intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải bằng quặng pyrolusit tự nhiên Việt Nam

Chia sẻ: Meme Meme | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

72
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một trong những vật liệu có chứa thành phần MnO2 cao là quặng Pyrolusit Tuyên Quang. Quặng pyrolusit trước và sau khi biến tính đều có khả năng loại bỏ amoni trong môi trường nước, nhát là nước thải của quá trình sản xuất hóa chất, phân bón. Trong bài báo này, nhóm tác giả tập trung vào phương pháp biến tính vật liệu trong các điều kiện khác nhau để đánh giá khả năng hấp phụ amoni của vật liệu pyr biến tính.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải bằng quặng pyrolusit tự nhiên Việt Nam

Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 20, số 3/2015<br /> <br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI BẰNG QUẶNG<br /> PYROLUSIT TỰ NHIÊN VIỆT NAM<br /> <br /> Đến toàn soạn 10 – 6 – 2015<br /> <br /> <br /> Nguyễn Thị Huệ, Lê Thị Thảo, Phùng Đức Hòa, Vũ Văn Tú,<br /> Nguyễn Thị Thanh Hải, Nguyễn Thị Hương Giang<br /> Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam<br /> Nhà A30, số 18-Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội<br /> <br /> <br /> SUMMARY<br /> <br /> <br /> STUDY ON AND TREATMENT OF AMMONIUM IN WASTE WATER<br /> BY PYROLUSITE ORE IN VIETNAM<br /> <br /> <br /> Pyrolusite ore, from Tuyen Quang province, Vietnam after denaturating, can be used for<br /> removing ammonium ion from water environment. The optimum conditions as reaction time,<br /> temperature have been studied. The optimal time to achieve the highest performance is 120<br /> minutes and the optimal ore size is from 0.2 mm to 0,5mm. The obtained results obeyed<br /> Langmuir and Freundlich adsorption isotherm equation. SEM image showed that the<br /> morphology surface of the pyrolusite ore has changed after denatured by heat, acids and<br /> bases.<br /> Keyword: pyrolusite ore, adsorption, ammonium<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU NH3 ở môi trường pH cao (pH>10); trao<br /> Quá trình sản xuất công nghiệp đã và đang đổi ion NH4+ và NO3- bằng các vật liệu<br /> thải ra môi trường nước lượng lớn amoni, cation/anion như klynoptilolyle hay<br /> gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi sepiolite; nitrat hóa bằng phương pháp sinh<br /> trường và sức khỏe con người. Nồng độ học; nitrat hóa kết hợp với khử nitrat; công<br /> amoni phân tích được trong nước thải một nghệ annamox, sharon/annamox,…Tuy<br /> số ngành công nghiệp đang vượt quá tiêu nhiên các phương pháp này cho hiệu quả<br /> chuẩn cho phép của Bộ Y tế. Hiện nay, có xử lý chưa triệt để, giá thành cao và thường<br /> nhiều biện pháp xử lý amoni trong nước đã kèm theo sản phẩm phụ.<br /> được nghiên cứu, như làm thoáng để khử<br /> <br /> <br /> <br /> 91<br /> Nghiên cứu, chế tạo vật liệu (than hoạt tính, nghiền và rây đến kích thước từ 0,2 -<br /> zeolit, nanoMnO2, laterit,…) có dung lượng 0,5mm. Rửa sạch bằng nước cất, sấy ở<br /> hấp phụ và độ chọn lọc cao, rẻ tiền, dễ nhiệt độ 105oC. Thực hiện quá trình biến<br /> kiếm để loại bỏ amoni trong nước đã và tính vật liệu bằng nhiều phương pháp khác<br /> đang được nhiều nhà khoa học trong và nhau như biến tính bằng nhiệt, axit, bazơ,...<br /> ngoài nước quan tâm. Một trong những vật 2.3.Khảo sát khả năng hấp phụ NH4+của<br /> liệu có chứa thành phần MnO2 cao là quặng vật liệu<br /> Pyrolusit Tuyên Quang. Quặng pyrolusit Chuyển vào bình tam giác 100mL dung<br /> trước và sau khi biến tính đều có khả năng dịch NH4+ nồng độ 5mg/L, thêm 1gram<br /> loại bỏ amoni trong môi trường nước, nhát quặng pyr. Lắc mẫu trên máy lắc trong<br /> là nước thải của quá trình sản xuất hóa chất, khoảng thời gian 120 phút (giá trị này đã<br /> phân bón. Trong bài báo này, nhóm tác giả được khảo sát sơ bộ) ở tốc độ 150rpm. Sau<br /> tập trung vào phương pháp biến tính vật đó lọc lấy phần dung dịch và xác định nồng<br /> liệu trong các điều kiện khác nhau để đánh độ NH4+. Tải trọng hấp phụ, hiệu suất hấp<br /> giá khả năng hấp phụ amoni của vật liệu phụ amoni của vật liệu được tính theo công<br /> pyr biến tính. thức sau:<br /> 2. THỰC NGHIỆM (C o  C e )V<br /> qe  ( mg / g )<br /> 2.1. Hóa chất và thiết bị m<br /> Sử dụng các dung dịch HClđ, HNO3, Co  Ce<br /> %H  .100<br /> NaOH để biến tính vật liệu là các hóa chất Co<br /> có độ tinh khiết phân tích, được mua từ Trong đó: Co: nồng độ NH4+ ban đầu; Ce:<br /> hãng Merck, Đức. nồng độ NH4+ đạt giá trị cân bằng; V: thể<br /> Quá trình biến tính được tiến hành trên thiết tích dung dịch NH4+, m: khối lượng vật<br /> bị lắc tự động, sấy mẫu trong tủ sấy Shelab liệu; qe: tải trọng hấp phụ; H: hiệu suất hấp<br /> (Đức) có hệ thống điều khiển nhiệt tự động phụ.<br /> từ 10o-250oC, ủ mẫu trong lò nung 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Carbolite (Đức) với nhiệt độ lên tới 3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu trong quá<br /> 1000oC. Nồng độ amoni được xác định trình biến tính nhiệt của vật liệu<br /> bằng phương pháp đo độ hấp phụ ở bước Cân 1g quặng pyr kích thước từ 0,2 -<br /> sóng 655nm trên thiết bị UV-Vis 0,5mm sau khi làm sạch, sấy khô và nung ở<br /> (Shimadzu-Nhật Bản). Đặc trưng vật liệu các khoảng nhiệt độ từ 200oC - 1000oC<br /> được đánh giá thông qua các dữ liệu ảnh trong thời gian 4 giờ. Sau khi nung, ngâm<br /> SEM (Hitachi-Nhật Bản) và BET (Tristar vật liệu trong 100 mL dung dịch amoni có<br /> 3000). nồng độ 5mg/L trong thời gian 120 phút.<br /> 2.2. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ Kết quả thu được trong bảng 1 cho thấy,<br /> Quặng pyrolusit (viết tắt là pyr) tự nhiên có quặng pyr biến tính ở nhiệt độ 400oC cho<br /> thành phần chính MnO2 chiếm 34,5%, hiệu suất xử lý cao nhất, nồng độ NH4+sau<br /> nguồn gốc từ Tuyên Quang. Quặng được xử lí còn lại là 3,525mg/L.<br /> <br /> <br /> <br /> 92<br /> Bảng 1. Hiệu suất xử lý amoni của quặng biến tính nhiệt<br /> o<br /> Nhiệt độ ( C) 105 200 300 400 500 600 700 800 900 1000<br /> NH4+ sau xử lý<br /> 4,375 4,335 4,05 3,525 4,55 4,06 4,46 4,875 4,9 4,95<br /> (mg/L)<br /> 3.2. Khảo sát điều kiện tối ưu trong quá trên. Kết quả thu được trong bảng 2 cho<br /> trình biến tính bằng axit thấy, hiệu suất xử lý NH4+ của quặng biến<br /> Cân 1 gam quặng đã rửa sạch, đem biến tính bằng axit HCl và HNO3 chênh lệch<br /> tính với axit HCl và HNO3 ở các nồng độ 5, nhau không nhiều, hiệu suất xử lý cao nhất<br /> 7 và 9%. Các điều kiện khác tương tự như với quặng biến tính axit nồng độ 7%.<br /> Bảng 2. Hiệu suất xử lý amoni của quặng biến tính axit<br /> Nồng độ axit HCl 5% HCl 7% HCl 9% HNO3 5% HNO3 7% HNO3 9%<br /> NH4+ sau xử lý (mg/L) 4,275 3,525 4,125 4,525 3,7 4,025<br /> 3.3. Khảo sát điều kiện tối ưu trong quá trình biến tính bằng NaOH<br /> Bảng 3. Hiệu suất xử lý NH4+ của quặng biến tính bazơ<br /> <br /> Nồng độ NaOH (N) 0,05N 0,1N 0,5N NaOH 1N<br /> <br /> <br /> NH4+ sau xử lý (mg/L) 3,3 2,3 3,775 4,125<br /> <br /> Tiến hành biến tính quặng bằng dung dịch Áp dụng phương trình đẳng nhiệt Langmuir<br /> NaOH ở các nồng độ 0,05N; 0,1N; 0,5N; và Freundlich vào các giá trị nghiên cứu,<br /> 1N. Các điều kiện thí nghiệm khác cũng hình 1-2 mô tả mối quan hệ Ce/qe và Ce<br /> tương tự như trên. Bảng 3 cho thấy, khi theo hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và mối<br /> biến tính vật liệu trong dung dịch NaOH quan hệ lgqe và lgCe theo hấp phụ đẳng<br /> 0,1N, hiệu suất xử lý đạt cao nhất, nồng độ nhiệt Freundlich.<br /> amoni sau xử lý 2,3mg/L.<br /> 3.4.Tính toán dung lượng hấp thụ tối ưu<br /> cho xử lý amoni<br /> <br /> <br /> <br /> 50 0.4<br /> y = 0.439x + 8.070 y = 0.446x - 0.555<br /> R² = 0.991<br /> 40 R² = 0.923 0.2<br /> <br /> 30 0.0<br /> lg q e<br /> Ce/qe<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0 0.5 1 1.5 2<br /> 20 -0.2<br /> <br /> 10 -0.4<br /> <br /> 0 -0.6<br /> 0 20 40 60 80 100 lg Ce<br /> C e(mg/L)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 93<br /> Hình 1. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ce/qe Hình 2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lgqe và<br /> và Ce theo hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir lgCe theo hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b. Vật liệu sau rửa và sấy 105oC<br /> a. Vật liệu tự nhiên<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> c. Vật liệu sau biến tính bazơ d. Vật liệu sau biến tính axit<br /> <br /> Hình 3. Ảnh SEM của vật liệu trước biến tính (3a), sau biến tính nhiệt (3b),<br /> sau biến tính bằng bazơ (3c) và axit (3d)<br /> Nghiên cứu sự thay đổi diện tích bề mặt quặng sau biến tính so với trước biến tính ở<br /> riêng của vật liệu trước và sau quá trình kích thước
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2