BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI LỜI CẢM ƠN Bài báo cáo thực tập thực hoàn thiện phòng Nghiên cứu Ứng dụng Triển khai công nghệ, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Trước hết, em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới tiếp nhận cho phép em thực tập Viện Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Tuấn Dung, người tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành tập Em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa Môi trường, trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội trang bị cho em hệ thống kiến thức khoa học tạo điều kiện cho em có hội thực tập, nâng cao kiến thức chuyên môn Em xin chân thành cảm ơn anh Vũ Xuân Minh cô, chú, anh, chị Phòng Nghiên cứu Ứng dụng Triển khai công nghệ, tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ em suốt trình thực tập Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2013 Sinh viên thực Lê Thị Thu Hường LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI PHẦN A: GIỚI THIỆU VỀ NƠI THỰC TẬP I Khái quát Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới (Viện KTNĐ) Địa chỉ: Nhà A13, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Điện thoại: (+84)(4) 38361322 Fax: (+84) (4) 387564696 Email: itt@vnd.vast.ac.vn Ban lãnh đạo: Viện trưởng: GS.TS.Thái Hoàng Phó viện trưởng: ThS Nguyễn Quang Chính PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng Tổng số CBVC: 81 I.1 Sơ lược lịch sử - Viện Kỹ thuật nhiệt đới (KTNĐ) thành lập theo Quyết định số 248/CP ngày 08/8/1980 Thủ tướng Chính phủ, trực thuộc Viện Khoa học Việt Nam Viện trưởng GS.TS Vũ Đình Cự - Từ 1993 Viện KTNĐ 17 viện nghiên cứu thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên Công nghệ Quốc gia (KHTN & CNQG) theo Nghị định số 24/CP Chính phủ Quyết định số 57 ngày 23/6/1993 Giám đốc Trung tâm KHTN & CNQG - Theo Nghị định số 108/2012/NĐ-CP ngày 25/12/2012 Chính phủ, Viện KTNĐ 26 viện nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam từ ngày 19-2 -2013 LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI I.2 Chức nhiệm vụ - Chức năng: nghiên cứu bản, điều tra bản, phát triển công nghệ đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao lĩnh vực kỹ thuật nhiệt đới lĩnh vực khác có liên quan theo quy định pháp luật - Nhiệm vụ: • Nghiên cứu bản, điều tra yếu tố điều kiện môi trường nhiệt đới ẩm Việt Nam • Nghiên cứu chế động lực học điều kiện môi trường nhiệt đới Việt Nam đến vật liệu thiết bị kỹ thuật • Nghiên cứu chế tạo bảo vệ vật liệu, linh kiện, thiết bị có khả nawgn làm việc điều kiện nhiệt đới Việt Nam • Xây dựng tiêu chuẩn sử dụng vật liệu, linh kiện, thiết bị điều kiện khí hậu nhiệt đới • Đào tạo nguồn nhân lực khoa học công nghệ có trình độ cao linh vực kỹ thuật nhiệt đới lĩnh vực có liên quan • Hợp tác quốc tế lĩnh vực nhiệt đới lĩnh vực khác có liên quan • Dịch vụ khoa học, công nghệ linh vực kỹ thuật nhiệt đói lĩnh vực khác có liên quan • Quản lý tổ chức, máy; quản lý sử dụng cán bộ, công chức, viên chức đơn vị theo quuy định Nhà nước Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam • Quản lý tài chính, tài sản đơn vị theo quy định Nhà nước • Thực nhiệm vụ khác Chủ tịch Viện giao LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI I.3 Các trang thiết bị - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Jeol 5300 (Nhật) - Máy nhiễu xạ tia X (ADX) QX – 2000(Anh) - Các máy phân tích nhiệt vi sai DTA TA – HE – 20 DSC – 20, Mettler (Thụy sĩ) - Hệ máy đo trọng lượng phân tử, Knauer (Đức) - Hệ thiết bị đo tính lý cảu vật liệu điều kiện ăn mòn ứng suất (Đức) - Máy đo tổng trở SOLATRON Schlumberger GSI – 1250 (Mỹ) - Máy đo tổng trở AUTOLAB (Mỹ) - Thiết bị điện cực quét rung (SVET) dùng để nghiên cứu ăn mòn cục (Mỹ) - Thiết bị thử nghiệm lý vạn ZWICK (Đức) - Thiết bị đùn phun chất dẻo WOOJIN (Hàn Quốc) - Máy trộn nội (kín) Polylab system HAAKE ( Đức) - Thiết bị tổng hợp nhựa tự động quy mô nhỏ ( Anh) - Hệ thống đo tổn hao điện môi TR – 10C ( Nhật) - Hệ thiết bị xác tính chất lớp phủ - Nhiều thiết bị thử