intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí anion asen, photphat, cromat của vật liệu MnO2 kích thước nanomet trên nền pyroluzit

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST
Báo xấu
23
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc sử dụng các nguồn nước bị nhiễm độc bởi asen, photphat, cromat đang gây tác hại rất lớn tới sức khỏe của con người mà hậu quả để lại thì con người chưa có cách chữa trị. Do vậy việc xử lý asen, photphat, cromat là một vấn đề cấp bách hiện nay. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí anion asen, photphat, cromat của vật liệu MnO2 kích thước nanomet trên nền pyroluzit

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------- --------- Syamphone KEOJAMPA TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ ANION ASEN, PHOTPHAT, CROMAT CỦA VẬT LIỆU MnO2 KÍCH THƢỚC NANOMET TRÊN NỀN PYROLUZIT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2016
  2. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------- --------- Syamphone KEOJAMPA TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ ANION ASEN, PHOTPHAT, CROMAT CỦA VẬT LIỆU MnO2 KÍCH THƢỚC NANOMET TRÊN NỀN PYROLUZIT Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2016 Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  3. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Thầy GS.TS.NGƯT. Nguyễn Trọng Uyển; NCS. Thạc sĩ Lê Mạnh Cường đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cho em những kiến thực quý giá trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong khoa hóa học, các Thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật hóa học đã giúp đỡ, cung cấp kiến thức khoa học cho em trong quá trình nghiên cứu, các anh, chị và các bạn trong phòng Hóa học môi trường - trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Phòng thí nghiệm phân tích môi trường – trường Đại học Xây Dựng đã tạo điều kiện giúp đỡ trong thời gian làm đề tài. Cảm ơn các phòng thí nghiệm trong Khoa Hóa Học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm. Để hoàn thiện bản luận văn này,ngoài sự nỗ lực tìm tòi, nghiên cứu của bản thân, sự giúp đỡ của những người xung quanh, đặc biệt là người thầy, đồng nghiệp đã đóng góp một phần không nhỏ trong để hoàn thành đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên cao học Syamphone KEOJAMPA Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  4. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN ...................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu chung về asen, photphat, cromat ....................................................... 2 1.1.1. Asen ............................................................................................................ 2 1.1.2. Photphat ..................................................................................................... 8 1.1.3. Cromat ........................................................................................................ 8 1.2. Các phƣơng pháp xử lí asen, photphat, cromat .............................................. 10 1.2.1. Các phương pháp xử lý asen .................................................................... 10 1.2.2. Các phương pháp xử lý photphat ............................................................ 11 1.2.3. Phương pháp xử lý cromat ....................................................................... 13 1.3. Giới thiệu chung về pyroluzit .............................................................................. 18 1.3.1. Pyroluzit ................................................................................................... 18 1.4. Khả năng hấp phụ asen của sắt hyđroxit/oxit và khả năng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ ............................................................................................................ 22 1.5. Cơ chế hấp phụ asen, photphat, cromat của mangan dioxit ......................... 23 1.6. Công nghệ nano và ứng dụng trong xử lý môi trƣờng ................................... 24 CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 26 2.1. Ý tƣởng và phƣơng pháp tạo vật liệu mới......................................................... 26 2.2. Các phƣơng pháp vật lý xác định đặc trƣng vật liệu....................................... 27 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ................................................... 27 2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ...................................... 30 2.2.4. Phương pháp Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) ................. 32 2.2.5. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDS) ............................................ 34 2.2.6. Phương pháp xác định pH tại điểm đẳng điện PZC ................................ 35 2.2.7. Phương pháp phân tích nhiệt (TG, DTA, DTG) ....................................... 36 2.2.8. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)........................................................... 37 2.2.9. Phương pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF) ............................................ 37 2.2.10. Phương pháp phổ tán xạ Raman ............................................................ 38 2.3. Phƣơng pháp xác định một số chỉ tiêu môi trƣờng nƣớc................................ 39 2.3.1. Phương pháp trắc quang (UV-Vis) .......................................................... 39 Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  5. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên 2.3.2. Các phương pháp xác định hàm lượng asen, phốt phát, cromat ............. 41 2.3. Phƣơng pháp hóa lý .............................................................................................. 42 2.3.1. Phương trình LANGMUIR ....................................................................... 42 2.3.2. Phương trình FRENDLICH ..................................................................... 43 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM................................................................................. 44 3.1. Hoá chất và dụng cụ .............................................................................................. 44 3.2. Tổng hợp vật liệu MnO2 kích cỡ nanomet trên chất mang silicagen, laterit, pyroluzit. ........................................................................................................................ 45 3.2.1. Chuẩn bị vật liệu nền............................................................................... 45 3.2.2. Tổng hợp hệ keo MnO2 ............................................................................. 45 3.2.3. Chế tạo vật liệu M1, M2 ............................................................................ 45 3.3. Khảo sát hình thái và cấu trúc liệu ..................................................................... 46 3.4. Khảo sát khả năng hấp thụ asen, photphat của vật liệu ................................. 46 3.5.1. Hấp phụ asen ............................................................................................ 46 3.5.2. Hấp phụ photphat ..................................................................................... 46 3.5.3. Hấp phụ cromat ........................................................................................ 47 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 48 4.1. Nghiên cứu đặc tính và cấu trúc vật liệu ........................................................... 48 4.1.1. Khảo sát kích thước hạt nano MnO2 ........................................................ 48 4.1.2. Khảo sát cấu trúc bề mặt silicagen và pyroluzit trước khi phủ ............... 51 4.1.3. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M1 ....................................................... 51 4.1.4. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M2 ....................................................... 52 4.2. Phổ XRD của vật liệu M1 và vật liệu M1 nung tại các nhiệt độ khác nhau .. 53 4.3. Phổ EDS của vật liệu M1 ...................................................................................... 56 4.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu........................................................... 56 4.3.1. Hấp phụ tĩnh ............................................................................................ 56 4.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu..................................................... 71 4.4.1 Hấp phụ động ............................................................................................ 71 4.4.2 Đề xuất cơ chế hấp phụ asen giả định ...................................................... 72 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 75 Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  6. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Lưu lượng thải của một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân xưởng mạ .......... 9 Bảng 4.1. Hiệu suất ( H% ) hấp phụ PO43- với nồng độ ban đầu 10mg/l ................... 56 Bảng 4.2: Giá trị pH đầu và pH sau ............................................................................. 57 Bảng 4.3: Thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M0p ............................................. 58 Bảng 4.4: Các giá trị đường cong hấp phụ asen của vật liệu M0p ............................... 60 Bảng 4.4. Giá trị pH trước và sau của vật liệu M2 .................................................................................... 61 Bảng 4.5. Thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 ............................................... 62 Bảng 4.6: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M1 .............................................................. 64 Bảng 4.7: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M2 ........................................ 65 Bảng 4.8: Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 ................... 67 Bảng 4.9: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M2 ........................................ 67 Bảng 4.10: Khảo sát khả năng xử lý Cr(VI) của vật liệu M2 theo thời gian. ............. 69 Bảng 4.11: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M2 ........................................................... 70 Bảng 4.12: Hấp phụ động photphat ............................................................................. 71 Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  7. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các dạng tồn tại của asen trong nước phụ thuộc vào pe/pH. ........................ 3 Hình 1.2. Sự phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới ............................................ 5 Hình 1.3. Ô nhiễm asen tại Việt Nam ............................................................................ 6 Hình 1.4. Ô nhiễm asen tại đồng bằng châu thổ sông Hồng ......................................... 7 Hình 1.5. Cấu trúc của pyroluzit ................................................................................. 18 Hình 2.1. Sơ đồ chùm tia tới và chùm tia nhiễu xạ trên tinh thể ................................ 27 Hình 2.2. Độ tù của pic phản xạ gây ra do kích thước hạt .......................................... 28 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét ............................................ 29 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua ................................. 31 Hình 2.5. Sơ đồ cho thấy sự phong phú về thông tin thu được từ tương tác giữa chùm điện tử với mẫu trong nghiên cứu hiển vi điện tử ....................................................... 32 Hình 2.6. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại IUPAC .. 33 Hình 2.7: Nguyên lý phát huỳnh quang tia X .............................................................. 38 Hình 2.8. Bước chuyển của các electron trong phân tử .............................................. 40 Hình 4.1. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 40000 lần. ................................. 48 Hình 4.2. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 60000 lần. ................................. 49 Hình 4.3. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 100000 lần. ............................... 49 Hình 4.4. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 30000 lần.................................. 50 Hình 4.5. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 50000 lần .................................. 50 Hình 4.6: Bề mặt silicagen trước khi phủ .................................................................... 51 Hình 4.8. Bề mặt silicagen phủ MnO2 kích thước nanomet phóng đại 100000 lần ... 51 Hình 4.9. Bề mặt pyroluzit biến tính nhiệt phủ MnO2 kích thước .............................. 52 Hình 4.10. Bề mặt pyroluzit biến tính nhiệt phủ MnO2 kích thước nanomet phóng đại 200000 lần .................................................................................................................... 