TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ========== NGUYỄN THỊ THẮM NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE MnFe2O4 TRÊN CHẤT MANG BENTONITE, ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ VÀ THU HỒI Cr(VI) TRONG NƢỚC THẢI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa vô HÀ NỘI – 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ========== NGUYỄN THỊ THẮM NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE MnFe2O4 TRÊN CHẤT MANG BENTONITE, ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ VÀ THU HỒI Cr(VI) TRONG NƢỚC THẢI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa vô Người hướng dẫn khoa học: KSC PHẠM VĂN LÂM HÀ NỘI - 2012 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới KSC Phạm Văn Lâmngười hướng dẫn nhiệt tình trực tiếp hướng dẫn, bảo góp ý cho hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn KS Quản Thị Thu Giang quan tâm, động viên suốt trình làm nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể cán nghiên cứu phòng Hoá vô - Viện Hoá Học - Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trang thiết bị, hóa chất… cho hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hóa học – Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình làm khóa luận Viện Hóa Học thuộc Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Cuối cùng, xin cảm ơn anh, chị, bạn thực tập, nghiên cứu phòng Hóa vô giúp đỡ nhiều suốt trình làm khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, tháng năm 2012 Sinh viên Nguyễn Thị Thắm DANH MỤC BẢNG Bảng : Danh mục dụng cụ cần thiết 29 Bảng : Danh mục thiết bị cần thiết 29 Bảng : Danh mục hóa chất 30 Bảng : Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vật liệu theo pH 36 Bảng : Bảng số liệu cân hấp phụ vật liệu 37 Bảng : Bảng số liệu thực nghiệm đẳng nhiệt hấp phụ vật liệu 39 Bảng : Số liệu thiết lập phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 40 Bảng : Số liệu hấp phụ nhả hấp phụ vật liệu 41 Bảng : Thành phần nước thải mô nước thải thực 42 Bảng 10 : Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vật liệu theo nồng độ pha rắn 43 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cấu trúc tinh thể vật liệu MnFe2O4 19 Hình 2: Cấu trúc tinh thể 2:1 MMT 21 Hình 3: Các ứng dụng khoáng sét bentonite 22 Hình 4: Sơ đồ tia tới tia phản xạ 24 Hình 5: Sơ đồ kính hiển vi điện tử quét 25 Hình : Máy Perkin Elmer 3300 27 Hình 7: Hình ảnh hệ thống thí nghiệm hấp phụ crôm 31 Hình : Phổ XRD vật liệu tổng hợp 34 Hình 9: Phổ hồng ngoại vật liệu 35 Hình 10 : Ảnh SEM vật liệu 35 Hình 11 : Ảnh hưởng pH đến hấp phụ Cr(VI) vật liệu 36 Hình 12: Cân hấp phụ vật liệu 38 Hình 13 : Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Cr(VI) vật liệu 40 Hình 14 : Đồ thị thu hồi Cr(VI) vật liệu sau sáu chu kì 42 Hình 15 : Ảnh hưởng nồng độ pha rắn đến hấp phụ Cr(VI) vật liệu 43 Hình 16 : Phổ XRD vật liệu ban đầu 44 Hình 17 : Phổ XRD vật liệu sau hấp phụ lần 45 Hình 18 : Phổ XRD vật liệu sau nhả hấp phụ lần 45 Hình 19 : Phổ XRD vật liệu sau hấp phụ lần 46 Hình 20 : Phổ XRD vật liệu sau nhả hấp phụ lần 46 MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình Mở đầu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nƣớc thải – khái niệm phân loại 1.1.1 Các loại nước thải công nghiệp 1.1.2 Thành phần, tính chất tác hại nước thải xi mạ 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường công nghiệp thải xi mạ Việt Nam 1.2 Nƣớc thải mạ crôm 1.2.1 Crôm 1.2.2 Độc tính crôm 1.2.3 Phương pháp xử lý thu hồi crôm nước thải 1.2.3.1 Phương pháp khử kết hợp với kết tủa hóa học 1.2.3.2 Phương pháp anode hy sinh 10 1.2.3.3 Phương pháp khử Cr(VI) sulphate 11 1.2.3.4 Phương pháp lọc màng 12 1.2.3.5 Phương pháp trao đổi ion 13 1.2.3.6 Phương pháp điện hóa 14 1.2.3.7 Phương pháp sinh học 15 1.2.3.8 Phương pháp hấp phụ 15 1.3 Xu hƣớng phát triển vật liệu hấp phụ xử lý thu hồi Cr(VI) 16 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Vật liệu nano MnFe2O4 19 2.1.1 Cấu trúc tinh thể 19 2.1.2 Từ tính vật liệu ứng dụng 19 2.2 Khoáng sét Bentonite 20 2.2.1 Cấu tạo 20 2.2.2 Ứng dụng 22 2.3 Vật liệu nano composite MnFe2O4 chất mang Bentonite 23 2.4 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu 23 2.5 Các phƣơng pháp đo đạc, khảo sát đặc trƣng vật liệu 24 2.5.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơngen (Xray diffracsion - XRD) 24 2.5.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 25 2.5.3 Phổ hồng ngoại - Fourier Transform Spectrometer (FTIR) 26 2.6 Phƣơng pháp xác định hiệu hấp phụ Cr(VI) vật liệu 27 2.7 Phƣơng pháp đánh giá khả nhả hấp phụ Cr(VI) vật liệu 27 2.8 Phƣơng pháp xác định Crôm nƣớc 27 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM 29 3.1 Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu nano composite MnFe2O4 chất mang Bentonite kích thƣớc nano 29 3.1.1 Chuẩn bị hóa chất, thiết bị dụng cụ 29 3.1.2 Cách tiến hành 30 3.1.2.1 Biến tính bentonite 30 3.1.2.2 Tổng hợp vật liệu nanocompozit MnFe2O4 chất mang bentonite 30 3.2 Xác định khả hấp phụ Cr(VI) vật liệu 31 3.2.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu 31 3.2.2 Động học hấp phụ 31 3.2.3 Đẳng nhiệt hấp phụ vật liệu 32 3.3 Xác định khả nhả hấp phụ Cr(VI) vật liệu 32 3.4 Khảo sát khả hấp phụ Cr(VI) vật liệu với nƣớc thải thực 32 3.5 Sơ khảo sát thành phần pha vật liệu trình hấp phụ 33 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Khảo sát đặc trƣng vật liệu 34 4.1.1 Thành phần pha vật liệu 34 4.1.2 Hình thái học vật liệu (Ảnh kính hiển vi điện tử quét - SEM) 35 4.2 Khảo sát khả hấp phụ Cr(VI) vật liệu 36 4.2.1 Ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ vật liệu 36 4.2.2 Động học hấp phụ vật liệu (Cân hấp phụ) 37 4.2.3 Đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) vật liệu M1 M2 38 4.3 Khảo sát khả nhả hấp phụ Cr(VI) vật liệu 41 4.4 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu với nƣớc thải thực 42 4.5 Sơ khảo sát thành phần pha vật liệu trình hấp phụ 44 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 MỞ ĐẦU Nước có vai trò quan trọng cho sống trái đất Nước cần thiết cho trì sống tất hoạt