Tiểu luận môn học: Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vât liệu chế tạo từ bùn thải mạ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vât liệu chế tạo từ bùn thải mạ" trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu và các phương pháp xử lý kim loại nặng từ bùn thải mạ trong và ngoài nước; đưa ra hướng nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ để xử lý kim loại nặng trong nước.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận môn học: Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vât liệu chế tạo từ bùn thải mạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trƣờng đại học Khoa học Tự Nhiên ---ĐHQGHN--- BÀI TIỂU LUẬN CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: Hãy lấy một ví dụ về một đề tài cụ thể thuộc lĩnh vực môi trường: xây dựng đề xuất nghiên cứu, đề cương chi tiết và lập kế hoạch cho đề tài Họ tên: Phan Hồng Nhung Mã SV: 20001410 Lớp: K65 công nghệ kỹ thuật môi trƣờng GVHD: Nguyễn Văn A Khoa: Môi trƣờng Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trƣờng ~Hà nội, 2022~ 1
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... 3 I. THÔNG TIN CHUNG......................................................................................... 4 II. NỘI DUNG CHÍNH ........................................................................................... 6 1. Giới thiệu tổng quát ......................................................................................... 6 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và sự cần thiết tiến hành nghiên cứu ........... 6 3. Cách tiếp cận, phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................ 10 4. Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 11 5. Khả năng sử dụng cơ sở vật chất, trang thiết bị............................................. 13 6. Phƣơng án phối hợp với đối tác ..................................................................... 14 7. Kế hoạch triển khai ........................................................................................ 14 8. Dự kiến kết quả đề tài .................................................................................... 16 III. KINH PHÍ THỰC HIỆN .................................................................... 17 2
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài tiểu luận cuối kỳ này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: BGH Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQGHN đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất với hệ thống thƣ viện hiện đại, đa dạng các loại sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thông tin. Xin chân thành cảm ơn giảng viên bộ môn đã giảng dạy tận tình, để em có đủ kiến thức và vận dụng chúng vào bài tiểu luận này. Ngoài ra, em xin cảm ơn các bạn cùng tham gia bài nghiên cứu, giúp đỡ em trong lúc khó khăn, để em có thể hoàn thành đầy đủ và nhanh nhất có thể. Do chƣa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng nhƣ những hạn chế về kiến thức, trong bài tiểu luận sẽ không tránh khỏi những sai sót, em mong có thể nhận đƣợc lời nhận xét của thầy để em có thể hoàn thiện bài và rút kinh nghiệm trong những bài sau. Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Phan Hồng Nhung 3
I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài Tiếng Việt: Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ Tiếng Anh: Research about the symptoms of material manufacturing from waste 2. Thời gian thực hiện: 12 tháng 3. Chủ nhiệm đề tài Họ và tên: Phan Hồng Nhung Ngày, tháng, năm sinh: 21/10/2002. Giới tính: Nữ Trình độ chuyên môn: Sinh viên Chức danh khoa học: Cử nhân Điện thoại: 0763037357 E-mail: phanhongnhung_t65@hus.edu.vn Tên tổ chức đang công tác: Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên-ĐHQGHN Địa chỉ tổ chức: Số 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội 4. Tổ chức chủ trì Tên tổ chức chủ trì: Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên-ĐHQGHN Điện thoại: 02438584615 Fax: 02438593-61 E-mail: dhkhtn@hn.vnu.vn Website: http://www.hus.vnu.edu.vn/ Địa chỉ: Số 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội 5. Tổ chức phối hợp chính (nếu có) 6. Các cán bộ thực hiện đề tài 4
Nôi dung Thời gian công việc làm việc cho STT Họ và tên, học Tổ chức công tác tham gia đề tài (Số hàm, học vị tháng quy đổi) 1 Cử nhân. Khoa Môi trƣờng - Trƣờng Chủ nhiệm Phan Hồng Đại học Khoa học Tự Nhiên đề tài 12 tháng Nhung – Đại học Quốc gia Hà Nội 2 Cử nhân Khoa Môi trƣờng - Trƣờng Thƣ kí đề 2 tháng Đại học Khoa học Tự Nhiên tài Nguyễn Văn A – Đại học Quốc gia Hà Nội 3 Cử nhân Khoa Môi trƣờng - Trƣờng Thành viên Đại học Khoa học Tự Nhiên chính 6 tháng Nguyễn Văn B – Đại học Quốc gia Hà Nội 4 Cử nhân Khoa Môi trƣờng - Trƣờng Kĩ thuật Đại học Khoa học Tự Nhiên viên 6 tháng Nguyễn Văn C – Đại học Quốc gia Hà Nội 5
II. NỘI DUNG CHÍNH 1. Giới thiệu tổng quát 1.1 Đặt vấn đề Ô nhiễm kim loại nặng (KLN) đang là một trong những vấn đề môi trƣờng nóng không chỉ riêng ở Việt Nam mà cả thế giới. Các chất thải này gây hệ lụy không nhỏ cho môi trƣờng. Trong đó bùn mạ thải- một chất thải đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý nƣớc thải ngành công nghiệp mạ, chứa nhiều kim loại gây độc cho con ngƣời - đƣợc xem là chất thải nguy hại ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng sống. Có nhiều các phƣơng pháp xử lý các chất thải chứa kim loại nặng khác nhau. Tuy nhiên, phƣơng pháp hấp phụ đƣợc coi là phƣơng pháp đơn giản, rẻ tiền, thân thiện với môi trƣờng, đƣợc áp dụng rộng rãi và cho kết quả khả thi. Trong đó, nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vât liệu chế tạo từ bùn thải đang là vấn đề đƣợc đề cập đến. Việc nghiên cứu tận dụng bùn thải mạ làm vật liệu xử lý môi trƣờng là một trong những hƣớng nghiên cứu mới mẻ có ý nghĩa khoa học và tính ứng dụng cao trong thực tiễn. Trên cơ sở đó “Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ” đã đƣợc hình thành. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu “Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vât liệu chế tạo từ bùn thải mạ” trong xử lý các chất thải chứa kim loại nặng 1.3 Phương pháp nghiên cứu + Phƣơng pháp tổng quan tài liệu + Phƣơng pháp thực nghiệm và phân tích dữ liệu 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và sự cần thiết tiến hành nghiên cứu 2.