nghiệm gia tốc : tủ nhiệt ẩm, tủ mù muối, tủ xạ nhân tạo, tủ mưa nhân tạo… I.4 Cơ cấu tổ chức Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Phòng Quản lý tổng hợp - Phòng Ăn mòn bảo vệ kim loại - Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI - Phòng Vật liệu cao su Dầu nhựa thiên nhiên - Phòng Vật liệu gốm kỹ thuật Điện cao áp - Phòng Kỹ thuật điện tử - Phòng Nghiên cứu ứng dụng Triển khai công nghệ - Phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ - Phòng Dữ liệu, thử nghiệm nhiệt đới Môi trường - Phòng Vi phân tích I.5 Các chương trình nghiên cứu– phát triển - Đề tài, dự án cấp nhà nước (trong 10 năm gần đây): • Đề tài nghiên cứu thuộc Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED): Nghiên cứu chế tạo khảo sát cấu trúc, tính chất vật liệu polyme nanocompozit sở nhựa polyolefin (PP, PE) hạt TiO2 kích thước nano • Đề tài nghiên cứu thuộc Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED): Nghiên cứu biến tính hợp chất có hoạt tính trao đổi ion làm phụ gia ức chế ăn mòn lớp phủ bảo vệ nanocompozit thân thiện nmôi trường • Đề tài nghiên cứu thuộc Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED):Nghiên cứu chế tạo, khảo sát tính chất cấu trúc vật liệu nanocompozit copolyme etylen – vinyl axetat (EVA)/nanosilica • Đề tài nghiên cứu thuộc Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED):Nghiên cứu chế tạo lớp phủ tổ hợp y sinh titan nitrit hydroxyapatit cấu trúc nano thép không gỉ ứng dụng làm nẹp vít xương y tế LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI - Đề tài dự án cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam: • Đề tài: Nghiên cứu chất khử oxy chất hấp thụ CO2, SO2 kích thước nano nhằm tạo môi trường bảo quản chống oxy hóa • Đề tài: Ứng dụng chất độn tro bay lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn bền nhiệt chịu ma sát cho thiết bị công trình công nghiệp • Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng lớp phủ polyme fluo chứa phụ gia nano kết hợp lớp phủ Al/Zn bảo vệ công trình kim loại làm việc điều kiện biển vùng thủy triều té sóng biển • Đề tài: Nghiên cứu chế tạo lớp phủ hợp kim croom niken công nghệ phun phủ hồ quang điện để bảo vệ chống ăn mòn cho chi tiết máy bơm công nghiệp làm việc môi trường axit • Đề tài: Nghiên cứu chế tạo lớp phủ tổ hợp titan nitrit / hydroxyapatit cấu trúc nano thép không gỉ làm nẹp vít xương y tế Đề tài cấp phòng Nghiên cứu ứng dụng Triển khai công nghệ chủ trì từ năm 2007 đến nay:  Đề tài cấp Viện Kỹ thuật nhiệt đới: • Nghiên cứu, chọn hệ keo tụ thích hợp dùng trình xử lý nước từ sông thoát nước thải Hà Nội • Nghiên cứu xử lý nước thải từ máy xeo giấy để thu hồi bột giấy dư phương pháp tuyển sử dụng hệ chất keo tụ, chất trợ keo tụ Polyarylamide, chất trợ • Nghiên cứu chế tạo gốm vi siêu lọc sở nguyên liệu khoáng chất tự nhiên Việt Nam, pha kim loại bạc, với kích thước lỗ xốp ~10ֿ¹µm ÷ 10ˉ² µm • Nghiên cứu chế tạo gốm vi siêu lọc sở nguyên liệu khoáng chất lõi đá ong Việt Nam, pha kim loại bạc với kích thước lỗ xốp ~ 10ˉ¹ µm ÷ LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI 10ˉ² µm, có khả loại bỏ kim loại nặng độc hại (As, Cd, Cu, Pb, ) khỏi nguồn nước cấp sinh hoạt • Nghiên cứu khả khử ion Cl -, F- nước gốm vi siêu lọc sở khoáng chất lõi đá ong pha tạp cao lanh • Chuyển hóa tro bay Phả Lại điều kiện mềm làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng hiệu quả, định hướng ứng dụng xử lý nước thải mạ • Nghiên cứu khả hấp phụ niken bùn đỏ trung hòa phương pháp khác • Nghiên cứu khả hấp phụ Flo bùn đỏ Tây Nguyên • Nghiên cứu khả xử lý số phẩm nhuộm sử dụng bùn đỏ trung hòa phương pháp khác  Đề tài cấp Viện Hàn lâm KHCNVN: “Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu lai polyme dẫn-graphen làm sensor điện hóa định hướng ứng dụng quan trắc môi trường”  Đề tài thuộc quỹ phát triển KHCNQG: “ Tổng hợp màng mỏng Polyme chức gốc phenol ứng dụng làm cảm biến điện hóa phân tích nhanh chọn lọc vết số chất độc ô nhiễm nước” I.6 Các kết khoa học công nghệ - Đã xây dựng tập đồ khí hậu kỹ thuật, xây dựng