Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ mới trên cơ sở biến tính than hoạt tính và ứng dụng xử lý thủy ngân trong môi trường nước, không khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC<br /> VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> <br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> -----------------------------<br /> <br /> NGUYỄN THỊ THANH HẢI<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỚI<br /> TRÊN CƠ SỞ BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH<br /> VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ THỦY NGÂN TRONG<br /> MÔI TRƯỜNG NƯỚC, KHÔNG KHÍ<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> HÀ NỘI – 2016<br /> <br /> BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC<br /> VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> <br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> -----------------------------<br /> <br /> NGUYỄN THỊ THANH HẢI<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỚI<br /> TRÊN CƠ SỞ BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH<br /> VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ THỦY NGÂN TRONG<br /> MÔI TRƯỜNG NƯỚC, KHÔNG KHÍ<br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> Chuyên ngành<br /> Mã số<br /> <br /> : Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> : 62 52 03 20<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> <br /> 1. PGS.TS Nguyễn Thị Huệ<br /> <br /> 2. PGS.TS Đỗ Quang Trung<br /> <br /> HÀ NỘI – 2016<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> DANH MỤC BẢNG............................................................................................ iv<br /> DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. v<br /> <br /> DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................ viii<br /> MỞ ĐẦU<br /> <br /> ........................................................................................................ 1<br /> <br /> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................. 5<br /> 1.1. Thủy ngân - Các dạng tồn tại và hiện trạng phát thải trong môi trường<br /> <br /> nước và khí................................................................................................. 5<br /> <br /> 1.1.1. Các dạng tồn tại và độc tính của thủy ngân ....................................... 5<br /> <br /> 1.1.2. Hiện trạng phát thải thủy ngân trong môi trường nước và không khí<br /> <br /> trên thế giới ................................................................................................ 9<br /> 1.1.3. Hiện trạng phát thải thủy ngân trong môi trường nước và không khí<br /> <br /> tại Việt Nam ............................................................................................. 14<br /> 1.2. Một số phương pháp xử lý thủy ngân ................................................ 15<br /> 1.2.1. Phương pháp kiểm soát thủy ngân trong môi trường khí................. 15<br /> <br /> 1.2.2. Phương pháp xử lý thủy ngân trong môi trường nước ..................... 18<br /> 1.3. Một số vật liệu hấp phụ xử lý thủy ngân ............................................ 23<br /> 1.3.1. Than hoạt tính................................................................................. 24<br /> <br /> 1.3.2. Các vật liệu khác ............................................................................ 30<br /> 1.4. Tình hình nghiên cứu vật liệu than hoạt tính biến tính và ứng dụng<br /> <br /> trong xử lý thủy ngân ............................................................................... 34<br /> 1.4.1. Than hoạt tính biến tính lưu huỳnh ................................................. 35<br /> <br /> 1.4.2. Than hoạt tính biến tính bằng hợp chất chứa halogen ..................... 37<br /> 1.4.3. Than hoạt tính biến tính với các hợp chất khác ............................... 43<br /> <br /> CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 46<br /> 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................ 46<br /> i<br /> <br /> 2.2. Hóa chất, vật liệu, dụng cụ và thiết bị sử dụng .................................. 46<br /> <br /> 2.2.1. Hóa chất, vật liệu ............................................................................ 46<br /> <br /> 2.2.2. Thiết bị và dụng cụ ......................................................................... 46<br /> 2.3. Phương pháp chế tạo vật liệu hấp phụ ............................................... 47<br /> <br /> 2.3.1. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với CuCl 2 ......................... 48<br /> 2.3.2. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với Br2 ............................. 48<br /> 2.3.3. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với iodua .......................... 49<br /> <br /> 2.4. Các phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu .............................. 50<br /> <br /> 2.4.1. Phương pháp xác định hình thái học bề mặt bằng hiển vi điện tử quét50<br /> 2.4.2. Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng của vật liệu .............. 50<br /> <br /> 2.4.3. Phương pháp xác định thành phần nguyên tố bằng kỹ thuật tán xạ<br /> năng lượng tia X....................................................................................... 52<br /> <br /> 2.4.4. Phương pháp quang phổ hồng ngoại ............................................... 52<br /> 2.4.5. Phương pháp xác định tâm axit của vật liệu .................................... 53<br /> <br /> 2.4.6. Xác định điểm điện tích không của vật liệu .................................... 53<br /> 2.5. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ thủy ngân của vật liệu ... 54<br /> 2.5.1. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Hg(II) trong môi<br /> <br /> trường nước .............................................................................................. 54<br /> 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ hơi thủy ngân trong môi<br /> <br /> trường khí................................................................................................. 58<br /> <br /> 2.6. Phương pháp xác định hàm lượng thủy ngân ..................................... 61<br /> <br /> 2.7. Phương pháp xác định hàm lượng iodua (I-) ...................................... 61<br /> <br /> 2.8. Phương pháp xác định hàm lượng bromua (Br-) ................................ 62<br /> <br /> CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 63<br /> 3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính .......................... 63<br /> <br /> 3.1.1. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với dung dịch CuCl 2 ......... 64<br /> 3.1.2. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính bằng brom nguyên tố........ 67<br /> <br /> ii<br /> <br /> 3.1.3. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với dung dịch KI và hỗn hợp<br /> <br /> dung dịch KI và I2 .................................................................................... 71<br /> 3.2. Kết quả đánh giá một số đặc trưng cấu trúc của vật liệu than hoạt tính<br /> <br /> biến tính ................................................................................................... 77<br /> <br /> 3.2.1. Đặc trưng cấu trúc của than hoạt tính biến tính với CuCl2 .............. 77<br /> 3.2.2. Đặc trưng cấu trúc của than hoạt tính biến tính với dung dịch Br2 .. 83<br /> 3.2.3. Đặc trưng cấu trúc của than hoạt tính biến tính với hỗn hợp dung<br /> <br /> dịch KI và I2 ............................................................................................. 86<br /> 3.3. Kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ thủy ngân của than<br /> <br /> hoạt tính biến tính..................................................................................... 92<br /> 3.3.1. Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Hg(II) trong môi trường nước ... 92<br /> <br /> 3.3.2. Đánh giá khả năng hấp phụ hơi thủy ngân trong môi trường khí của<br /> than hoạt tính biến tính ........................................................................... 104<br /> <br /> KẾT LUẬN .................................................................................................... 119<br /> DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ .............................................. 121<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 123<br /> <br /> iii<br /> <br />