53 Hình 4.11. Phổ XRD vật liệu M1 .................................................................................. 53 Hình 4.12. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 2000C ......................................................... 54 Hình 4.13. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 3000C ......................................................... 54 Hình 4.15. Phổ EDS của vật liệu M1 ........................................................................... 56 Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  8. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hình 4.16: Đồ thị sự phụ thuộc pH vào pH của vật liệu M0p ...................................................... 58 Hình 4.17. Đồ thị hiệu suất hấp phụ theo thời gian của vật liệu M0p ........................................ 59 Hình 4.18. Đường cong hấp phụ asen của VL M0p.................................................... 60 Hình 4.20: Đồ thì sự phụ thuộc pH vào pH của vật liệu M2 ....................................................... 61 Hình 4.21: Đồ thị hiệu suất hấp phụ theo thời gian..................................................... 63 Hình 4.22. Đường cong hấp phụ asen của VL M1 ...................................................... 64 Hình 4.23. Đường XĐ tải trọng hấp thụ asen của VL M1 ......................................... 64 Hình 4.24. Đường cong hấp phụ asen của VL M2 ...................................................... 65 Hình 4.26: Phổ EDS vật liệu M2 .............................................................................................................................. 66 Hình 4.27: Phổ EDS vật liệu M2 sau khi hấp phụ asen ................................................ 66 Hình 4.28: Đồ thị biểu diễn thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 ................... 67 Hình 4.29. Đường cong hấp phụ của VL M2................................................................................................. 68 Hình 4.31: Phổ EDS vật liệu M2 sau khi hấp phụ photphat ........................................ 68 Hình 4.32: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian. ................................... 69 Hình 4.33: Đường cong hấp phụ của VL M2 .............................................................. 70 Hình 4.35: Phổ EDS vật liệu M2 sau khi hấp phụ photphat ........................................ 71 Hình 4.36. Đồ thị sự phụ thuộc nồng độ photphat qua cột vào thể tích nước chạy qua 72 Syamphone KEOJAMPA K25 CHH
  9. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên trầm trọng. Kể các nước phát triển, việc giải quyết ô nhiễm môi trường đang là một thách thức lớn đối với mọi quốc gia. Trên thế giới hiện nay vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh hoạt là một vấn đề rất lớn mà xã hội quan tâm. Trong khi nguồn nước bề mặt: sông, suối, ao, hồ đang ngày càng bị ô nhiễm nặng bởi nước thải các nhà máy, xí nghiệp, nước thải sinh hoạt thì việc sử dụng nước ngầm như là một giải pháp hữu hiệu cho việc cung cấp nước sạch. Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi tác động do con người gây ra. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt. Trong nước ngầm, không có các hạt keo hay cặn lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh trong nước ngầm cũng tốt hơn. Tuy nhiên, khi khai thác nguồn nước ngầm, chúng ta phải đối mặt với một vấn đề rất đáng lo ngại, đó là việc nhiễm độc asen, photphat, cromat có trong nước ngầm chủ yếu do sự hòa tan các hợp chất quặng có chứa asen, các hợp chất chứa photphat có trong đất, đá do quá trình phong hóa và còn do quá trình sản xuất công, nông nghiệp xảy ra. Việc sử dụng các nguồn nước bị nhiễm độc bởi asen, photphat, cromat đang gây tác hại rất lớn tới sức khỏe của con người mà hậu quả để lại thì con người chưa có cách chữa trị. Do vậy việc xử lý asen, photphat, cromat là một vấn đề cấp bách hiện nay. Đề tài: “Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí anion asen, photphat, cromat của vật liệu MnO2 kích thước nanomet trên nền pyroluzit ” là đóng góp thiết thực cho công nghệ xử lý môi trường hiện nay. Syamphone KEOJAMPA 1 K25 CHH
