Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu biến tính quặng laterit bằng LaC2O3 và CeO2 để xử lý asen và photphat trong môi trường nước

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cấu trúc vật liệu nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 và biến tính vật liệu nano La2O3-CeO2 trên laterit bằng phương pháp sol – gel sử dụng gelatin tiền chất; khảo sát khả năng hấp phụ và giải hấp asen, photphat trên vật vật liệu nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 và vật liệu nano La2O3-CeO2 trên laterit. Mời các bạn cùng tham khảo

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu biến tính quặng laterit bằng LaC2O3 và CeO2 để xử lý asen và photphat trong môi trường nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐÀO HỒNG ĐỨC NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH QUẶNG LATERIT BẰNG La2O3 VÀ CeO2 ĐỂ XỬ LÝ ASEN VÀ PHOTPHAT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC T M T T LU N N TIẾN S THU T MÔI TRƯỜNG Hà Nội, năm 2020
C n tr n o nt n t i P n V t i u V C , Vi n o ọ V t i u, Vi n o ọ v C n n Vi t N m N ời ớn n o ọ PGS TS Đ Qu n Trun PGS TS Đ o N ọ N i m P n i n P n i n2 P n i n : Họ vi n o ọ C n n , Vi n H n m o ọ v C n n Vi t N m ă 2020 - T Q - T - T
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Đ o Hồn Đức, Đ c Nhi , Đ T Dũ , ê ứu h p phụ anion photphat từ dung dịch bằng v t li u nano La2O3 c chế t o bằ ơ t cháy gel sử dụng gelatin, Tạp chí Hóa học, 2016, T 54, S 5e1,2, 136 – 139. 2. Đ o Hồn Đức, Đ c Nhi m, Nguyễn Quang Bắ , Đỗ Quang Trung Nghiên cứu h p phụ As(III) từ dung dịch bằng v t li u CeO2, t p chí Hóa h c, 2017, T55 (5E1,2), 59-63. 3. Đ o Hồn Đức, Đ , ễn Quang Bắ , Đỗ Q T ,D ơ Thị Lị , ă ê ứ ụ ừ ị ằ nano La2O3, Tạp chí Hóa học, 2017, T. 55, s 3e12, 178-183. 4. Đ o Hồ Đức, ọc ỗ Quan Trun Dươn T ị Lị Ca Văn Hoàng, ê ứ ụ ừ ị ằ ỗn h p oxit La2O3-CeO2, Tạp chí Hóa học, 2017, T. 55, s 3e12, 133 – 138. 5. Dao Hong Duc, Dao Ngoc Nhiem, Nguyen Quang Bac, Do Quang Trung, Study sn adsorption of phosphate from aqueous solution by nano waterial CeO 2 Viet Nam journal of chemisty international edition 2017, T55(4), 499 – 503. 6. Dao Hong Duc, Dao Ngoc Nhiem, Do Quang Trung, Nguyen Quang Bac adsorption of asenic anion from aqueous solution on nanomixed oxide La2O3-CeO2, The 3rd International Workshop on Corrosion and Protection, 2018 Ha Noi, Vietnam, PS.5, 69- 78. 7. Đ o Hồn Đứ , Đ o N ọc Nhi m, nghiên cứu ởng của m t s yếu t ến kh ă p phụ asen trên v t li u hỗn h p nano oxit La2O3-CeO2, Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption T p chí xúc tác và h p phụ Vi t Nam, 2019- T4, 81-86
MỞ Đ U 1. T n pt i t u n n Ô nhiễm ngu c sinh ho ặc bi t là ngu c ngầm làm ởng t i sức khỏ i khi sử dụng. Hi n nay ngu c ngầm bị ô nhiễm bởi các thành phầ asen, amoni, flo, nitorat, photphat...Về v ề ô nhiễm asen trong c ngầm ở Vi ã c nhiều nhà khoa h c nghiên cứu, kết qu chỉ ra ở Vi t Nam có nhiều tỉnh thành trong c c có n t quá tiêu chuẩ é i, ĩ P ú , ...T ê ầ ề photphat trong c ngầm và diễn biến n c ngầ ă c nhiều sự quan tâm nghiên cứu ở Vi t Nam. Sự có mặt của photphat trong ngu c làm ởng t i ch ng ngu c, ởng t i sức khỏ i khi sử dụng. Nguyên nhân dẫ ến photphat t nt c ngầm hi ng từ ử dụng phân hóa h c trong nông nghi , c th i sinh ho , c rỉ , c th ă ... Đ ử , c có nhiề ơ : ơ ng kết tủ , ơ p phụ ơ , ơ ... T ơ p phụ ơ c sử dụng r ng rãi hi n nay vì có hi u qu xử , ơ ng, ngu n v t li ng...Vi c sử dụng các loai v t li u từ tự nhiên hay sử dụng các kim lo ị, hóa trị ắt, oxit , ... ều cho kết qu kh ă ử lý t . ầ nhiều nghiên cứ c cho th y các oxit của nguyên t t hiếm có nhiề vi , c ứng dụng nhiều trong thực tiễn, nh t là trong xử , , ặc bi t ở d ng nano. Các nano oxit lantan, nano oxit xeri có kh ă ử lý t t asen, , ê sử dụng v t li u nano oxit lantan, nao oxit xeri vào trong ứng dụng xử c sinh ho ứ ều ki n hi u qu kinh tế, v t li , c ê ê t mang laterit. V t li u laterit có nhiề ế ơ i các lo i v t li u khác trong tự nh ê ữ ng phong phú, quá trình khai thác, ho ơ n, có kh ă ử lý asen, photphat....Vì v y, vi ử ụ t li u xử lý ô nhiễ , c tiến hành nghiên cứu trong lu n án "Nghiên cứu biến tính quặng Laterit bằng La2O3 và CeO2 để xử lý Asen và Photphat o ớc” ự ữ . 2. Nội un n i n ứu u n n Nghiên cứu t ng h p, ặ u trúc v t li u nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 và biến tính v t li u nano La2O3-CeO2 trên laterit bằng ơ – gel sử dụng gelatin tiền ch t. Kh o sát kh ă p phụ và gi i h p asen, photphat trên v t v t li u nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 và v t li u nano La2O3-CeO2 trên laterit Thử nghi m kh ă ử lý asen và photphat trong mẫ c ngầm t i Phủ Lý Hà Nam bằng v t li u nano La2O3-CeO2/laterit trên mô hình thí nghi m. N n n p mới u n n Đã ê ứ 4 2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 và biến tính v t li u nano La2O3-CeO2 ê ằ ơ - ử ụ .
Đã ê ứ ứ ụ 2O3, nano CeO2, La2O3-CeO2 và v t li u nano La2O3-CeO2 ê ế ụ . 3. B u n n 95 25 , 49 98 . ế ở ầ 2 , 28 , ê ứ ự 12 , ế 54 ế 2 trang. NỘI DUNG C A LU N N C n T n qu n Tê ơ ở , ơ ề ế ễ ầ , ủ ễ , ứ ỏ . Đặ ầ ă . Quá trình xử lý có nhiề ơ ơ ế ủ , ơ , ơ ụ. Đ xử c tri ế ơ ế ủ , ắ , . ơ p phụ c áp dụng r ng rãi hi n nay vì có hi u qu xử , ơ nv ng, ứ c mụ ê ầu xử lý... Vi c sử dụng các loai v t li u từ tự nhiên hay sử dụng các kim lo ị, hóa trị cao ắ, , ... ều cho kết qu kh ă ử lý t t asen và photphat. ầ ều nghiên cứ c cho th y các oxit của nguyên t t hiếm có nhiề , c ứng dụng nhiều trong thực tiễn, nh t là trong xử , , ặc bi t ở d ng nano. Các nano oxit lantan, nano oxit xeri có kh ă ử lý t t , , ê sử dụng v t li u nano oxit lantan, nao oxit xeri vào trong ứng dụng xử c sinh ho ứ ều ki n hi u qu kinh tế, v t li , lên trên ch t mang laterit. V t li u laterit có nhiề ế ơ i các lo i v t li u khác trong tự ê ữ ng phong phú, quá trình khai thác, ho ơ n, có kh ă ử lý asen, photphat....Vì v y, vi ử ụ v t li u xử lý ô nhiễ , c tiến hành nghiên cứu trong lu n án "Nghiên cứu biến tính quặng Laterit bằng La2O3 và CeO2 để xử lý A e v P o p a o ớc” ĩ ề ũ ự ễ . C n 2 C p n p p n i n ứu v t n i m ơ 2 ề ế : C , ế ị ử ụ ê ứ ủ . ơ ê ứ ặ : P ơ ,p ơ ễ -ray, p ă , p ơ ử, ơ T-IR), p ơ R ,p ơ ị ủ .Q ế nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2 ế 2O3-CeO2/laterit.