đồ phân vùng ăn mòn kim loại Việt Nam Có nhiều kết nghiên cứu thử nghiệm ăn mòn nhiều vùng lãnh thổ Việt Nam - Nhiều vật liệu phủ bảo vệ công nghệ bảo vệ chống ăn mòn ứng dụng thực tế rộng rãi nghành lượng, giao thông ( cầu, tàu, xưởng… ), xăng dầu ( bồn xăng, đường ống…), chế tạo máy - Sơn phản nhiệt măt trời, sơn phản quang sơn phân luồng đường chịu mài mòn,chịu thời tiết, chất lượng cao LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI - Lớp mạ kẽm – niken lớp phủ hợp kim crom – niken bền môi trường, chất lượng cao - Vật liệu blend cao su/nhựa nhiệt dẻo dùng làm đệm ray cho nghành giao thông vận tải đường sắt - Chất ổn định ND – 2101 ND- 2103 cho PVC; Quy trình công nghệ chế tạo mút xốp PUR - Quy trình công nghệ chế tạo gốm lọc xử lý nước ô nhiễm - Quy chình chế tạo polyme dẫn công nghệ điện hóa - Van chống sét ZnO cấp điện áp : 22k V 35kV - Nguồn cao áp cho thiết bị laze loại đèn khí - Quy trình thử nghiệm để đánh giá nhanh chất lượng dự báo nhanh tuổi thọ vật liệu - Quy trình thử nghiệm để đánh giá nhanh chất lượng dự báo nhanh tuổi thọ vật liệu I.7 Hợp tác quốc tế - Có quan hệ hợp tác khoa học – kỹ thuật với UNDP với nhiều quan, trường đại học nhiều nước giới Pháp, Nga… - Là đối tác phía Việt Nam tham gia dự án hợp tác Việt - Pháp ESPOIRS (1998-2004) - Tham gia tổ chức lớp học chuyên đề Việt-Pháp “Bảo vệ chống ăn mòn” Đồ Sơn, Hải Phòng, 11/1999 - Tham gia dự án hợp tác nghiên cứu VIE/007/9: “Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất tổ hợp cao su/chất dẻo chịu điều kiện nhiệt đới” BMBF (Đức) tài trợ - Thực nhiệm vụ HTQT cấp Viện Hàn lâm KHCNVN với trường đại học Paris-Diderot (Pháp): “Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu lai polyme LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI dẫn-graphen làm sensor điện hóa định hướng ứng dụng quan trắc môi trường” I.8 Các công trình khoa học công bố - Trong 30 năm xây dựng phát triển Viện Kỹ thuật nhiệt đới (1980 – 2010), cán khoa học Viện công bố 1100 công trình khoa học nước, có 120 báo đăng tạp chí quốc tế có uy tín, xuất sách chuyên khảo, trao chứng nhận quyền tác giả Ủy ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nước Một cán khoa học Viện trao sáng chế độc quyền (đồng tác giả) Tổ chức Trí tuệ giới Cơ quan Sáng chế Châu Âu Viện vinh dự trao giải thưởng Quỹ sáng tạo khoa học công nghệ Việt Nam VIFOTEC, huy chương tuổi trẻ sáng tạo, học bổng UNESCO-L’Oreal “Vì phát triển phụ nữ khoa học” cho nhà khoa học nữ trẻ - Chủ biên xuất sách “Thuật ngữ Kỹ thuật nhiệt đới” thứ tiếng Việt – Anh – Nga – Đức – Pháp II Giới thiệu phòng ứng dụng phát triển công nghệ II.1 Giới thiệu phòng Phòng nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ (phòng 6) thành lập năm 1989 Chức phòng là: Điều tra môi trường, nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ giải pháp kỹ thuật xử lý chống ô nhiễm bảo vê môi trường (theo Quyết định số 22/QĐ – KTND ngày 26/1/2011) Nhân Phó Trưởng phòng : Các cán bô viên chức : TS.NCVC Nguyễn Tuấn Dung ThS Trần Văn Biển KSC Nguyễn Hoàng Bách CN Mai Thị Phượng LÊ THỊ THU HƯỜNG LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI KS Vũ Xuân Minh CN Nguyễn Thanh Mỹ II.2 Lĩnh vực nghiên cứu đào tạo hoạt động a) Nghiên cứu - Điều tra môi trường, phân tích, quan trắc đánh giá trạng môi trường - Chế tạo triển khai ứng dụng vật liệu xử lý nước thải, khí thải đất bị ô nhiễm - Nghiên cứu chế tạo loại cảm biến điện hóa đặc hiệu, sử dụng vật liệu tiến tiến – polime dẫn năng, ứng dụng phát phân tích hợp chất có độc tính cao - Nghiên cứu phát triển công nghệ thân thiện môi trường - Tái chế chất thải công nghiệp thành vật dụng hữu ích, giảm thiểu nguy ô nhiễm môi trường b) Đào tạo Hợp tác đào tạo đại học sau đại học lĩnh vực công nghệ vật liệu tiên tiến, ứng dụng quan trắc, xử lý môi trường, tái sử dụng chất thải công nghiệp - Trong nước : phối hợp đào tạo với : 1, Các cán môn Công nghệ Hóa học, Hoa lý, Công nghệ môi trường, Khoa hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội 2, Các cán môn Hóa lý, Hóa Công nghệ Môi trường, Hóa Phân tích, Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạn Hà Nội 3, Các môn Hóa lý, Hóa Phân tích, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Viện Đào tạo Quốc Tế Khoa học Vật liệu, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 4, Khoa Hóa học, Trường Đai học Sư Phạm Hà Nội 5, Viện Hóa học Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học công nghệ Việt Nam LÊ THỊ THU HƯỜNG 10 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI I.4.2 Hấp phụ anion Bùn đỏ bùn đỏ biến tính nghiên cứu để tách loại anion nước như: photphat, nitrat, bo, flo Li (2006) Liu (2007) [9,11] so sánh khả hấp phụ photphat bùn đỏ biến tính tro bay Bùn đỏ xử lý HCl 0,25 mol/L xử lý nhiệt 700 oC hấp phụ PO43- tốt nhất, tách loại tới 99% photphat dung dịch với nồng độ ban đầu 155 mg/L Đối với nitrat, số tác giả bùn đỏ biến tính HCl 20% bùn đỏ thô có dung lượng hấp phụ đạt tương ứng 5,858 mmol/g 1,859mmol/g [13] Khả hấp phụ flo bùn đỏ nhà khoa học giới quan tâm từ năm 2002 [14,21], kết thu tốt Çengeloglu (2002) người nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ flo [22] Thực nghiệm cho thấy việc biến tính bùn đỏ dung dịch HCl 20% tăng dung lượng hấp phụ F- từ 3,11 lên 6,29 mg/g Năm 2009, Tor cộng [2] nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ dạng hạt từ bùn đỏ Kết thử nghiệm cho thấy hạt bùn đỏ tách loại gần hết flo nồng độ thấp, hiệu suất hấp phụ đạt cao pH 4,7 Tuy nhiên dung lượng hấp phụ flo đạt 0,851 mg/g Bùn đỏ biến tính với nhôm nghiên cứu để tách loại flo Wei cộng [14], dung lượng hấp phụ đạt cao, 68,7 mg/g, tăng đến 91,28 mg/g sau xử lý nhiệt 200 oC Khoảng pH tốt 7-8 hấp phụ đạt cân 20 phút I.4.3 Hấp phụ hợp chất hữu cơ: Ngoài nghiên cứu sâu rộng khả hấp phụ anion, kim loại nặng bùn đỏ bùn đỏ biến tính, số nhà nghiên cứu khảo sát khả hấp phụ chất hữu cơ, chẳng hạn thuốc nhuộm, phenol dân suất nó, vi khuẩn Thuốc nhuộm chất gây ô nhiễm nguy hại có tính độc hại gây ung thư Điều xảy sau uống hít phải, làm sưng tấy, kích thích vùng da mắt, nhạy cảm.Chúng không làm thay đổi màu nước LÊ THỊ THU HƯỜNG 31 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI gây phản cảm mặt thẩm mỹ, mà ngăn chặn truyền ánh sáng nước lám đảo lộn trình sinh học nguyên nhân gây hủy diệt sộng đồng thủy sản hệ sinh thái [5] Một số phương pháp thử nghiệm để tách loại thuốc nhuộm bao gồm lắng, lọc trình oxy hóa, phương pháp điện hóa, trình oxy hóa tiên tiến, xử lý sinh học, hấp phụ trao đổi ion Trong hấp phụ ứng dụng rộng rãi xử lý nước thải nhuộm Những chất hấp phụ giá rẻ để tách loại thuốc nhuộm nghiên cứu hiệu kinh tế chúng so với chất hấp phụ thương mại Gupta Suhas (2009) [7] tóm tắt số chất hấp phụ giá rẻ để tách loại thuốc nhuộm bao gồm bùn đỏ Bùn đỏ ứng dụng để tách loại đáng kể số thuốc nhuộm ô nhiễm, chẳng hạn thuốc nhuộm màu đỏ (congo red), axit tím, metylen xanh, rô-đa-min B màu xanh bền Khả tách loại thuốc nhuộm màu đỏ axit tím báo cáo 4,05 mg/g [10,11] Quá trình tuân theo phương trình động học bậc liệu hấp phụ tuân theo phương trinh đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Những nghiên cứu trình giải hấp cho thấy chế hấp phụ chủ yếu trao đổi ion Thuốc nhuộm metylen xanh tách loại khỏi nước bùn đỏ thô [20]dung lượng hấp phụ đạt 7,8x10-6 mol/g Phương pháp xử lý vật lý (nhiệt) hóa học có ảnh hưởng xấu đến khả hấp phụ Xử lý axit (HNO3) làm giảm dung lượng hấp phụ (3.28x10-6 mol/g) Một nghiên cứu hiệu khác [5,17] thực hấp phụ loại thuốc nhuộm Rodamin B, màu xanh bền, metylen xanh thuốc nhuộm màu đỏ (congo red) sử dụng bùn đỏ Bùn đỏ trung hòa sử dụng để loại bỏ phenol dung dịch [18] Các thí nghiệm hấp phụ tĩnh chứng minh tách loại phenol không đổi phạm vi pH rộng 1-9 10 để đạt cân Nó cho thấy mô hình Freundlich mô tả liệu đo hấp phụ tốt Sự ảnh hưởng mưới thêm vào đến việc tách loại phenol phụ thuộc vào mối tương quan anion bề mạt bùn đỏ nồng độ tương đối chúng Một nhóm nghiên cứu khác dẫn đầu LÊ THỊ THU HƯỜNG 32 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI Gupta (2004a)[5], sử dụng bùn đỏ để tách loại số hợp chất phenol cloruaphenol, chẳng hạn 2-cloruaphenol 2,4-dicloruaphenol nước thải Kết cho thấy 2,4-dicloruaphenol 4-cloruaphenol hấp phụ bùn đỏ lên đến 94-97%, loại bỏ 2-cloruaphenol phenol lên đến 5081% Tách loại phenol dẫn xuất đạt 98% thí nghiệm côtj với tốc độ dòng chảy 0,5ml/phút Trình tự tách loại: 2,4-dicloruaphenol > 4-cloruaphenol > 2-cloruaphenol > phenol, việc tách loại diễn thông qua chế khuếch tán hạt Ở nước ta, việc nghiên cứu xử lý, tái sử dụng bùn đỏ vấn đề thời bắt đầu thu hút quan tâm mạnh mẽ nhà khoa học Tuy nhiên, hướng nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ chưa có công bố Trong khuôn khổ báo cáo này, nghiên cứu khả ứng dụng bùn đỏ Tây Nguyên làm chất hấp phụ xử lý nước thải Đặc biệt chất màu: Red 3BF, Yellow 3GF, Blue MERF nước thải ngành dệt may Vì thời gian có hạn nên tiền hành khảo sát với loại chất màu Red 3BF LÊ THỊ THU HƯỜNG 33 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM II.1 Hóa chất dụng cụ II.1.1 Hóa chất - Bùn đỏ Tây Nguyên - Chất màu Red 3BF - Axit HCl đặc nồng độ 36% II.1.2 Thiết bị dụng cụ - Cốc chịu nhiệt loại - Pipet loại - Bình định mức loại - Đũa thủy tinh, thìa inox, phễu lọc - Giấy lọc băng xanh - Máy đo pH - Myas khuấy từ - Tủ sấy - Cân phân tích - Máy đo trắc quang HACH DR/2010 II.2 Các phương pháp thực nghiệm II.2.1 Nghiên cứu khả hấp phụ chất màu II.2.1.1 Phương pháp trắc quang Phương pháp phân tích trắc quang phương pháp sử dụng phổ biến phương pháp phân tích hóa lý Mỗi hợp chất màu có khả hấp thụ ánh sáng bước sóng xác định Khi chiếu chùm tia sáng đơn sắc qua môi trường vật chất cường độ tia sáng giảm Sự giảm cường độ tuân theo định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer-Lambert-Beer: LÊ THỊ THU HƯỜNG 34 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI Trong đó: A : Độ hấp thụ quang Io, I : Cường độ ánh sáng vào khỏi dung dịch L : Bề dày dung dịch ánh sáng qua C : Nồng độ chất hấp thụ ánh sáng ε : Hệ số hấp thụ quang phân tử, phụ thuộc chất chất hấp thụ bước sóng ánh sáng tới Nồng độ dung dịch chất màu: Red 3BF xác định phương pháp trắc quang bước sóng tương ứng 540nm máy HACH DR/2010 Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam II.2.1.2 Thí nghiệm khảo sát khả hấp phụ chất màu vật liệu Bùn đỏ Tây Nguyên có độ pH 10~12, lọc rửa nước cất sấy khô, nghiền mịn Dung dịch chất màu Red 3BF pha từ bột màu Red 3BF Điều chỉnh pH dung dịch 3BF dung dịch HCl Các thí nghiệm hấp phụ thực phương pháp hấp phụ tĩnh Dung dịch ban đầu cho vào bình tam giác có nút nhám, điều chỉnh pH dung dịch điều kiện mong muốn cách thêm từ từ dung dịch HCl Sau đó, lượng bùn đỏ hấp phụ cho vào, dung dịch khuấy máy khuấy từ Dung dịch sau hấp phụ lọc qua giấy lọc băng xanh để lấy phần dung dịch trong, pha loãng, sau phân tích dung dịch pha loãng phương pháp so màu máy HACH DR/2010 Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện KH&CNVN Tổng dung lượng hấp phụ chất màu tính theo công thức q= LÊ THỊ THU HƯỜNG (mg/g) 35 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI Hiệu suất hấp phụ chất màu: H= (%) Trong q : dung lượng hấp phụ thời điểm cân (mg/g chất hấp phụ) H: hiệu suất hấp phụ (%) Co: nồng độ chất màu ban đầu (mg/L) Ce: nồng độ chất màu thời điểm hấp phụ đạt cân (mg/L) V: thể tích dung dịch chất mùa (mL) m: khối lượng vật liệu hấp phụ (g) LÊ THỊ THU HƯỜNG 36 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ dd chất màu 3BF Dung dịch chất màu 3BF có màu đỏ,có khả hấp thụ mạnh ánh sáng bước sóng 540nm Chúng chuẩn dị dãy dung dịch chuẩn với nồng độc dung dịch chất màu 3BF khác từ dung dịch chuẩn 500ppm Từ độ hấp thụ quang đo dựng đường chuẩn phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ chất màu Kết trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Số liệu dựng đường chuẩn xác định chất màu 3BF Nồng độ dd chất màu 3BF LÊ THỊ THU HƯỜNG Độ hấp thụ quang(Abs) 0 0.028 0.062 0.092 0.119 0.149 0.174 0.199 0.233 0.262 10 0.290 37 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI Hình 3.1 Đường chuẩn xác định nồng độ dung dịch chất màu Red 3BF III.2 