  10. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về asen, photphat, cromat 1.1.1. Asen[4,5,14,18,24,26,36] Asen là nguyên tố tồn tại tự nhiên trong vỏ trái đất, trong nhiều loại khoáng vật, ở dạng nguyên chất asen là kim loại màu xám, nhưng dạng này không tồn tại trong tự nhiên. Người ta thường tìm thấy asen dưới dạng các hợp chất với một hay một số nguyên tố khác như oxy, clo và lưu huỳnh. Asen trong thiên nhiên còn có thể tồn tại trong các thành phần môi trường đất, nước, không khí, sinh học v.v… và có liên quan chặt chẽ tới các quá trình địa chất, quá trình sinh địa hoá. Các quá trình này sẽ làm cho asen có mặt trong một số thành tạo địa chất và sẽ phân tán hay tập trung là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường sống. Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hoá các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu asen. Nhưng hiện tượng asen có mặt trong nước ngầm cho đến nay đã có khá nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa có sự thống nhất. Giả thiết có thể là thông qua các quá trình thuỷ địa hoá và sinh địa hoá, các điều kiện địa chất thuỷ văn mà asen đã xâm nhập vào môi trường nước. Hàm lượng asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hoá. Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H2AsO4-1 (trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO4-2 (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong môi trường khử yếu. Các hợp chất của asen với natri có tính hoà tan rất cao. Những muối của asen với Ca, Mg và các hợp chất asen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo canxi thì độ hoà tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là asen- axit fulvic thì rất bền vững có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ asen- axit fulvic. Các hợp chất của As(V) hình thành theo phương thức này. Asen là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Asen có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các loại quặng cũng đã tạo ra nguồn ô nhiễm Asen. Việc khai thác ở các mỏ nguyên sinh đã phơi lộ các quặng Syamphone KEOJAMPA 2 K25 CHH
  11. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên sunfua, làm gia tăng quá trình phong hoá, bào mòn và tạo ra khối lượng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit ở lân cận khu mỏ. Tại các nhà máy tuyển quặng, asenopyrit được tách ra khỏi các khoáng vật có ích và đi vào trong môi trường. Asenopyrit bị rửa lũa, dẫn đến hậu quả là một lượng lớn asen được đưa vào môi trường xung quanh, Asenopyrit sau khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và được chất đống ngoài trời và trôi vào sông suối, gây ô nhiễm tràn lan. Asen có thể kết hợp với một số nguyên tố tạo thành các hợp chất asen vô cơ như các khoáng vật, đá thiên thạch, Reagal (AsS), Orpiment (As2S3), Arsenolit (As2O3), Arsenopyrit (FeAs2, FeAsS, AsSb), vv… Hợp chất của asen với carbon và hydro gọi là hợp chất asen hữu cơ. Thường thì các dạng hợp chất hữu cơ của asen ít độc hại hơn so với các hợp chất asen vô cơ. Các dạng tồn tại của Asen(III) và Asen(V) trong môi trường [10,14]. Trong môi trường oxi hoá và thoáng khí, dạng tồn tại chủ yếu của asen trong nước và đất là asenat. Asen có thể bền với một dãy các oxyanion: H3AsO4, H2AsO4- , HAsO42- và AsO43-. Dưới điều kiện khử và ngập nước (
  12. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Độc tính của Asen Asen là chất rất độc hại, có thể gây 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y như ung thư da, phổi. Từ xa xưa asen ở dạng hợp chất vô cơ được sử dụng làm chất độc (thạch tín), một lượng nhỏ As loại này có thể gây chết người. Mức độ nhiễm nhẹ hơn có thể dẫn đến thương tổn các mô hay hệ thống của cơ thể sinh vật. Asen ảnh hưởng đối với thực vật như một chất ngăn cản quá trình trao đổi chất, làm giảm năng suất cây trồng. Bệnh nhiễm độc mãn tính asen được gọi là arsenicosis. Đó là một tai họa môi trường đối với sức khoẻ con người. Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc asen là chứng sạm da (melannosis), dày biểu bì (keratosis), từ đó dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp…. Hiện tại trên thế giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc asen. Liên quan đến việc xác định, đánh giá tác động của asen đối với cơ thể, ở Việt Nam trong một số năm gần đây đã có các nghiên cứu phân tích mẫu tóc, mẫu máu để xác định hàm lượng asen. Nhiễm độc asen không phân biệt độ tuổi, từ trẻ em đến người già. Nhưng qua các số liệu nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ bị nhiễm bệnh này thuộc về nữ nhiều hơn nhiều lần so với nam giới. Nếu người dân sử dụng nguồn nước có nồng độ asen là 0,75mg asen/ lít trong 1 năm thì theo thống kê cho thấy tỷ lệ phát bệnh là 16,3%; 2 năm là 28,8%; 3 năm là 35,52%; 4 năm là 42,2%; 5 năm là 62,9%. Khu vực nào có khí hậu khô và nóng thì tỷ lệ nhiễm cao hơn, nhưng dấu hiệu bệnh lại dễ nhận thấy vào mùa đông. Vùng nào kinh tế phát triển thì ít bị nhiễm bệnh hơn. Tình trạng ô nhiễm asen hiện nay [5,18,25] Ô nhiễm asen trên thế giới Syamphone KEOJAMPA 4 K25 CHH
  13. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hình 1.2. Sự phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị bệnh đen và rụng móng chân, sừng hoá da, ung thư da v.v… do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ asen cao. Nhiều nước đã phát hiện hàm lượng asen rất cao trong nguồn nước sinh hoạt như Canada, Alaska, Chile, Arhentina, Trung Quốc, India, Thái Lan, Bangladesh v.v… Ở Trung Quốc, trường hợp bệnh nhân nhiễm độc asen đầu tiên được phát hiện từ năm 1953. Số liệu thống kê cho thấy 88% nhiễm qua thực phẩm, 5% từ không khí và 7% từ nước uống. Đến năm 1993 mới có 1.546 nạn nhân của căn bệnh asenicosis (bệnh nhiễm độc asen) nhưng cho đến thời điểm này đã phát hiện 13.500 bệnh nhân trong số 558.000 người được kiểm tra ở 462 làng thuộc 47 vùng bị liệt vào khu vực nhiễm asen cao. Trên cả nước Trung Quốc có tới 13 - 14 triệu người sống trong những vùng có nguồn gốc bị ô nhiễm asen cao, tập trung nhiều nhất ở tỉnh An Huy, Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ, Tân Cương. Tại Sơn Tây đã phát hiện 105 làng bị ô nhiễm asen. Hàm lượng asen tối đa thu được trong nước uống là 4,43 mg/l gấp tới 443 lần giá trị Asen cho phép của tổ chức y tế thế giới WHO (10μg/l). Khu vực bị ô nhiễm asen lớn nhất là vùng đồng bằng châu thổ sông Ganges nằm giữa Tây Bengal của Ấn Độ và Bangladesh (Chowdhury và cộng sự, 1999). Ở Tây Bengal, trên 40 triệu người có nguy cơ nhiễm độc asen do sống trong các khu Syamphone KEOJAMPA 5 K25 CHH
  14. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên vực có nồng độ asen cao. Tới nay đã có 0,2 triệu người bị nhiễm và nồng độ asen tối đa trong nước cao gấp 370 lần nồng độ cho phép của WHO. Tại Bangladesh, trường hợp đầu tiên nhiễm asen mới được phát hiện vào năm 1993, nhưng cho đến nay có tới 3.000 người chết vì nhiễm độc asen mỗi năm và 77 triệu người có nguy cơ nhiễm asen. Tổ chức y tế Thế giới đã phải coi đây là "vụ nhiễm độc tập thể lớn nhất trong lịch sử". Con số bệnh nhân nhiễm độc asen ở Archentina cũng có tới 20.000 người. Ngay cả các nước phát triển mạnh như Mỹ, Nhật Bản cũng đang phải đối phó với thực trạng ô nhiễm asen. ở Mỹ, theo những nghiên cứu mới nhất cho thấy trên 3 triệu người dân Mỹ có nguy cơ nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen trong nước uống dao động từ 0,045 – 0,092 mg/l. Còn ở Nhật Bản, những nạn nhân đầu tiên có triệu chứng nhiễm asen đã được phát hiện từ năm 1971, cho đến năm 1995 đã có 217 nạn nhân chết vì asen. Ô nhiễm asen tại Việt Nam [5,18,25] Hình 1.3. Ô nhiễm asen tại Việt Nam Syamphone KEOJAMPA 6 K25 CHH
  15. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Do cấu tạo tự nhiên của địa chất, nhiều vùng của nước ta nước ngầm bị nhiễm asenic (thạch tín). Theo thống kê chưa đầy đủ, hiện có khoảng hơn 1 triệu giếng khoan, nhiều giếng trong số này có nồng độ asen cao hơn từ 20-50 lần theo tiêu chuẩn của Bộ Ytế 0,01mg/l, gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ, tính mạng của cộng đồng. Vùng nước bị nhiễm asen của nước ta khá rộng nên việc cảnh báo nhiễm độc từ nước giếng khoan cho khoảng 10 triệu dân là rất cần thiết. Những nghiên cứu gần đây cho thấy vùng châu thổ sông Hồng có nhiều giếng khoan có hàm lượng asen cao vượt quá tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và vượt quá tiêu chuẩn Bộ Y tế Việt Nam (0,01mg/l). Những vùng bị ô nhiễm nghiêm trọng nhất là phía Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình và Hải Dương. Hình 1.4. Ô nhiễm asen tại đồng bằng châu thổ sông Hồng Ở đồng bằng sông Cửu Long cũng phát hiện ra nhiều giếng khoan có hàm lượng asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Sự ô nhiễm asen ở miền Bắc hiện phổ biến và cao hơn ở miền Nam. Qua điều tra cho thấy 1/4 số hộ gia đình sử dụng trực tiếp nước ngầm không xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô nhiễm asen, tập Syamphone KEOJAMPA 7 K25 CHH
  16. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên trung nhiều ở phía Nam thành phố (20,6%), huyện Thanh Trì (41%) và Gia Lâm (18.5%). Điều nguy hiểm là asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước ngay cả khi ở hàm lượng gây chết người nên nếu không phân tích mẫu mà chỉ bằng cảm quan thì không thể phát hiện được sự tồn tại của asen. Bởi vậy các nhà khoa học còn gọi asen là “sát thủ vô hình’’. Hiện nay có khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người đang sử dụng nước ăn từ giếng khoan nên rất dễ bị nhiễm asen). Từ năm 1999, tổ chức UNICEF, một số cơ quan chính phủ Việt nam, các viện nghiên cứu đã bắt đầu tập trung nghiên cứu một cách nghiêm túc về asen và tìm hướng giảm nhẹ. Bộ tài nguyên và Môi trường yêu cầu đến cuối năm 2006 phải lập được bản đồ ô nhiễm asen trong phạm vi cả nước. 1.1.2. Photphat [3,14,20,28] Phốt phát tồn tại trong nước ngầm chủ yếu là do sự phát tán từ các nguồn nhân tạo như: Phân bón, thuốc trừ sâu, từ nguồn của chất tẩy rửa.Ngoài ra nước thải dân dụng, nước thải công nghiệp, nông nghiệp cũng chính là nguồn gây ô nhiễm. Theo các báo cáo tác động môi trường, nguyên nhân chính làm cho nguồn nước bị ô nhiễm phốt phát là do nguồn thải của các nhà máy sản xuất phân bón và bột giặt. Cả nước hiện nay có một số nhà máy sản xuất phân vô cơ từ đá quặng apatit như công ty Supephotphat Lâm Thao, công ty TNHH phân đạm và hóa chất Hà Bắc, công ty CP Phân lân nung chảy Văn Điển… Và hầu hết bột giặt tổng hợp được sản xuất chứa một lượng lớn polyphotphat, từ 12-13% photpho[14]. 1.1.3. Cromat[6,7,19,20] Trên địa bàn Hà Nội, ngành cơ khí tập trung chủ yếu vào lĩnh vực gia công kim loại, chế tạo máy móc, chi tiết phụ tùng máy nên quá trình liên quan đến mạ khá phong phú. Theo số liệu thống kê, các cơ sở mạ lớn của công ty xe đạp Lixeha, kim khí Cầu Bươu, công ty khóa Minh Khai, công ty Dụng cụ cơ khí xuất khẩu, công ty kim khí Thăng Long hàng ngày thải ra môi trường khoảng 8,6kg Cu, 14kg Ni, 7kg Cr, 20kg Zn và 5kg CN-. Syamphone KEOJAMPA 8 K25 CHH
  17. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Bảng 1.1: Lƣu lƣợng thải của một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân xƣởng mạ Nguồn: Đặng Đình Kim – 2002 Lượng nước thải của mạ điện không phải là lớn so với các ngành công nghiệp khác như nước thải của ngành công nghiệp giấy, dệt, ... song thành phần và nồng độ các chất độc hại trong đó khá lớn. Hơn nữa các hóa chất độc hại này lại có những biến thiên hết sức phức tạp và phụ thuộc vào quy trình công nghệ cũng như từng công đoạn trong quy trình đó. Vì vậy, muốn xử lý đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải thu gom, tách dòng theo từng công đoạn, từng trường hợp cụ thể và lựa chọn phương án xử lý thích hợp. Theo các tài liệu thống kê cho ta thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ có quy mô nhỏ và vừa đều tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, TP.HCM, Biên Hòa... Trong quá trình sản xuất, nước thải của các nhà máy xí nghiệp này đều bị ô nhiễm các kim loại nặng, nhưng vấn đề xử lý nước thải còn chưa được quan tâm, xem xét đầy đủ hoặc việc xử lý chỉ mang tính hình thức vì đầu tư cho một quy trình xử lý nước thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa được nghiêm minh, còn mang tính đối phó. Đặc trưng chung của nước thải ngành mạ điện là chứa hàm lượng cao các muối vô cơ và kim loại nặng như đồng, kẽm, crom, niken ... Trong nước thải xi Syamphone KEOJAMPA 9 K25 CHH
  18. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên mạ thường có sự thay đổi pH rất rộng từ rất axit (pH = 2-3) đến rất kiềm (pH = 10-11). Các chất hữu cơ thường có rất ít trong nước thải xi mạ, phần đóng góp chính là các chất tạo bóng, chất hoạt động bề mặt... nên chỉ số COD, BOD của nước thải mạ điện thường nhỏ và không thuộc đối tượng cần xử lý. Đối tượng cần xử lý chính trong nước thải là các muối kim loại nặng như crom, niken, đồng, kẽm, sắt, photpho... 1.2. Các phƣơng pháp xử lí asen, photphat, cromat 1.2.1. Các phương pháp xử lý asen [4,5,18,23] Đã có rất nhiều công nghệ được phát triển để xử lý asen trong nước ngầm. Tất cả đều dựa trên các quá trình cơ bản sau [5]: - Oxi hoá/ khử. - Kết tủa. - Hấp phụ và trao đổi ion. - Tách lỏng/rắn. - Các phương pháp vật lý. a/ Oxi hoá/khử: Hầu hết các công nghệ xử lý asen chỉ có hiệu quả cao đối với việc loại bỏ asen ở dạng As(V), vì vậy As(III) thường được oxi hoá lên trạng thái As(V) trước khi xử lý. Các tác nhân hoá học thường được sử dụng để oxi hoá asenit thành asenat bao gồm : khí clo, khí ozon, kali pemanganat, hydro peoxit, tác nhân Fenton’s (H2O2/Fe2+)... Một số chất rắn như mangan oxit cũng được sử dụng để oxi hoá asen. Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng trực tiếp các bức xạ từ mặt trời để oxi hoá asenit thành asenat với sự có mặt của các chất xúc tác như: sunfua, Fe3+, xitrat... Nếu chỉ sử dụng quá trình oxi hoá thì không thể loại bỏ asen ra khỏi dung dịch. Vì thế, quá trình này thường phải kết hợp với các quá trình keo tụ, hấp thụ hoặc trao đổi ion. Syamphone KEOJAMPA 10 K25 CHH
  19. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên b/ Kết tủa: Quá trình này chuyển asen từ dạng tan thành các dạng ít tan như canxi asenat nhờ phản ứng hoá học, sau đó loại bỏ chúng nhờ quá trình lắng hoặc lọc. Việc xử lý chất thải rắn của quá trình này là một vấn đề. c/ Hấp phụ và trao đổi ion: Phương pháp hấp phụ là tạo ra các vật liệu có diện tích bề mặt lớn, có ái lực lớn với các dạng asen hoà tan và sử dụng các vật liệu đó để loại bỏ asen ra khỏi nước. Người ta đã phát hiện ra khả năng hấp phụ asen của nhôm oxit đã hoạt hoá (Al2O3), các vật liệu có chứa oxit, hyđroxit sắt, các loại quặng sắt tự nhiên: limonit, laterit... d/ Tách pha rắn và pha lỏng: Quá trình này thường được sử dụng để tách các chất rắn được tạo ra do quá trình kết tủa, keo tụ ra khỏi dung dịch. Các kĩ thuật tách thường thấy là lắng và lọc, trong đó, phương pháp lọc bằng một lớp cát dày th- ường cho hiệu quả cao. e/ Các phương pháp vật lý: Một số kĩ thuật như: thẩm thấu ngược, màng lọc nano, điện thẩm tách có khả năng loại bỏ tất cả các dạng asen hoà tan ra khỏi nước. Trong quá trình này, người ta cho nước chảy qua một màng lọc đặc biệt, các chất gây ô nhiễm được giữ lại nhờ các tương tác vật lý. Để xử lý nước bằng phương pháp lọc màng, trước hết người ta phải loại bỏ các chất rắn lơ lửng và đưa asen về dạng As(V). 1.2.2. Các phương pháp xử lý photphat [14,15,22,28,36] * Phương pháp kết tủa, sa lắng Có hai phương thức kết tủa: + Nước thải có axit: Sử dụng dung dịch nước vôi trong để tạo kết tủa canxi hydrophotphat ở pH 6-7: 2H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca(HPO4)2 + 4H2O (1.1) Kết tủa canxi photphat từ pH 9-12 2CaHPO4 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 2H2O (1.2) Syamphone KEOJAMPA 11 K25 CHH
  20. Luận văn thạc sỹ khoa học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên +Nước thải không axit: Sử dụng dung dịch muối Al, Fe vì tạo AlPO4 và FePO4 là muối kết tủa. Kết tủa tạp chất được loại bỏ bằng hấp thụ trên bề mặt hydroxit được tạo bởi từ muối của kim loại dư[28] Các liều lƣợng phèn nhôm thƣờng sử dụng và hiệu suất xử lý photphat Hiệu suất xử lý photphat Tỉ lệ mol (Al:P) (%) Khoảng biến thiên Giá trị thƣờng dùng 75 1,25:1 ÷ 1,5:1 1,4 ÷ 1 85 1,6:1 ÷ 1,9:1 1,7 ÷ 1 95 2,1:1 ÷ 2,6:1 2,3 ÷ 1 * Phương pháp hấp phụ Nguyễn Thị Huệ và cộng sự[14] đã biến tính quặng laterit, pyroluzit bằng Al, Mn, Fe, La để làm vật liệu hấp phụ photphat trong nước thải công nghiệp với dung lượng hấp phụ cực đại đều trên 15 mg/g. Đào Ngọc Nhiệm[24] khảo sát khả năng hấp phụ photphat từ hệ oxit CeO2 – Al2O3 trên chất mang than hoạt tính có tải trọng hấp phụ cực đại 125,42 mg/g. Quản Cẩm Thúy [25] khảo sát khả năng hấp phụ photphat từ bùn đỏ để loại photphat ra khỏi nguồn nước. Bùi Văn Thắng [26] biến tính betonit bằng Al, La, Fe để hấp phụ photphat và có tải trọng hấp phụ cao nhất 14,2 mg/g với hệ bentonit biến tính Al-Fe. Trên thế giới, hấp phụ photphat cũng là một vấn đề rất được quan tâm. Ting Liua và cộng sự đã chế tạo thành công vật liệu compozit oxit kim loại từ quặng mangan để loại bỏ photphat với dung lượng 26,3 mg/g tại pH=6[41]; Sợi cacbon hoạt tính tẩm La2O3 11,78% có thể loại bỏ 97,6% với nồng độ photphat ban đầu 30 mg/g[31]; Maryon Paulsen Strugstad [28] đã nghiên cứu hấp phụ photphat, asenat trong nước biển bằng vật liệu MnO2. Talal Almeelbi [39] đã nghiên cứu hấp phụ photphat bằng vật liệu α-FeOOH, hiệu suất hấp phụ đạt 99% với nồng độ photphat Syamphone KEOJAMPA 12 K25 CHH
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2