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Bùn mạ điện là chất thải rắn điển hình đƣợc hình thành trong công nghiệp mạ kẽm hoặc các nhà máy xử lý nƣớc thải công nghiệp mạ, bùn mạ điện đƣợc tạo ra bởi sự kết tủa hóa học của các ion kim loại tự do và ion kim loại sau phản ứng oxy hóa chất hữu cơ – kim loại. Đây là loại chất thải đƣợc xếp vào loại chất thải rắn nguy hại ở hầu hết 6
các quốc gia và khu vực do có chứa một lƣợng lớn kim loại nặng. Các kim loại trong bùn mạ điện đƣợc thu hồi thông qua quá trình hòa tan sau đó là kết tủa chọn lọc, việc này làm giảm độc tính của bùn mạ điện. Vì vậy, bùn mạ điện cũng đƣợc xem nhƣ một nguồn tài nguyên quý giá của các kim loại chuyển tiếp khác nhau. Theo ƣớc tính mỗi ngày các thành phố lớn ở Việt Nam thải ra hơn 600 tấn bùn trong đó có khoảng 30 tấn bùn mạ. - Phƣơng pháp xử lý bùn mạ Hiện nay phƣơng pháp xử lý bùn mạ điện chính là đƣợc bọc bằng vật liệu xi măng và chôn lấp tại các bãi chôn lấp chất thải. Tuy nhiên, việc xi măng hóa đã làm tăng khối lƣợng xử lý cuối cùng và làm giảm sức chứa của các bãi chôn lấp. Do bùn mạ điện đƣợc xem là một chất thải rắn nguy hại mang lại rủ ro cao nếu không đƣợc xử lý đúng cách vì vậy mà bùn mạ đƣợc đƣợc quản lý khá nghiêm ngặt. Tuy vậy, xử lý bùn thải bằng phƣơng pháp chôn lấp không phải là phƣơng pháp đƣợc ủng hộ trong tƣơng lai do quá trình bùng nổ dân số nhanh chóng dẫn đến tình trạng thiếu đất. Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu tiên tiến, hiệu đại bắt đầu bằng việc tách chiết thu hồi bằng phƣơng pháp trao đổi ion hay dùng làm vật liệu hấp phụ. Theo Zang và cộng sự (2018), nghiên cứu trộn bùn mạ điện vào đất sét làm vật liệu xây dựng. Dựa trên kết quả thu đƣợc cho thấy sự có mặt của bùn mạ điện làm giảm mật độ khối và cƣờng độ nén, đồng thời làm tăng tổn thất khối lƣợng, co ngót tuyến tính, tỷ lệ độ xốp và độ hút nƣớc. Trong đó cƣờng độ nén giảm từ 23,5 xuống 15,5 Mpa, độ hút nƣớc tăng từ 2,7 lên 3,46% với việc bổ sung bùn mạ điện không quá 8% trọng lƣợng. Các thí nghiệm rửa trôi để kiểm tra độ an toàn của gạch cho thấy các kim loại nặng trong gạch thải ra giảm đáng kể (đạt tiêu chuẩn quy định) do các kim loại có thể đƣợc tích hợp vào cấu trúc khoáng ổn định trong quá trình nung. - Tận dụng bùn mạ điện làm vật liệu hấp phụ Ô nhiễm KLN đã và đang là một mối quan tâm lớn về môi trƣờng đối với công chúng. Theo các nghiên cứu có thể thấy phƣơng pháp hấp phụ đƣợc xem là kỹ thuật hiệu quả nhất để loại bỏ các kim loại nặng trong nƣớc thải . Theo nghiên cứu của Peng và cộng sự (2020), bùn mạ điện nung(CES) đƣợc chuẩn bị thông qua quá trình nung sau đó đƣợc sử dụng để loại bỏ Ni (II) trong dung dịch nƣớc. CES cho thấy hiệu quả loại bỏ Ni (II) trong hệ thống CES/ H2O2 thông qua sự phân hủy oxy hóa các các hợp chất phức 7
tạp và cơ chế hấp phụ để loại bỏ Ni 2+. Hiệu quả loại bỏ có thể là do khả năng xúc tác và hấp phụ của vật liệu CES. Các oxit Fe và Cu trong CES đƣợc coi là các thành phần phản ứng để kích hoạt H2O2 phân hủy các hỗn hợp phức tạp trong khi các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt CES chịu trách nhiệm cho sự hấp phụ Ni2+. Với việc bổ sung 50 mmol/L H2O2 và 1,5 g/L CES đã xử lý thành công 87% lƣợng Ni (II) trong nƣớc thải sau khoảng thời gian 50 phút với nồng độ Ni (II) ban đầu là 282 mg/L. (Cần nêu rõ những vấn đề còn tồn tại, từ đó định hướng mục tiêu nghiên cứu và hướng giải quyết mới) Mặc dù đã đƣa ra những phƣơng pháp xử lý kim loại nặng bằng bùn thải trong và ngoài nƣớc nhƣng những phƣơng pháp này chƣa giải quyết vấn đề một cách tốt nhất. Vì thế, trong để tài “Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ’’ của tôi sẽ giải quyết mục tiêu nghiên cứu này. 2.2. Sự cần thiết tiến hành nghiên cứu Sự hấp phụ của kim loại nặng trên các vật liệu khác nhau nhƣ nhựa, than hoạt tính, vật liệu nano mesopious, oxit kim loại và vật liệu tổng hợp đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao. Bùn thải mạ chứa nhiều các ion KLN vì vậy, ngƣời ta đã lợi dụng đặc điểm này làm chất hấp phụ để loại bỏ KLN trong nƣớc và đƣợc cho là vật liệu tuyệt vời cho việc loại bỏ chất ô nhiễm trong nƣớc. Điển hình là hấp thụ đồng vì đồng dƣ thừa sẽ làm tăng tính độc hại cho môi trƣờng sống của các sinh vật. Đồng trong đất ức chế quá trình khoáng hóa các chất dinh dƣỡng nhƣ photpho và nitơ do kim loại đƣợc gắn vào khoáng chất và chất hữu cơ dẫn đến các loại động vật đất có sức khỏe kém. Trong môi trƣờng nƣớc, gây thiệt hại cho các loại động vật nƣớc nhƣ một số loài nhuyễn thể nhƣ hàu, bạch tuộc chứa nhiều đồng nhất, nó xâm nhập làm hỏng thận, hệ thần kinh và gan của hầu hết các sinh vật nƣớc. Đồng kìm hãm sự sinh trƣởng của tảo ngay cả ở nồng độ thấp. Thực vật mẫn cảm với đồng hơn động vật. Nƣớc có hàm lƣợng 1µg/l đã gây ô nhiễm đối với thực vật, trong khi đó với cá 3µg/l mới gây độc. Đồng tồn tại trong nƣớc dƣới dạng phức nhƣ phức đồng với axit humic, các phức đồng ít độc đối động thực vật thủy sinh. Theo một số kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số các kim loại nhƣ Cd, Hg đƣợc cho là nguy hiểm cho con ngƣời hơn là Cu và Zn. Tuy nhiên Cu 8
và Zn mới là mối nguy hại lớn nhất cho hệ sinh thái. Theo nghiên cứu của Zhiyou Fu và cộng sự (2016), có đến 99,9% sinh vật trong nƣớc bị ảnh hƣởng bởi Cu. Ngày nay, chất thải công nghiệp đang tăng trƣởng mạnh theo cấp số nhân. Do đó, việc nghiên cứu và tìm ra các phƣơng pháp sử dụng các loại chất thải này một cách an toàn và hiệu quả đối với môi trƣờng mang ý nghĩa khoa học và kinh tế cao trong thực tiễn. Trong nghiên cứu này, khả năng hấp phụ kim loại nặng từ bùn thải mạ đã đƣợc đánh giá thông qua các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ thời gian tiếp xúc, pH, khối lƣợng vât liệu trong việc loại bỏ kim loại nặng- điển hình là khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ trong xử lý kim loại nặng trong nƣớc. Nghiên cứu việc tách chọn lọc Cu khỏi bùn mạ điện là một thách thức rất lớn đối với thu hồi tài nguyên bùn mạ điện. Trong bài nghiên cứu, đã sử dụng phƣơng pháp chuyển pha clo và phƣơng pháp lọc nƣớc để chiết xuất chọn lọc Cu. Các hydroxit kim loại đƣợc chuyển hóa thành clorua bằng cách clo hóa và sự phân ly của kết tủa giải phóng kim loại nặng. Trong điều kiện tối ƣu 90,7% Cu đã đƣợc chiết xuất và quá trình rửa trôi bằng nƣớc là thân thiện với môi trƣờng hơn là rửa trôi bằng axit. Có thể thấy nó là phƣơng pháp hiệu quả nhất 2.3 Liệt kê danh mục tài liệu tham khảo đã trích dẫn khi đánh giá tổng quan. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Akbal, Feryal and Camcı, Selva (2011), "Copper, chromium and nickel removal from metal plating wastewater by electrocoagulation", Desalination. 269(1-3), pp. 214-222. 2. Chou I Cheng (2012), "Electroplating sludge metal recovering with vitrification using mineral powder additive", Resources, conservation and recycling. 58, pp. 45-49. 3. Haccuria, E, P Ning, H Cao, P Venkatesan, W Jin. (2017), "Effective treatment for electronic waste-Selective recovery of copper by combining electrochemical dissolution and deposition", Journal of Cleaner Production. 152, pp. 150-156. 9
4. Huang Qiuyun, Y Yu, J Zheng, J Zhou, Z Wu, H Deng, (2021), "Understanding and controlling the key phase transformation for selective extracting Ni and Cu from Cr-containing electroplating sludge", Surfaces and Interfaces. 24, p. 101090. 5. Mao, Linqiang, E Matinde, NA Rowson, MJH Simmons, (2018), "Stabilization of electroplating sludge with iron sludge by thermal treatment via incorporating heavy metals into spinel phase", Journal of Cleaner Production. 187, pp. 616-624. 6. G Peng, S Deng, F Liu, C Qi, L Tao, T Li, G Yu (2020), "Calcined electroplating sludge as a novel bifunctional material for removing Ni (II)-citrate in electroplating wastewater", Journal of Cleaner Production. 262, p. 121416. 7. Y Tao, Z Yuan, M Wei, and H Xiaona (2012), "Characterization of heavy metals in water and sediments in Taihu Lake, China", Environmental Monitoring and Assessment. 184(7), pp. 4367-4382. 8. M Zhang, C Chen, L Mao, Q Wu (2018), "Use of electroplating sludge in production of fired clay bricks: Characterization and environmental risk evaluation", Construction and Building Materials. 159, pp. 27-36. 3. Cách tiếp cận, phƣơng pháp nghiên cứu  Nêu rõ cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu, thiết kế nghiên cứu. Ngày nay, tầm quan trọng của môi trƣờng nƣớc đƣợc coi là cơ bản và cần thiết mọi nơi trên thế giới. Yêu cầu nguyên thủy cho sinh kế con ngƣời là nƣớc. Gánh nặng nặng môi trƣờng nghiêm trọng đang gia tăng do ô nhiễm nƣớc, thiếu nƣớc và hạn chế của nó càng tăng do sự phá hủy sự hỗ trợ nƣớc tự nhiên. Điều này làm giảm sự phát triển của tình trạng kinh tế, con ngƣời và môi trƣờng. Do tốc độ đô thị hóa tăng nhanh, khí hậu thay đổi, sử dụng tài nguyên thiên nhiên và nhu cầu thực phẩm thì 40% dân số thế giới đang phải đối mặt với tình trạng khan hiếm nƣớc. Vì vậy cần có những giải pháp phù hợp và phƣơng án loại bỏ phù hợp để xử lý những nguồn ô nhiễm và các vấn đề môi trƣờng. Ô nhiễm kim loại nặng (KLN) đang là một trong những vấn đề môi trƣờng 10
