Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II), đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu oxit nano γ-Fe2O3 và thăm dò xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NÔNG THỊ NGỌC HOA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI), Ni(II), Mn(II), ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU OXIT NANO γ-Fe2O3 VÀ THĂM DÒ XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. ĐỖ TRÀ HƢƠNG

THÁI NGUYÊN - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II),

Mn(II), đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu oxit nano γ-Fe2O3 và thăm

dò xử lý môi trường” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong

đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.

Thái nguyên, tháng 04 năm 2013

Tác giả luận văn

Nông Thị Ngọc Hoa

Xác nhận

của trƣởng khoa chuyên môn của ngƣời hƣớng khoa học

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TS. ĐỖ TRÀ HƢƠNG

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo

trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa

Hóa học, các thầy cô Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu

trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện

thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận

văn khoa học.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí

nghiệm Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên và các bạn

đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.

Em xin cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Thái Nguyên, Ban Giám hiệu,

tập thể giáo viên Trường Trung học Phổ thông Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã

tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu luận văn này.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên

cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu

xót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các

bạn đồng nghiệp và những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong

luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013

Tác giả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

NÔNG THỊ NGỌC HOA

MỤC LỤC

Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục………………………………………………………………………….i

Danh mục các chữ viết tắt .............................................................................................. iv Danh mục các bảng ....................................................................................................... iv Danh mục các hình ........................................................................................................ vi MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Ni(II), Mn(II). ........................... 2 1.1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng .................................................................... 2 1.1.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặ ng đố i vớ i con ngườ i và môi trườ ng ......... 3 1.1.2.1. Tác dụng sinh hoá củ a crom .......................................................................... 3 1.1.2.2. Tác dụng sinh hoá củ a niken ......................................................................... 3 1.1.2.3. Tác dụng sinh hoá củ a mangan ..................................................................... 3 1.1.3. Quy chuẩ n Việ t Nam về nướ c thả i công nghiệp ........................................... 4 1.1.4. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước ...................................................... 4 1.2. Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng ........................................................................................................................... 5 1.2.1. Phương pháp trao đổi ion................................................................................... 5 1.2.2. Phương pháp kết tủa ........................................................................................... 5 1.2.3. Phương pháp hấp phụ ......................................................................................... 5 1.3. Giớ i thiệ u về phương phá p hấ p phụ .................................................................... 6 1.3.1. Các khái niệm ...................................................................................................... 6 1.3.1.1. Sự hấ p phụ ........................................................................................................ 6 1.3.1.2. Giải hấp phụ ...................................................................................................... 6 1.3.1.3. Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng ....................................................................... 7 1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ ............................................................................................ 7 1.3.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ .................................................... 7 1.3.2.1. Mô hì nh độ ng học hấp phụ ............................................................................ 7 1.3.2.2. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ................................................................... 9 1.3.3. Hấp phụ trong môi trường nước .................................................................... 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1.3.3.1. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước ................................... 11 1.3.3.2. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước ............................. 12 1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng ......................... 13 1.4.1. Phương pháp trắc quang .................................................................................. 13 1.4.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang .......................... 15 1.4.3. Định lượng Cr(VI), Ni(II), Mn(II) bằng phương pháp trắc quang ........... 16 1.4.3.1. Định lượng Cr(VI) ......................................................................................... 16 1.4.3.2. Định lượng Ni(II).......................................................................................... 16 1.4.3.3. Định lượng Mn(II) ......................................................................................... 16 1.5. Vật liệu hấp phụ oxit nano Fe2O3 ...................................................................... 16 1.6. Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm ..................................................... 19 1.6.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ....................................................... 19 1.6.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ......................................... 20 1.6.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) ............................................ 21 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................... 22 2.1. Thiết bị và hóa chất .............................................................................................. 22 2.1.1. Thiết bị ................................................................................................................ 22 2.1.2. Hoá chất .............................................................................................................. 22 2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ oxit γ-Fe2O3 (VLHP) ............................................... 22 2.3. Khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP chế tạo được ...................................... 23 2.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được ......................................... 23 2.5. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI), Ni(II), Mn(II), MB theo phương pháp trắc quang .............................................................................................. 23 2.5.1. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI) ...................................................... 24 2.5.2. Xây dựng đường chuẩn xác định Ni(II) ........................................................ 25 2.5.3. Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II) ...................................................... 26 2.5.4. Xây dựng đường chuẩn xác định MB ........................................................... 27 2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP ............................................................................................. 28 2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian .................................................................. 28 2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ............................................................................ 28 2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP ................................................. 29

iii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) .......... 29 2.6.5. Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP................................. 29 2.6.6. Đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu γ-Fe2O3 ........................................ 30 2.7. Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) ................................... 30 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 32 3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt hấp phụ của VLHP ................................. 32 3.2. Điểm đẳng điện của VLHP ................................................................................. 33 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh ................................... 35 3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian ........................................................... 35 3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH .............................................................. 37 3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP ................................... 39 3.3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)................................................................................................................. 41 3.4. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .................................................................................... 43 3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich.......................................................................... 46 3.6. Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP ................................... 49 3.7. Đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu γ-Fe2O3 ............................................. 53 3.8. Kết quả xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) ........................... 55 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 56 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ......................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 59 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 63

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Kí hiệu viết tắt Nội dung

BET Đo diện tích bề mặt riêng 1

BTNMT Bộ tài nguyên môi trường 2

MB Methylene Blue - Metylen xanh 3

QCVN Quy chuẩn Việt Nam 4

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 5

TEM Hiển vi điện tử truyền qua 6

VLHP Vật liệu hấp phụ 7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

XRD X-ray Diffraction - Nhiễu xạ tia X 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của một số ion kim loại trong nước thải công nghiệp ................................................................................... 4 Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) ........................................... 24

Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn Ni(II) ............................................ 25

Bảng 2.3: Số liệu xây dựng đường chuẩn Mn(II) ........................................... 26

Bảng 2.4: Số liệu xây dựng đường chuẩn MB ............................................... 27

Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đẳng điện của của VLHP .......................... 34

Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào

thời gian ......................................................................................... 35

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của VLHP ................... 37

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ ion

Cr(VI), Ni(II), Mn(II) ..................................................................... 40

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ của VLHP .......................... 42

Bảng 3.6: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir ....................... 46

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá

trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP ...................... 47

Bảng 3.8: Các hằng số của phương trình Freundlich đối với Cr(VI),

Ni(II), Mn(II) ................................................................................. 49

Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Cr(VI) .............................. 50

Bảng 3.10: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Ni(II) ................................ 51

Bảng 3.11: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Mn(II) .............................. 52

Bảng 3.12: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1 đối với Cr(VI),

Ni(II), Mn(II) .................................................................................. 53

Bảng 3.13: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2 đối với Cr(VI),

Ni(II), Mn(II) .................................................................................. 53

Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy MB của 3 mẫu theo thời gian ......................... 54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Bảng 3.15: Kết quả tách loại Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nước thải ............... 55

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể α -Fe2O3 (a) và -Fe2O3 (b) ..................................... 17

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua ........................... 21

Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) .............................. 25

Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Ni(II) ......................... 26

Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Mn(II) ........................ 27

Hình 2.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB ................................... 28

Hình 3.1: Giản đồ XRD của vật liệu hấp phụ chế tạo được ......................... 32

Hình 3.2: Ảnh TEM của vật liệu oxit γ-Fe2O3 .............................................. 33

Hình 3.3: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP .................................. 34

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình

hấp phụ Cr(VI) của VLHP ........................................................... 36

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình

hấp phụ Ni(II), Mn(II) của VLHP ................................................. 35

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ

Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP .................................................. 38

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến

quá trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II) và Mn(II) của VLHP ................ 40

Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Cr(VI) ............... 43

Hình 3.9: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Cr(VI) .................................. 43

Hình 3.10: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Ni(II) ................ 44

Hình 3.11: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Ni(II) .................................... 44

Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Mn(II) ............... 45

Hình 3.13: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Mn(II) .................................. 45

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb của quá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

trình hấp phụ ion Cr(VI) ............................................................... 47

vii

Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb của quá

trình hấp phụ ion Ni(II) ................................................................ 48

Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb của quá

trình hấp phụ ion Mn(II) ............................................................... 48

Hình 3.17: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b) đối

với Cr(VI)................................................................................ 50

Hình 3.18: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b) đối

với Ni(II) ................................................................................. 51

Hình 3.19: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b) đối

với Mn(II)................................................................................ 52

Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy MB theo thời gian

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

của ba mẫu nghiên cứu ................................................................. 54

MỞ ĐẦU

Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề cấp thiết đặt ra hàng đầu của các

quốc gia trên thế giới, nhất là môi trường nước. Nước sạch là một nhân tố

không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt của con người và sinh vật. Tuy nhiên,

hiện nay nguồn nước ở các khu công nghiệp, ở các thành phố lớn chứa hàm

lượng ion kim loại nặng, và các hợp chất hữu cơ độc hại tương đối lớn. Do vậy,

việc nghiên cứu và tìm biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước là việc làm

cần thiết và cấp bách hiện nay.

Hiểu được tầm quan trọng của nguồn nước sạch và môi trường sống, nhà

nước ta đã có những khuyến khích việc nghiên cứu và tìm biện pháp xử lý

nguồn nước thải. Trên cơ sở lý thuyết, có rất nhiều phương pháp loại thải, thu

hồi ion kim loại nặng và hợp chất hữu cơ độc hại như: phương pháp trao đổi

ion, phương pháp kết tủa, phương pháp hấp phụ, thẩm thẩu ngược, lọc nano...

Trong đó phương pháp hấp phụ với các vật liệu hấp phụ (VLHP) đã và đang

được chú ý nhiều. Ưu điểm của phương pháp này là: quy trình xử lý đơn giản,

chi phí thấp, hiệu quả cao, thân thiện với môi trường, đặc biệt không đưa thêm

vào môi trường các tác nhân độc hại khác.

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả

năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II, đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu

oxit nano γ-Fe2O3 và thăm dò xử lý môi trường”.

Trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

- Chế tạo VLHP oxit nano γ-Fe2O3 - Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của VLHP bằng phương pháp nhiễu

xạ Rơnghen (XRD), phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phương

pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET).

- Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp

phụ của VLHP chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh.

- Sơ bộ khảo sát khả năng xúc tác oxy hóa phân hủy MB của vật liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

γ-Fe2O3 chế tạo được.

- Sử dụng VLHP chế tạo được thử xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI),

Ni(II), Mn (II).

Chƣơng 1

TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Ni(II), Mn(II).

1.1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng

Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, khu chế xuất,

sự khai thác tài nguyên khoáng sản chưa khoa học đã dẫn tới sự tăng nhanh hàm

lượng kim loại nặng trong các nguồn nước thải. Các nguồn chính thải ra các kim

loại nặng này là từ nhà máy cơ khí, nhà máy luyện kim, nhà máy hóa chất, khai

thác khoáng chất không có sự kiểm soát... Tác động của kim loại nặng tới môi

trường là rất lớn, tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam việc xử lý các nguồn nước thải

chứa kim loại nặng từ các nhà máy, các mỏ khai thác khoáng sản vẫn chưa có sự

quan tâm đúng mức. Bởi các nhà máy ở Việt Nam thường có quy mô sản xuất

vừa và nhỏ, do vậy khả năng đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải còn hạn

chế. Hầu hết các nhà máy chưa có hệ thống xử lý hoặc hệ thống xử lý quá sơ sài,

do vậy nồng độ kim loại nặng của các nhà máy thải ra môi trường thường là các

hệ thống sông, hồ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Ô nhiễm kim loại nặng là một trong những vấn đề cấp thiết. Kim loại

nặng không bị phân hủy sinh học, không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng

nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các

chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể sinh vật sau nhiều năm. Ở

hàm lượng nhỏ một số kim loại nặng là nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể

người và sinh vật phát triển bình thường, nhưng khi có hàm lượng lớn chúng lại

có độc tính cao và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.