động người sản xuất công nghiệp, nông nghiệp hoạt động dịch vụ Tuy nhiên, loài người đứng trước nguy thiếu nước trầm trọng Trên giới có đến 80 quốc gia 40% dân số thuộc diện thiếu nước, phần ba điểm dân cư phải dùng nguồn nước bị ô nhiễm để ăn uống - sinh hoạt, hệ lụy hàng năm có 500 triệu người mắc bệnh, 10 triệu người (chủ yếu trẻ em) bị chết, riêng bệnh tiêu chảy cướp mạng sống 2,5 triệu em năm liên quan đến sử dụng nước bị ô nhiễm Nguyên nhân suy kiệt nguồn nước sạch, bùng nổ dân số ô nhiễm nguồn nước hoạt động người đặc biệt ô nhiễm dòng thải nước công nghiệp Hiện nay, ngành công nghiệp phát triển nước ta ngành công nghiệp gia công kim loại Nhu cầu gia công kim loại ngày tăng việc xử lí nước thải thu hồi kim loại trình gia công mạ kim loại trở thành vấn đề cần quan tâm Nước thải phát sinh trình mạ kim loại thường chứa hàm lượng kim loại nặng muối vô cao Cr, Ni, Cu, chất tạo bóng, chất hoạt động bề mặt, phụ gia, … pH nước thải thay đổi rộng từ axit (pH=2-3) đến kiềm (pH=10-11) độc chất sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe người Kết nghiên cứu gần trạng môi trường nước ta cho thấy, lượng crôm đất, nước gia tăng cách đáng kể hoạt động sản xuất người như: khai thác quặng, luyện kim, mạ crôm, công nghiệp thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm làm phân tán chất thải chứa crôm vào môi trường Trong nước thải crôm tồn dạng anion chính: Cr(VI) Cr(III) Trong đó, Cr(VI) đánh giá tác nhân có độc tính cao nhiều so với Cr(III) Nước thải xi mạ gây mối đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng môi trường sinh thái thải mà không xử lí triệt để Cơ quan vệ môi trường Mỹ - EPA khuyến cáo lượng crôm nước thải phải giảm đến 0,1 mg/l Quy định buộc tất ngành công nghiệp phải giảm hàm lượng Crôm nước thải đến mức độ chấp nhận trước thải vào cống thành phố Một loạt phương pháp phát triển cho loại bỏ hợp chất crôm từ nước thải công nghiệp như: phương pháp kết tủa, trao đổi ion, lọc màng, điện hóa, sinh học… phát triển cho xử lý thu hồi Cr(VI) nước thải Trong tất kỹ thuật kỹ thuật hấp phụ đánh giá phương pháp phổ biến đạt hiệu cao Như cần thiết phải tìm kiếm số loại vật liệu hấp phụ có hiệu cao, chủ động chế tạo nước có tính tái tạo phục hồi Các hạt nano từ tính kích thước nanomet chọn làm chất hấp phụ Vật liệu có diện tích bề mặt cao, cấu trúc xốp lực cao với kim loại nặng Đặc biệt, với từ tính cao tạo khả tách chúng dễ dàng khỏi môi trường nước công nghệ tách từ sau hấp phụ Tại phòng Hóa Vô – Viện Hóa học - Viện Khoa học Công Nghệ Việt Nam bước đầu nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite MnFe2O4 chất mang bentonite phương pháp đồng kết tủa Vật liệu có tính xúc tác hấp phụ Cr(VI) có khả hấp phụ trao đổi cation cao có mặt bentonite Vật liệu dễ dàng tách khỏi môi trường 10 Hình 11 cho thấy hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vật liệu lớn đạt tới 99,9% pH=2 Hiệu suất hấp phụ giảm pH tăng, khoảng pH hấp thụ hiệu nằm khoảng rộng từ - Nguyên nhân tượng Cr(VI) tồn dung dịch nước dạng oxyanion cromat (CrO4 2-) dicromat (Cr2O7 2-) Trong môi trường axit bề mặt vật liệu hấp phụ dễ dàng bị proton hóa chúng tích điện dương Dung dịch axit bề mặt vật liệu có điện tích dương Dưới tác dụng lực tĩnh điện oxyanion dẽ dàng tiếp cận đến bề mặt vật liệu làm tăng tốc độ khả hấp phụ vật liệu Vật liệu nanocompozite MnFe2O4 / Bentonite có khả hấp phụ tốt Cr(VI) khoảng pH rộng ưu vật liệu xử lý thu hồi Crôm thực tế pH nước thải thay đổi khoảng rộng 4.2.2 Động học hấp phụ vật liệu (Cân hấp phụ) Các kết xác định cân hấp phụ pH=2,5 dạng Cr(VI) vật liệu đưa bảng Bảng 5: Cân hấp phụ vật liệu Thời gian (phút) 95.4 10 20 30 45 60 120 Hiệu xuất hấp phụ Cr(VI) (%) 96.8 99.01 98.68 99.08 99.4 99.9 Từ bảng số liệu thực nghiệm thu được, xây dựng giản đồ phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào thời gian – cân hấp phụ (đưa hình 12 ) 46 Hình12: Cân hấp phụ vật liệu Trên hình 12 ta nhận thấy thời gian đạt cân hấp phụ dạng Cr(VI) vật liệu pH = 2,5 nhanh (khoảng 10 đến 20 phút) 4.2.3 Đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) vật liệu Giữ nồng độ pha rắn 5g/l, mẫu dung dịch có nồng độ Crôm là: 10, 15, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400 mg/l Các mẫu lắc máy lắc rung thời gian 24 với tốc độ 120 vòng/phút Độ pH dung dịch giữ 2,5 suốt trình thí nghiệm Các mẫu dung dịch lọc đo nồng độ crôm phương pháp hấp thụ nguyên tử Kết đưa bảng Từ số liệu thực nghiệm thu được, xác định số phương đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir: Trong đó: q – Dung lượng hấp phụ thời điểm đạt cân (mg/g) qmax – Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) 47 Cf – nồng độ lúc cân (mg/l) b - Hằng số đặc trưng cho tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ Phương trình chuyển thành dạng: Cf q  q max C f  b.q max Đây phương trình đường thẳng biểu thị phụ thuộc tuyến tính Cf /q vào Cf Từ phương trình xác định thông số q max b Các kết thực nghiệm đưa bảng Tính toán quy đổi thông số đưa bảng Bảng 6: Số liệu thực nghiệm đẳng nhiệt hấp phụ vật liệu Ci Cf Q Ci Cf Q (mg/l) (mg/l) (mg/g) (mg/l) (mg/l) (mg/g) 10 0,05447 1.989 100 5,06 18,98 15 0,07569 2.9849 150 17,29 26,54 20 0,12712 3.9746 200 30,96 33,8 25 0,6008 4.8798 10 250 85,27 32,94 30 0,8079 5.8384 11 300 149 30,2 40 1,125 7,775 12 400 259,7 28,06 Stt 48 Stt Bảng 7: Số liệu thiết lập phương trình đẳng nhiệt hấp phụ langmuir STT Ci (mg/l) Cf (mg/l) Cf/q (g/l) STT Ci Cf Cf/q (mg/l) (mg/l) (g/l) 10 0,05447 0,0274 100 5,06 0,26 15 0,07569 0,0254 150 17,29 0,65 20 0,12712 0,032 200 30,96 0,91 25 0,6008 0,123 10 250 85,27 2,58 30 0,8079 0,138 11 300 149 4,934 40 1,125 0,145 12 400 259,7 9,25 Từ số liệu xây dựng đường đẳng nhiệt langmuir hấp phụ Cr(VI) vật liệu (đưa hình 13) Hình 13: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) vật liệu Sự hấp phụ Cr(VI) vật liệu MnFe2O4/bentonite có kích thước nanomet mô tả mô hình đẳng nhiệt hấp phụ langmuir Hệ số hồi 49 quy R2 = 99,61% chứng tỏ phù hợp mô hình mô tả thực nghiệm hấp phụ Dung lượng hấp phụ cực đại tính theo mô hình Langmuir Cr(VI) vật liệu qmax = 28.98 (mg/g) 4.3 Khảo