2.4. Sơ t ng h p v t li u bằng 2.5. Sơ t ng h p v t li u nano ơ - gel sử dụng gelatin trên nền laterit P ơ , và kim lo t hiếm. P ơ ụ ê ử ị (AAS), p ơ ị . P ơ ụ. P ơ ụ ĩ ,p ơ ụ . C n t qu v t o u n 3.1. T ng h p v t li u nano La2O3 v n i năn p ph photphat và asen 3.1.1. T ng h p v t li u nano La2O3 ả ựa chọn nhi độ nung vật li u đến sự hình thành pha La2O3. Hình 3.1. Gi phân tích nhi t DTA Hình 3.2. Gi XRD của gel La(NO3)3- và TGA mẫu gel La(NO3)3/gelatin gelatin nung ở ế DT ừ hình 3.1 ế RD ở 3.2 ủ ẫ gel La(NO3)3 ế o o La2O3 ở 550 C. ẫ ở 550 ự t li u nano La2O3 tiến hành các thí nghi p tiếp theo. Ản ưởng của pH n độ ạ e đến quá trình hình thành pha La2O3. Hình 3.3. Gi XRD của mẫu v t li u Hình 3.4. Gi XRD của v t li u nano nano La2O3 c chế t o ở các pH khác La2O3 c chế t o ở nhi t o gel khác nhau nhau Kết qu phân tích nhiễu x tia X trên hình 3.3 cho ế pH 5 2 O3 ê ứ ế . ế ê RD trên hình 3.4 2 O3 ế ở o ế ủ 2 O3 80 C.
Hình thái học và cấu trúc vật li u nano La2O3 V t li ị ặ , ằ T 3.5 . ế 2 O3 ằ T ầ 50 ơ ề . Di n tích bề mặt v t li ịnh theo ơ B T c 37,8 m2/g 3.5. Ảnh TEM ủ ẫ t li u nano La2O3 ể đ n tích không vật li u nano La2O3 Kết qu c th hi n trên hình 3.6, v t li u nano La2O2 có giá trị pHpzc 7,1. Hình 3.6. Thế zeta của v t li u nano La2O3 3.1.2. Đ ết qu h p phụ photphat và asen v t li u nano La2O3 Kết quả hấp phụ photphat của vật li u nano La2O3 Ản ưởng của thời gian cân bằng đến ả năn ấ ụ photphat ế ởng của th i gian cân bằng ế ă ụ photphat 2 O3 ê 3.7. 3.8. Hình 3.7. Ả ởng th i gian cân bằng Hình 3.8. Ả ởng củ ến kh h p phụ photphat- bằng v t li u nano ă p phụ photphat của v t li u nano La2O3 La2O3 ế ằ ụ ằ 2 O3 ị 90 ú . Kết qu ở ủ ế ă ụ 2O3 thu c trên hình 3.8 nh n th y, quá trình h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3 phụ thu c nhiều vào pH, khi giá trị pH ở giá trị từ 2 ế 7,1 ng h p phụ photphat của v t li u ă ng h p phụ gi m dần từ từ giá trị pH 7,1 ến 9. Ản ưởng của nồn độ photphat ban đầu
Sử ụ ầ ề T – Đường đẳng nhiệt hấp phụ Lăngmuir r^2=0.979431 DF Adj r^2=0.97061571 Fi tStdErr=13.798889 Fstat=190.46738 Qmax = 210,05 mg/g b = 0,059 250 250 curve tính toán h i qui các kết qu thực 200 200 Dung lượng hấ p phụ phố t phát q (mg/g) Dung lượng hấ p phụ phố t phát q (mg/g) nghi m h p phụ photphat của v t li u 150 150 nano La2O3 Qmax 210,05 2 100 100 = 0,96. 50 50 0 0 0 50 100 150 Nồng độ ion phốt phát còn lại Cf (mg/l) Hình 3.9. Đ ng nhi t h p phụ photphat của v t li u nano oxit La2O3 Kết quả phân tích phổ FT-IR của vật li u oxit nano La2O3 rước và sau hấp phụ photphat. ế qu ph FT-IR trên hình 3.10 của của v t li u nano La2O3 c và sau h p phụ photphat xu t hi n các píc s sóng 3608 cm- 1 ặ ng hóa trị của nhóm – OH thu c trên bề mặt v t li u và các píc có s sóng 1066 cm-1, 1107 cm-1 ặ ng của nhóm – OH liên kết v i v t li u. khi có mặt PO43- píc m ặ Hình 3.10. Ph FT-IR của v t li u nano 3- La2O3. c h p phụ; b) sau h p phụ cho PO4 thay thế nhóm - O c hình -1 photphat thành là píc 1049 cm . Kết quả hấp phụ Asen của vật li u nano La2O3 Ản ưởng của thời gian cân bằng hấp phụ Asen bằng vật li u nano La2O3 Hình 3.11. N của asen c h p phụ Hình 3.12. Ả ởng củ ến kh theo th i gian ă p phụ asen Kết qu phân tích và hình 3.11, ằ ụ ủ ủ oxit nano La2O3 120 phút. Kết qu ở ủ hình 3.12 ế ă ụ ủ nano La2O3 phụ thu c vào pH, khi giá trị i từ 2 ế 7,1 ng h p phụ asen của v t li ă v ng h p phụ có sự gi m ở pH 7,1 ến 9. Ản ưởng của nồn độ đầu đến khả năn ấp phụ Asen
Từ ế ự ử ụ ầ ề T - curve tính toán h i qui các kết qu thực nghi m h p phụ asen của v t li u nano La2O3 cho th y Qmax 2 81,47 = 0,98. Quá trình h p phụ ơ ụ Langmuir. 3.13. Đ ng nhi t h p phụ asen của v t li u nano La2O3 3.2. T ng h p v t li u nano CeO2 v n i năn p ph photphat và asen 3.2.1. T ng h p v t li u nano CeO2 Lựa chọn nhi độ nung mẫu đến sự hình thành pha CeO2 Hình 3.14. Gi phân tích nhi DT - Hình 3.15. Gi XRD của mẫu nung gel T ủ ẫu gel Ce(NO3)4 /gelatin Ce(NO3)4 nung ở . ế DT ừ hình 3.14 ế RD ở 3.15 ủ ẫ gel Ce(NO3)4 ế o nano CeO2 ở 550 C. Ản ưởng của p đến quá trình tạo gel đến sự hình thành pha CeO2 Kết qu phân tích nhiễu x tia X trên hình 3.16 cho ế pH 3 O2 ê ứ ế . ế ê RD ủ O2 ế ở , ế ở ở pha CeO2. ế ở 80o ự ế O 2. Hình 3.16. Gi XRD của mẫu v t li u Hình 3.17. Gi XRD mẫu t o gel của CeO2 c chế t o ở các pH khác nhau v t li u nano CeO2 ở nhi khác nhau
Hình thái học và cấu vật li u CeO2 Kết qu phân tích vât li u nano CeO2 bằng nh TEM cho th y mẫu v t li ơ i ều, có d ng tựa cầu v i kích c < 30 nm và v t li u có nhiều khe rỗng. Di n tích bề mặt riêng của mẫu v t li u nano CeO2 c xác 3.18. Ả T ủ ẫ t li u nano CeO2 ị ơ B T thu 2 c 56,1 m /g. ể đ n tích không vật li u oxit nano CeO2 Kết qu c trên hình 3.19 v t li u nano CeO2 có giá trị pHpzc 6,7 Hình 3.19. Thế zeta của v t li u nano CeO2 3.2.2. Đ ết qu h p phụ photphat và asen v t li u nano CeO2 Kết quả hấp phụ photphat vật li u nano CeO2 Thời gian cân bằng hấp phụ photphat bằng vật li u nano CeO2 B ng 3.7. Ả ởng th i gian cân bằng h p phụ photphat bằng v t li u nano CeO2. Hi u su t h p phụ t (phút) Co (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) H(%) 30 10,01 5,52 8,96 10,4 60 10,10 3,72 12,5 62,5 90 9,99 3,45 13,04 65,5 120 10,0 3,45 13,10 65,5 Kế ê ứ 3.7 ằ ụ photphat ă ằ ụ photphat ủ O2 t i th m 90 phút. Ản ưởng của đến khả năn ấp phụ photphat
Kết qu hình 3.20 cho th y, sự h p phụ photphat trên v t li u hỗn h p nano CeO2 phụ thu c nhiều vào giá trị pH của dung dịch. pH từ 2 ến 6,7 ng h p phụ photphat ă dần từ 32,5 ến 45,8 mg/g. và pH từ 6,7 ế 9 ng h p phụ photphat gi m từ 45,8 ến 35,1 mg/g. Hình 3.20. Ả ởng củ ến kh ă p phụ photphat trên v t li u nano CeO2 Dun ư n ấ ụ photphat bằn ậ u nan Ce 2 Sử ụ ầ ề T – curve tính toán h i qui các kết qu thực nghi m h p phụ photphat trên v t li u nano CeO2 cho th y Qmax 2 152,66 = 0,99. Quá trình h p phụ ơ ụ Langmuir. Hình 3.21. Đ ng nhi t h p phụ photphat của v t li u nano CeO2 Kết quả phân tích phổ FT-IR của vật li u nano CeO2 rước và sau hấp phụ photphat Qua kết qu phân ph FT-IR của v t li u nano CeO2 h p phụ , ê c và sau h p phụ photphat (hình 3.22a, 3.22b) xu t hi n các píc s sóng 3480 cm-1 ặ ng hóa trị của nhóm – OH trên bề mặt v t li u, píc s sóng 1647 cm-1 c gán cho phân tử c (H-O-H) và píc s sóng 1114 cm , 1146 cm1- ặ 1- nhóm – OH liên kết v i v t li u. Khi có mặt PO43- trên ph FT – IR sau khi v t li u h p phụ photphat có sự thay thế Hình 3.22. Ph ch ng FT-IR của v t li u nano nhóm – OH thành píc m i 1058 cm-1. CeO2. c h p phụ photphat; a) sau h p phụ ứ ỏ O2 có th photphat ụ ơ ế t o phức trên bề mặt v t li u. Kết quả hấp phụ asen của vật li u nano CeO2 Khảo sát thờ an đạt cân bằng hấp phụ a en của ậ u nan Ce 2
Kết qu phân tích hình 3.23, m i liên h th i gian ph n ứng và n asen sau ph n ứng cho th y quá trình h p phụ x y ra 90 ú ầ t cân bằng ở 120 phút. Vì v y 120 ú c l y là th t cân bằng h p phụ asen cho các nghiên cứu tiếp theo Hình 3.23. N asen còn l i sau ph n ứng theo th i gian Ản ưởng của pH Kết qu phân tích ởng của pH ế ng h p phụ asen trên v t li u nano CeO2 ũ ơ ự quá trình h p phụ asen trên v t li u nano La2O3. Khi giá trị i từ 2 ến 6,7 ng h p phụ asen của v t li ă ng h p phụ gi m khi pH từ 6,7 ến 9 Hình 3.24. Ả ởng củ ến kh ă h p phụ asen X c địn dun ư ng hấp phụ asen cực đại của vật li u nano CeO2 Sử ụ ầ ề T – curve tính toán h i qui các kết qu thực nghi m h p phụ asen trên v t li u nano CeO2 cho th y Qmax 45,07 2 = 0,99. Quá trình h p phụ ơ ụ uir. Hình 3.25. Đ ng nhi t h p phụ asen trên v t li u nano CeO2 3.3. T ng h p v t li u nano La2O3-CeO2 v n i năn p ph photphat và asen 3.3.1. T ng h p v t li u nano La2O3-CeO2. Kết quả phân tích nhi t lựa chọn nhi độ nung mẫu.
Hình 3.26. Gi phân tích nhi t củ Hình 3.27. Gi nhiễu x tia X của mẫu gel ẫ O3)3-Ce(NO3)4/gelatin La(NO3)3-Ce(NO3)4/Gelatin nung ở ế DT ừ hình 3.26 ế RD ở 3.27 ủ ẫ gel La(NO3)3-Ce(NO3)4/gelatin ế o La2O3-CeO2 ở 550 C. Ản ưởn của n độ ạ e đến sự tạo thành pha La2O3-CeO2 3.28. RD ủ ẫ 2 O3 - 3.29. RD ủ ẫ t CeO2 ế ở li u nano La2O3-CeO2 ế ở nhau. . Kết qu phân tích nhiễu x tia X trên hình 3.29 cho ế pH 4 nano La2O3-CeO2 ê ứ ế . ế ê RD ủ nano La2O3-CeO2 ế ở o hình 3.28, ở 80 ự ế CeO2. Khảo sát tỉ l kim loại rên e a n đến quá trình hình thành pha La2O3-CeO2 Quá trình nghiên cứu ởng của tỷ l mol kim lo i v i gelatin, tác gi tiến hành nghiên cứu tỷ l mol La(NO3)3/Ce(NO3)4 ơ ứng là 1/1, tỷ l mol (La(NO3)3 - Ce(NO3)4 ơ ứng là 1/2; 1/3; 1/1; 2/1; 3/1. Tác gi ã ựa ch n tỉ l (La(NO3)3- Ce(NO3)4)/ 11 nghiên cứu tiếp theo Hình 3.30. Gi XRD tỉ l kim lo i (La2O3- CeO2 c chế t o ở các tỉ l khác nhau
Hình thái học vật li u nano La2O3-CeO2 ế ặ ề ặ 2 O3 – CeO2 ằ T ầ ơ ề 50 . Làm rõ c u trúc v t li ịnh di n tích bề mặ ê ơ BET. Kết qu phân tích cho SBET = 78 m2/g. 3.31. Ảnh T ủ ẫ t li u nano La2O3-CeO2 3.3.2. Đặc tính v t li u nano La2O3-CeO3 khi h p phụ photphat và asen Kết quả nghiên cứu đ ể đ n tích không vật li u nano La2O3-CeO2 3 Kết qu c trên hình ∆ 3.32 cho th y, giá trị pHf giao 2 v i giá trị pHi t Δ 1 5,8. V y v t li u nano La2O3- 0 pH i CeO2 có giá trị pHpzc 5,8 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.51010.5 -1 -2 Hình 3.32. Giá trị pHpzc của v t li u nano La2O3-CeO2 ặc tính vật li u nano La2O3-CeO3 khi hấp phụ photphat. Phổ tán xạ tia X (EDS) của vật li u nano La2O3-CeO3 rước và sau hấp phụ photphat a) b) Hình 3.33. Ph tán x tia X (EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2 c và b) sau khi h p phụ photphat Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2 c và sau h p phụ ều có mặt thành phần La, Ce và O. Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2 c khi h p phụ photphat không th y xu t hi n sự có mặt của photphat. V t li u sau khi h p phụ photphat th y xu t hi P O, ết qu của sự h p phụ photphat trên bề mặt v t li u nano La2O3-CeO2.
Kết quả phân tích phổ FT-IR ủa vật li u La2O3-CeO2 rước và sau hấp phụ photphat Qua phân tích ph FT-IR của v t li u nano La2O3-CeO2 c khi h p phụ photphat nh n th y có các píc s sóng 3421 cm- 1 ặ ng hóa trị -1 nhóm - OH, píc sóng 1118 cm c gán cho ng hóa trị nhóm –OH liên kết v i v t li u nano La2O3-CeO2, khi v t li u h p phụ PO43- có píc m ặ PO43- thay thế cho – OH Hình 3.34. Ph ch ng FTIR của v t li u thành píc 1060 cm-1. nano La2O3-CeO2. c h p phụ; b) sau h p phụ photphat Phổ Raman của vật li u nano La2O3-CeO2 rước và sau khi hấp phụ photphat Trên hình 3.35 cho kết qu phân tích Raman của v t li u nano La2O3-CeO2 c và sau khi h p phụ photphat cho th y ph Raman của v t li u c h p phụ photphat ỉnh pic 1510 cm-1 và 1350 cm-1 ặ ng nhóm – OH trên bề mặt v t li u. V t li u sau khi h p phụ photphat nh n th y xu t hi ỉnh píc 1045 cm-1 và 1058 cm-1 m i ặ ê photphat ều này chứng tỏ v t li u có kh ă p phụ photphat trên bề mặt v t li u. Hình 3.35. Ph Raman của v t li u nano La2O3- CeO2 c h p phụ; b) sau h p phụ photphat ặc tính vật li u nano La2O3-CeO3 khi hấp phụ asen Phổ tán xạ tia X (EDS) của vật li u nano La2O3-CeO3 rước và sau hấp phụ asen a) b) Hình 3.36. Ph EDX của v t li u nano La2O3-CeO2 c h p phụ; b) sau h p phụ asen
Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) Hình 3.36 của v t li u nano La2O3-CeO2 c và sau h p phụ ều có mặt thành phần La, Ce và O. Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2 c khi h p phụ asen không th y xu t hi n sự có mặt của asen. V t li u sau khi h p phụ asen th y xu t hi n asen hình 3.36b. Kết quả phân tích phổ FT-IR của vật li u nano La2O3-CeO2 rước và sau hấp phụ asen Kết qu phân tích ph FTIR của v t li u c và sau khi h p phụ asen c th hi n trên hình 3.37. V t li u nano La2O3-CeO2 c và sau h p phụ xu t hi n các píc có s sóng 3421 cm-1 và 3321 cm-1 s ặc ng hóa trị của nhóm – OH củ c trên bề mặt v t li u, các píc có s sóng 1639 cm-1, 1464 cm-1 ặc trung cho dao ng hóa trị nhóm H – O - H liên kết v i v t li u. Píc có s 1118 cm-1, 1067 cm1- ặc ng nhóm – OH liên kết v i v t li u nano La2O3-CeO2 (MOOH liên kết v i các kim lo i La và Ce) gi b [65]. Píc s sóng 831 cm-1 ặc trung cho Hình 3.37. Ph FT-IR của mẫu v t li u nano (La3+-Ce4+)/gelatin b c h p phụ Asen, a) ng liên kết t o phức M – O – As trên sau h p phụ asen bề mặt v t li u [65,98]. Phổ Raman của vật li u hỗn h p La2O3-CeO2 trước và sau khi hấp phụ asen Trên hình 3.38 cho kết qu phân tích Raman của v t li u nano La2O3-CeO2 c và sau khi h p phụ asen cho th y ph Raman của v t li c h p phụ asen hình 3.38 ỉnh pic 1008, 1088, 1350, 1510 và 1448 cm-1 ặ ng H – O – H và – OH. V t li u sau khi h p phụ asen nh n th y ỉnh pic có sự i xu t hi ỉnh pic m i 831 Hình 3.38. Ph Raman của v t li u nano -1 La2 O3-CeO2 b c h p phụ; a) sau h p cm ều này gi i thích là có sự thay thế phụ asen của nhóm – OH bằng nhóm – O – As trên bề mặt v t li u. 3.3.3. Kết qu h p phụ photphat và asen v t li u nano La2O3-CeO2 Kết quả hấp phụ photphat của vật li u nano La2O3-CeO2 Thời gian cân bằng hấp phụ photphat B ng 3.9. Ả ởng th i gian cân bằng h p phụ photphat bằng v t li u nano La2O3-CeO2 t (phút) Co (mg/L) Cf (mg/L) q (mg/g) 30 9,99 3,41 10,08
60 10,02 3,41 10,08 90 10,05 3,06 11,88 120 10,02 3,06 11,88 Kế 3.9 ằ ụ photphat ă 60 phút ầu, ở 90 ú 120 ú ụ photphat ủ 2O3- CeO2 .D ằ ụ 90 ú, ê ứ ề ế Ản ưởng của pH đến khả năn ấp phụ photphat Kết qu th hi n hình 3.39 cho th y, sự h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2 phụ thu c nhiều vào giá trị pH của dung dịch. Trong kho ng pH từ 2 ế 5,8 ng h p phụ photphat ă . ừ 5,8 ế 9 ng h p phụ photphat gi m Hình 3.39. Ả ởng củ ến kh ă p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2 Ản ưởng của nồn độ photphat ban đầu đến khả năn ấp phụ của vật li u nano La2O3-CeO2 Sử ụ ầ ề Table – curve tính toán h i qui các kết qu thực nghi m h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2 cho th y Qmax 2 = 123,74 = 0,98. Quá trình h p phụ ơ ụ Langmuir 3.40. Đ ng nhi t h p phụ photphat của v t li u nano La2O3-CeO2 Kết quả đ n ự ản ưởng của các yếu tố cạn ran đến quá trình hấp phụ photphat của vật li u nano La2O3-CeO2. B ng 3.10. Ả ởng của Fe(III), Mn(II), SO42-, Cl- ến kh ă p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO N (mg/L) 0 10 20 30 - 1 Fe(III) D ng h p phụ photphat q 49,64 55,27 62,51 67,34 (mg/g) N (mg/L) 0 0,5 1,0 5 - 2 Mn(II) D ng h p phụ photphat q 49,64 64,12 65,73 68,14 - (mg/g) 3 SO42- N (mg/L) 0 50 100 200 250
D ng h p phụ photphat q 47,76 47,66 47,66 47,66 47,66 (mg/g) N (mg/L) 0 100 150 200 250 - 4 Cl D ng h p phụ photphat q 49,64 44,53 40,25 33,83 31,69 (mg/g) Kết qu trên b ng 3.10 cho th y, khi n ă ă p phụ photphat của v t li ă ũ ởng của Fe(III), khi n ă ă p phụ photphat của v t li u ă . Đ i v i SO42- kết qu trên b ng 3.10 cho th y, khi n SO42- ă nh ởng nhiều ến kh ă p phụ photphat của v t li u. - V i ion Cl kết qu trên b ng b ng 3.10 cho th , in Cl- thì kh ă h p phụ photphat của v t li u gi m. Mô ìn động học trong quá trình hấp phụ photphat Hình 3.41. Đ thị ng h c b c 1 bi u kiến; Đ thị ng h c b c 2 bi u kiến h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2 B ng 3.11. M t s tham s củ ơ ng h c b c nh t bi u kiến h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2 Nồn ộ P n tr n ộng học b c 1 photphat (mg/l) k1 (phút-1) R2 χ2 qtn (mg/g) qlt (mg/g) 5 2,16.10-2 0,952 0,0169 9,4 4,58 -2 10 2,99.10 0,934 0,0153 17,04 3,98 B ng 3.12. M t s tham s củ ơ ng h c b c hai bi u kiến h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2 Nồn ộ P n tr n ộng học b c 2 photphat (mg/l) k2 (g/mg.phút) R2 χ2 qtn (mg/g) qlt (mg/g) 10 4.67.10-2 0,999 0,1 9,4 10,00 -2 10 1.51.10 0,999 0,05 17,04 17,54 Kết qu nghiên cứ ng h c h p phụ photphat trên B ng 3.11 ng h c b c 1) và B ng 3.12 ng h c b c 2) nh n th y, giá trị hằng s ơ R2 = 0,999 củ ng h c b c 2 l ơ ng h c b c 1 v i R2 = 0,952 và R2 =
0,934 ều ki n kh . y, sự h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3- CeO2 ơ ng h c b c hai bi u kiến. Kết quả hấp phụ asen của vật li u nano La2O3-CeO2 Ản ưởng của thời gian cân bằng hấp phụ asen bằng vật li u nano La2O3-CeO2 Kết qu phân tích hình 3.42, m i liên h th i gian ph n ứng và n ng asen sau ph n ứng cho th y quá trình h p phụ x y ra nhanh trong 90 ú ầ t cân bằng ở 120 phút. Hình 3.42. N của asen còn l i sau ph n ứng theo th i gian Ản ưởng của pH Kết qu phân tích ởng của pH ến d ng h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2 nh n th y khi ă ừ 2 ế 5,8 ng h p phụ asen trên v t li ă ừ 18,4 ến 19,52 mg/L ng h p phụ có sự gi m từ 19,52 mg/L xu ng 12,4 mg/L ở giá trị pH từ 5,8 ến 9 Hình 3.43. Ả ởng củ ến kh ă p phụ asen Dung ư n ấ ụ asen bằn ậ u nan a2O3-CeO2 Sử ụ ầ ề T – curve tính toán h i qui các kết qu thực nghi m h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2 cho th y Qmax 2 = 90,06 = 0,99. Quá trình h p phụ ơ ụ Langmuir Hình 3.44. Đ ng nhi t h p phụ asen của v t li u nano La2O3-CeO2
Kết quả đ n ự ản ưởng của các yếu tố cạn ran đến quá trình hấp phụ asen của vật li u. B ng 3.13. Ả ởng Fe(III), Mn(II), SO42-, Cl- ến kh ă p phụ asen bằng v t li u nano La2O3-CeO2 N (mg/L) 0 5 7 10 - 1 Fe(III) D ng h p phụ q (mg/g) 1,76 1,82 1,94 2,04 N (mg/L) 0 5 7 10 - 2 Mn(II) D ng h p phụ q (mg/g) 1,76 1,82 1,90 2,02 - N (mg/L) 0 50 100 200 150 3 SO42- D ng h p phụ q (mg/g) 1,76 1,76 1,76 1,74 1,74 N (mg/L) 0 50 100 250 - 4 Cl- D ng h p phụ q (mg/g) 1,76 1,45 1,12 1,02 - Kết qu b ng 3.13 cho th y in của Fe(III) từ 0 ến 10 mg/L th y ng h p phụ asen bằng v t li u nano La2O3-CeO2 ă từ 1,76 mg/g lên 2,04 mg/g. Đ i v i Mn(II), khi tiế ă Mn(II) thì th ng h p phụ asen của v t li u nano La2O3-CeO2 ũ ă . Hi ng này là do Mn(II) trong dung dịch có th oxi hóa As(III) thành As(V) giúp cho quá trình h p phụ asen trên v t li u t ơ . 2- V i ion SO4 kết qu trên b ng 3.13 cho th ng h p phụ asen gi m khi 2- ă SO4 gi . y, ion SO42- gầ không ởng nhiề ến kh ă p phụ asen trong vùng n nghiên cứu. - Kết qu b ng 3.13 cho th y, khi n Cl ă từ 0 ến 250 mg/L làm gi m dung ng h p phụ asen của v t li u nano La2O3-CeO2 từ 1,76 mg/g xu ng còn 1,02 mg/g. ộng học hấp phụ asen Mô ìn động học trong quá trình hấp phụ asen Hình 3.45. Đ thị ng h c b c 1 bi u kiến Hình 3.45. Đ thị ng h c b c 2 bi u kiến h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2 h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2 B ng 3.14. M t s tham s củ ơ ng h c b c nh t bi u kiến h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2 N P ơ ng h c b c 1 asen (mg/l) k1 (phút-1) R2 χ2 qtn (mg/g) qlt (mg/g) -2 5 2.76,10 0,967 0,014 9,48 3,90