Các kim loại nặng đi vào cơ thể qua con đường hô hấp, tiêu hóa và qua da.

Khi đó , chúng sẽ tác động đến các quá trình sinh hóa và trong nhiều trường hợp dẫn

đến những hậu quả nghiêm trọng. Về mặ t sinh hó a, các kim loại nặng có ái lực lớn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

vớ i cá c nhó m –SH, –SCH3 của các nhóm enzym trong cơ thể. Vì thế, các enzym bị

mấ t hoạ t tí nh, cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể. [4, 14]

1.1.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặ ng đố i vớ i con ngườ i và môi trườ ng

1.1.2.1. Tác dụng sinh hoá củ a crom

Nướ c thả i từ công nghiệ p mạ điệ n , công nghiệ p khai thá c mỏ , nung đố t

các nhiên liệu hoá thạch,...là nguồn gốc gây ô nhiễm crom. Crom có thể có mặ t

trong nướ c mặ t và nướ c ngầ m. Crom trong nướ c thả i thườ ng gặ p ở dạ ng Cr(III)

và Cr(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Với hàm lượng nhỏ Cr(III)

rất cần cho cơ thể, trong khi Cr(VI) lại rất độc và nguy hiểm.

Crom xâm nhậ p và o cơ thể theo ba con đườ ng : hô hấ p, tiêu hoá và da .

Qua nghiên cứ u thấ y rằ ng , crom có vai trò quan tr ọng trong việc chuyể n ho á

glucozơ. Tuy nhiên với hà m lượ ng cao crom có thể làm kết tủa protein, các axit

nucleic và ứ c chế hệ thố ng enzym cơ bả n . Crom chủ yế u gây cá c bệ nh ngoà i da

như loé t da, viêm da tiế p xú c, loét thủng màng ngăn mũi , viêm gan, viêm thận,

ung thư phổ i,... [1], [20]

1.1.2.2. Tác dụng sinh hoá củ a niken

Niken được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim, mạ điện,

sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ…

Niken xâm nhập vào cơ thể người chủ yế u qua đườ ng hô hấ p . Khi bị

nhiễ m độ c niken , các enzym mất hoạt tính , cản trở quá trình tổng hợp protein

của cơ thể , gây cá c triệ u chứ ng khó chị u, buồ n nôn, đau đầ u; nế u tiế p xú c nhiề u

sẽ ảnh hưởng đến phổi , hệ thầ n kinh trung ương , gan, thậ n và có thể sẽ gây ra

các chứ ng bệ nh kinh niên… Ngoài ra , niken có thể gây các bệnh về da, nế u da

tiế p xú c lâu dà i vớ i niken sẽ gây hiệ n tượ ng viêm da , xuấ t hiệ n dị ứ ng ở mộ t số

ngườ i. [1], [20]

1.1.2.3. Tác dụng sinh hoá củ a mangan

Mangan là kim loại màu trắng bạc, cứng khó nóng chảy. Trong tự

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

nhiên mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ 3 trong các

kim loại chuyển tiếp. Gần 95% mangan được dùng để chế tạo thép trong

ngành luyện kim.

Mangan là nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống, ion mangan là chất hoạt

hoá một số Enzym xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo mầu và sản

xuất khoáng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Tuy nhiên trong quá trình

sinh hoạt sử dụng nguồn nước nhiễm mangan hoặc tiếp xúc với nhiều bụi

mangan sẽ làm suy nhược đến hệ thần kinh và tuyến giáp trạng [20]. Những

người dễ nhiễm độc mangan là trẻ em, người già và phụ nữ có thai và những

người hay măc bệnh về gan, mật.

1.1.3. Quy chuẩ n Việ t Nam về nướ c thả i công nghiệp

QCVN 24:2009/ BTNMT quy đị nh nồ ng độ củ a ion kim loại trong nướ c

thải công nghiệp như sau:

Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của một số ion kim loại

trong nƣớc thải công nghiệp

Giá trị giới hạn STT Nguyên tố Đơn vị A B

1 Crom (VI) mg/l 0,05 0,10

2 Niken (II) mg/l 0,20 0,50

3 Mangan (II) mg/l 0,50 1,00

Trong đó:

- Cột A quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục

đích cấp nước sinh hoạt.

- Cột B quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục

đích cấp nước sinh hoạt. [16], [19]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1.1.4. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước

Thực tế có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm môi trường nước. Nước bị ô

nhiễm kim loại nặng chủ yếu là do việc khai thác mỏ. Do nhu cầu sử dụng của

con người ngày càng tăng làm cho việc khai thác kim loại cũng tăng lên. Tuy

nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa được quan tâm

đúng mức càng làm cho kim loại nặng phát tán vào môi trường. [4]

Ngoài ra, việc gây ô nhiễm môi trường bởi các ion kim loại nặng còn ở

việc sản xuất quặng và sử dụng thành phẩm. Quá trình sản xuất này cũng làm

tăng cường sự có mặt của chúng trong môi trường.

Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng

chưa được chú ý và quan tâm đúng mức.

1.2. Giới thiệu một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng

1.2.1. Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng để tách

kim loại nặng từ nước thải. Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hợp chất hữu cơ có gắn các nhóm như : (-SO3H), ( -COO-), amin. Các cation và anion được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion. Khi nhựa trao đổi

ion đã bão hòa, người ta khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit

loãng hoặc dung dịch bazơ loãng. Về mặt kĩ thuật thì hầu hết kim loại nặng đều

có thể tách ra bằng phương pháp trao đổi ion, nhưng phương pháp này thường

tốn kém.

1.2.2. Phương pháp kết tủa

Phương pháp này thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch dưới

dạng hiđroxit kim loại rất ít tan. Ngoài ra còn có thể sử dụng các chất tạo kết

tủa như xút, vôi, cacbonat, sunfua... Tuy nhiên phương pháp này chỉ là quá

trình xử lý sơ bộ, đòi hỏi những quá trình xử lý tiếp theo.

1.2.3. Phương pháp hấp phụ

So với các phương pháp xử lý nước thải khác, phương pháp hấp phụ có

các đặc tính ưu việt hơn hẳn. Vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguồn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

nguyên liệu tự nhiên và các phế thải nông nghiệp sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử

lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc

biệt, các vật liệu hấp phụ này có độ bền khá cao, có thể tái sử dụng nhiều lần

nên giá thành thấp, hiệu quả cao. [5-8, 11, 15, 18, 21]

1.3. Giớ i thiệ u về phƣơng phá p hấ p phụ

1.3.1. Các khái niệm

1.3.1.1. Sự hấ p phụ

Hấ p phụ là sự tí ch lũ y chấ t trên bề mặ t phân cá ch cá c pha (khí - rắ n,

lỏng-rắ n, khí-lỏng, lỏng-lỏng). Chấ t hấ p phụ là chấ t mà phầ n tử ở lớ p bề mặ t có

khả năng hút các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó . Chấ t bị hấ p phụ là

chấ t bị hú t ra khỏ i pha thể tí ch đế n tậ p trung trên bề mặ t chấ t hấ p phụ .

Tuỳ theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấ p phụ ,

ngườ i ta phân biệ t hấ p phụ vậ t lý và hấ p phụ hoá họ c. Hấ p phụ vậ t lý gây ra bở i

lự c Vander Waals giữ a phầ n tử chấ t bị hấ p phụ và bề mặ t chấ t hấ p phụ , liên kế t

này yếu, dễ bị phá vỡ . Hấ p phụ hoá họ c gây ra bở i lự c liên kế t hoá họ c giữ a bề

mặ t chấ t hấ p phụ và phầ n tử chấ t bị hấ p phụ, liên kế t nà y bề n, khó bị phá vỡ.

Trong thự c tế , sự phân biệ t giữ a hấ p phụ vậ t lý và hấ p phụ hoá họ c chỉ là

tương đố i vì ranh giớ i gi ữa chúng không rõ rệt . Mộ t số trườ ng hợ p tồ n tạ i cả

quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học . Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá

trình hấp phụ vật lý , khi tăng nhiệ t độ khả năng hấ p phụ vậ t lý giả m và khả

năng hấ p phụ hoá họ c tăng lên. [2, 10, 13]

1.3.1.2. Giải hấp phụ

Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phụ ra khỏi lớp bề mặt chất hấp

phụ. Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối v ới quá

trình hấp phụ.

Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động

thông qua các yếu tố sau:

- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hấp phụ.

- Tăng nhiệt độ.

- Thay đổi bản chất tương tác của hệ thống thông qua thay đổi pH của

môi trường.

- Sử dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề

mặt chất rắn.

- Sử dụng tác nhân là vi sinh vật.

Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, một số phương phá p tá i sinh

vậ t liệ u hấ p phụ đã đư ợc sử dụng: phương phá p nhiệ t , phương phá p hoá lý ,

phương phá p vi sinh. [2]

1.3.1.3. Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng

Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng là khố i lượ ng chấ t bị hấ p phụ trên mộ t

đơn vị khố i lượ ng chấ t hấ p phụ ở trạ ng thá i cân bằ ng ở điề u kiệ n xá c đị nh về

nồ ng độ và nhiệ t độ . [12]

Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:

(1.1)

Trong đó :

q: dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng (mg/g).

V: thể tí ch dung dị ch chấ t bị hấ p phụ (l).

m: Khố i lượ ng chấ t hấ p phụ (g).

Co: nồ ng độ dung dị ch ban đầ u (mg/l).

Ccb: nồ ng độ dung dị ch khi đạ t cân bằ ng hấ p phụ (mg/l)

1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ

dung dịch ban đầu.

% (1.2)

1.3.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1.3.2.1. Mô hì nh độ ng họ c hấ p phụ

Đối với hệ hấp phụ lỏng- rắ n, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các

giai đoạ n chí nh sau:

- Khuế ch tá n củ a cá c chấ t bị hấ p phụ từ pha lỏ ng tớ i bề mặ t chấ t hấ p phụ .

- Khuế ch tá n bên trong hạ t hấ p phụ .

- Giai đoạ n hấ p phụ thực sự : các phần tử bị hấp phụ chiếm chỗ các trung

tâm hấ p phụ .

Trong tấ t cả cá c giai đoạ n đó , giai đoạ n nà o có tố c độ chậ m nhấ t sẽ quyế t

đị nh toà n bộ quá trì nh độ ng họ c hấ p phụ. Vớ i hệ hấ p phụ trong môi trườ ng nướ c,

quá trình khuếch tán thường chậm và đóng vai trò quyết định [1].

Tố c độ hấ p phụ v là biế n thiên nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ theo thờ i gian:

(1.3)

Tố c độ hấ p phụ phụ thuộ c bậ c nhấ t và o sự biế n thiên nồ ng độ theo

thờ i gian:

(1.4)

Trong đó:

x: nồng độ chất bị hấp phụ (mg/l)

t: thời gian (giây)

: hệ số chuyể n khố i

Co: nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ trong pha mang tạ i thờ i điể m ban đầ u (mg/l).

Ccb: nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ trong pha mang tạ i thờ i điể m t (mg/l)

k: hằ ng số tốc độ hấp phụ.

q: dung lượ ng hấ p phụ tạ i thờ i điể m t (mg/g).

qmax: dung lượ ng hấ p phụ cự c đạ i (mg/g).

Các tham số động học hấp phụ rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng

chất hấp phụ. Tuy nhiên, các tham số động học thực rất khó xác định vì quá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

trình hấp phụ khá phức tạp, bị ảnh hưởng nhiều yếu tố như khuếch tán, bản chất

cấu trúc xốp, thành phần hóa học của chất hấp phụ… Do đó hiện nay người ta

thường ứng dụng phương trình động học hình thức để xác định các hằng số tốc

độ biểu kiến.

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren

(1.5)

Dạng tích phân của phương trình trên là:

(1.6)

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:

(1.7)

Dạng tích phân của phương trình này là:

(1.8)

Trong đó:

- qe , qt là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian t

(mg/g)

- k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian-1) và bậc hai (g.mg-1.

thời gian-1) biểu kiến.