sát khả nhả hấp phụ vật liệu Kết thực nghiệm sáu chu kỳ hấp phụ nhả hấp phụ liên tiếp dung dịch NaOH nồng độ 0,01M đưa bảng 8: Bảng 8: Số liệu hấp phụ nhả hấp phụ vật liệu Hấp phụ Chu kỳ Nồng độ Lượng cân hấp phụ Nhả hấp phụ Hiệu suất Nồng độ hấp phụ cân Lượng nhả hấp phụ Hiệu suất nhả (mg/l) q(mg/g) (%) (mg/l) 5,06 18,98 94,94 200,6 10,03 52.84 2,5 19,5 97,5 238,4 11,92 61,12 1,06 19,788 98,94 264,6 13,23 66,8 0,9 19,82 99,1 284,2 14,21 71,6 0,5 19,9 99,5 306,4 15,32 76,9 0,55 19,89 99,45 319,0 15,95 80,2 q (mg/g) (%) Từ bảng vẽ đồ thị thu hồi Crôm vật liệu qua chu kì 50 Hình 14: Đồ thị thu hồi Crôm vật liệu qua chu kì Đồ thị qua chu kì hấp phụ - nhả hấp phụ cho thấy: - Dung lượng hấp phụ vật liệu tăng dần có xu hướng cân kể từ chu kì trở - Nồng độ cân nhả hấp phụ tăng nhanh - Hiệu suất nhả hấp phụ tăng từ 52.84% đến 80% 4.4 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu với nƣớc thải thực Dung dịch nước thải mô nước thải thực tế có thành phần đưa bảng Bảng 9: Thành phần nước thải mô Thành phần Hàm lượng (mg/l) Cr(VI) Ni(II) Zn(II) Fe(II) 200 0,1 4,5 0,3 Nồng độ rắn thử nghiệm hấp phụ là: 5, 7, 9, 11, 13 g/l pH=2.5 Các mẫu lắc máy lắc rung thời gian 24h với 51 tốc độ 120 vòng/phút Các mẫu dung dịch sau hấp phụ lọc đo nồng độ crôm lại Kết thực nghiệm đưa bảng 10: Bảng 10: Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) vật liệu theo nồng độ pha rắn Hàm lượng pha rắn ( g/l) 11 13 Hiệu suất hấp phụ (%) 84.52 87.88 98.84 99.74 99.95 Từ bảng số liệu thực nghiệm thu được, xây dựng giản đồ phụ thuộc hiệu xuất hấp phụ vào hàm lượng pha rắn (đưa hình 15) Hình 15: Ảnh hưởng nồng độ pha rắn đến hấp phụ Cr(VI) vật liệu Quan sát hình 15 ta thấy hiệu suất hấp phụ crôm tăng nhanh theo hàm lượng pha rắn đạt hiệu suất lớn 99.95% nồng độ pha rắn 13 g/l Điều chứng tỏ để loại bỏ hoàn toàn lượng crôm 1m3 nước thải cần 1.3 kg vật liệu hấp phụ 52 4.5 Sơ khảo sát biến đổi thành phần pha vật liệu chu kỳ hấp phụ: Biến đổi thành phần pha vật liệu sau sáu chu kì hấp phụ-nhả hấp phụ thể qua phổ XRD trình bày đây: Hình 16: Phổ XRD vật liệu điều chế 53 Hình 17: Phổ XRD vật liệu sau hấp phụ lần Hình 18: Phổ XRD vật liệu sau nhả hấp phụ lần 54 Hình 19: Phổ XRD vật liệu sau hấp phụ lần Hình 20: Phổ XRD vật liệu sau nhả hấp phụ lần 55 Quan sát phổ XRD vật liệu chu trình hấp phụ - nhả hấp phụ rút số nhận xét sau: - Vật liệu ban đầu có mặt pha không mong muốn Mn3O4 sau hấp phụ - nhả hấp phụ xuất pha α-Fe2O3 Sự biến vạch phổ đặc trung cho pha Mn3O4 hai nguyên nhân sau: + Khi hấp phụ môi trường axit, Mn 3O4 bền môi trường nên Mn3O4 tan dung dịch + Trong trình hấp phụ xảy tượng tái kết tinh chuyển Mn3O4 từ dạng tinh thể sang dạng vô định hình phổ XRD không phát - Sự hình thành pha α-Fe2O3 nhả hấp môi trường kiềm xảy phản ứng biến tính hóa bề mặt vật liệu theo phản ứng sau: MnFe2O4 + 2NaOH + O2 → MnO2 + Fe2O3 + Na2Fe2O4 + H2O - Các vạch phổ đặc trưng cho spinel MnFe2O4 pha α-Fe2O3 qua chu kì không thay đổi điều chứng tỏ cấu trúc tinh thể vật liệu ổn định qua chu kì - Dung lượng hấp phụ hiệu suất nhả hấp phụ tăng dần qua chu kì xuất pha làm biến tính bề mặt vật liệu Sau lần hấp phụ - nhả hấp phụ bề mặt vật liệu đổi nên khả hấp phụ- nhả hấp phụ vật liệu tăng 56 KẾT LUẬN Từ kết thu luận văn rút số kết luận sau:  Đã chế tạo thành công vật liệu nanocomposite MnFe2O4/Bentonite dạng bột xốp  Đã nghiên cứu đặc trưng vật liệu tổng hợp: Vật liệu MnFe2O4/Bentonite có thành phần MnFe2O4 cấu trúc spinel hạt nằm xen lẫn với lớp Bentonite, vật liệu có dạng hình sợi trụ phân bố tương đối đồng Đường kính sợi nằm khoảng đến 10 nm với độ dài thay đổi khoảng 50 đến 100 nm  Đã nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu tổng hợp: Khả hấp phụ Cr(VI) vật liệu phụ thuộc nhiều vào độ pH, tốc độ hấp phụ Cr(VI) đạt mức cao từ pH từ đến 2.5 Thời gian đạt cân từ 10 đến 20 phút Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) cao (99.9%) pH = 2-2.5 Khi pH tăng hiệu suất hấp phụ giảm  Đã nghiên cứu khả nhả hấp phụ vật liệu Các kết khẳng định rằng: hiệu suất hấp phụ vật liệu tăng dần từ 94.94% đến 99.45% có chiều hướng đạt cân từ chu kì trở Vật hoàn nguyên có khả nhả hấp phụ với hiệu suất tăng từ 52.84% đến 80.2%  Đã nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu với nước thải mô nước thải thực: Hiệu suất hấp phụ tăng nhanh theo hàm lượng rắn đạt hiệu suất cao 99.95% nồng độ pha rắn 13 g/l Như để loại bỏ hoàn toàn lượng Cr(VI) 1m3 nước thải cần 1.3 kg vật liệu  Đã nghiên cứu sơ thành phần pha vật liệu trình hấp phụ: biến đổi thành phần pha sau hấp phụ - nhả hấp Sự hình thành pha 57 α-Fe2O3 nhả hấp phụ môi trường kiềm xảy trình biến tính hóa bề mặt vật liệu Cấu trúc tinh thể vật liệu ổn định sau chu kỳ thứ + Dung lượng hấp phụ hiệu suất nhả hấp phụ tăng dần qua chu kì bề mặt vật liệu biến đổi 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt http://vietnamnet.vn/khoahoc/201001/Nuoc-thai-cong-nghiep-ma-doc-haixu-ly-889696/ Chế tạo ứng dụng hạt nano từ tính sinh học, Báo cáo Hội nghị Vật lý toàn quốc lần tứ 6, 2005 Sở khoa học công nghệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh, sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ công nghiệp, tập 8: xử lý ô nhiễm ngành mạ điện GS Phan Văn tường, Vật liệu vô (Phần lý thuyết sở), NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 2007, tr 190 Ngụy Hữu Tâm, Công nghệ nano - trạng, thách thức siêu ý tưởng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 6.Nguyễn Đức Nghĩa, Hoá học nano- công nghệ vật liệu, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ - Hà Nội, 2007 7.Vũ Đăng Độ, Các phương pháp vật lý hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004 8.Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh, Công nghệ nano điều khiển đến phân tử, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 Vũ Đình Cự, Từ học, NXB Khoa học kĩ thuật 10.Võ Châu Tuấn – Võ Văn Minh, Khả xử lý crôm môi trường nước, Tạp chí khoa học công nghệ, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, số 7- 2008 59 Tiếng Anh 11 Chrome Contamination in Asia, A world bank and water and sanitation program report, Mar.2006 12 J Hu, G Chen, M.C Lo, International Symposium on Nanotechnology in Environmental Protection and Pollution Bangkok, Asia Pacific Nanotechnology Forum, 2005 13 G.S Zhang, J.H Qu, H.J Liu, A.T Cooper, R.C Wu, CuFe2O4/activated carbon composite: a novel magnetic adsorbent for the removal of acid orange II and catalytic regeneration, Chemosphere 68 (2007) 1058–1066 14 B.Velde, Introduction to clay minerals, Chaman &Hall- London, 42-45, 1992 15 Hasmukh A Patel, Razesh S Somani, Hari C Bajaj and Raksh V Jasra, Nanoclays for polymer nanocomposites, paints, inks, greases and cosmetics formulations, drug delivery vehicle and waste water treatment, Bull Mater Sci., Vol 29, No 2, April 2006, pp 133–145 Indian Academy of Sciences 16 Q H Zeng, A B Yu, G Q (Max) Lu, and D R Paul,Clay-Based Polymer Nanocomposites:Research and Commercial Development, Journal of Nanoscience and Nanotechnology ,Vol.5, 1574–1592, 2005 17 Suprakas Sinha Ray, Masami Okamoto, Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing, Prog Polym Sci 28 (2003) 1539–1641 18 Zhu, Huai Yong, Lu, Gao Qing., Method of making metal oxide nanoparticles in an exfoliated silicate framework, United States Patent No 7169348 19 John Stanley Lovell, Thomas E Broderick Craig S Turchi, Amanda K Kimball, High capacity regenerable sorbent for removing arsenic and other toxic ions from drinking water US Patent Issued on February 27, 2007 60 [...]... năng áp dụng vật liệu mới trong thực tế Vì những lý do đó tôi chọn đề tài: Nghiên cứu, chế tạo vật liệu Nanocomposite MnFe2O4 trên chất mang Bentonite, ứng dụng để xử lí và thu hồi Cr( VI) trong nước thải Mục tiêu đề tài đặt ra là: - Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu nanocomposite MnFe2O4 trên chất mang bentonite bằng phương pháp đồng kết tủa - Đánh giá các đặc trưng cơ bản của vật liệu điều... dụ Thu hồi Fe(OH)3 từ ngành công nghiệp phân bón, là một chất hấp phụ tốt các chất ô nhiễm oxyanionic chẳng hạn như photphat, arsenate, và cromat trong dung dịch nước Vật liệu được nghiên cứu mở rộng để loại bỏ Cr( VI) trong nước thải Khả năng hấp phụ của Fe(OH)3 tối đa đã được báo cáo là 0,47 mg Cr( VI)/g vật liệu ở pH 5,6 1.3 Xu hƣớng phát triển các vật liệu hấp phụ trong xử lý thu hồi Cr( VI) 24 Trong. .. lí cổ điển nhất sử dụng trong xử lí nước thải chứa cr m vẫn được sử dụng tới ngày nay Thông thường bao gồm hai giai đoạn kế tiếp: khử Cr( VI) thành Cr( III) sau đó là đồng kết tủa Cr( OH) 3 cùng với các kim loại nặng khác bằng cách kiềm hóa dung dịch 17 Các dòng thải chứa cr m bao gồm nước thải mạ cr m, nước xử lí kim loại ban đầu, nước rửa…, mặc dù cr m trong nước thải tồn tại ở cả hai dạng Cr( III) và. . .nước do có bản chất từ và được hoàn nguyên với hiệu xuất cao trong môi trường kiềm tạo điều kiện thu n lợi cho quá trình thu hồi kim loại Để hoàn thiện quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite MnFe2O4 /bentonite cho mục tiêu xử lý và thu hồi Cr( VI) trong nước thải cần khảo sát khả năng hấp phụnhả hấp phụ của vật liệu và biến đổi các đặc trưng cơ bản của vật liệu sau từng chu kỳ... được - Đánh giá khả năng hấp phụ-giải hấp phụ Cr( VI) của vật liệu định hướng ứng dụng trong công nghệ xử lí nước thải và thu hồi kim loại 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nƣớc thải – khái niệm và phân loại Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980: Nước thải là nước được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá... dường như đều tạo ra nước thải Tùy theo nguồn gốc sinh ra, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị - Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học hay các cơ sở khác Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng Đặc điểm của nước sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ cao... của MMT dao động trong khoảng 70 ÷ 150 mgdl/100g Quá trình xâm nhập cation vào không gian hai lớp MMT làm giãn khoảng cách cơ sở từ 9,6 Å lên vài chục Å tùy thu c vào loại cation thay thế 2.2.2 Ứng dụng 30 Hình 3:Các ứng dụng cơ bản của khoáng sét bentonite 2.3 Vật liệu nanocomposite MnFe2O4 trên chất mang Bentonite Vật liệu nanocomposite MnFe2O4 trên nền chất mang Bentonite là vật liệu composite từ... mỏng, bền trên bề mặt Vì vậy, cr m được sử dụng nhiều trong công nghiệp mạ nhằm bảo vệ kim loại Trong nước thải xi mạ cr m thường tồn tại ở 2 dạng chính: dạng Cr( VI) và dạng Cr( III), trong đó dạng Cr( VI) có độc tính cao hơn nhiều so với dạng Cr( III) Cr m được khai thác chủ yếu từ quặng Cromit (FeCr2O4) Gần một nửa trữ lượng Cromit trên thế giới được khai thác tại Nam Phi, Kazakhstan, Ấn độ và Thổ Nhĩ... hoạt động bề mặt, chất tạo bóng…nên chỉ số COD, BOD của nước thải xi mạ thường nhỏ và không thu c đối tượng xử lí Đối tượng xử lí chính là các ion vô cơ mà đặc biệt là các muối kim loại nặng như Cr, Ni, Fe, Cu… 13 Nước thải xi mạ là độc chất đối với cá và thực vật thủy sinh Nước thải xi mạ có thể tiêu diệt các sinh vật phù du, gây bệnh cho cá, biến đổi các tính chất lí hóa của nước, tạo ra sự tích tụ sinh... kinh và hệ tuần hoàn… tổ chức y tế khuyến cáo hàm lượng cho phép tối đa của Cr( VI) trong nước uống là 0,05 mg/l Tiêu chuẩn nước ăn uống của Việt Nam (TCVN 5502-2003) cũng quy định hàm lượng cr m tối đa cho phép là 0,05 mg/l 1.2.3 Phƣơng pháp xử lý và thu hồi cr m trong nƣớc thải Xử lí nước thải chứa cr m sử dụng các phương pháp sau: - Phương pháp khử kết hợp với đồng kết tủa hóa học( phương pháp hóa lí) ... chế tạo vật liệu Nanocomposite MnFe2O4 chất mang Bentonite, ứng dụng để xử lí thu hồi Cr( VI) nước thải Mục tiêu đề tài đặt là: - Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu nanocomposite MnFe2O4. .. HỌC ========== NGUYỄN THỊ THẮM NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE MnFe2O4 TRÊN CHẤT MANG BENTONITE, ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ VÀ THU HỒI Cr( VI) TRONG NƢỚC THẢI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC... người dường tạo nước thải Tùy theo nguồn gốc sinh ra, nước thải chia thành: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên nước thải đô thị - Nước thải sinh hoạt: nước thải từ khu