Ảnh hưởng pH Chúng tiến hành thí nghiệm hấp phụ chất màu Red 3BF điều kiện pH =2,4,6,8,10 Một loạt thí nghiệm hấp phụ tĩnh thực điều kiện lượng bùn đỏ hấp phụ 2g/L, nồng độ dung dịch chất màu Red 3BF ban đầu Co = 30 mg/L, thời gian hấp phụ 120 phút Xác định hiệu suất hấp phụ sau 120 phút, kết hình 3.2 100 H(%) 80 60 40 20 10 pH Hình 3.2: Ảnh hưởng pH tới hiệu suất hấp phụ chất màu Red 3BF BĐ LÊ THỊ THU HƯỜNG 38 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI Từ hình 3.2 ta thấy hiệu suất hấp phụ tăng pH giảm, hiệu suất hấp phụ cao đạt 103,6% pH=4 Hiệu suất giảm xuống thấp pH=6 lực đẩy anion chất màu tâm hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Từ kết lựa chọn điều kiện pH làm việc thí nghiệm với pH=4 phù hợp III.3 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ Chúng tiến hành thí nghiệm khảo sát trình hấp phụ chất màu Red 3BF theo thời gian bùn đỏ điều kiện pH=4, lượng bùn đỏ dùng để hấp phụ 2g/L, nồng độ dung dịch chất màu 3BF ban đầu 30ppm, tiến hành lấy mẫu phân tích thời gian khác t’= 15, 30, 60, 90, 120 phút Giá trị hiệu suất hấp phụ H(%) xác định theo thời gian trình bày hình 3.3 120 100 H(%) 80 60 40 20 20 40 60 80 100 120 Thp (phut) Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian tời hiệu suất hấp phụ Theo hình 3.3 hiệu suất hấp phụ gần không thay đổi theo thời gian Quá trình hấp phụ diễn nhanh khoảng thời gian đầu, sau chậm lại đạt cân sau 30 phút LÊ THỊ THU HƯỜNG 39 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI III.4 Ảnh hưởng nồng độ dd chất màu Thí nghiệm tiến hành khảo sát trình hấp phụ chất màu 3BF nồng độ Co =50, 70, 100, 150, 200 ppm với pH =4, lượng bùn đỏ dung để hấp phụ 2g/L, , tiến hành lấy mẫu phân tích thời gian 30 phút Giá trị hiệu suất hấp phụ H(%) xác định theo nồng độ trình bày hình 3.4 H 100 60 q 90 50 40 70 30 60 20 50 40 q (mg/g) H (%) 80 20 40 60 10 80 100 120 140 160 180 200 220 C0 (ppm) Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Red 3BF tời hiệu suất hấp phụ Ở thời gian 30 phút hiệu suất quà trình hấp phụ đạt giá trị cao nồng độ 30ppm 103.6 % giảm dần thấp 200ppm 49,8% Khi tăng nồng độ dung dịch Red 3BF, dung lượng (q) có khuynh hướng tăng, hiệu suất (H) lại giảm giới hạn tâm hấp phụ bề mặt vật liệu Khi nồng độ chất màu cao, hầu hết tâm mang điện tích bề mặt vật liệu bị chiếm giữ phân tử chất màu, lượng phân tử chất màu dung dịch nhiều Hệ q cao H thấp Ngược lại, với nồng độ chất màu thấp, gần toàn chất màu bị giữ nên hiệu suất hấp phụ cao, số tâm trống lớn nên dung lượng thấp LÊ THỊ THU HƯỜNG 40 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI KẾT LUẬN Bùn đỏ chất thải rắn trình sản xuất nhôm từ quặng bôxit theo quy trình Bayer Việc xả thải lượng lớn bùn đỏ có độ kiềm cao kích thước hạt nhỏ mịn, nguy ô nhiễm đất, nước không khí, việc xử lý, tái sử dụng bùn đỏ có ý nghĩa kinh tế xã hội đặc biệt quan trọng Kết nghiên cứu trình hấp phụ chất màu Red 3BF ảnh hưởng điều kiện pH, thời gian hấp phụ, lượng bùn đỏ hấp phụ, kết luận điều kiện tốt cho trình hấp phụ chất màu Red 3BF bùn đỏ Tây Nguyên là: pH=4, thời gian hấp phụ 30 phút, nồng độ chất màu ban đầu 30ppm, lượng bùn đỏ hấp phụ g/L LÊ THỊ THU HƯỜNG 41 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Xuân Hùng, Một số kiến thức ABC khai thác bô-xit sản xuất alumin, 2009 A.Tor, N.Danaoglu, G.Arslan, Y.Cengeloglu, Removal of fluoride from water by using granular red mud: batch and column studies Journal of Hazardous Materials 164 (2009b), 271-278 Department of chemical engineering, cooperative Centre for Contamination Assessment and Remediation of the Envionment (CRC-CARE) Curtin University of Technology, GPO Box U1987, WA 6058, Australia Novel application of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmenttally benign processes Gupta, V.K., Gupta, M., Sharma, S., 2001 Process development for the removal of lead and chromium from aqueous solutions using red mud—an aluminium industry waste Water Research 35 (5), 1125–1134 Gupta, V.K., Ali, I., Saini, V.K., 2004a Removal of chlorophenols fromwastewater using red mud: an aluminum industry waste Environmental Science & Technology 38 (14),4012–4018 Gupta, V.K., Suhas, Ali, I., Saini, V.K., 2004b Removal of rhodamine B, fast green, and methylene blue from wastewater using red mud, an aluminum industry waste Industrial & Engineering Chemistry Research 43 (7), 1740– 1747 Gupta, V.K., Suhas, 2009 Application of low-cost adsorbents for dye removal — a review Journal of Environmental Management 90 (8), 2313– 2342 H.Genc-Fuhrman, JC.Tjell, D.McConchie, O.Schuiling “Adsorption of arsenate from water using neutralized red mud” Journal of Colloid and Interface Science, 264(2003), 327-334 LÊ THỊ THU HƯỜNG 42 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI Li, Y.Z., et al., 2006 Phosphate removal from aqueous solutions using raw and activated red mud and fly ash Journal of Hazardous Materials 137 (1), 374–383 10 Liu, Z.G., Yang, C.S., Cheng, Z.H., Ai,M.J., 1997 Treatment and utilization of redmud derived from Bayer process The Chinese Journal of Nonferrous Metals 7, 40–44 (In Chinese) 11 Liu, C.J., et al., 2007a Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud Journal of Environmental Sciences 19 (10), 1166– 1170 12 Namasivayam, C., Arasi, D.J.S.E., 1997 Removal of congo red from wastewater by adsorption onto waste red mud Chemosphere 34 (2), 401–417 13 Namasivayam, C., Yamuna,R.T.,Arasi,D.J.S.E., 2001 Removal of acid violet fromwastewater by adsorption on waste red mud Environmental Geology 41 (3), 269–273 14 N.Wei, Z.K.Luan, J.wang, L.Shi, Y.Zhao, J.W.Wu, Preparation of modified red mud with aluminum and its adsorptioncharachteristics on fluoride removal Chinese Journal of Inorganic Chemistry 25(2009), 849-854 15 R Hind, S.K Bhargava, Stephen C Grocott The surface chemisstry of Bayer process solids: a review , Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 146 (1999), 359-374 16 School of Environmental Science and Engneering, Huazhong University of Science ang Technology (HUST), 1037 Luoyu Road, Wuhan, Hubei, 430074, Bo Xiao Journal of Mineral Processing 17 Tor, A., Cengeloglu, Y., 2006 Removal of congo red from aqueous solution by adsorption onto acid activated red mud Journal of Hazardous Materials 138 (2), 409–415 LÊ THỊ THU HƯỜNG 43 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI 18 Tor, A., Cengeloglu, Y., Aydin,M.E., Ersoz,M., 2006 Removal of phenol fromaqueous phase by using neutralized red mud Journal of Colloid and Interface Science 300 (2), 498–503 19 Wang, S., Boyjoo, Y., Choueib, A., Zhu, Z.H., 2005 Removal of dyes from aqueous solution using fly ash and red mud Water Research 39 (1), 129–138 20 Wang, S., Ang, H.M., Tadé, M.O., 2008a Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes Chemosphere 72 (11), 1621–1635 21 Yunus Cengeloglu, Esengul Kir, Mustafa Ersoz, Removal of fluoride from aqueous solution by using red mud Separation and Purification Technology 28(2002), 81-86 22 http://en.wikipedia.org/wiki/Bauxite 23 http://www.viet-studies.info/kinhte/Bauxit_TiaSang.htm LÊ THỊ THU HƯỜNG 44 LDH1KM2 BÁO CÁO THỰC TẬP LÊ THỊ THU HƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI 45 LDH1KM2 [...]... hấp phụ có khả năng hấp phụ cadimi cao sau khi xử lý nhiệt hoặc xử lý bằng hóa chất Hầu hết các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu bột mịn bùn đỏ như vật liệu hấp phụ trực tiếp cho các ion kim loại Bột bùn đỏ có khả năng hấp phụ bề mặt cao và thích hợp cho hấp phụ Tuy nhiên, vật liệu hấp phụ từ bột bùn đỏ rất khó tái sinh và tái chế sau khi ứng dụng Bùn đỏ được ứng dụng làm đồ gốm và đánh giá tiềm năng của. .. khuếch tán hạt Ở nước ta, việc nghiên cứu xử lý, tái sử dụng bùn đỏ đang là vấn đề thời sự và bắt đầu thu hút sự quan tâm mạnh mẽ của các nhà khoa học Tuy nhiên, hướng nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ cho đến nay chưa có công bố nào Trong khuôn khổ báo cáo này, chúng tôi nghiên cứu khả năng ứng dụng của bùn đỏ Tây Nguyên làm chất hấp phụ xử lý nước thải Đặc biệt là các chất màu: Red 3BF,... triệu tấn bùn đỏ được tạo ra trên toàn cầu Hiện nay nó được lưu trữ trong các hồ chứa, hoặc thải ra biển gần các nhà máy tinh chế nhôm ôxit Tuy nhiên, độ kiềm cao của bùn đỏ là nguyên nhân gây ô nhiễm đất, nước và không khí Xử lý và tái sử dụng bùn đỏ là vấn đề đặc biệt quan trọng Từ thực tế trên, em lựa chọn đề tài ‘ Nghiên cứu khả năng ứng dụng của bùn đỏ Tây Nguyên làm chất hấp phụ xử lý nước thải ’,... pH bằng amoniac TiO 2 có thể được phục hồi từ dung dịch H2SO4 bằng việc kết tinh, hydro hóa, rửa trôi và canxi hóa I.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ I.4.1 Hấp phụ cation Trong vài năm trở lại đây, các nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ xử lý nước được phát triển rất mạnh mẽ, nhiều nhất là các công trình nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại nặng, đặc biệt là Asen... [14], dung lượng hấp phụ đạt rất cao, 68,7 mg/g, và có thể tăng đến 91,28 mg/g sau khi xử lý nhiệt ở 200 oC Khoảng pH tốt nhất là 7-8 và hấp phụ đạt cân bằng trong 20 phút I.4.3 Hấp phụ các hợp chất hữu cơ: Ngoài những nghiên cứu sâu rộng về khả năng hấp phụ các anion, các kim loại nặng trên bùn đỏ hoặc bùn đỏ biến tính, một số nhà nghiên cứu cũng khảo sát khả năng hấp phụ của các chất hữu cơ, chẳng... đã chỉ rằng bùn đỏ biến tính bằng HCl 20% và bùn đỏ thô có dung lượng hấp phụ đạt tương ứng là 5,858 mmol/g và 1,859mmol/g [13] Khả năng hấp phụ flo của bùn đỏ đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm từ năm 2002 [14,21], các kết quả thu được khá tốt Çengeloglu (2002) là người đầu tiên nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ flo [22] Thực nghiệm cho thấy việc biến tính bùn đỏ bằng dung... CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC TN & MT HÀ NỘI I.4.2 Hấp phụ anion Bùn đỏ và bùn đỏ biến tính đã được nghiên cứu để tách loại các anion trong nước như: photphat, nitrat, bo, flo Li (2006) và Liu (2007) [9,11] đã so sánh khả năng hấp phụ photphat của bùn đỏ biến tính và tro bay Bùn đỏ được xử lý bằng HCl 0,25 mol/L trong 2 giờ và xử lý nhiệt ở 700 oC hấp phụ PO43- là tốt nhất, tách loại tới 99% photphat... là chất độc ô nhiễm nước được xếp vào loại gây ung thư Asen có thể có trong nước ở dạng hữu cơ hoặc vô cơ, nhưng các chất vô cơ phổ biến Trong vài năm trở lại đây, các nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ xử lý nước được phát triển rất mạnh mẽ, nhiều nhất là các công trình nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại nặng, đặc biệt là Asen Asen là một á kim quan trọng và là chất độc ô nhiễm nước. .. và dữ liệu hấp phụ tuân theo cả phương trinh đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich Những nghiên cứu về quá trình giải hấp cho thấy cơ chế của sự hấp phụ chủ yếu là trao đổi ion Thuốc nhuộm cơ bản metylen xanh có thể tách loại khỏi nước bởi bùn đỏ thô [20]dung lượng hấp phụ đạt 7,8x10-6 mol/g Phương pháp xử lý vật lý (nhiệt) và hóa học có ảnh hưởng xấu đến khả năng hấp phụ Xử lý bằng axit (HNO3) làm giảm... trong nước Thứ nhất, bùn đỏ được xàng, và thêm nước vào bột min bùn đỏ Sau đó, các dung dịch FeCl3 được bổ sung vào hỗn hợp , kết quả là dung dịch được làm chín và rửa sạch Bùn đỏ được xàng một lần nữa, và bột mịn bùn đỏ được sử dụng như chất hấp phụ trong các thí nghiệm Khả năng hấp phụ bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ pH của dung dịch, NO 3- ít ảnh hưởng tới sự hấp thụ, trong khi Ca2+ làm tăng sự hấp thụ, ... đề tài ‘ Nghiên cứu khả ứng dụng bùn đỏ Tây Nguyên làm chất hấp phụ xử lý nước thải ’, với mong muốn xử lý tái sử dụng bùn đỏ làm chất hấp phụ chất ô nhiễm có nước thải, giảm lượng chất thải rắn... mềm làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng hiệu quả, định hướng ứng dụng xử lý nước thải mạ • Nghiên cứu khả hấp phụ niken bùn đỏ trung hòa phương pháp khác • Nghiên cứu khả hấp phụ Flo bùn đỏ Tây Nguyên. .. b Ứng dụng xử lý nước thải : Bùn đỏ nghiên cứu rộng rãi để sử dụng làm vật liệu hấp thụ loại bỏ ion kim loại giá rẻ Thực vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ cadimi cao sau xử lý nhiệt xử lý hóa chất