1.3.2.2. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Có thể mô tả quá trì nh hấ p phụ dự a và o đườ ng đẳ ng nhiệ t hấ p phụ .

Đường đẳng nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại

mộ t thờ i điể m và o n ồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch tại

thờ i điể m đó ở mộ t nhiệ t độ xá c đị nh. Đường đẳng nhiệt hấp phụ được thiết lập

bằ ng cá ch cho mộ t lượ ng xá c đị nh chấ t hấ p phụ và o mộ t lượ ng cho trướ c dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ.

Vớ i chấ t hấ p phụ là chấ t rắ n, chấ t bị hấ p phụ là chấ t lỏ ng thì đườ ng đẳ ng

nhiệ t hấ p phụ đượ c mô tả qua cá c phương trì nh đẳ ng nhiệ t : phương trì nh đẳ ng

nhiệ t hấ p phụ Henry , phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và phương

trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir…[2], [10], [13].

Mô hình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry

Phương trình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry : là phương trình đẳng nhiệt đơn

giản mô tả sự tương quan tuyến tí nh giữ a lượ ng chấ t bị hấ p phụ trên bề mặ t pha

rắ n và nồ ng độ (áp suất) của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng:

a = K. P (1.9)

Trong đó :

K: hằ ng số hấ p phụ Henry

a: lượ ng chấ t bị hấ p phụ (mol/g)

P: áp suất (mmHg)

Từ số liệ u thự c nghiệ m cho thấ y vù ng tuyế n tí nh nà y nhỏ . Trong vù ng

đó , sự tương tá c giữ a cá c phân tử chấ t bị hấ p phụ trên bề mặ t chấ t rắ n là không

đá ng kể . [16]

Mô hình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich

Phương trì nh đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich là phương trì nh thự c nghiệ m

mô tả sự hấ p phụ xả y ra trong phạ m vi mộ t lớ p [13].

Phương trì nh nà y đượ c biể u diễ n bằ ng mộ t hà m số mũ:

(1.10)

Hoặc dạng phương trình đường thẳng:

(1.11)

Trong đó :

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

k: hằ ng số phụ thuộ c và o nhiệ t độ , diệ n tí ch bề mặ t và cá c yế u tố khá c

n: hằ ng số phụ thuộ c và o nhiệ t độ và luôn lớ n hơn 1

Phương trì nh Freundlich phả n á nh khá sá t số liệ u thự c nghiệ m cho vù ng

ban đầ u và vù ng giữ a củ a đườ ng hấ p phụ đẳ ng nhiệ t tứ c là ở vù ng nồ ng độ thấ p

của chất bị hấp phụ [2].

Mô hình hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir:

Phương trì nh hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir có dạng:

(1.12)

Trong đó :

q: dung lượ ng hấ p phụ tạ i thờ i điể m cân bằ ng (mg/g)

qmax: dung lượ ng hấ p phụ cự c đạ i (mg/g)

b: hằ ng số Langmuir

Khi tí ch số b.Ccb << 1 thì q = qmax.b.Ccb: mô tả vù ng hấ p phụ tuyế n tí nh.

Khi tí ch số b.Ccb >> 1 thì q = qmax: mô tả vù ng hấ p phụ bã o hoà .

Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình

đường thẳng:

(1.13)

Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL

(1.14) RL = 1/(1+b.C0)

0< RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận

lợi và RL=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.

1.3.3. Hấp phụ trong môi trường nước

1.3.3.1. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước

Để tồn tại được ở trạng thái bền, các ion kim loại trong môi trường

nước bị hiđrat hoá tạo ra lớp vỏ là các phân tử nước, tạo ra các phức chất

hiđroxo, tạo ra các cặp ion hay phức chất khác. Dạng phức hiđroxo được tạo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ra nhờ phản ứng thuỷ phân. Sự thuỷ phân của ion kim loại trong dung dịch có

thể chịu ảnh hưởng rất lớn bởi pH của dung dịch. Khi pH của dung dịch thay

đổi dẫn đến thay đổi phân bố các dạng thuỷ phân, làm cho thay đổi bản chất,

điện tích, kích thước ion kim loại có thể tạo phức, sự hấp phụ và tích tụ trên

bề mặt chất hấp phụ, điều này ảnh hưởng đến cả dung lượng và cơ chế hấp

phụ [2].

1.3.3.2. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước

Hấp phụ trong môi trường nước thường diễn ra khá phức tạp, vì trong hệ

có ít nhất ba thành phần gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ.

Do sự có mặt của nước nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và

có chọn lọc giữa chất bị hấp phụ và nước tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị hấp

phụ - chất hấp phụ; nước - chất hấp phụ, cặp nào có tương tác mạnh hơn thì hấp

phụ xảy ra với cặp đó. Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các

yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của

chất hấp phụ, mức độ kị nước của chất bị hấp phụ trong nước. Vì vậy, khả năng

hấp phụ của chất hấp phụ đối với chất bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vào tính

tương đồng về độ phân cực giữa chúng: chất bị hấp phụ không phân cực được

hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực và ngược lại. Đối với các chất có

độ phân cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số dạng phức oxy anion như

SO , PO , CrO … thì quá trình hấp phụ xảy ra do tương tác tĩnh điện thông

qua lớp điện kép. Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực cao trong nước bị

bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nước, do đó bán kính (độ lớn) của các

ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hấp phụ của

hệ do tương tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị, ion nào có bán kính lớn hơn

sẽ được hấp phụ tốt hơn do độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hydrat nhỏ hơn.

Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung

dịch. Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất

hấp phụ. Các chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu, bazơ yếu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hoặc lưỡng tính sẽ bị phân li, tích điện âm, dương hoặc trung hoà tùy thuộc giá

trị pH. Tại giá trị pH bằng điểm đẳng điện thì điện tích bề mặt chất hấp phụ

bằng không, trên giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện âm và dưới giá trị đó

bề mặt hấp phụ tích điện dương. Đối với các chất trao đổi ion diễn biến của hệ

cũng phức tạp do sự phân li của các nhóm chức và các cấu tử trao đổi cũng phụ

thuộc vào pH của môi trường, đồng thời trong hệ cũng xảy ra cả quá trình hấp

phụ và tạo phức chất [2].

Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thước mao

quản,… cũng ảnh hưởng tới sự hấp phụ. [2], [3]

1.4. Phƣơng pháp phân tích xác định hàm lƣợng kim loại nặng

Có nhiều phương pháp khác nhau được dùng để định lượng các kim loại.

Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp trắc quang để định lượng

crom, niken và mangan.

1.4.1. Phương pháp trắc quang

Nguyên tắc: Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích được sử

dụng phổ biến nhất trong các phương pháp phân tích hóa lý. Nguyên tắc chung

của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác định một cấu tử X nào đó, ta

chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự hấp thụ ánh

sáng của hợp chất màu và suy ra hàm lượng chất cần xác định X. [9, 17]

Cơ sở của phương pháp là đ ịnh luật hấp thụ ánh sáng Bouguer -

Lambert-Beer. Biểu thức của định luật:

(1.15)

Trong đó:

- Io, I lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.

- l là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua.

- C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.

- ε là hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất

hấp thụ ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới (ε = f (λ) ). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước sóng,

bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánh sáng.

(1.16) A = f (λ, l, C)

Do đó, nếu đo A tại một bước sóng λ nhất định với cuvet có bề dày l xác

định thì đường biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = a.x là một đường thẳng.

Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch (bước sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H+, sự có mặt

của các ion lạ) nên đồ thị trên không có dạng đường thẳng với mọi giá trị của

nồng độ. Và biểu thức (1.16) có dạng:

(1.17) Aλ = k.ε.l.

Trong đó:

- Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch. - K: hằng số thực nghiệm.

- b: hằng số bản chất có giá trị 0 < b ≤ 1. Nó là một hệ số gắn liền với

nồng độ Cx.

Giá trị b = 1 khi nồng độ Cx nhỏ, khi Cx tăng thì b nhỏ xa dần giá trị 1. Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một

cuvet có bề dày xác định thì ε = const và l = const. Đặt K = k.ε.l ta có:

(1.18)

Với mọi chất có phổ hấp thụ phân tử vùng UV-Vis, thì luôn có một giá

trị nồng độ giới hạn Co xác định, sao cho:

- Với mọi giá trị Cx < Co: thì b = 1, và quan hệ giữa độ hấp thụ quang A

và nồng độ Cx là tuyến tính.

- Với mọi giá trị Cx > Co: thì b < 1 (b tiến dần về 0 khi Cx tăng) và quan

hệ giữa độ hấp thụ quang A và nồng độ Cx là không tuyến tính.

Phương trình (1.18) là cơ sở để định lượng các chất theo phép đo phổ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hấp thụ quang phân tử UV-Vis (phương pháp trắc quang). Trong phân tích

người ta chỉ sử dụng vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính này

rộng hay hẹp phụ thuộc vào bản chất hấp thụ quang của mỗi chất và các điều

kiện thực nghiệm, với các chất có phổ hấp thụ UV-Vis càng nhạy, tức giá trị 

của chất đó càng lớn thì giá trị nồng độ giới hạn Co càng nhỏ và vùng nồng độ

tuyến tính giữa A và C càng hẹp. [9]

1.4.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang

Có nhiều phương pháp khác nhau để định lượng một chất bằng phương

pháp trắc quang. Từ các phương pháp đơn giản không cần máy móc như:

phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu,

phương pháp cân bằng màu bằng mắt… Các phương pháp này đơn giản, không

cần máy móc đo phổ nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của chất cần

định lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của các chất nào

đó xem có đạt hay không. Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như:

phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn

độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi

sai,… Tùy theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể mà ta chọn

phương pháp thích hợp. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp

đường chuẩn để định lượng các cation kim loại.

Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở về

nguyên tắc, để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một

chất trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ

ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo độ hấp thụ

quang A của dãy dung dịch chuẩn đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo

được dựng đồ thị A = f(C), đồ thị A = f(C) gọi là đường chuẩn.

Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng

với điều kiện đo như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh, cùng

cuvet, cùng bước sóng) được các giá trị Ax. Áp các giá trị Ax đo được vào

đường chuẩn sẽ tìm được các giá trị nồng độ Cx tương ứng [9].

1.4.3. Định lượng Cr(VI), Ni(II), Mn(II) bằng phương pháp trắc quang

1.4.3.1. Định lượng Cr(VI)

Trong môi trường axit, Cr(VI) phản ứng với 1,5-diphenylcacbazide tạo

thành một phức chất màu tím đỏ thích hợp cho việc định lượng Cr(VI) theo

phương pháp trắc quang. Hàm lượng Cr(VI) được xác định theo cường độ hấp

thụ màu của phức chất ở bước sóng λ = 540nm, với cuvet 1cm. [12], [23]

1.4.3.2. Định lượng Ni(II)

Ion Ni(II) trong môi trường amoniac có mặt chất oxy hóa mạnh sẽ tạo

thành với dimetylgyoxim một phức màu đỏ, cường độ màu tỉ lệ với nồng độ

niken. Phương pháp này có thể áp dụng để xác định niken trực tiếp ở nồng độ

từ 0,2÷5,0mg/l. Độ hấp thụ màu của phức được đo ở bước sóng λ = 536nm,

cuvet 1cm. [12], [23]

1.4.3.3. Định lượng Mn(II)

Dùng kali pesunfat và chất xúc tác là ion Ag+ trong môi trường axit để oxi

được xác định bằng phương pháp trắc

hóa Mn2+ đến . Hàm lượng

quang với máy UV-Vis 1240 ở bước sóng λ = 526nm, cuvet 1cm. [12], [23]

1.5. Vật liệu hấp phụ oxit nano Fe2O3

Nhiều phương pháp hóa lý đã được nghiên cứu xử lý nước thải chứa ion

kim loại nặng, trong đó hấp phụ là phương pháp được đánh giá cao bởi tính

đơn giản mà hiệu quả xử lý tương đối cao, vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ

rẻ tiền, dễ kiếm [5-8], [11], [15], [18], [21], [22], [24-32]. Ngày nay vật liệu

hấp phụ oxit kích thước nanomet được sử dụng làm chất hấp phụ xử lý ô

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

nhiễm môi trường vì đây là vật liệu dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện với

môi trường. Chính vì vậy, nghiên cứu chế tạo và nghiên cứu khả năng hấp phụ

của vật liệu hấp phụ oxit kích thước nanomet đang được phát triển mạnh trên

thế giới.

