Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THỊ THÙY DUNG NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN – 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THỊ THÙY DUNG NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng THÁI NGUYÊN - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) vật liệu graphite hoạt hóa KOH thăm dò xử lý môi trường” thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái nguyên, tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thùy Dung Xác nhận Xác nhận Trƣởng khoa chuyên môn giáo viên hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn Cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Hóa học, thầy cô Phòng Đào tạo, thầy cô Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo cán phòng thí nghiệm Hoá lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên bạn đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Đặng Văn Thành, Khoa Vật lí - Lý Sinh, Trường Đại học Y - Dược cho phép em sử dụng sở vật chất trang thiết bị trình thực công việc thực nghiệm Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân hạn chế, nên kết nghiên cứu nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn, để luận văn hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên , tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Thị Thùy Dung ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt iv Danh mục bảng biểu v Danh mục hình .vi MỞ ĐẦU .1 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan amoni mangan .3 1.1.1 Giới thiệu chung amoni tác động amoni tới nguồn nước sức khỏe người 1.1.2 Một số phương pháp loại bỏ amoni nước 1.1.3 Mangan ảnh hưởng mangan .8 1.1.4 Một số phương pháp loại bỏ mangan nước 10 1.1.5 Quy chu n Việt Nam nước thải công nghiệp 11 1.2 Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni Mn(II) môi trường nước 11 1.2.1 Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni môi trường nước 11 1.2.2 Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ Mn(II) môi trường nước 13 1.3 Vật liệu cacbon .15 1.3.1 Cacbon hoạt hóa .15 1.3.2 Một số phương pháp hoạt hóa 16 1.3.3 Vật liệu graphite .17 1.3.4 Ứng dụng graphite .20 1.3.5 Một số nghiên cứu biến tính vật liệu graphite 21 1.4 Phương pháp phân tích xác định hàm lượng amoni mangan 23 1.4.1 Định lượng amoni phương pháp trắc quang .23 1.4.2 Định lượng Mn(II) phương pháp trắc quang 23 iii 1.5 Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu .23 1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 23 1.5.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét qua (SEM) 23 1.5.3 Phương pháp phổ tán xạ Raman 24 1.5.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) 25 Chƣơng THỰC NGHIỆM 26 2.1 Dụng cụ hóa chất 26 2.1.1 Thiết bị .26 2.1.2 Hóa chất .26 2.2 Lập đường chu n xác định nồng độ ion amoni 27 2.3 Lập đường chu n xác định nồng độ Mn(II) 28 2.4 Chế tạo vật liệu hấp phụ graphite hoạt hóa KOH (AGK) 29 2.5 Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý AGK 29 2.6 Xác định điểm đẳng điện AGK 29 2.7 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK theo phương pháp hấp phụ tĩnh 29 2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ AGK 29 2.7.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 30 2.7.3 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng đến khả hấp phụ AGK 30 2.7.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ AGK 31 2.8 Khảo sát khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK theo phương pháp hấp phụ động 31 2.8.1 Chu n bị cột hấp phụ 31 2.8.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng 32 2.9 Mẫu nước ngầm chứa Mn(II) 32 2.9.1 Xử lý mẫu nước ngầm theo phương pháp tĩnh 32 2.9.2 Xử lý mẫu nước ngầm theo phương pháp động 32 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Kết khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý AGK 33 3.2 Xác định điểm đẳng điện AGK 39 3.3 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh 40 iv 3.3.1 Ảnh hưởng pH khả hấp phụ amoni, Mn(II) AGK 40 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK 42 3.3.3 Ảnh hưởng khối lượng AGK khả hấp phụ amoni, Mn(II) .45 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ đầu đến khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK 47 3.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .49 3.5 Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 51 3.6 Động học hấp phụ ion amoni Mn(II) AGK .53 3.7 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK theo phương pháp hấp phụ động .58 3.8 Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) 61 3.8.1 Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh 61 3.8.2 Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động 61 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu viết tắt Nội dung AGK Activated graphite KOH BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường FT-IR GNFs Graphite nanofibers QCVN Quy chu n Việt Nam SEM TCVN Tiêu chu n Việt Nam UV – Vis Ultraviolet Visble XRD X-ray Diffraction (nhiễu xạ tia X) Fourrier Transformation InfraRed (phổ hồng ngoại) Scanning Electron Microscopy (hiển vi điện tử quét) iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ ion amoni, Mn(II) nước thải công nghiệp .11 Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chu n ion amoni 27 Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đường chu n Mn(II) 28 Bảng 3.1: Kết xác định điểm đẳng điện AGK 39 Bảng 3.2: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK 40 Bảng 3.3: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK 43 Bảng 3.4: Ảnh hưởng khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) .45 Bảng 3.5: Ảnh hưởng nồng độ đầu ion amoni, Mn(II) đến dung lượng hiệu suất hấp phụ AGK 47 Bảng 3.6: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax số Langmuir b 50 Bảng 3.7: Kết khảo sát phụ thuộc lgq vào lgCcb trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK 51 Bảng 3.8: Các số phương trình Freundlich 52 Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ ion amoni Mn(II) 53 Bảng 3.10: Một số tham số động học hấp phụ bậc ion amoni Mn(II) 56 Bảng 3.11: Một số tham số động học hấp phụ bậc ion amoni Mn(II) 56 Bảng 3.12: Giá trị lượng hoạt động trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK .57 Bảng 3.13: Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ amoni .58 Bảng 3.14: Ảnh hưởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Mn(II) 59 Bảng 3.15: Kết xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp tĩnh 61 Bảng 3.16: Kết xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp động .62 v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Đường cong clo hoá tới điểm đột biến nước có amoni .5 Hình 1.2: Mạng tinh thể graphite 18 Hình 1.3: Graphite nguyên khai mỏ graphite tự nhiên Yên Bái xử lý tạp [8] 19 Hình 2.1: Đồ thị đường chu n xác định nồng độ ion amoni 27 Hình 2.2: Đồ thị đường chu n xác định nồng độ Mn(II) 28 Hình 2.3: Mô hình cột hấp phụ theo phương pháp hấp phụ động 31 Hình 3.1: Hình thái học bề mặt graphite 33 Hình 3.2: Hình thái học bề mặt AGK 33 Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ XRD graphite 34 Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ XRD AGK 34 Hình 3.5: Phổ Raman graphite 35 Hình 3.6: Phổ Raman AGK 35 Hình 3.7: Phổ hồng ngoại FT-IR graphite 37 Hình 3.8: Phổ hồng ngoại FT-IR AGK 38 Hình 3.9: Đồ thị xác định điểm đẳng điện AGK 39 Hình 3.10: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni AGK .41 Hình 3.11: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) AGK 41 Hình 3.12: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni AGK .44 Hình 3.13: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) AGK 44 Hình 3.14: Ảnh hưởng khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni 46 Hình 3.15: Ảnh hưởng khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) 46 Hình 3.16: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu ion amoni .48 Hình 3.17: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu Mn(II) 48 Hình 3.18: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir AGK amoni 49 Hình 3.19: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb amoni 49 Hình 3.20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir AGK Mn(II) .50 Hình 3.21: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb Mn(II) 50 vi Bảng 3.10: Một số tham số động học hấp phụ bậc ion amoni Mn(II) Ion Nồng độ đầu (mg/L) R1 k1 (phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) Amoni 50,67 0,9549 0,0237 38,44 27,89 Mn(II) 25,32 0,9344 0,0184 5,55 3,64 qe,cal : dung lượng hấp phụ cân tính theo phương trình động học qe,exp: dung lượng hấp phụ cân theo thực nghiệm Bảng 3.11: Một số tham số động học hấp phụ bậc ion amoni Mn(II) Nồng độ đầu Ion (mg/L) R2 k2 qe,exp qe,cal (g.mg-1.phút-1) (mg/g) (mg/g) %∆q Amoni 50,67 0,9973 0,0017 38,44 41,15 2,49 Mn(II) 25,32 0,9949 0,0096 5,55 6,11 3,56 *Nhận xét: Từ bảng 3.10; 3.11 cho thấy: Các hệ số tương quan R2 phương trình động học dạng tuyến tính trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK lớn (R2> 0,93) Đối với trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK có giá trị R2 mô hình động học bậc lớn so với bậc (R2> 0,99) Mặt khác, so sánh giá trị dung lượng hấp phụ thời điểm cân (qe,exp) tính theo mô hình theo thực nghiệm (qe,cal) VLHP, ta thấy qe,exp theo mô hình động học bậc sát với giá trị thực nghiệm Bên cạnh giá trị R2 độ xác phương trình động học bậc hai xác định thông qua độ lệch chu n định độ lệch chu n ∆q Độ xác phương trình xác ∆q theo công thức: %q 100 [(q e ,exp n số điểm liệu nghiên cứu 56 qe ,cal ) / qe ,exp ]2 n 1 Kết tính toán giá trị ∆q bảng 3.11 có giá trị nhỏ Vì vậy, kết luận trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Lagergren Sự hấp phụ ion amoni Mn(II) tuân theo mô hình giả động học bậc 2, áp dụng công thức sau để xác định lượng hoạt động trình hấp phụ (Ea) AGK [19] k2 = k0 exp(- Ea/RT) Trong đó: k2: số tốc độ hấp phụ (g/mg.phút) k0: số tốc độ đầu Ea: lượng hoạt hóa (kJ/mol) R: số khí T: nhiệt độ tuyệt đối (K) Trong phương trình k thay h ta có: k2 = h.exp (- Ea/RT) Do đó: Ea = RT (lnh - ln k2) Giá trị lượng hoạt hóa cho biết tính chất hệ hấp phụ: - Nếu Ea = ÷ 25 kJ/mol hấp phụ chất hấp phụ chất bị hấp phụ hấp phụ vật lý; Ea< 21 kJ/mol khuếch tán ngoài; Ea= 21 ÷ 40 kJ/mol khuếch tán - Nếu Ea = 40 ÷ 800 kJ/mol, hệ hấp phụ hóa học Kết giá trị Ea thể bảng 3.12 Bảng 3.12: Giá trị lƣ ng hoạt động trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK Ion Nồng độ đầu (mg/L) h k2 (g.mg-1.phút-1) Ea (kJ/mol) Amoni 50,67 2,512 0,0017 18,08 Mn(II) 25,32 0,296 0,0096 8,49 Kết cho thấy, giá trị lượng hoạt hóa trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK nhỏ 25 kJ/mol, mặt lý thuyết trình hấp hấp phụ amoni, Mn(II) AGK trình hấp phụ vật lý, đơn lớp, với khuếch tán đóng vai trò [29] 57 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK theo phƣơng pháp hấp phụ động Kết bảng 3.13, 3.14 hình 3.28, 3.29 Bảng 3.13: Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ amoni C0 (mg/L) 26,18 Tốc độ dòng (mL/phút) V1 = 1,5 V2 = 2,0 V3 = 2,5 Số lần cho V (mL) dung 50mL dung dịch qua cột tính dịch qua cột từ lần 1 50 0,00 0,00 0,04 100 0,00 0,01 0,08 150 0,07 0,12 0,46 200 0,24 0,56 1,67 250 0,78 1,96 3,93 300 2,45 4,29 6,92 350 6,33 8,04 10,47 400 10,67 12,82 16,02 450 14,24 16,32 17,63 10 500 18,89 19,61 20,58 11 550 20,62 20,94 21,63 12 600 22,49 23,07 22,85 13 650 23,62 23,96 23,67 14 700 24,87 24,85 25,06 15 750 25,23 24,73 25,18 16 800 25,93 25,36 25,45 17 850 26,18 25,92 25,83 18 900 26,18 26,18 26,18 Dung lƣ ng hấp phụ cột (mg) 11,12 10,62 9,88 Dung lƣ ng hấp phụ (mg/g) 22,24 21,24 19,76 Nồng độ chất hấp phụ xác định đƣ c sau lần cho 50mL qua cột 58 Bảng 3.14: Ảnh hƣởng tốc độ dòng đến khả hấp phụ Mn(II) C0 (mg/L) 9,83 Tốc độ dòng (mL/phút) V1 = 1,5 V2 = 2,0 V3 = 2,5 Số lần cho V (mL) dung 50mL dung dịch qua cột tính dịch qua cột từ lần 1 50 0,00 0,00 0,00 100 0,00 0,03 0,18 150 0,01 0,06 0,23 200 0,07 0,10 0,36 250 0,14 0,34 0,57 300 0,56 0,68 0,85 350 0,64 0,94 1,24 400 1,56 1,97 2,32 450 2,23 2,68 3,67 10 500 3,98 4,57 5,12 11 550 5,78 6,25 7,01 12 600 6,67 7,13 8,05 13 650 7,86 8,34 8,91 14 700 8,23 8,67 9,04 15 750 8,85 9,12 9,38 16 800 8,86 9,23 9,43 17 850 8,94 9,28 9,48 18 900 9,34 9,32 9,59 19 950 9,56 9,48 9,73 20 1000 9,83 9,64 9,78 21 1050 9,83 9,83 9,83 Dung lƣ ng hấp phụ cột (mg) 5,17 4,94 4,58 Dung lƣ ng hấp phụ (mg/g) 10,34 9,88 9,16 Nồng độ chất hấp phụ xác định đƣ c sau lần cho 50mL qua cột 59 30 Nồng độ amoni thoát 25 20 15 V1 V2 10 V3 0 200 400 600 -5 800 1000 V (mL) Hình 3.28: Ảnh hưởng t dòng n khả hấp phụ amoni 12 Nồng độ Mn(II) thoát 10 V1 V2 V3 0 -2 200 400 600 800 1000 1200 V (mL) Hình 3.29: Ảnh hưởng t dòng 60 n khả hấp phụ Mn(II) * Nhận xét: Đối với ion amoni: Kết nghiên cứu cho thấy, tốc độ dòng lớn dung lượng hấp phụ amoni giảm Điều giải thích sau: tốc độ dòng nhỏ thời gian tiếp xúc dung dịch nghiên cứu chất hấp phụ lớn nên dung lượng hấp phụ tăng ngược lại Với tốc độ dòng 1,5 mL/phút; 2,0 mL/phút; 2,5 mL/phút dung lượng hấp phụ là: 22,24 mg/g; 21,24 mg/g; 19,76 mg/g Đối với Mn(II): Kết nghiên cứu cho thấy, tốc độ dòng lớn dung lượng hấp phụ Mn(II) giảm Với tốc độ dòng 1,5mL/phút; 2,0 mL/phút; 2,5 mL/phút dung lượng hấp phụ cột là: 10,34 mg/g; 9,88 mg/g; 9,16 mg/g 3.8 Xử lý mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) 3.8.1 Xử lý mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh Kết bảng 3.15 Bảng 3.15: Kết xử lí mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp tĩnh Ccb1 Ion C (mg/L) Mn(II) 13,59 H1% (mg/L) 4,61 66,08% Ccb2 (mg/L) 0,43 H2% 90,67% *Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy, AGK có khả tách loại ion Mn(II) khỏi mẫu nước ngầm tương đối tốt Mẫu nước ngầm chứa ion Mn(II) với nồng độ 13,59 mg/L, sau hấp phụ lần hai nồng độ ion Mn(II) đạt tiêu chu n cho phép nước thải đổ vào khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN24: 2009/BTNMT 3.8.2 Xử lý mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp hấp phụ động Kết nghiên cứu hấp phụ động AGK mẫu nước ngầm chứa ion Mn(II) bảng 3.16 hình 3.30 61 Bảng 3.16: Kết xử lí mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp động C0 (mg/L) 13,59 Tốc độ dòng (mL/phút) V = 1,5 Số lần cho 50mL dung dịch mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) qua cột V (mL) dung dịch qua cột tính từ lần Nồng độ Mn(II) xác định đƣ c sau lần cho 50mL qua cột 50 0,02 100 0,08 150 0,15 200 0,32 250 0,94 300 1,34 350 1,72 400 2,56 450 4,37 10 500 5,47 11 550 7,64 12 600 10,95 13 650 12,23 14 700 13,12 15 750 13,24 16 800 13,59 Dung lƣ ng hấp phụ cột (mg) 8,00 Dung lƣ ng hấp phụ (mg/g) 16,00 62 Nồng độ Mn(II) thoát 16 12 0 200 400 600 800 1000 V (mL) Hình 3.30: K t xử lí mẫu nư c ngầm Mn(II) theo phương ph p ng *Nhận xét: Mẫu nước ngầm có nồng độ Mn(II) 13,59 mg/L, điều chỉnh đến giá trị pH = 5,0; khối lượng AGK 0,5g, với tốc độ dòng 1,5mL/phút dung lượng hấp phụ là: 16,00 mg 63 KẾT LUẬN Dựa vào kết thực nghiệm, rút số kết luận sau: Đã bước đầu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ graphite hoạt hóa KOH Đã xác định đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý, cấu trúc AGK qua ảnh hiển vi điện tử quét SEM, giản đồ nhiễu xạ tia X, phổ Raman, phổ hồng ngoại Kết cho thấy AGK chế tạo có hình thái học bề mặt thay đổi đáng kể so với graphite chưa hoạt hóa Cụ thể có phát triển lố xốp, tạo nên khoảng trống bề mặt Trong AGK liên kết mạng tinh thể graphite bị phá vỡ, làm cho liên kết C=C/sp2 mạng tinh thể bị suy thoái trở thành liên kết C-C/sp3 phản ứng tạo các nhóm chức khác C-O, C-OH, C=C… Chính điều làm thay đổi đáng kể diện tích bề mặt, tăng hiệu suất hấp phụ AGK Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ AGK ion amoni, Mn(II ) phương pháp hấp phụ tĩnh, kết thu sau: - Thời gian đạt cân hấp phụ với ion amoni, Mn(II) 150 phút - pH hấp phụ tốt ion amoni, pH hấp phụ tốt Mn(II) - Khối lượng AGK cần thiết cho hấp phụ ion amoni tốt 0,05g, Mn(II) tốt 0,08g - Khi tăng nồng độ ion amoni, Mn(II) khoảng nồng độ khảo sát hiệu suất hấp phụ giảm, dung lượng hấp phụ tăng Mô tả trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định dung lượng hấp phụ cực đại AGK ion amoni 87,72 mg/g, Mn(II) 23,74 mg/g Mô tả trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich xác định số Freundlich ion amoni n = 2,20; k = 10,53; ion Mn(II) n = 2,04; k = 1,98 Quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK tuân theo mô hình động học hấp phụ biểu kiến bậc Lagergren Quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) AGK trình hấp phụ vật lý (Ea< 25 kJ/mol) 64 Đã khảo sát khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động Khi tốc độ dòng nhỏ dung lượng hấp phụ chất cao ngược lại Dùng VLHP chế tạo xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) xã Hà Thượng - huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên Kết cho thấy, hấp phụ lần hai nồng độ Mn(II), đạt tiêu chu n cho phép nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN24: 2009/BTNMT Như vật liệu graphite hoạt hóa KOH có khả hấp phụ ion amoni, Mn(II) cho kết tốt Các kết thu cho thấy triển khai nghiên cứu ứng dụng vật liệu việc xử lý nước ngầm bị ô nhiễm 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Việt Anh (2012), "Khảo sát khả hấp phụ amoni vật liệu đá ong biến tính", Luận văn thạc sĩ, Đại học Dân lập Hải Phòng Lê Văn Cát (2002), ''Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lí nước nước thải'', Nxb Thống Kê, Hà Nội Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Thủy, Nguyễn Trọng Uyển (2011), "Nghiên cứu vật liệu hấp phụ sở than hoạt tính nano titan dioxit ứng dụng xử lí môi trường", Tạp chí Khoa học, số 03, tr 286-289 Quang Duy (2003), "Phía nam thành phố Hà Nội 100 nước bị nhiễm amoni", Báo người lao động, số 162 Nguyễn Thùy Dương (2008), ''Nghiên cứu hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dò xử lí môi trường'', Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm , Đại học Thái Nguyên Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011), “Chế tạo vật liệu cát thạch anh phủ nano oxit β-MnO2 γ-Fe2O3 để hấp phụ asen”, Tạp chí Hóa học, tập 49 (số 3A), tr 6-11 Fadeev G.N (1998), Hóa học màu sắc, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Trần Sĩ Trọng Khanh (2016)," Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên cấu trúc nano graphite nhiệt phân (PG) tổng hợp phương pháp CVD", Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ, Đại học quốc gia Hà Nội Phạm Thị Ngọc Lan (2016), "Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ phế ph m nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý Amoni nước", Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, số 52, tr 129 10 Vũ Tuấn Long (2011),''Nghiên cứu biến tính số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên xử lí amoni nước'',Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 11 Dương Thị Mây (2016), '' Nghiên cứu khả hấp phụ ion Cr(V , e( , Mn(II) quặng sắt biến tính '', Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm , Đại học Thái Nguyên 66 12 Trịnh Văn Tuyên, Phạm Thị Thúy, Bùi Thị Lan Anh (2016), ''Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ từ xơ dừa để xử lý Amoni nước thải bệnh viện'' Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học khoa học tự nhiên, đại học quốc gia Hà Nội 13 Ngô Thị Mai Việt (2015), “Nghiên cứu khả hấp phụ Mn(II), Ni(II) vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, natri siliccat photphat”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 20, tr 269-276 Tiếng Anh 14 Abdessalem Omri and Mourad Benzina (2012), "Removal of manganese (II) ions from aqueous solutions by adsorption on activated carbon derived a new precursor: Ziziphus spina-christi seeds", Alexandria Engineering Journal, 51 (4), pp 343-350 15 Abideen Idowu Adeogun (2013), "Comparative biosorption of Mn (II) and Pb (II) ions on raw and oxalic acid modified maize husk: kinetic, thermodynamic and isothermal studies", Applied Water Science, 3(1), pp 167-179 16 AG Pandolfo, AF Hollenkamp (2006), "Carbon properties and their role in supercapacitors", Journal of power sources, 157 (1), pp 11-27 17 A Greenville Whittater(1978), "The controversial carbon solid–liquid–vapour triple point", Nature, 276 (5689), pp 695-696 18 AI Savvatimskiy (2005), "Measurements of the melting point of graphite and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003)", Carbon, 43 (6), pp 1115-1142 19 Ali Kara, Emel Demirbel (2012), "Kinetic, isotherm and thermodynamic analysis on adsorption of Cr (VI) ions from aqueous solutions by synthesis and characterization of magnetic-poly (divinylbenzene-vinylimidazole) microbeads", Water, Air, & Soil Pollution, 223(5), pp 2387-2403 20 Andrew L Dicks (2006), "The role of carbon in fuel cells", Journal of power sources, 156 (2), pp 128-141 21 Chung-Kung Lee, Lai-Hui Lai, Shin-Shou Liu (2014), "Application of titanate nanotubes for ammonium adsorptive removal from aqueous solutions", Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45 (6), pp 2950-2956 67 22 EPA (2002),''Health risks from microbial growth and biofilms in drinking water distribution systems'', EPA Office of Ground Water and Drinking Water 23 Farhad Mazloomi, Mohsen Jalali (2016), "Ammonium removal from aqueous solutions by natural Iranian zeolite in the presence of organic acids, cations and anions", Journal of Environmental Chemical Engineering, (1), pp 240-249 24 H Faghihian, M Ghannadi Maragheh, A Malekpour (2002), "Adsorption of radioactive iodide by natural zeolites", Journal of radioanalytical and nuclear chemistry, 254 (3), pp 545-550 25 Hui Yuan, Long-Yue Meng, Soo-Jin Park (2016), "KOH-activated graphite nanofibers as CO2 adsorbents", Cacbon letters, 19 (1), pp 99-103 26 Karim Zare, Hamidreza Sadegh, Ramin Shahryari-ghoshekandi (2016), "Equilibrium and kinetic study of ammonium ion adsorption by Fe3O4 nanoparticles from aqueous solutions", Journal of Molecular Liquids, 213, pp 345-350 27 Mansooreh Soleimani and Tahereh Kaghazchi (2008), "Adsorption of gold ions from industrial wastewater using activated carbon derived from hard shell of apricot stones– An agricultural waste", Bioresource Technology, 99 (13), pp 5374-5383 28 M Endo (2000), "Recent development of carbon materials for Li ion batteries", Carbon, 38 (2), pp 183-197 29 Ping Ge, Fenfting Li (2011), "Kinetics and thermodynamics of heavy metal Cu (II) adsorption on mesoporous silicates", Pol J Environ Stud 20, pp 339-344 30 Qian Cheng, Noriyuki Tamura, Mika Horie (2013),'' Activation of Graphite for Low Cost and Fast Chargeable Lithium Ion Batteries'', Meeting Abstracts, The Electrochemical Society, Issue1, 1, pp 1124-1124 31 Ramasamy Boopathy (2013), "Adsorption of ammonium ion by coconut shellactivated carbon from aqueous solution: kinetic, isotherm, and thermodynamic studies", Environmental Science and Pollution Research, 20 (1), pp 533-542 32 Reza Darvishi Cheshmeh Soltani (2015), "Application of a compound containing silica for removing ammonium in aqueous media", Environmental Progress & Sustainable Energy, 34 (1), pp 105-111 33 R Menhaje-Bena and (2004), "Evaluation of iron modified zeolites for removal of arsenic from drinking water", Studies in Surface Science and Catalysis, 154, pp 1892-1899 68 34 R.Rahmani, A.H Mahvi, A.R.Mesdaghinia and S.Nasseri (2004) Investigation of ammonia removal from polluted waters by Clinoptilolite zeolite "International Journal of Environmental Science & Technology " No.2 (1), pp 125-133 35 Seul-Yi Lee, Byung-Ju Kim, Soo-Jin Park (2013), "Influence of KOH-activated graphite nanofibers on the electrochemical behavior of Pt–Ru nanoparticle catalysts for fuel cells", Journal of Solid State Chemistry, (199), pp 258-263 36 Xiaoge Chen, S Jeyaseelan and N Graham (2002), "Physical and chemical properties study of the activated carbon made from sewage sludge", Waste management, 22 (7), pp 755-760 37 Y A Kim Dante Zakhidov, R Sugamata, T Yasue, T Hayashi (2013), Edge-EnrichedGraphitic Anodes by KOH Activation For Higher Rate Capability Lithium Ion Batteries, http://nanojapan.rice.edu, ngày 10/2/2017 38 Yuh-Shan Ho, G McKay (1998), "Adsorption of dye from aqueous solution by peat", Chemical Engineering Journal, 70(2), pp 115-124 69 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Đỗ Trà Hương, Nguyễn Thị Thùy Dung, Đặng Văn Thành (2017), "Nghiên cứu hấp phụ ion amoni sử dụng vật liệu graphite hoạt hóa KOH", Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 22, tr.99-104 ... tài: Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) vật liệu graphite hoạt hóa KOH thăm dò xử lý môi trƣờng” Trong đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ graphite hoạt hóa KOH. .. THÙY DUNG NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT... 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) vật liệu graphite hoạt hóa KOH thăm dò xử lý môi trường thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin