầm Việt Nam, Tuyển tập hội thảo ―Công nghệ xử lý đồng thời asen sắt nước phương pháp sinh học‖, Hà Nội Nguyễn Mạnh Khải, Ngô Đức Minh, Nguyễn Công Vinh, Rupert Lloyd Hough, Ingrid Obom (2010), ―Nghiên cứu số liều lượng rủi ro asen (As) từ gạo làng nghề tái chế nhôm Đồng sông Hồng, Việt Nam‖, VNU Journal of Science, Natural Sciences and Technology, (26), 773-778 Vũ Minh Thắng 60 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 10 Phạm Văn Lâm (2011), Loại bỏ asen nước ăn uống vật liệu nanocomposite NC-MF NC-F20 tự chế tạo, Tuyển tập hội thảo ―Công nghệ xử lý đồng thời asen sắt nước phương pháp lọc sinh học‖, Hà Nội 11 Hoàng Nhâm (2004), Hóa học nguyên tố, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 12 Nguyễn Hữu Phú (1997), Ứng dụng zeolit hóa dầu, Tạp chí khoa học T35, (36), 8-12 13 Trần Hùng Thuận (2011), Nghiên cứu chế tạo vật liệu mang điôxit mangan (MnO2) để xử lý asen nước ngầm, Báo cáo tổng hợp kết khoa học công nghệ đề tài, Viện ứng dụng công nghệ, Hà Nội 14 Trần Văn Quy, Trần Văn Sơn, Nguyễn Xuân Huân, Vũ Minh Thắng (2012), ―Thử nghiệm điều chế vật liệu biến tính mangan điôxít từ tro bay để xử lý asen nước‖, VNU Journal of Science, Natural Sciences and Technology, (28), 181-186 Tiếng Anh 15 Adriana Medina, Procoro Gamero, Jose Manuel Almanza, Alfredo Vargas, Ascencion Montoya, Gregorio Vargas, Maria Izquierdo (2010), "Fly ash from a Mexican mineral coal II Source of zeolite and its effectiveness in arsenic (V) adsorption", Journal of Hazardous Materials, 181, pp.91-104 16 Colin S.Cundy, Paul A.Cox (2005), ―The hydrothemal systhesis of zeolites: Precurors intermediates and reaction mechanism‖, Microporous and Mesoporous Materials, 82, pp.1-78; 17 Cullen, W R; Reimer, K J (1989), ―Arsenic speciation in the environment‖, Chem Rev, 89, pp.713-764 Vũ Minh Thắng 61 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 18 Dinesh Mohan, Charles U Pittman Jr (2007), ―Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents—A critical review‖, Journal of Hazardous Materials, 142 (2007),pp.1–53 19 Hamzah, Fansuri, Deborah Pritchard, Dong-ke Zhang (2008), ―Manufacture of low-grade zeolites from fly ash for fertiliser applications‖, Cooperative research centre for coal in sustainable development, 91, Australia 20 Huq, S M I; Naidu (2005), ―Arsenic in groundwater and contamination of the food chain: Bangladesh scenorio‖, In: Bundschuh, Bhattacharya and Chandrashkharam (eds), Natural Arsenic in Ground Water: Occurrence, Remediation and Management Taylor and Francis Group London, pp.95102 21 Lenny H E Winkela, Pham Thi Kim Trang, Vi Mai Lan, Caroline Stengel, Manouchehr Amini, Nguyen Thi Ha, Pham Hung Viet, and Michael Berg (2010), ―Arsenic pollution of groundwater in Vietnam exacerbated by deep aquifer exploitation for more than a century‖, PNAS, 108 (4), pp.1246-1251 22 Lucy M Camacho, Ramona R Parra, Shuguang Deng (2011), "Arsenic removal from groundwater by MnO2-modiffed natural clinoptilolite zeolite: Effects of pH and initial feed concentration", Journal of Hazardous Materials, 189, pp.286-293 23 Mai Trong Nhuan, Dao Manh Lien (1997), The potential pollution of the sea water and sediments in Nga Son – Hai Phong shallow offshore area, Proceedings of Geo-environment and Geo-techics, Tokyo, pp.63-70 24 Naidu, R ; Bhattacharya, P (2006), ―Managenment and remendiation of arsenic from contamination water (chaper 18)”, In: Naidu, R ; Smith, E ; Owens, G ; Bhattacharya, P ; Nadebaum, P (eds) Managiny Arsenic in the environment: from soil to Human health CSIRO Publishing, Melbourne, Australia, pp.331-354 Vũ Minh Thắng 62 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 25 J O Nriagu; P Bhattacharya; A B Mukherjee; J Bundschuh; R Zevenhoven and R H Locppert (2007), ―Asen in soil and groundwater: an overview‖, Trace Metals and other Contaminants in the Enviroment, 9, pp.3-60 26 Pokroviski, G Gout, R Schott, T et at (1996), ―Thermody nanic properties and stoichiomtry of As(III) hydroxide complexes at hydrothermal conditions‖, Geochim Cosmochim Acta 60 (5), pp.737-749 27 Pratap Chutia, Shigeru Kato, Toshinori Kojima, Shigeo Satokawa (2009), "Adsorption of As(V) on surfactant-modified natural zeolites", Journal of Hazardous Materials, 162, pp.204-211; 28 Qin Li, XiaoTian Xu, Hao Cui, Jianfeng Pang, ZhongBo Wei, Zengqing Sun, Jianping Zhai (2012), ―Comparison of two adsorbents for the removal of pentavalent arsenic from aqueous solutions‖, Journal of Environmental Management, 98, pp.98-106; 29 Ramsharan Singh, Prabir K Dutta, ―A case study of zeolite synthesis‖, Handbook of zeolite science and technology, The Ohio State University, Columbus, Ohio, U.S.A 30 Siddhesh Shevade, Robert G Ford (2004), ―Use of synthetic zeolites for arsenate removal from pollutant water‖, Water Research, 38, pp.3197–3204; 31 Tamaki, S ; Flankenbergen, W T (1992), ―Environmental biochemistry of arsenic‖, Rev Environ Contan Toxicol, 124, pp.79-110 32 Tanaker (1988), ―Distribution of arsenic in the natural environment with an emphasis on rocks and soils‖, Organometallic Chemistry (2), pp.197-200 33 X Querol, N Moreno, JC Umana, A Alastuey, E Hernandez, A Lopez-Soler, F Flana (2002), ―Systhesis of zeolites from coal fly ash: an overview‖, International Journal of Coal Geology, 50, pp.413-423 34 Yan-Chu, H (1994), ―Arsenic distribution in soils‖, Arsenic in the Environment, John Wileyson, Inc., New York, NY, pp.17-49 Vũ Minh Thắng 63 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 Tài liệu internet 35 http: //www.who.Int/water_sanitation_health/dwq/arsenicun1.pdf 36 http: //www.scribd.com/doc/39473039/zeolit 37 http://www.dgmv.gov.vn/Default.aspx?tabid=151&ItemID=1129 38 http://izasc-mirror.la.asu.edu/cgi-bin/collection1.py 39 http://wikis.lib.ncsu.edu/index.php/Zeolites 40 http://arsenic.tamu.edu/about/course/mod2/notes/pg3.htm 41 licogi166.vn/Download.aspx/1/08_2010_1504.pdf 42 http://jes.ecsdl.org/content/112/4/367.abstract Vũ Minh Thắng 64 Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ PHỤ LỤC PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN Mẫu tro bay Mẫu zeolit biến tính MnO2 Mẫu zeolit điều chế từ tro bay Thí nghiệm điều chế zeolit Pha chế dung dịch As (III) nồng độ Theo dõi kết đo nồng độ As 200µg/L sau trình hấp phụ máy AA-6800 SHIMADZU Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ PHỤ LỤC KẾT QUẢ PHẦN TÍCH XRD Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 d=3.35089 Tro bay 700 600 d=1.70041 d=1.81916 d=1.86827 d=1.92831 d=2.12189 d=2.21009 d=2.29394 d=2.43254 d=2.54498 d=2.69858 200 d=2.88752 d=5.40220 300 d=3.42761 d=3.39659 400 d=4.26685 Lin (Cps) 500 100 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale Tro bay - File: Tro bay - Khoa Moi truong_DH KHTN.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 55.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 1347329152 s - 2Operations: Smooth 0.048 | Import 01-085-0930 (C) - Quartz - SiO2 - WL: 1.5406 - Hexagonal - Primitive 00-015-0776 (I) - Mullite, syn - Al6Si2O13 - WL: 1.5406 - Orthorhombic - Primitive Hình Giản đồ XRD mẫu tro bay ban đầu Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN Luận văn thạc sĩ 2012 VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau Zeolite - NaOH d=3.341 400 d=1.3813 d=1.3726 d=1.4390 d=1.4774 d=1.5648 d=1.5405 d=1.5205 d=1.6017 d=1.7361 d=1.8418 d=1.8176 d=1.8883 d=1.9821 d=2.1243 d=2.0877 d=2.2081 d=2.2813 d=2.3667 d=2.4555 d=2.5202 d=2.6953 d=2.9531 d=2.8811 d=3.134 d=3.402 d=2.8021 d=2.5573 d=3.621 100 d=4.447 d=5.400 200 d=4.244 d=6.280 Lin (Cps) 300 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Tung-Moitruong-Zeolite-NaOH.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 10/31/12 15:34:51 41-0535 (I) - SodiumAluminumSilicate Hydroxide Hydrate Unnamed zeolite - Na8(AlSiO4)6(OH)2·xH2O - Y: 37.77 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 98.45 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 15-0776 (I) - Mullite, syn - Al6Si2O13 - Y: 30.86 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 Hình Giản đồ XRD vật liệu Z Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN 70 Luận văn thạc sĩ 2012 VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau Zeolite bien tinh Mn 220 d=2.7123 210 200 d=3.343 190 180 170 160 150 130 120 30 d=1.3821 d=1.3730 d=1.4165 d=1.4692 d=1.4532 d=1.5390 d=1.5263 d=1.5976 d=1.6643 d=1.8430 d=1.8173 d=2.0028 40 d=2.1237 d=2.2082 d=2.3533 d=2.5309 d=2.4551 50 d=2.9426 60 d=3.435 70 d=3.844 80 d=4.261 90 d=5.418 100 d=3.658 110 d=6.311 Lin (Cps) 140 20 10 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: Mai-Moitruong-Zeolite bien tinh Mn.raw - Ty pe: 2Th/Th loc k ed - Start: 10.000 ° - End: 79.990 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 11/08/12 09:43:05 41-0535 (I) - Sodium Aluminum Silic ate H y drox ide Hy drate Unnamed z eolite - Na8(AlSiO4)6(OH)2·x H 2O - Y: 15.11 % - d x by : 1.000 - WL: 1.54056 46-1045 (*) - Quartz , s y n - SiO2 - Y: 46.54 % - d x by : 1.000 - WL: 1.54056 15-0776 (I) - Mullite, s y n - Al6Si2O13 - Y: 19.08 % - d x by : 1.000 - WL: 1.54056 10-0069 (D) - Bix by ite, s y n - Mn2O3 - Y: 50.00 % - d x by : 1.000 - WL: 1.54056 Hình Giản đồ XRD mẫu MZ Vũ Minh Thắng Đại học KHTN – ĐHQHGN 80 PHỤ LỤC BÀI BÁO KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN [...]... 1.3.4 Vật liệu zeolit biến tính điôxít mangan Các nghiên cứu riêng rẽ khi sử dụng zeolit và MnO2 để xử lý nước chứa As đã được nghiên cứu khá nhiều và có kết quả khả quan Zeolit và MnO2 đều có hiệu suất hấp phụ As trong nước cao Tuy nhiên cơ chế hấp phụ As của từng vật liệu chưa được xác định rõ ràng Việc kết hợp hai vật liệu này thành một vật liệu có khả năng hấp phụ As tốt cũng chưa được nghiên cứu. .. triển vọng kết hợp hai loại vật liệu này thành một loại vật liệu có khả năng hấp phụ tốt As trong nước ngầm là rất khả quan Vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan chế tạo được hi vọng sẽ mang những tính chất ưu việt của cả zeolit và mangan đioxít Do cả zeolit và MnO2 đều có tính chất hấp phụ đối với As nên có thể đề xuất hai quá trình xảy ra khi cho vật liệu zeolit biến tính MnO2 hấp phụ dung dịch... laterit trực tiếp vào nước cần xử lý như một chất hấp phụ, sau đó lắng hoặc có thể sử dụng như vật liệu hấp phụ trong bể lọc Hấp phụ lên vật liệu có thành phần là sắt: Mạt sắt (sắt kim loại), sắt hiđrôxit, các vật liệu phủ sắt, oxit sắt là những vật liệu được sử dụng cho quá trình hấp phụ As từ nước ngầm Quá trình loại bỏ As bằng cách hấp phụ lên mạt sắt kim loại đã được nghiên cứu ở trong phòng thí nghiệm... hấp phụ bằng cacbon hoạt tính dạng hạt với nước có nồng độ As 100-180ppb, sau khi xử lý nước có thể đạt đến 10ppb Hấp phụ trên vật liệu có thành phần là mangan điôxit: Cơ chế loại bỏ As trên vật liệu có thành phần là MnO2 bước đầu đã được nghiên cứu trên các tinh thể MnO2 tổng hợp trong phòng thí nghiệm.Viện Ứng dụng Công nghệ - Bộ Khoa học Công nghệ đã khảo sát khả năng hấp phụ As của các vật liệu có... Giang có 25,42% số xã nghiên cứu có nồng độ As vượt quá tiêu chuẩn, trong đó một số xã bị ô nhiễm tương đối nặng Tại thành phố Hồ Chí Minh và Long An hầu như các giếng chỉ chứa một lượng As rất nhỏ (dưới 10µg/L) [10] 1.2 Các biện pháp xử lý As trong nƣớc ngầm So sánh một số công nghệ xử lý As được trình bày trong Bảng 1 [18] Bảng 1 So sánh một số công nghệ xử lý As Công Ƣu điểm nghệ xử lý Nhƣợc điểm Oxi... nhiên, phương pháp này không thể xử lý được As với nồng độ đạt tiêu chuẩn và sau xử lý thường để lại cặn Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp keo tụ, kết tủa bằng sulfat nhôm hay clorua sắt Cộng kết tủa – lắng – lọc đồng thời với quá trình xử lý sắt và/hoặc mangan có sẵn trong nước ngầm tự nhiên: Nước ngầm được bơm từ giếng khoan, sau đó làm thoáng để oxi hóa sắt và mangan As(III) được oxi hóa đồng... +3 và +5 Trong nước tự nhiên, As tồn tại chủ yếu ở 2 dạng hợp chất vô cơ là asenat [As(V)], asenit [As(III)] As(V) là dạng tồn tại chủ yếu của As trong nước bề mặt và As(III) là dạng chủ yếu của As trong nước ngầm 1.1.2 Tính chất vật lý và hoá học  Tính chất vật lý As dạng nguyên tố (hóa trị 0) không tan trong nước và rất hiếm gặp ở trạng thái tự do Nguyên tố As có một số dạng thù hình: Phi kim loại... dụng MnO2 để xử lý As chúng ta sẽ bỏ qua được bước oxi hóa As(III) thành As(V) là bước mà bất cứ phương pháp xử lý nào cũng cần phải thực hiện Vì hầu hết các phương pháp chỉ xử lý được As(V) ▲Cơ chế hấp phụ As của zeolit Zeolit có nguồn gốc tự nhiên với khả năng trao đổi cation cao và có khả năng hấp phụ As trong nước đã được nghiên cứu rộng rãi trong những năm gần do chi phí thấp và tính sẵn có Ngược... hóa trị 1 trong thành phần hóa học của zeolit chính bằng số nguyên tử nhôm Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit là các tứ diện TO4, chúng được thể hiện trong Hình 8 Trong đó α là góc O-T-O gần đạt đến góc lý tưởng của tứ diện bằng 109,5° và β là góc T-O-T thường dao động trong khoảng từ 140° đến 165° [38] c Tính chất cơ bản của zeolit  Hấp phụ: Zeolit có khả năng hấp phụ một cách chọn lọc Tính hấp phụ... các hợp chất từ nhôm: Vật liệu có nguồn gốc từ nhôm: vật liệu này có đặc tính hóa học là diện tích bề mặt và độ rỗng cao, có khả năng hấp phụ cao hơn gấp 10 lần so với vật liệu thông thường khi có mặt các ion cạnh tranh, tốc độ hấp phụ nhanh, đạt hiệu suất cao Hấp phụ bằng nhôm hoạt hóa: Nhôm hoạt hóa được sử dụng để xử lý nước có hàm lượng chất rắn hòa tan cao Tuy nhiên, nếu trong nước có chứa các hợp ... vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2) nhằm điều chế vật liệu ứng dụng xử lý Asen Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Chế tạo vật liệu zeolit biến tính MnO2 có khả xử lý hiệu asen nước ngầm; ... tính đioxít mangan (MnO2) để xử lý asen nước ngầm bước đầu nghiên cứu giới, chưa có nhiều số liệu công bố nghiên cứu ứng dụng thực tế Vì vậy, việc chọn đề tài Nghiên cứu xử lý asen nước ngầm vật. .. mẫu tro bay chưa biến tính sau biến tính chụp XRD  Điều chế vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2) Quy trình chế tạo vật liệu biến tính MZ mô tả Hình 13: Cân 50g vật liệu Z Dung dịch