Oxit sắt tồn tại trong tự nhiên ở một số dạng, trong đó có magnetit

(Fe3O4), maghemit ( -Fe2O3) và hematit (α-Fe2O3) là phổ biến nhất. Hematit là

oxit bền nhất của sắt ở nhiệt độ thường. Nó là sản phẩm cuối cùng trong sự

chuyển hóa của các oxit sắt khác. Hematit có cấu trúc tinh thể kiểu corudum, trong đó ion O2- được sắp xếp ở các nút mạng của hình lục giác, còn ion Fe3+

nằm ở chỗ trống bát diện (Hình 1.1a). Maghemit tồn tại ở trạng thái nửa bền và nó có cấu trúc tinh thể spinel khuyết, trong đó ion O2- được sắp xếp ở nút mạng của hình lập phương và ion Fe3+ được sắp ngẫu nhiên trong các lỗ trống bát

diện và tứ diện (Hình 1.1b).

(b)

(a)

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể α -Fe2O3 (a) và -Fe2O3 (b)

Oxit α-Fe2O3 và -Fe2O3 có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xúc tác,

hấp phụ, làm chất màu…Tác giả Wenshu Tang và cộng sự [30] đã chế tạo

thành công vật liệu α-Fe2O3 kích thước cỡ 5 nm, diện tích bề mặt riêng là 162m2/g. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu này với As(III), As(V), kết

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại là 95mg/g với As(III), 47mg/g với

As(V). Tác giả Abbas Afkhami và cộng sự [22] cũng đã chế tạo được vật liệu

Fe2O3 kích thước nanomet và nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu này với

phẩm màu Congo đỏ và xác định được dung lượng hấp phụ cực đại là 208,33

mg/g... Jing Hu và cộng sự [32] đã nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến

khả năng hấp phụ Cr(VI) trên vật liệu -Fe2O3 kích thước nhỏ hơn 30nm như

nồng độ, pH, ảnh hưởng của ion lạ... Ông cũng đã đưa ra cơ chế hấp phụ

Cr(VI) của vật liệu -Fe2O3 như sau:

O O

Fe – OH2 Fe – OH2

O + O

Fe – OH2 Fe – OH2

O O (1.19)

O O

Fe Fe – OH

+ 2OH- O + O

Fe Fe – OH

O O (1. 20)

Ngày nay nhiều tác giả đã nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu

nano oxit sắt được biến tính như bã chè, cacbon ống nano... Tác giả P.

Panneerselvam và cộng sự [28] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của

vật liệu Fe3O4 biến tính bằng bã chè. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả

năng hấp phụ tốt Ni(II), dung lượng hấp phụ cực đại là 38,3mg/g. Tayyebeeh

Madrakian và cộng sự [29] cũng đã tiến hành chế tạo vật liệu hấp phụ Fe2O3

biến tính bằng các ống cacbon nano đa vách để loại bỏ thuốc nhuộm cationic

như thuốc nhuộm tím tinh thể (CV), Thionine (Th), Jaunus Gree B (JC),

Methyllenne blue (MB), kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại của

chúng lần lượt bằng 227,7; 250,0; 36,4; 48,1mg/g. Tác giả Song Qu và cộng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

sự [31] đã chế tạo vật liệu hấp phụ Fe2O3 biến tính bằng các ống cacbon nano

đa vách nghiên cứu khả năng hấp phụ của chúng với Methyllenne Blue (MB),

Neutral Red (Red), dung lượng hấp phụ cực đại với MB là 42,3mg/l, Red là

77,5mg/l.

Ở Việt Nam cũng đã có một số tác giả chế tạo, nghiên cứu khả năng hấp

phụ của các oxit nano kim loại như tác giả Lưu Minh Đại và cộng sự [6] đã chế

tạo oxit nano MnO2 và Fe2O3 bằng phương pháp đốt cháy gel và phủ lên vật

liệu cát thạch anh để hấp phụ asen. Kết quả trong hai loại vật liệu thì vật liệu

cát thạch anh phủ Fe2O3 (FC) hấp phụ asen tốt hơn vật liệu cát thạch anh phủ

MnO2 (MC). Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) As(III), As(V) lần lượt là 1,45 và 1,66 đối với vật liệu MC và 1,71; 1,89 đối với vật liệu FC. Tác giả

Nguyễn Đức Cường [5] nghiên cứu tổng hợp thành công vật liệu nano oxit sắt

từ phủ alginate bằng phương pháp đồng kết tủa, các hạt hình cầu, phân tán

đồng đều kích thước hạt khoảng 10-15nm.

1.6. Một số phƣơng pháp nghiên cứu sản phẩm

1.6.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)

Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen là một phương pháp hiệu quả dùng để

xác định đặc trưng lý hóa của vật liệu và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực

khoa học và công nghệ. Phương pháp này dùng để phân tích pha: kiểu và lượng

pha có mặt trong mẫu, ô mạng cơ sở, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, sức căng

cũng như phân bố electron. Tinh thể bao gồm một cấu trúc trật tự theo 3 chiều

với tính tuần hoàn đặc trưng dọc theo trục tinh thể học. Khoảng cách giữa các nguyên tử hay ion trong tinh thể chỉ vài A0, xấp xỉ bước sóng của tia X. Khi

chiếu một chùm tia X vào tinh thể, điện trường của tia X sẽ tương tác với các

nguyên tử nằm trong mạng tinh thể tạo ra các tia khuếch tán. Sự giao thoa của

các tia khuếch tán sau khi đi qua tinh thể được gọi là sự nhiễu xạ.

Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thể liên hệ với góc có nhiễu xạ

cực đại và chiều dài bước sóng tia X theo phương trình Vulff - Bragg .

n = 2d.sin (1.21)

Trong đó:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- n: bậc phản xạ; n có các giá trị nguyên n = 1, 2 ,3…

- : chiều dài bước sóng tia X

- d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thể.

- : là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ

Phương trình Vulff - Bragg mô tả điều kiện nhiễu xạ và được xem là

phương trình cơ bản trong nghiên cứu cấu trúc bằng tia X. Phương pháp nhiễu

xạ Rơnghen phân tích cấu trúc vật liệu được tiến hành trên thiết bị Siemen

D5005 Difractometer tại Viện Khoa học Vật Lý Đại học Quốc gia Hà Nội.

1.6.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

“Hiển vi điện tử truyền qua” (TEM) là phương pháp hiển vi điện tử đầu

tiên được phát triển với thiết kế đầu tiên mô phỏng phương pháp hiển vi quang

học truyền qua. Phương pháp này sử dụng một chùm electron thay thế chùm

sáng chiếu xuyên qua mẫu và thu được những thông tin về cấu trúc và thành

phần của nó giống như cách sử dụng hiển vi quang học.

Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua có ưu thế hơn phương pháp SEM ở

chỗ nó có độ phóng đại rất lớn (độ phóng đại 400.000 lần với nhiều vật liệu, và

với các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15 triệu lần).

Trên hình 1.2 đưa ra sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử

truyền qua. Các bước ghi ảnh TEM cũng tương tự, chiếu một chùm electron

lên mẫu vật, một phần dòng electron sẽ xuyên qua mẫu rồi được hội tụ tạo

thành ảnh, ảnh này được truyền đến bộ phận khuếch đại, sau đó tương tác với

màn huỳnh quang tạo ra ảnh có thể quan sát được. Phương pháp hiển vi điện

tử truyền qua cho biết nhiều chi tiết nano của mẫu nghiên cứu: hình dạng,

kích thước hạt, biên giới hạt… Nhờ cách tạo ảnh nhiễu xạ, vi nhiễu xạ và

nano nhiễu xạ, kính hiển vi điện tử truyền qua còn cho biết nhiều thông tin

chính xác về cách sắp xếp các nguyên tử trong mẫu, theo dõi được cách sắp

xếp đó trong chi tiết từng hạt, từng diện tích cỡ và nhỏ hơn. Các loại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

kính hiển vi điện tử hiện đại còn trang bị thêm các phương tiện để phân tích

thành phần hoá học của mẫu ở từng diện tích nhỏ hơn ở những lớp chỉ

vài ba nguyên tử bề mặt.

Phương pháp TEM phương pháp hiển vi điện tử truyền qua được chụp ở

Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương, địa chỉ: Số 1-Yersin-Hà Nội.

Màn hình hiển thị

Nguồn cấp electron

Ảnh

Mẫu

Thấu kính hội tụ

Phóng to ảnh

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua

1.6.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)

Hiện nay phương pháp BET được ứng dụng rất phổ biến để xác định bề

mặt riêng của các chất hấp phụ rắn.

Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng phương trình BET ở

dạng sau:

Trong đó:

- V là thể tích chất bị hấp phụ tính cho một gam chất rắn.

- Vm là thể tích chất hấp phụ cần thiết để tạo một lớp đơn phân tử chất bị

hấp phụ trên bề mặt một gam chất ở áp suất cân bằng P.

- C là hằng số BET.

- V/Vm =  được gọi là phần bề mặt bị hấp phụ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Trường hợp hay gặp nhất trong kỹ thuật đo bề mặt là hấp phụ N2 ở 77K (nhiệt độ N2 lỏng). Nếu Vm được biểu diễn bằng đơn vị cm2.g-1 và bề mặt SBET

là m2.g-1. Thừa nhận tiết diện ngang của một phân tử N2 là 0,162nm2 thì SBET = 4,35Vm.

Phương pháp BET nói chung có thể áp dụng để xác định bề mặt riêng

của tất cả chất rắn, miễn là áp suất tương đối P/P0 nằm trong khoảng 0,05-0,3 và hằng số C > 1. Phương pháp BET xác định diện tích bề mặt được đo tại

Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

Chƣơng 2

THỰC NGHIỆM

2.1. Thiết bị và hóa chất

2.1.1. Thiết bị

Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A- Switland, máy đo pH Precisa 900

(Thụy Sĩ), tủ sấy Jeitech (Hàn Quốc), máy quang phổ hấp thụ phân tử UV mini

1240 (Shimadzu - Nhật Bản), máy lắc, bình định mức , pipet, cố c th ủy tinh,

bình chuẩn độ,...

2.1.2. Hoá chất

Nước cất hai lần, cồn tuyệt đối (>99%), FeCl3.6H2O, NaOH, NiSO4.6H2O,

K2Cr2O7, NH3, H3PO4, Br2, H2SO4, 1,5 - điphenylcarbazide, đimetylglyoxim,

MnSO4.H2O, AgNO3, K2S2O8, metylen xanh (MB). Tất cả hóa chất đều có độ

tinh khiết PA.

2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ oxit γ-Fe2O3 (VLHP)

Oxit sắt (III) được chế tạo từ các phản ứng:

FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl

2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O

Cách tiến hành: Điều chế dung dịch FeCl3 0,1M bằng cách: hòa tan

1,13g FeCl3 khan vào 80ml C2H5OH (99%). Thêm 0,8g NaOH vào dung dịch

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

FeCl3 vừa điều chế, khuấy đều hỗn hợp trong vòng 1 giờ. Tiến hành nung hỗn hợp ở 1500C. Sau 2 giờ lấy hỗn hợp ra và làm nguội đến nhiệt độ phòng. Kết

tủa thu được được đem rửa sạch nhiều lần bằng nước cất để loại bỏ muối. Sau đó sấy kết tủa ở 800C trong 12 giờ [30].

2.3. Khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP chế tạo đƣợc

Thành phần pha của vật liệu chế tạo được xác định bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X (XRD) trên máy SIMENS D5000 với chế độ đo: ống phát xạ tia

X bằng Cu, bước sóng λ = 0,15406 nm, điện áp 40kV, cường độ dòng điện

40mA, nhiệt độ 250C, góc quét 2θ =10-750, bước quét 0,030/s.

Ảnh vi cấu trúc và hình thái học của vật liệu chế tạo được bằng kính

hiển vi điện tử truyền qua (TEM).

Diện tích bề mặt riêng của vật liệu được xác định theo phương pháp

BET trên máy ASAD 2010 của Mỹ.

2.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo đƣợc

Điểm đẳng điện của VLHP được xác định bằng cách thêm dung dịch.

Chuẩn bị loại bình nón dung tích 100ml, thêm vào 45ml dung dịch NaCl 0,1M

pH ban đầu ( ) được điều chỉnh tăng dần từ 1,0 đến 11,0 bằng cách thêm

dung dịch HCl 0,1M hoặc NaOH 0,1M. Tổng thể tích trong mỗi bình nón dược

điều chỉnh cho chính xác tới thể tích 50ml bằng cách thêm dung dịch NaCl

0,1M. Sau đó lấy 0,1g VLHP oxit γ- Fe2O3 thêm vào mỗi bình nón để yên

không lắc sau 48 giờ rồi xác định pH cuối ( ) của các dung dịch trên bằng

máy đo pH.

2.5. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI), Ni(II), Mn(II), MB theo phương

pháp trắc quang

Từ dung dịch gốc của Cr(VI), Ni(II), Mn(II) có nồng độ 1000 mg/l, pha

thành các nồng độ: 0,1; 0,2; 0,5 ; 1; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 8 mg/l.

Thiết lập các điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng ion Cr(VI), Ni(II),

Mn(II) bằng phương pháp trắc quang như đã nêu ở phần tổng quan. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Đo độ hấp thụ quang A của dung dịch Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo thứ tự

lần lượt các mẫu có nồng độ từ thấp đến cao.

Từ độ hấp thụ quang đo được và các phần mềm ta lập được đường chuẩn của

ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II).

2.5.1. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI)

Từ dung dịch gốc của Cr(VI) có nồng độ 1000 mg/l, pha thành các nồng

độ: 0,1; 0,2; 1,0; 2,0; 5,0 mg/l. Cho thêm vào mỗi cốc đựng Cr(VI) 0,5ml dung

dịch H2SO4 1:1; 0,1ml H3PO4 và 2,0 ml dung dịch 1,5- điphenylcarbazide thu

được phức màu tím đỏ. Định mức 10ml sau đó đo độ hấp thụ quang A của dãy

dung dịch trên ở bước sóng 540nm.

Với sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và các phần mềm ta lập được

đường chuẩn của Cr(VI).

Kết quả thể hiện ở bảng 2.1 và hình 2.1:

Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn Cr(VI)

Nồng độ (mg/l) Tên mẫu A

Mẫu trắng 0,000 0,00

Mẫu 1 0,016 0,1

Mẫu 2 0,065 0,2

Mẫu 3 0,270 1,0

Mẫu 4 0,560 2,0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Mẫu 5 1,505 5,0

Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI)

2.5.2. Xây dựng đường chuẩn xác định Ni(II)

Từ dung dịch gốc của Ni(II) có nồng độ 1000 mg/l, pha thành các nồng

độ: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 6,0 mg/l. Cho thêm vào mỗi cốc

đựng Ni(II) 2,0ml dung dịch NH3 25%, 5ml dung dịch brom bão hòa và 1,5 ml đimetylglyoxim thu được phức màu đỏ. Định mức 25ml sau đó đo độ hấp thụ

quang A của dãy dung dịch trên ở bước sóng 536nm.

Với sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và các phần mềm ta lập được

đường chuẩn của Ni(II).

Kết quả thể hiện ở bảng 2.2 và hình 2.2:

Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn Ni(II)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Tên mẫu Mẫu trắng Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Nồng độ (mg/l) 0,0 0,5 1,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 A 0,000 0,043 0,104 0,209 0,259 0,307 0,356 0,426 0,448

Mẫu 9 Mẫu 10 5,0 6,0 0,519 0,611

Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Ni(II)

2.5.3. Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II)

Từ dung dịch gốc của Mn(II) có nồng độ 1000 mg/l, pha thành các nồng

độ: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 mg/l. Cho thêm vào mỗi cốc đựng Mn(II) 1,2

ml dung dịch H2SO4 1:1, 1,5 ml dung dịch K2S2O8 bão hòa và 1 ml dung dịch AgNO3 10%. Đun sôi nhanh hỗn hợp trên bếp điện 3÷4 phút, lấy xuống và làm

nguội nhanh thu được phức có màu tím. Định mức 25ml sau đó đo độ hấp thụ

quang A của dãy dung dịch trên ở bước sóng 526nm.

Với sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và các phần mềm ta lập được

đường chuẩn của Ni(II).

Kết quả thể hiện ở bảng 2.3 và hình 2.3:

Bảng 2.3: Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn Mn(II)

Nồng độ (mg/l) Tên mẫu A

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Mẫu trắng Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,000 0,024 0,051 0,081 0,102 0,131 0,152

Mẫu 7 Mẫu 8 0,175 0,204 3,5 4,0

Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Mn(II)

2.5.4. Xây dựng đường chuẩn xác định MB

Pha các dung dịch trong khoảng nồng độ 0,5 - 10 mg/l, đo độ hấp thụ

quang ở bước sóng 665nm.

Kết quả thể hiện ở bảng 2.4 và hình 2.4:

Bảng 2.4: Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn MB

Nồng độ (mg/l) Tên mẫu A

Mẫu trắng 0,0 0,000

Mẫu 1 0,5 0,0629

Mẫu 2 1,0 0,1440

Mẫu 3 1,5 0,2389

Mẫu 4 4,0 0,7267

Mẫu 5 5,0 0,8984

Mẫu 6 8,0 1,4069

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Mẫu 7 10,0 1,6854

Hình 2.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB

2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP

2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian

Chuẩn bị các bình tam giác dung tích 100 ml. Cho vào mỗi bình 0,1g

VLHP và 25ml dung dịch Cr(VI), Ni(II), Mn(II) có nồng độ đầu lần lượt là

52,898 mg/l, 50,133mg/l, 49,852mg/l. Đem lắc trên máy lắc trong khoảng thời gian từ 30 ÷ 240 phút, ở nhiệt độ phòng (25 ± 10C) và tốc độ lắc 200 vòng/phút.

Sau đó, xác định nồng độ còn lại của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) trong dung dịch

sau khi hấp phụ với các khoảng thời gian khảo sát khác nhau. (Nồng độ dung

dịch Cr(VI), Ni(II), Mn(II) trước và sau hấp phụ được xác định bằng phương

pháp trắc quang).

2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100 ml. Cho 0,1g VLHP vào

mỗi bình và thêm vào 25 ml dung dịch Cr(VI), Ni(II), Mn(II) có nồng độ lần

lượt là 50,516 mg/l, 51,661 mg/g, 49,258mg/l đã được giữ ổn định bởi các dung dịch H2SO4 và NaOH có pH từ 1,01 ÷ 6,01 đối với ion Cr(VI), từ 1,02 ÷ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7,01 đối với Ni(II) và từ 1,02 đến 6,00 đối với Mn II. Tiến hành lắc với tốc độ 200 vòng/phút, ở nhiệt độ phòng (25 ± 10C), trong khoảng thời gian đạt cân

bằng hấp phụ đối với từng ion đã khảo sát ở 2.6.1. Xác định nồng độ trước và

còn lại của Cr(VI), Ni(II), Mn(II) trong dung dịch tương ứng với các điều kiện

tối ưu bằng phương pháp trắc quang.

2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100ml. Cho vào các bình khối

lượng VLHP thay đổi: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25g. Tiến hành sự hấp phụ

riêng biệt với 25ml mỗi dung dịch Cr(VI) (151,802 mg/l), Ni(II) (152,625mg/l),

Mn(II) (148,353 mg/l). Điều chỉnh pH của các dung dịch chứa mỗi ion kim

loại đến giá trị pH tốt nhất cho sự hấp phụ đã khảo sát ở 2.6.2. Tiến hành lắc với tốc độ lắc 200 vòng/phút, ở nhiệt độ phòng (25 ± 10C), trong khoảng thời

gian đạt cân bằng hấp phụ đối với từng ion đã khảo sát ở 2.6.1. Xác định

nồng độ trước và còn lại của Cr(VI), Ni(II), Mn(II) trong dung dịch tương

ứng với các điều kiện tối ưu bằng phương pháp trắc quang từ đó tính được

hiệu suất hấp phụ H (%).

2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100 ml. Cho 0,1g VLHP vào

mỗi bình và thêm vào 25 ml dung dịch Cr(VI), Ni(II), Mn(II) có nồng độ thay

đổi: Cr(VI) từ 50,078 ÷ 405,237 mg/l; Ni(II) từ 49,388 ÷ 402,125 mg/l; Mn(II)

từ 50,110-393,712 mg/l. Điều chỉnh pH của các dung dịch chứa mỗi ion kim

loại đến giá trị pH tốt nhất cho sự hấp phụ đã khảo sát ở 2.6.2. Tiến hành lắc với tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (25 ± 10C), trong khoảng thời gian

đạt cân bằng hấp phụ đối với mỗi ion đã được xác định ở mục 2.6.1. Xác định

nồng độ trước và còn lại của Cr(VI), Ni(II), Mn(II) trong dung dịch tương ứng

với các điều kiện tối ưu bằng phương pháp trắc quang.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.6.5. Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP

Giả sử quá trình hấp phụ của VLHP xảy ra theo phương trình động học

biểu kiến của Lagergren. Tiến hành thí nghiệm với một nồng độ đầu nhất định

và thời gian khác nhau. Biểu diễn sự phụ thuộc của lg(qe-qt) và t/q vào t, tính

qe,exp , qe,cal.

2.6.6. Đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu γ-Fe2O3

Xác định khả năng phân hủy metylen xanh (MB) của H2O2 khi không có

xúc tác γ-Fe2O3: 100 ml dung dịch MB 20mg/l + 30ml dung dịch H2O2 30%

(mẫu 1).

Xác định khả năng phân hủy MB của γ-Fe2O3 (không có tác nhân oxy

hóa H2O2): 100ml dung dịch MB 20mg/l + 80mg vật liệu γ-Fe2O3 (mẫu 2).

Xác định khả năng phân hủy MB dùng tác nhân oxy hóa H2O2 với xúc

tác γ-Fe2O3: 100ml dung dịch MB 20mg/l + 30ml dung dịch H2O2 30% +

80mg vật liệu γ-Fe2O3 (mẫu 3).

Mỗi mẫu được cho vào bình tam giác dung tích 250ml, khuấy trên máy

khuấy từ. Thời gian lấy mẫu lần lượt là: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 phút. Mẫu

được lấy ly tâm để loại bỏ phần rắn, sau đó xác định nồng độ MB còn lại bằng

phương pháp trắc quang.

2.7. Xử lý thử mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

Các mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II) lấy tại Nhà máy Khóa Việt Tiệp -

Hà Nội, nước thải chứa Mn(II) lấy ở huyện Trùng Khánh - Cao Bằng được xử

lý sơ bộ và bảo quản theo đúng TCVN 4574 - 88:

- Dụng cụ lấy mẫu: chai polietylen sạch.

- Mẫu nước thải được cố định bằng dung dịch H2SO4 đặc. Thực hiện sự hấp phụ ở nhiệt độ phòng (25 ± 10C); thời gian lắc là 180

phút đối với cả Cr(VI) Ni(II) và 150 phút đối với Mn(II); điều chỉnh mẫu nước

thải ở pH = 2,0 đối với Cr(VI), pH = 5,5 đối với Ni(II) và pH = 4,5 đối với

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Mn(II); khối lượng VLHP là 0,1g. Lấy dung dịch sau hấp phụ lần một tiến hành

thí nghiệm hấp phụ lần hai với VLHP mới. Xác định nồng độ Ccb1 và Ccb2 của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

các ion kim loại trong dung dịch sau hấp phụ.

Chƣơng 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt hấp phụ của VLHP

Đặc điểm bề mặt của VLHP được chỉ ra ở hình 3.1 và hình 3.2:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.1: Giản đồ XRD của vật liệu hấp phụ chế tạo được

Hình 3.2: Ảnh TEM của vật liệu oxit γ-Fe2O3

Kết quả chụp nhiễu xạ tia X (XRD) của VLHP chế tạo được cho

thấy trên giản đồ XRD chỉ có pha maghetit ( - Fe2O3), điều này chứng

tỏ VLHP là tinh khiết. Kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua

(TEM) của vật liệu oxit - Fe2O3 cho thấy oxit -Fe2O3 chế tạo có dạng

hình cầu, đồng đều, kích thước nanomet. Diện tích bề mặt riêng của vật

liệu oxit - Fe2O3 tối ưu xác định theo phương pháp BET là 176,2 m²/g

(xem phần phụ lục).

3.2. Điểm đẳng điện của VLHP

Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP được chỉ ra ở bảng 3.1 và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hình 3.3:

Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đẳng điện của của VLHP

pHf pHi - pHf pHi

2,34 -0,33 2,01

3,55 -0,55 3,00

4,75 -0,73 4,02

5,69 -0,70 4,99

6,47 -0,47 6,00

6,88 0,13 7,01

7,22 0,81 8,03

7,61 1,41 9,02

8,39 1,61 10,00

9,43 1,55 10,98

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.3: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP

Nhận xét:

Từ kết quả ở hình 3.3 và bảng 3.1 ta thấy điểm đẳng điện của VLHP là

= 6,80. Điều này cho thấy khi pH < thì bề mặt VLHP tích điện

dương, khi pH > thì bề mặt VLHP tích điện âm.

3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI),

Ni(II), Mn(II) của VLHP theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh

3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian

Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.2, hình 3.4 và hình 3.5:

Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian

Ion

Cr(VI)

Ni(II)

Mn(II)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Thời gian (phút) 30 60 90 120 150 180 210 240 30 60 90 120 150 180 210 240 30 60 90 120 150 180 210 240 Co (mg/l) 52,898 52,898 52,898 52,898 52,898 52,898 52,898 52,898 50,133 50,133 50,133 50,133 50,133 50,133 50,133 50,133 49,852 49,852 49,852 49,852 49,852 49,852 49,852 49,852 Ccb (mg/l) 5,402 4,890 2,378 1,690 1,338 1,162 1,158 1,154 22,845 19,613 16,709 14,981 12,285 10,616 10,614 10,613 30,049 26,406 24,085 20,873 19,146 19,142 19,131 19,129 q (mg/g) 11,874 12,002 12,630 12,802 12,890 12,934 12,935 12,936 6,822 7,630 8,356 8,788 9,462 9,879 9,880 9,880 4,951 5,862 6,442 7,245 7,677 7,678 7,680 7,681 H (%) 89,788 90,756 95,505 96,805 97,471 97,803 97,811 97,818 54,431 60,878 66,671 70,117 75,495 78,822 78,830 78,830 39,724 47,031 51,687 58,130 61,594 61,602 61,624 61,628

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh

hưởng của thời gian đến quá trình hưởng của thời gian đến quá trình

hấp phụ Cr(VI) của VLHP hấp phụ Ni(II), Mn(II) của VLHP

Nhận xét:

Từ kết quả ở bảng 3.2, hình 3.4 và hình 3.5 cho thấy:

Đối với Cr(VI) và Ni(II): Trong khoảng thời gian khảo sát từ 30 ÷

240 phút, dung lượng hấp phụ của VLHP đều tăng theo thời gian. Từ

30÷150 phút dung lượng hấp phụ tăng nhanh. Từ 180 đến 240 phút tăng

chậm và dần ổn định (quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng). Do đó chúng tôi

chọn thời gian 180 phút để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo đối với sự

hấp phụ ion Ni(II) và Cr(VI).

Đối với Mn(II): Trong khoảng thời gian khảo sát từ 30 ÷ 240 phút,

dung lượng hấp phụ của VLHP tăng theo thời gian. Từ 30÷120 phút dung

lượng hấp phụ tăng nhanh. Từ 150 đến 240 phút tăng chậm và dần ổn định

(quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng). Do đó chúng tôi chọn thời gian 150 phút

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo đối với sự hấp phụ ion Mn(II).

3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH

Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.3 và hình 3.6

Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của VLHP

q H Co Ccb Ion pH (mg/l) (mg/l) (mg/g) (%)

1,01 50,518 30,237 5,070 40,146

2,02 50,518 2,173 12,086 95,699

3,00 50,518 2,504 12,004 95,043 Cr(VI) 3,99 50,518 4,525 11,498 91,043

4,98 50,518 4,924 11,399 90,253

6,01 50,518 5,204 11,329 89,699

1,02 51,661 40,599 2,766 21,413

2,01 51,661 33,491 4,543 35,172

3,01 51,661 24,306 6,839 52,951

4,03 51,661 13,192 9,617 74,464 Ni(II)

5,02 51,661 11,669 9,998 77,412

6,00 51,661 11,367 10,074 77,997

7,01 51,661 14,006 9,414 72,889

1,02 49,258 38,736 2,631 21,361

1,99 49,258 30,825 4,608 37,421

2,98 49,258 24,319 6,235 50,629 Mn(II) 4,00 49,258 19,177 7,520 61,068

5,01 49,258 17,973 7,821 63,513

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6,00 49,258 19,571 7,422 60,268

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ

Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP

Nhận xét:

Kết quả thu được từ bảng 3.3 và hình 3.6 cho thấy:

Đối với Cr(VI): Khi pH tăng từ 2,02 ÷ 6,01 thì dung lượng hấp phụ của

VLHP đều giảm. Điều này có thể giải thích như sau:

Trong khoảng pH đang xét bề mặt VLHP tích điện dương, khi giá trị

pH tăng, nồng độ ion cũng tăng dần, trong dung dịch lúc này sẽ xảy ra sự

hấp phụ cạnh tranh giữa ion Cr(VI) mang điện tích âm và ion , Mặt khác

giá trị năng lượng tự do quá trình hấp phụ các dạng tồn tại của ion Cr(VI)

( , ) tại giá trị pH khác nhau là khác nhau. Trong khoảng pH từ 2-6,

Cr(VI) tồn tại chủ yếu ở dạng sau đó chuyển dần sang dạng

khi pH tăng. Giá trị năng lượng tự do của quá trình hấp phụ là từ -2,5

đến -0,6kcal/mol, còn với là từ -2,1 đến - 0,3kcal/mol [32]. Vì vậy sự

hấp phụ dạng thuận lợi hơn dạng khi ở cùng nồng độ hay việc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

loại bỏ Cr(VI) tại các giá trị pH thấp chủ yếu là do sự hấp phụ của .

Chỉ khi nào nồng độ cao hơn nhiều nồng độ và ở giá trị pH lớn

thì quá trình hấp phụ thuận lợi hơn so với [32].

Vì vậy, chúng tôi chọn pH = 2,0 cho các thí nghiệm tiếp theo.

Đối với Ni(II) và Mn(II): Trong khoảng pH từ 1,02÷ 6,00 thì:

Dung lượng hấp phụ Ni(II) tăng khá nhanh trong khoảng pH từ 1,02

÷ 4,03 và đạt giá trị cao nhất trong khoảng pH từ 5,02 ÷ 6,00.

Dung lượng hấp phụ Mn(II) tăng khá nhanh trong khoảng pH từ 1,02 ÷

2,98 và đạt các giá trị cao nhất trong khoảng pH từ 4,00 ÷ 5,01.

Điều này có thể giải thích như sau: Trong môi trường pH thấp, nồng

độ ion H+ cao nên có sự cạnh tranh của ion H+ và sự tích điện dương trên bề

mặt VLHP nên làm giảm sự hấp phụ cation kim loại của VLHP. Khi ở pH

tăng sự hấp phụ ion H+ giảm, nên hiệu suất hấp phụ cation kim loại tăng, bởi

vậy quá trình hấp phụ cation kim loại ở đây có thể xảy ra phản ứng trao đổi

ion H+ - M2+ (M: kim loại).

Tuy nhiên, ở pH cao hơn, dung lượng hấp phụ của các VLHP đối với

các ion đều giảm dần. Điều này có thể do ở pH cao có sự hình thành phức

hiđroxo của các ion kim loại đã làm hạn chế sự hấp phụ của VLHP. Vì vậy

chúng tôi chọn pH=5,5 đối với Ni(II), pH = 4,5 đối với Mn(II) cho các nghiên

cứu tiếp theo.

3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.4 và hình 3.7:

Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của khối lƣợng VLHP đến hiệu suất

hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

Ion Co (mg/l) Ccb (mg/l) q (mg/g) H (%)

Cr (VI)

Ni(II)

Mn(II)

Khối lƣợng VLHP (g) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 151,802 151,802 151,802 151,802 151,802 152,625 152,625 152,625 152,625 152,625 148,353 148,353 148,353 148,353 148,353 57,730 27,538 24,971 20,352 18,496 98,952 61,379 57,428 54,962 52,108 110,098 82,109 78,229 73,801 70,586 47,036 31,066 21,139 16,431 13,331 26,837 22,812 15,866 12,208 10,052 19,128 16,561 11,687 9,319 7,777 61,970 81,859 83,550 86,593 87,816 35,167 59,784 62,373 63,989 65,859 25,786 44,653 47,268 50,253 52,420

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến quá trình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hấp phụ Cr(VI), Ni(II) và Mn(II) của VLHP

Nhận xét:

Từ kết quả thu được cho thấy, khi tăng khối lượng của VLHP, sẽ làm

tăng lượng ion kim loại hấp phụ, nhưng dung lượng hấp phụ giảm do diện

tích bề mặt hấp phụ tăng. Ngược lại lượng ion kim loại đã bị hấp phụ trên một

đơn vị trọng lượng của VLHP giảm do tăng khối lượng của VLHP. Tuy nhiên

trong khoảng khối lượng VLHP tăng từ 0,10 đến 0,25 gam thì hiệu suất hấp

phụ tăng nhưng không đáng kể. Chính vì vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng

VLHP là 0,1 gam cho các thí nghiệm nghiên cứu tiếp theo.

3.3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI),

Ni(II), Mn(II)

Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.5

Nhận xét:

Trong khoảng nồng độ khảo sát, khi tăng nồng độ đầu của dung dịch thì

dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu suất hấp phụ của VLHP đối với các ion

Cr(VI), Ni(II), Mn(II) giảm. Điều này được giải thích như sau:

Tốc độ hấp phụ tuân theo quy luật

) vhp=khp .C(1-

Trong đó: : Độ che phủ, vhp: Vận tốc hấp phụ, khp: Hằng số tốc độ

hấp phụ.

Ở nồng độ thấp (dung dịch loãng), 1- = const, khi nồng độ tăng thì vhp

tăng tuyến tính. Tuy nhiên, giai đoạn này chỉ tồn tại ở một giới hạn nhất định

tùy thuộc vào bản chất ion và chất hấp phụ. Sau đó, nếu tiếp tục tăng nồng độ

thì vhp tăng không đáng kể và đến một mức nào đó nếu tiếp tục tăng nồng độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

thì vhp hầu như không tăng nữa thậm chí có thể giảm đi.

Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

đến dung lƣợng và hiệu suất hấp phụ của VLHP

Ion

Co (mg/l) 50,078 Ccb (mg/l) 0,799 q (mg/g) 12,320 Ccb/q (g/l) 0,065 H (%) 98,404

99.052 5,697 23,339 0,244 94,248

154,374 31,558 30,704 1,028 79,557

212,433 75,064 34,342 2,186 64,665 Cr (VI) 254,209 110,436 35,943 3,073 56,557

302,406 154,021 37,096 4,152 49,068

348,921 196,075 38,212 5,131 43,805

405,237 249,270 38,992 6,393 38,488

49,388 9,305 10,021 0,929 81,159

102,171 29,260 18,228 1,605 71,362

149,230 60,658 22,143 2,739 59,353

198,864 101,057 24,452 4,133 49,183

251,036 145,554 26,371 5,520 42,019 Ni(II) 300,401 190,576 27,456 6,941 36,559

348,568 234,301 28,567 8,202 32,782

402,125 282,825 29,825 9,483 29,667

50,110 19,452 7,665 2,538 61,181

100,813 48,261 13,138 3,673 52,128

148,539 84,844 15,924 5,328 42,881

203,331 130,872 18,115 7,225 35,636 Mn(II) 253,015 173,984 19,758 8,806 31,236

296,921 213,910 20,753 10,308 27,957

349,958 263,032 21,732 12,104 24,839

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

393,712 306,501 21,803 14,058 22,151

3.4. Khảo sát dung lƣợng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô

hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

Từ các kết quả thực nghiệm thu được khi khảo sát ảnh hưởng của nồng

độ đầu của các ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) đến dung lượng hấp phụ của VLHP.

Chúng tôi tiến hành khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp

phụ Langmuir. Kết quả được thể hiện trong các hình từ hình 3.8 đến 3.13.

Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Cr(VI)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.9: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Cr(VI)

Hình 3.10: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Ni(II)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.11: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Ni(II)

Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Mn(II)

Hình 3.13: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Mn(II)

Từ đồ thị hình 3.9; 3.11 và 3.13 biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q (g/l)

vào Ccb (mg/l) đối với Cr(VI), Ni(II) và Mn(II) tính được các giá trị dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b như sau:

Bảng 3.6: Dung lƣợng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir

Ion Cr(VI) Ni(II) Mn(II)

31,646 25,253 Dung lƣợng hấp phụ cực đại qmax (mg/g) 39,370

0,147 0,040 0,021 Hằng số Langmuir b

Nhận xét:

Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của VLHP đối với các ion Cr(VI),

Ni(II),và Mn(II) điều này được thể hiện qua hệ số hồi qui của các phương

trình đều lớn hơn 0,99.

Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 50-400 mg/l, thì khả năng hấp phụ

của VLHP với các ion giảm dần theo thứ tự là: Cr(VI) > Ni(II) > Mn(II).

Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.6 và các giá trị C0 ở bảng 3.6 thay

vào công thức (1.14) tính được các giá trị 0

của VLHP đối với ion Cr(VI), Ni(II) và Mn(II) là thuận lợi.

3.5. Khảo sát dung lƣợng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô

hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich

Chúng tôi tiến hành khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt

hấp phụ Freundlich. Kết quả được thể hiện trong bảng 3.7, các hình 3.14,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.15, 3.16.

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá

trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP

Ion Đại lƣợng Cr(VI) Ni(II) Mn(II)

lgCcb

lgq

-0,097 0,756 1,499 1,875 2,043 2,188 2,292 2,397 1,091 1,368 1,487 1,536 1,556 1,569 1,582 1,591 0,969 1,466 1,783 2,005 2,163 2,280 2,370 2,452 1,001 1,261 1,345 1,388 1,421 1,439 1,456 1,475 1,289 1,684 1,929 2,117 2,241 2,330 2,418 2,486 0,885 1,119 1,202 1,258 1,296 1,317 1,337 1,339

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

của quá trình hấp phụ ion Cr(VI)

Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb

của quá trình hấp phụ ion Ni(II)

Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqCcb

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

của quá trình hấp phụ ion Mn(II)

Từ hình 3.14, 3.15, 3.16 ta tính được các hằng số của phương trình

Freundlich.

Bảng 3.8: Các hằng số của phương trình Freundlich

đối với Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

n k

Cr(VI) Ni(II) Mn(II) Cr(VI) Ni(II) Mn(II)

5,247 3,350 2,703 14,585 5,894 2,859

Nhận xét:

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mô tả tương đối chính xác sự

của đường đẳng nhiệt hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) lần

hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP. Điều này thể hiện qua hệ số tương quan R2

lượt là 0,9528, 0,9425, 0,9581.

Tuy nhiên mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả thích hợp

hơn quá trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP so với mô

hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Langmuir thường được áp dụng cho quá trình hấp phụ đơn lớp, tất cả các

tâm hấp phụ đều ở trạng thái cân bằng và bề mặt là đồng nhất, mỗi phân

tử chỉ hấp phụ trên một tâm xác định và các phân tử bị hấp phụ độc lập

không tương tác với nhau.

3.6. Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP

Các kết quả được trình bày trong các bảng 3.9 đến 3.13 và hình 3.17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

đến 3.19.

Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Cr(VI)

VLHP Thời gian t/q (phút) q (mg/g) Ccb (mg/l) lg(qe-qt) (phút.g/mg)

30 5,402 11,874 0,025 2,527

60 4,890 12,002 -0,031 4,999

90 2,378 12,630 -0,517 7,126

120 1,690 12,802 -0,879 9,374

150 1,338 12,890 -1,357 11,637

180 1,162 12,934 - 13,917

210 1,158 12,935 - 16,235

240 1,154 12,936 - 18,553

(“-“: không xác định)

(a) (b)

Hình 3.17: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

đối với Cr(VI)

Bảng 3.10: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Ni(II)

VLHP

Thời gian

t/q (phút) q (mg/g) Ccb (mg/l) lg(qe-qt) (phút.g/mg)

30 22,845 6,822 0,485 4,398

60 19,613 7,630 0,352 7,864

90 16,709 8,356 0,183 10,771

120 14,981 8,788 0,038 13,655

150 12,285 9,462 -0,380 15,853

180 10,616 9,879 - 18,220

210 10,614 9,880 - 21,255

240 10,613 9,880 - 24,291

(“-“: không xác định)

(b) (a)

Hình 3.18: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

đối với Ni(II)

Bảng 3.11: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Mn(II)

VLHP

Thời gian

t/q (phút) q (mg/g) Ccb (mg/l) lg(qe-qt) (phút.g/mg)

30 30,049 4,951 0,435 6,060

60 26,406 5,862 0,259 10,236

90 24,085 6,442 0,092 13,971

120 20,873 7,245 -0,365 16,564

150 19,146 7,677 - 19,540

180 19,142 7,678 - 23,445

210 19,131 7,680 - 27,343

240 19,129 7,681 - 31,247

(“-“: không xác định)

(a) (b)

Hình 3.19: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

đối với Mn(II)

Bảng 3.12: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1

đối với Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

Nồng độ qe,exp qe,Cal

2

Ion R1 k1 (phút-1) đầu (mg/l) (mg/g) (mg/g)

52,898 0,9589 0,028 3,403 12,934 Cr(VI)

50,133 0,936 0,016 5,609 9,876 Ni(II)

49,852 0,9321 0,020 5,589 7,677 Mn(II)

qe,exp : dung lượng hấp phụ cân bằng tính theo phương trình động học

qe,cal : dung lượng hấp phụ cân bằng theo thực nghiệm

Bảng 3.13: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2

đối với Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

Nồng độ

2

Ion R2 qe,exp (mg/g) qe,Cal (mg/g) đầu (mg/l) k2 (g.mg-1 .phút-1)

52,898 0,9999 0,018 13,193 12,934 Cr(VI)

50,133 0,9971 0,004 10,917 9,876 Ni(II)

49,852 0,9968 0,005 8,591 7,677 Mn(II)

Nhận xét:

Từ bảng 3.12, 3.13 cho thấy: phương trình động học bậc nhất biểu kiến cho kết quả qe1,exp khác khá nhiều so với qe,cal, hệ số tin cậy R2 chưa cao (R2 <0,98). Phương trình động học bậc hai biểu kiến cho kết quả qe2,exp tương đối phù hợp so với qe,cal và hệ số tin cậy R2 khá cao (R2 >0,99). Có thể kết luận

quá trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP tuân theo phương trình

động học bậc hai biểu kiến của Lagergren.

3.7. Đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu γ-Fe2O3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Kết quả được thể hiện ở bảng 3.14 và hình 3.20:

Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy MB của 3 mẫu theo thời gian

Hiệu suất (%) Thời gian

(phút) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3

0,000 0,000 0,000 0

30,573 2,483 42,986 5

40,104 6,854 65,668 10

42,896 8,918 75,087 15

44,155 10,704 81,666 20

44,384 11,001 82,032 30

44,634 11,294 82,675 40

45,027 11,528 82,717 50

45,216 11,661 82,825 60

Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy MB theo thời gian

của ba mẫu nghiên cứu

Nhận xét:

Quá trình phân hủy MB nói chung diễn ra rất nhanh trong 10 phút đầu,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

sau đó chậm lại và dần đạt bão hòa sau 20 phút.

Khi không có γ-Fe2O3 mức độ phân hủy MB của H2O2 thấp , chỉ đạt

khoảng (40%).

Khi không có H2O2, γ-Fe2O3 đóng vai trò là chất oxy hóa, khả năng

phân hủy MB cũng thấp khoảng (10%).

Khi có H2O2 đóng vai trò oxy hóa, γ-Fe2O3 đóng vai trò xúc tác, khả năng

phân hủy MB lớn nhất khoảng (80%). Điều này được giải thích như sau: Các

phân tử MB, H2O2 hấp phụ trên bề mặt của γ-Fe2O3 dẫn đến hiện tượng tăng

nồng độ của chất tham gia phản ứng ở vùng bề mặt chất xúc tác. Do vậy các

phân tử MB có thể phản ứng ngay với các gốc tự do , hoặc do

H2O2 phân hủy tạo thành làm cho phản ứng xảy ra nhanh hơn và hiệu quả hơn.

3.8. Kết quả xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

Kết quả được trình bày ở bảng 3.15:

Bảng 3.15: Kết quả tách loại Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nƣớc thải

Ion Co (mg/l) Ccb1 (mg/l) H1 (%) Ccb2 (mg/l) H2 (%)

16,262 0,000 100 - - Ni(II)

61,097 4,220 93,093 0,000 100 Cr(VI)

35,618 8,840 75,181 0,000 100 Mn(II)

Nhận xét:

Kết quả thực nghiệm cho thấy: VLHP có khả năng tách loại các ion

Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nước thải tương đối tốt. Các mẫu nước thải chứa

từng ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) với nồng độ đầu lần lượt là 61,097

mg/l,16,262 mg/l, 35,618 mg/l, sau khi hấp phụ lần một nồng độ Ni(II) đã đạt

tiêu chuẩn cho phép đối với nướ c thả i đổ vào cá c khu vự c lấ y nướ c cung cấ p

cho sinh hoạ t theo QCVN 24:2009/BTNMT, hiệu suất hấp phụ của VLHP đối

với Cr(VI) là 93,093%, đối với Mn(II) là 75,181%. Khi hấp phụ lần hai nồng

độ Cr(VI), Mn(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nướ c thả i đổ vào cá c

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

khu vự c lấ y nướ c cung cấ p cho sinh hoạ t theo QCVN 24:2009/BTNMT.

KẾT LUẬN

Dựa vào các kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:

1. Đã chế tạ o thành công VLHP oxit nano - Fe2O3. Kết quả chụp ảnh

hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy oxit - Fe2O3 có dạng hình cầu,

đồng đều, kích thước nanomet. Diện tích bề mặt riêng của vật liệu oxit

nano - Fe2O3 xác định theo phương pháp BET là 176,2 m²/g.

2. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của

VLHP đối với các ion Cr(VI), Ni(II), và Mn (II) bằng phương pháp hấp phụ

tĩnh, kết quả thu được như sau:

- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ với Ni(II) và Cr(VI) là 180 phút, với

Mn(II) là 150 phút.