nóng không chỉ riêng ở Việt Nam mà cả thế giới. Trong nghiên cứu này, khả năng hấp phụ kim loại nặng từ bùn thải mạ đã đƣợc đánh giá thông qua các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ thời gian tiếp xúc, pH, khối lƣợng vât liệu trong việc loại bỏ kim loại nặng- điển hình là khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ trong xử lý kim loại nặng trong nƣớc.  Nêu rõ phương pháp nghiên cứu sẽ sử dụng gắn với từng nội dung chính của đề tài. - Phƣơng pháp tổng quan tài liệu: Thu thập các tài liệu, các công trình nghiên cứu, các bài báo khoa học đã đƣợc công bố trong và ngoài nƣớc, những bài báo liên quan đến đề tài gồm có: + Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong nƣớc + Cấu trúc, tính chất của kim loại đồng + Sự có mặt của kim loại đồng trong nƣớc + Đặc điểm của bùn thải mạ + Phƣơng pháp hấp phụ xử lý kim loại nặng trong nƣớc + Khả năng xử lý kim loại nặng trong nƣớc của bùn thải mạ - Phƣơng pháp thực nghiệm và phân tích dữ liệu: Làm thực nghiệm sau khi có kết quả đem phân tích 4. Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Tổng quan về kim loại nặng - Hoạt động 1: Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng - Hoạt động 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu và các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng từ bùn thải mạ trong và ngoài nƣớc Nội dung 2: Đưa ra hướng nghiên cứu “Khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ’’ để xử lý kim loại nặng trong nước. -Hoạt động 1: Tiến hành lấy mẫu bùn thải mạ + Bùn thải mạ điện của nhà máy tại Thái Nguyên + Dung dịch Cu (II) đƣợc chuẩn bị 11
-Hoạt động 2: Đƣa ra những phƣơng pháp đƣợc phân tích trong quá trình nghiên cứu, thực nghiệm + Phƣơng pháp xác định đặc trƣng của cấu trúc vật liệu (SEM) Phƣơng pháp SEM đƣợc sử dụng để xác định hình dạng và cấu trúc bề mặt của vật liệu. Để tăng độ phóng đại của phƣơng pháp, thay vì dùng chùm tia sáng, ngƣời ta dúng chùm điện tử để quan sát. Các điện tử có bƣớc sóng ngắn hơn nhiều (3,8x10-3 nm tại 100 kV ) so với ánh sáng khả kiến (từ 400- 700 nm), nhờ đó, hiển vi điện tử có độ phân giải tốt hơn nhiều so với hiển vi quang học. Nguyên lý: Hiển vi điện vi quét (SEM) là một kỹ thuật phân tích cho phép tạo ảnh bề mặt mẫu với độ phân giải cao. Khi một chùm điện tử hẹp đƣợc quét đi quét lại trên bề mặt mẫu, bức xạ thứ cấp phát ra sau khi tƣơng tác với mẫu sẽ đƣợc thu nhận và phân tích, từ đó tạo ảnh đặc trƣng hình thái cấu trúc của vật liệu [5]. Ƣu điểm của phƣơng pháp SEM là có thể thu đƣợc các bức ảnh ba chiều rõ nét hơn và không đòi hỏi phức tạp trong khâu chuẩn bị mẫu. + Phƣơng pháp đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) Phổ hồng ngoại là một trong những phƣơng pháp phân tích hóa lý hiện đại và hiệu quả để phân tích cấu tạo các hợp chất. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại dựa trên cơ sở của sự tƣơng tác giữa chất cần phân tích với các tia đơn sắc có bƣớc sóng nằm trong miền hồng ngoại (400- 4000 cm-1). Kết quả của sự tƣơng tác sẽ dẫn tới chất nghiên cứu hấp thu một phần năng lƣợng và làm giảm cƣờng độ tia tới. Lúc này, phân tử sẽ thực hiện dao động làm thay đổi góc liên kết và độ dài liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Khi hấp thụ năng lƣợng trong vùng hồng ngoại sẽ gây ra dao động của các nhóm nguyên tử trong phân tử. Các nguyên tử trong phân tử dao động theo ba hƣớng trong không gian gọi là dao động riêng của phân tử. Mỗi dao động riêng ứng với một mức năng lƣợng nhất định. Những dao động này làm thay đổi momen lƣỡng cực điện của liên kết và làm xuất hiện tín hiệu hồng ngoại. + Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (X- ray diffraction) sử dụng phổ nhiễu xạ Ronghen để nhận diện nhanh và chính xác các tinh thể, đồng thời có thể sử dụng để định lƣợng pha tinh thể sử dụng để định lƣợng pha tinh thể và kích thƣớc hạt với độ tin cậy cao. Hiện nay, kỹ thuật nhiệu xạ tia X sử dụng phƣơng pháp nhiễu xạ bột đƣợc sử dụng phổ biến cho phép xác định thành phần hóa học và nồng độ các chất có trong mẫu. 12
Bởi vì mỗi chất có trong mẫu cho trên ảnh nhiễu xạ một pha đặc trƣng (cho một hệ vạch nhiễu xạ tƣơng ứng trên giản đồ nhiễu xạ). Nếu mẫu gồm nhiều pha (hỗn hợp) nghĩa là gồm nhiều loại ô mạng thì trên giản đồ nhiễu xạ sẽ tồn tại đồng thời hệ vạch độc lập nhau. Phân tích các vạch ta có thể xác định đƣợc các pha có trong mẫu- đó là cơ sở để phân tích pha định tính. Nội dung 3: Thực hiện trong phòng thí nghiệm -Hoạt động 1: Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ- bùn mạ thải Bùn mạ điện sau khi đƣợc thu gom sẽ đƣợc sấy khô. Sau đó nghiền nhỏ bằng cối tạo thành các hạt bé, mịn và rây qua rây 0,5 mm (kí hiệu là BMT). Tiếp theo, tiến hành nung yếm khí ở nhiệt độ 5000C với thời gian gia nhiệt là 100C/ phút và thời gian nung là 120 phút. Vật liệu thu đƣợc sẽ đƣợc làm nguội ở phòng và thu đƣợc vật liệu đƣợc kí hiệu là BMN -Hoạt động 2: Quá trình thực nghiệm CuSO4.5H2O đƣợc sử dụng để pha mẫu giả là dung dịch Cu2+. Sử dụng dung dịch HCl 0,1M và NaOH 0,1M để điều chỉnh pH mong muốn. Tiến hành thí nghiệm: + Cho 0,94 g CuSO4.5H2O vào bình định mức 1L, hòa tan dung dịch, sau đó dùng ống đong đong 200ml ra các bình nón để tiến hành khảo sát. + Điều chỉnh pH dung dịch và pH mong muốn + Thêm BMN và BMT với khối lƣợng mong muốn để tiến hành hấp phụ Đƣa các bình hấp phụ vào máy lắc trong thời gian xác định Tiến hành lọc mẫu và đem đi đo AAS (quang phổ hấp phụ nguyên tử) của dung dịch Nội dung 4: Kết quả và thảo luận Hoạt động 1: Cho ra kết quả Hoạt động 2: Thảo luận và đánh giá 5. Khả năng sử dụng cơ sở vật chất, trang thiết bị Hóa chất sử dụng: - CuSO4. 5H2O (đồng (II) sulfate pentahydrate, Trung Quốc) 13
- HCl 0,1M - NaOH 0,1M Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm: - Bình định mức: 1000 ml, 500 ml, 250 ml, 50 ml. - Ống đong 100 ml - Pipet: 25 ml, 10 ml, 5 ml, 2 ml, 1 ml. - Cốc: 100 ml, 50 ml - Cối và chày - Bình tam giác 250 ml - Giấy lọc - Bình đựng mẫu - Máy lắc - Cân phân tích 4 chữ số thập phân. - Máy ly tâm Dụng cụ đo lường: - Máy đo pH (sensION + PH1 xách tay, Hach Co., Ltd., Hoa Kỳ). - Kính hiển vi điện tử quét (SEM): kính hiểu vi để bàn TM4000 plus (Hatachi Co, Ltd, Japan). - Nhiễu xạ tia X (XRD): Miniflex-600 nhiễu xạ (Rigaku Co, Ltd, Nhật Bản) - Huỳnh quang tia X (XRF) JSX1000S hãng JEOL. - Máy quang phổ hồng ngoại (FT-IR): máy quang phổ FTIR-4600 (JASCO Co, Ltd, Japan). Phòng thí nghiệm - Tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Môi trƣờng thuộc khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 6. Phƣơng án phối hợp với đối tác (Nêu tên các tổ chức phối hợp chính tham gia thực hiện đề tài và nội dung công việc tham gia) 7. Kế hoạch triển khai 14
Nội dung, công TT việc chủ yếu Sản phẩm Thời gian Ngƣời, cơ quan (các mốc đánh giá chủ yếu) cần đạt (bắt đầu, thực hiện kết thúc) Đánh giá đƣợc tổng quan kim loại nặng trong bùn thải Tổng quan về kim mạ và đƣa ra những phƣơng loại nặng trong bùn pháp đã đƣợc sử dụng để xử Làm trong 3 Chủ nhiệm đề tài và 1 thải mạ lý ngày thành viên chính Đƣa ra đƣợc nghiên cứu “khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ” và đánh giá đƣợc tính mới, tính hiệu quả của đề tài. Đƣa ra hƣớng Nêu ra đƣợc những phƣơng Làm trong 15 Chủ nhiệm đề tài và 2 nghiên cứu pháp xử dụng ngày thành viên chính “Khả năng hấp phụ đồng của vật liệu chế tạo từ bùn thải mạ’’ để xử lý kim loại nặng trong nƣớc. Chế tạo vật liệu hấp phụ-bùn Chủ nhiệm đề tài, thải mạ thành viên chính, Thực hiện trong Thực nghiệm để đƣa ra kết Làm trong 30 thành viên, thƣ kí, kỹ 3 phòng thí quả ngày thuật viên nghiệm 15
Chủ nhiệm đề tài, Đã chế tạo thành công vật thành viên chính, Kết quả và thảo liệu hấp phụ từ bùn thải mạ Làm trong 10 thành viên, thƣ kí, kỹ 4 luận để hấp phụ kim loại đồng ngày thuật viên 8. Dự kiến kết quả đề tài 8.1. Dự kiến kết quả nghiên cứu Nêu dự kiến kết quả nghiên cứu (phát hiện mới, lý thuyết mới, phương pháp mới, vật liệu mới, …); ý nghĩa khoa học, khả năng sử dụng kết quả nghiên cứu. Đã chế tạo thành công vật liệu hấp phụ từ bùn thải mạ để hấp phụ kim loại đồng. Nghiên cứu đặc tính của vật liệu BMT và BMN bằng các phƣơng pháp SEM, XRD, XRF, FT-IR. Khả năng xử lý Cu (II) đạt tới 99,41% đối với BMT và 99,88% đối với BMN với điều kiện tối ƣu t = 120 phút; pH 4,8; mvật liệu = 1 gam; Co = 100 ppm. Quá trình hấp phụ Cu (II) theo cơ chế trao đổi ion 8.2. Dự kiến công trình công bố TT Kết quả công bố Số lƣợng Ghi chú 1 Bài báo ISI/Scopus 1 Chƣa đƣợc đăng 2 Tạp chí quốc tế có uy tín (Q1, Q2) 3 Sáng chế, giải pháp hữu ích 4 Sản phẩm công nghệ chuyển giao 5 Sách chuyên khảo 16
III. KINH PHÍ THỰC HIỆN Các khoản chi phí Dự toán kinh phí Yêu cầu cấp kinh phí theo tiến độ Tổng Trong đó % Đợt 1 Đợt 2 khoán chi A Chi phí trực tiếp 190,000,000 0,00% 95,000,000 95,000,000 Nhân công lao 1 động khoa học 162,320,600 162,320,600 81,160,300 81,160,300 2 Nguyên vật liệu 2,139,400 2,139,400 1,069,700 1,069,700 3 Thiết bị, dụng cụ 4 Đi lại, công tác phí 13,940,000 13,940,000 6,970,000 6,970,000 Phí dịch vụ thuê 5 ngoài 11,600,000 11,600,000 5,800,000 5,800,000 Chi phí trực tiếp 6 khác - - - - B Chi phí gián tiếp - 10,000,000 5,000,000 5,000,000 Chi phí quản lý 1 của tổ chức 10,000,000 10,000,000 5,000,000 5,000,000 chủ trì Cộng: 200,000,000 - 100% 100,000,000 1000,000,000 17
18