Báo cáo " Nghiên cứu khả năng tách loại Pb2+ trong nước bằng nano sắt kim loại "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

83
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày kết quả khảo sát phương pháp xử lý Pb2+ trong nước bằng nano sắt tổng hợp được. Các thí nghiệm được tiến hành với hàm lượng Pb2+ biến thiên trong khoảng từ 5-50mg/l, nano sắt từ 0,1-0,4g/l và pH = 2,5-7,5. Kết quả thực nghiệm cho thấy, với pH = 5,0-6,5, 100% lượng Pb2+ sẽ bị tách loại khỏi dung dịch sau thời gian 10 phút khi tỷ lệ khối lượng nano sắt: Pb2+ = 10:1. Đã xác định được hiệu suất tách loại tối đa Pb2+ của nano sắt là 325gPb2+/1kg nano sắt. Kết quả...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo " Nghiên cứu khả năng tách loại Pb2+ trong nước bằng nano sắt kim loại "

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 24 (2008) 305-309 Nghiên c u kh năng tách lo i Pb2+ trong nư c b ng nano s t kim lo i Nguy n Th Nhung*, Nguy n Th Kim Thư ng Vi n ð a ch t, Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam 84 Chùa Láng, ð ng ða, Hà N i, Vi t Nam Ngày nh n 02 tháng 4 năm 2007 Tóm t t. Bài báo trình bày k t qu kh o sát phương pháp x lý Pb2+ trong n ư c b n g nano s t t ng h p ñ ư c. Các thí nghi m ñư c ti n hành v i hàm lư ng Pb2+ bi n thiên trong kho ng t 5-50mg/l, nano s t t 0,1-0,4g/l và pH = 2,5-7,5. K t qu th c nghi m cho th y, v i pH = 5,0-6,5, 100% lư ng Pb2+ s b tách lo i kh i dung d ch sau th i gian 10 phút khi t l kh i lư ng nano s t: Pb2+ = 10:1. ðã xác ñ nh ñư c hi u su t tách lo i t i ña Pb2+ c a nano s t là 325gPb2+/1kg nano s t. K t qu n ghiên c u cũng cho th y so v i b t s t thương m i, hi u qu tách lo i Pb2+ b ng nano s t cao g p 3 l n, t c ñ nhanh hơn và t o ra ít c n th i hơn. ∗ không tri t ñ . Vì v y, vi c nghiên c u, kh o 1. ð t v n ñ sát tìm v t li u x lý các kim lo i n ng ñ c h i nói chung và chì nói riêng trong nư c m t cách Chì là m t trong nh ng kim lo i n ng ñ c có hi u q u , thân thi n hơn v i môi trư ng là ñ h i. Nguyên nhân gây ô nhi m kim lo i n ng tài có ý nghĩa khoa h c và th c ti n c n thi t. nói chung chì nói riêng trong các ngu n nư c là M t trong nh ng v t li u m i x lý nhanh, tri t do nư c th i t các nhà máy m ñi n, nhà máy ñ , ñã t ng ñ ư c g i là "th n dư c v n năng" là cơ khí, nhà máy s n xu t pin, c q uy và g m nano s t kim lo i, m t s n ph m công ngh s ... chưa x lý ho c x lý chưa tri t ñ ñ ra ñang ñ ư c chú ý nghiên c u hi n nay. Nano s t môi trư ng. Khi s d ng ngu n nư c có hàm lư ng Pb2+ l n trong m t th i gian dài không có di n tích b m t l n có kh năng tách lo i các kim lo i n ng và các h p ch t h u cơ trong nh ng nh hư ng ñ n s c kho , mà còn có th nư c cao [4-7]. Trong hai năm v a qua, phòng sinh ra m t s b nh nguy hi m. Vi c nghiên thí nghi m c a chúng tôi ñã nghiên c u t ng c u x lý chì trong môi trư ng nư c thu hút s h p thành công nano s t kim lo i b ng phương chú ý c a r t nhi u p hòng thí nghi m trong pháp kh F eCl3 b i NaBH4 trong môi trư ng nư c và qu c t . Theo tài li u, có nhi u phương nư c [8]. Nano săt t ng h p ñư c có kích thư c pháp tách lo i chì, như phương pháp h p p h h t t 10 - 30nm, ñ ang ñư c ng d ng ñ x lý [1,2], phương pháp vi sinh [3]. Tuy nhiên x lý Pb2+, Cr6+, Mn2+ và asen trong nư c. Trong bài b ng các phương pháp trên giá thành cao và báo này, chúng tôi trình bày k t qu nghiên c u _______ kh năng tách lo i Pb2+ trong nư c b ng nano ∗ Tác gi liên h . ð T: 84-4-37754724. s t. E-mail: nguyenthinhung1951@yahoo.com.vn 305
306 N.T. Nhung, N.T.K. Thường / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 305-309 2. Hóa ch t, d ng c thí nghi m và phương pháp nghiên c u 2.1. Hóa ch t và d ng c thí nghi m - Dung d ch FeCl3.6H2O 0.045M ñư c chu n b t mu i FeCl3.6H2O tinh khi t hóa h c c a hãng Merck; - Dung d ch NaBH4 0.25M ñư c chu n b t NaBH4 c a hãng Merck; - D ch d ch chu n Pb2+ 1000ppm c a hãng Merck; - Dung d ch NH4OH c a hãng Merck; - Dung d ch axit H2 SO4 c a hãng Merck; - Nư c c t deion hoá (c t 2 l n trong phòng thí nghi m); - B t s t thương ph m tinh khi t >98%, kích thư c h t < 200 mesh c a Merck; Hình 1. nh TEM c a h t nano s t t ng h p ñư c. - Nano s t ñư c t ng h p b ng cách nh t Kích thư c h t và s phân b h t nano s t t dung d ch NaBH4 0.25M vào dung d ch ñư c ñ c tr ưng b i hình nh TEM. K t qu cho FeCl3.6H2O 0.045M, theo tài li u ñã công b th y, h t nano s t t ng h p ñư c có kích thư c [8]; t 3- 50nm, có d ng hình c u và t o thành - Máy khu y t ; chu i n i nhau. Ki u liên k t thành chu i này là - Máy quang ph h p th nguyên t AAS do s tương tác gi a các h t s t kim lo i có t 6800 Shimadzu c a khoa Hoá trư ng ð i h c tính v i nhau. Di n tích b m t riêng c a h t KHTN-ðHQGHN; nano s t dao ñ ng t 24 - 28 m2/g. 2.2. Phương pháp nghiên c u 3.2. Kh o sát nh hư ng c a pH ñ n kh năng tách lo i Pb2+ trong nư c b ng nano s t 2+ L y 100ml dung d ch Pb có hàm lư ng ñã bi t cho vào c c 250ml, sau ñó cho m t lư ng pH môi trư ng là y u t q uan tr ng quy t nano s t nh t ñ nh vào c c, kh y v i t c ñ 600 ñ nh ñ n hi u q u tách lo i Pb2+. vòng/phút. Sau th i gian nh t ñ nh, dung d ch kh o sát ñư c l y ra và l c dư i áp su t th p 120 qua gi y l c 0.2µm. Sau ñó xác ñ nh hàm lư ng 100 Pb2+ trong dung d ch b ng phương pháp quang % Lo i Pb 80 ph h p th nguyên t . 60 40 20 3. K t qu và th o lu n 0 2 3 4 5 6 7 8 3.1. ð c tính c a h t nano s t kim lo i pH ð th 1. nh hư ng c a pH ñ n kh năng lo i Pb2+.
307 N.T. Nhung, N.T.K. Thường / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 305-309 s t). Khi hàm lư ng Pb2+ = 50.0 mg/l thì 65 % ði u ki n kh o sát ñ ư c ti n hành như sau: chu n b dãy dung d ch h n h p Pb2+ hàm Pb2+ b lo i kh i dung d ch trong 10 phút (hi u lư ng ban ñ u 10 mg/l và nano s t hàm lư ng su t lo i Pb2+ c a nano s t trong trư ng h p này 0,1g/l v i pH thay ñ i tương ng t 2.5 ñ n 7.5 ñ t 325mg Pb2+/1g nano s t). Có th nói v i t ñư c khu y b ng máy khu y t 10 phút. Sau ñó l kh i lư ng Pb2+/nano Fe kh o sát thì hi u các dung d ch ñư c l c q ua màng l c kích su t tách lo i Pb2+ c a nano s t t l thu n v i thư c 0.2µm dư i áp su t th p. Hàm lư ng Pb2+ hàm l ư ng Pb2+ ban ñ u. Tuy nhiên, t l theo chưa ph n ng còn l i trong dung d ch ñư c kh i lư ng t i ưu gi a Pb2+/nano s t ñ 100% xác ñ nh b ng phương pháp AAS. K t qu th c Pb2+ b tách lo i kh i dung d ch là 1:10. nghi m ñ ư c trình bày trên ñ th 1. K t q u th c nghi m bi u di n trên ñ t h 1 3.4. Kh o sát nh hư ng c a hàm lư ng nano cho th y, cùng hàm lư ng như nhau, nhưng khi st pH t trên 4,5 thì 100% lư ng Pb2+ ñã ñư c lo i kh i dung d ch. Tuy nhiên pH>7,5, nh ng ði u ki n thí nghi m: Hàm lư ng Pb2+ ban dung d ch có hàm lư ng Pb2+ cao, d k t t a ñ u là 20 mg/l, pH = 6.0, thay ñ i lư ng nano Pb(OH)2 ngay trư c khi tương tác v i nano s t. s t t 0,1g/l - 0,4g/l. Quá trình thao tác ñư c Vì v y pH t i ưu cho các l n kh o sát ti p theo ti n hành như m c 3.2. K t qu th c nghi m ñư c ch n trong kho ng t 5,0-6,5. ñư c trình bày trên ñ th 3. 3.3.Kh o sát nh hư ng c a hàm lư ng Pb2+ 1.2 Nano Fe = 0.1g/l ban ñ u 1 Nano Fe = 0.2g/l Nano Fe = 0.3g/l ði u ki n thí nghi m: Hàm lư ng nano s t [Pb]/[Pb]0 0.8 Nano Fe = 0.4g/l ban ñ u là 0,1g/l, pH c a các dung d ch ñ u 0.6 ñư c ñi u ch nh ñ n pH=6,0, thay ñ i hàm lư ng Pb2+ t 5 mg/l ñ n 50 mg/l. Quá trình 0.4 thao tác ñ ư c ti n hành như m c 3.2. K t qu 0.2 th c nghi m ñư c trình bày trên ñ th 2. 0 0 10 20 30 Pb = 5 mg/l 1.2 Pb = 10 mg/l Th i gian(phút) 1 Pb = 20 mg/l 0.8 Pb = 30 mg/l [P b]/[P b]0 Pb = 50 mg/l 0.6 ð th 3. nh hư ng c a hàm lư ng nano s t. 0.4 K t q u th c nghi m trình bày trên ñ thi 3 0.2 cho th y, khi hàm lư ng nano s t tăng thì hi u 0 0 10 20 30 40 50 60 su t tách lo i Pb2+ tăng lên. V i hàm l ư ng Th i gian (phút) nano s t là 0,3-0,4 g/l thì Pb2+ (hàm l ư ng 20mg/l) b lo i 100% kh i dung d ch; còn khi ð th 2. nh hư ng c a hàm lư ng Pb2+ ban ñ u. hàm lư ng nano s t là 0,1g/l thì ch có 82% lư ng Pb2+ trên b tách lo i. K t q u th c nghi m bi u di n trên ñ th 2 K t q u th c nghi m cũng cho th y t c ñ cho th y, khi hàm lư ng Pb2+ ≤ 10.0 mg/l thì ch tách lo i Pb2+ x y ra r t nhanh trong 5 phút ñ u, sau 10 phút 100% Pb2+ ñư c tách lo i kh i sau ñó gi m d n và h u như không thay ñ i sau dung d ch (hi u su t lo i Pb2+ c a nano s t 10 phút. trong trư ng h p này là 100mg Pb2+/1g nano
308 N.T. Nhung, N.T.K. Thường / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 305-309 3.4. So sánh kh năng lo i Pb2+ c a nano s t và + Th i gian là 10 phút b t s t thương m i. - So v i b t s t thương m i, hi u qu tách lo i Pb2+ b ng nano s t kim lo i cao g p 3 l n. ði u ki n thí nghi m: Hàm lư ng Pb2+ ban - Vi c tách lo i Pb2+ b ng nano s t x y ra ñ u là 20 mg/l, pH = 6.0, hàm lư ng nano s t nhanh, t o ít c n r t thích h p ñ ng d ng vào tương ng là 0,1g/l, hàm lư ng b t s t cũng 0,1 th c ti n x lý nư c ô nhi m chì. g/l. Quá trình th c nghi m ñ ư c ti n hành như m c 3.2. K t q u th c nghi m ñ ư c bi u di n trên ñ th 4. Tài li u tham kh o 1.2 1 [1] F.O. Faraday, Orumwense, Removal of lead nano s t from water by adsorption on a kaolinitic clay, [Pb]/[Pb]0 0.8 B ts t Journal of chemical technology and 0.6 biotechnology, vol. 65, No4 (1996) 385. 0.4 [2] M.N. Rashed1, Lead removal from contaminated 0.2 water using mineral adsorbents, The Environmentarist, V. 21, N0 3(2001) 187. 0 0 5 10 15 20 25 30 [3] Jeewoong Kim, C. Vipulanandan, Removal of Th i g ian (phút) Lead from Wastewater Using a Biosurfactant, Center for Innovative Grouting Material and Technology (CIGMAT), 1998. ð th 4. So sánh hi u qu tách lo i Pb2+ gi a [4] F. Li, C. Vipulanandan, Microemulsion nano s t và b t s t. Approach to Nanoiron Production and Degradation of Trichloroethylene, Center for K t q u th c nghi m trình bày trên ñ t h 4 Innovative Grouting Materials and Technology cho th y, t c ñ lo i Pb2+ c a nano s t và b t (CIGMAT), Department of Civil and s t khác nhau rõ r t. Sau 5 phút, 70 % lư ng Environmental Engineering, Proceedings CIGMAT-2003 Conference & Exhibition. Pb2+ ñư c lo i kh i dung d ch b ng nano s t, [5] N.E. Ruiz, Application of Ultrasoud to Enhance nhưng cũng trong th i gian ñó ch 28% lư ng the Zero-Valent Iron–Initiated Abiotic Pb2+ b lo i khi s d ng b t s t thương m i. Degradation of Halogenated Aliphatic Như v y, khi hàm lư ng Pb2+ trong dung d ch Compound, University of Central Florida, 20 mg/l, hi u su t tách lo i Pb2+ b ng nano s t Orlando, Florida, 1998. cao g p 3 l n so v i b t s t thương m i. [6] Bettina Schrick, Jennifer L.Blough, A.Daniel Jones, Thomas E. Mallouk, Hydrodechlorination of Trichloroethylence to Hydrocarbons using Bimetallic Nikel-Iron nanoparticles, Chem. 4. K t lu n Mater, 14 (2002) 5140. [7] Sherman M. Ponder, John G. Darab, Thomas E. - ðã kh o sát tìm ñ ư c các ñi u ki n thích Mallouk, Remediation of Cr(VI) and Pb(II) h p ñ tách lo i Pb2+ ra kh i dung d ch nư c Aqueous Solutions Using Supported, Nanoscale Zero-valent Iron, Environ. Sci. Technol. 34 b ng nano s t, ñó là: (2000) 2564. + Hi u su t tách lo i Pb2+ c a nano s t là [8] Nguy n Th Nhung, Nguy n Th Kim Thư ng, 325gPb2+/1kg nano s t khi hàm lư ng Pb2+ ban Nghiên c u t ng h p nano s t b ng phương ñ u ñ n ≤ 50mg/l và nano s t là 0,1g/l; pháp hoá h c, T p chí Khoa h c ðHQGHN, Khoa h c T nhiên và Công ngh 23 (2007) 253. + pH môi trư ng t 4,5- 7,5;
309 N.T. Nhung, N.T.K. Thường / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 305-309 The removal of Pb2+ from aqueous solution using Iron nanoparticles Nguyen Thi Nhung, Nguyen Thi Kim Thuong Institute of Geological Sciences, Vietnamese Academy of Science and Technology, 84 Chua Lang, Dong Da, Hanoi, Vietnam Lead (Pb2+) removal from aqueous solution have been investigated using iron nanoparticles. In experiences, Lead (Pb2+) concentration varied from 5 to 50 mg/l, iron nanoparticles, from 0,1 to 0.4 g/l, and pH, from 2.5 to 7.5. Commercially iron powder were also used for comparison with the removal efficiency of iron nanoparticles. Results have shown that optimum conditions for 100% Pb2+ removal from solution are: mass ratio of Pb2+/ Fe0 nanoparticles = 1/10, pH = 5,0-6,5 and time 10min. In studied conditions capacity on Pb2+removal is 325gPb2+/1kg Fe0 nanoparticles. Experiment showed also that efficiency for Pb2+ removal by Fe0 nanoparticles was 3 times higher than that of iron comercial powder.