- pH hấp phụ tốt nhất đối với Ni(II) là 5,5; Cr(VI) là 2,0; Mn(II) là 4,5.

- Trong khoảng nồng độ từ 50-400 mg/l, khi nồng độ ban đầu của

ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) tăng thì dung lượng hấp phụ tăng (hiệu suất hấp

phụ giảm).

- Khi tăng khối lượng VLHP, hiệu suất hấp phụ tăng, dung lượng hấp

phụ giảm.

3. Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir,

đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP đối với các ion

Ni(II) là 31,646mg/g; Cr(VI) là 39,370 mg/g, Mn(II) là 25,253 mg/g.

4. Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich

đã xác định được hằng số k đối với các ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) lần lượt là

14,585; 5,894; 2,859, xác định được hằng số n đối với các ion Cr(VI), Ni(II),

Mn(II) lần lượt là 5,247; 3,350; 2,703.

5. Khảo sát động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), và Mn(II) của VLHP cho

thấy chúng tuân theo mô hình động học Lagergren bậc hai biểu kiến.

6. Đã sơ bộ khảo sát khả năng xúc tác oxy hóa phân hủy MB của vật

liệu γ-Fe2O3 chế tạo được. Kết quả cho thấy γ-Fe2O3 có khả năng xúc tác oxy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hóa phân hủy tốt MB khi có mặt tác nhân oxy hóa H2O2.

7. Dùng VLHP chế tạo được xử lý các mẫu nước thải chứa từng ion

Ni(II), Cr(VI) của Nhà máy khoá Việt Tiệp, chứa ion Mn(II) được lấy ở

huyện Trùng Khánh - Cao Bằng. Kết quả cho thấy, khi hấp phụ lần một

nồng độ Ni(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nướ c thả i đổ và o cá c khu

vự c lấ y nướ c cung cấ p cho sinh hoạ t theo QCVN 24:2009/BTNMT, khi hấp

phụ lần hai nồng độ Cr(VI), Mn(II) đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nướ c

thải đổ vào các khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN

24:2009/BTNMT.

Như vậy vật liệu oxit nano - Fe2O3 hấp phụ các ion Cr(VI), Ni(II),

Mn(II) và xúc tác oxy hóa phân hủy MB cho kết quả tốt. Các kết quả thu

được cho thấy có thể triển khai nghiên cứu ứng dụng vật liệu này trong việc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

xử lý nguồn nước bị ô nhiễm bởi những ion kim loại và phẩm nhuộm.

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

1. Đỗ Trà Hương, Vũ Thị Len, Nông Thị Ngọc Hoa. (2012). "Chế tạo và

nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II), Cr(VI) của vật liệu oxit nano Fe2O3".

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Tạp chí Hóa học T50, số B, tr 215-220.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tài liệu tiếng Việt

[1]. Đặng Đình Bạch (2000), Giáo trình hóa học môi trường, Nxb Khoa học

và Kỹ thuật, Hà Nội.

[2]. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước

và nước thải, Nxb Thống kê.

[3]. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải, Nxb

Thanh niên, Hà Nội.

[4]. Đặng Kim Chi (2005), Hóa học môi trường, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

[5]. Nguyễn Đức Cường, Trần Thị Anh Thư, Huỳnh Thị Hoài Trinh,

Nguyễn Đức Mai Anh (2011), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit

sắt từ phủ alginate”, Tạp chí Khoa học và Giáo dục Đại học Huế, số

01 (17), tr 43-48.

[6]. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011), “Chế tạo

vật liệu cát thạch anh phủ nano oxit β-MnO2 và γ-Fe2O3 để hấp phụ

asen”, Tạp chí Hóa học, tập 49, số 3A, tr 6-11.

[7]. Trần Vân Hạnh (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim

loại nặng của bã mía sau khi biến tính bằng axit xitric và thử nghiệm

xử lí môi trường, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP- ĐHTN.

[8]. Vũ Thị Hậu, Vũ Ngọc Duy, Cao Thế Hà (2010), “Động học hấp phụ

chất màu rective blue 19 (RB19) trên quặng mangan Cao Bằng”,

Tạp chí Hóa học. Tập 48(4C). Tr 295-299.

[9]. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, Nxb

Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

[10]. Nguyễn Đình Huề (2001), Giáo trình hoá lí, Nxb Sư phạm Hà Nội.

[11]. Đỗ Trà Hương, Đào Xuân Nam. (2011). "Chế tạo và nghiên cứu khả

năng hấp phụ ion Cu(II), Ni(II), Fe(III) của vật liệu oxit mangan kích

thước nanomet" , Tạp chí Hóa học, T49 số 5AB, tr 80-85.

[12]. P.P. Koroxtelev (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học,

Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[13]. Hoàng Nhâm (2003), Hóa vô cơ Tập II, Tập III, Nxb Giáo dục.

[14]. Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước

thải, Nxb Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.

[15]. Nguyễn Văn Nội, Nguyễn Tấn Lâm (2008), “Nghiên cứu khả năng

tách loại và thu hồi một số kim loại nặng trong dung dịch nước bằng

vật liệu hấp phụ chế tạo từ rau câu”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và

Sinh học, T.13, Số 1, Tr 24-28.

[16]. Quy chuẩ n Việ t Nam 2009, Bộ Tài Nguyên và Môi trườ ng.

[17]. Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích công cụ trong hoá

học hiện đại, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội.

[18]. Nguyễn Như Quỳnh (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion

kim loại nặng trong môi trường nước của than vỏ lạc và thử nghiệm

xử lí môi trường, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP- ĐHTN.

[19]. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5945 - 2005, TCVN 5502 - 2003, TCVN

4573 - 88, TCVN 4574 - 88, TCVN 4577 - 88, TCVN 4578 - 88.

[20]. Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường và sức khoẻ con người,

Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.

[21]. Lê Hữu Thiềng, Hoàng Ngọc Hiền (2008), Nghiên cứu khả năng hấp

phụ Cu2+ và Pb2+ trên vật liệu hấp phụ, Luận văn thạc sĩ Trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐHSP - ĐHTN.

II. Tài liệu tiếng Anh

[22]. Abbas Afkhami, Razieh Moosavi (2010), “Adsorptive removal of

Congo red, a carcinogenic textile dye, from aqueous solution by

maghemite nanoparticles”, Journal of Hazardous Materials, 174 pp

398-403.

[23]. David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill,

The United States of America.

[24]. Hai-TaoRen, Shao-Yijia, Young Liu and el. (2012), "Effect of Mn (II)

on the sorption and mobilization of As (V) in the presence of

hametite", Journal of Hazardous Materials, 217-268, pp 301 - 306.

[25]. Liu Zhi-rong, Zhou Li-min, Wei Peng, Zeng Kai, Wen Chuan-xi, Lan

Hui-hua (2008), “Competitive adsorption of heavy metal ions on

peat”, Journal of China Univerity of Mining & Technology, Vol 18,

pp 255-260.

[26]. Shaobin Wang, Z. H. Zhu, Anthony Coomes. F Haghseresht, G. Q. Lu

(2004), “The physical and suface chemical characteristics of activated

carbons and the adsortion of methyllenne blue from waste water”,

Journal of Colloid and Interface Sience, 284, pp 400-446.

[27]. Sushree Swarupa Tripathy, Jean-Luc Bersillon, Krishna Gopal (2006),

“Adsorption of Cd2+ on hydrous manganese dioxide from aqueous

solutions”, Journal Desalination, Vol 194, pp 11-21.

[28]. P. Panneerselvam, Norhashimad Morad, Kah Aik Tan (2011),

“Magnetic nanoparticle (Fe3O4) impregrated on to tea waste for the

removal of nikel (II) from aqueous solution”, Journal of Hazadous

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Material, 186, pp 160-168.

[29]. Tayyebeeh Madrakian, Abbas Afkhami, Mazaher Ahmadi, Hasan

Baghheri (2011), “Removal of some cationnic dyes from aqueous

solution using magnetic -modified muti- walled carbon nanotubes”,

Journal of Hazardous Materials, 196, page 109-114.

[30]. Wenshu Tang, Qi li, Shian Gao, Jian Ku Shang (2011), “Arsenic (III,

V) removal from aqueous solution by ultrafine α- Fe2O3 nanoparticles

synthesized from souvent thermal method”, Journal of Hazardous

Materials, 192. pp 131-138.

[31]. Zong Qu, Fei Huang, Shaoning Yu, Gang Chen, Jilie Kong (2008)

“Magnetic removal of dyes from aqueous solution using multi-walled

carbon nanotubes filled with Fe2O3 particle”. Journal of Hazadous

Material, 160, pp 643-647.

[32]. Jing Hu, Guohua Chen, Irene. M. C. Lo (2005), “Removal and recovery

of Cr(VI) from wastewater by maghemite nanoparticles”, Journal Water

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Reseach, 39, pp 4528- 4536.

PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Kết quả chụp BET của vật liệu oxit Fe2O3 chế tạo đƣợc

Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II), đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu oxit nano γ-Fe2O3 và thăm dò xử lý môi trường

LỜI CAM ĐOAN

Xác nhận

Xác nhận

của trƣởng khoa chuyên môn của ngƣời hƣớng khoa học

LỜI CẢM ƠN

Tác giả

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN

(b)

(a)

Màn hình hiển thị

Nguồn cấp electron

Ảnh

Mẫu

Thấu kính hội tụ

Phóng to ảnh

THỰC NGHIỆM

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2

2

KẾT LUẬN

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Quản lý hoạt động phát triển nhận thức cho trẻ mẫu giáo ở các trường mầm non, huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về điều kiện đầu tư kinh doanh trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo ở Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Sự nghiệp nghiên cứu phê bình văn học của Hoài Thanh

Luận văn Thạc sĩ: Tiểu thuyết của Đỗ Phấn từ góc nhìn sinh thái

Luận văn Thạc sĩ: Giải pháp ứng phó với nhập cư ở Liên minh Châu Âu

Luận văn Thạc sĩ: Diễn ngôn về giới nữ trong văn xuôi nữ Việt Nam đương đại (khảo sát sáng tác của Dạ Ngân, Y Ban, Lý Lan, Nguyễn Thị Thu Huệ)

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng mức phát thải tham chiếu rừng khu vực huyện Bảo Lâm tỉnh Lâm Đồng

Luận văn Thạc sĩ: Đặc điểm nhân vật chính trong ba tác phẩm của Franz Kafka: Lâu đài, Vụ án, Hóa thân

Kháo luận tốt nghiệp: Vận dụng lí thuyết học tập trải nghiệm vào dạy học Thống kê - Xác suất ở lớp Hai

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng hệ thống điều khiển và thu nhận dữ liệu cho Robot dịch vụ

Luận văn Thạc sĩ: Thế giới nhân vật trong truyện ngắn Lê Minh Khuê sau năm 1975

Luận văn Thạc sĩ: Tác động của cấu trúc vốn đến hiệu quả hoạt động của các ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Kiểm soát rủi ro tín dụng bán lẻ tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Đầu tư và Phát triển Việt Nam chi nhánh Thủ Thiêm

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Các nhân tố ảnh hưởng đến hành vi sử dụng dịch vụ ngân hàng điện tử tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Ngoại thương Việt Nam – Chi nhánh Thủ Đức

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố tác đồng đến nợ xấu tại Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Chi nhánh Tiền Giang

Luận văn Thạc sĩ: Yếu tố ảnh hưởng đến quyết định sử dụng dịch vụ thanh toán không dùng tiền mặt tại Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (Vietinbank)

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về du lịch biển, thực tiễn tại tỉnh Bình Định

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của các yếu tố thương hiệu với vai trò trung gian của Marketing truyền miệng đến quyết định chọn việc làm của nhân viên GenZ tại chuỗi nhà hàng gà rán Popeyes khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của Marketing mix đến ý định học cao học của sinh viên khối ngành kinh tế thuộc Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA