Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ mới trên cơ sở biến tính than hoạt tính và ứng dụng xử lý thủy ngân trong môi trường nước, không khí

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> ------o0o------<br /> <br /> Nguyễn Thị Thanh Hải<br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỚI<br /> TRÊN CƠ SỞ BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH VÀ<br /> ỨNG DỤNG XỬ LÝ THỦY NGÂN TRONG<br /> MÔI TRƯỜNG NƯỚC, KHÔNG KHÍ<br /> Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường<br /> Mã số<br /> <br /> : 62 52 03 20<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG<br /> (Bản dự thảo)<br /> <br /> Hà Nội - 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại Viện Công nghệ môi trường,<br /> Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> <br /> 1. PGS.TS. Nguyễn Thị Huệ - Viện Công nghệ môi trường<br /> <br /> 2. PGS.TS. Đỗ Quang Trung - Trường ĐH Khoa học Tự nhiên<br /> <br /> Phản biện 1<br /> Phản biện 2<br /> Phản biện 3<br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp<br /> Viện tại phòng họp Học viện Khoa học và Công nghệ<br /> 18 Hoàng Quốc Việt – Cầu Giấy– Hà Nội.<br /> Vào hồi<br /> giờ<br /> phút<br /> ngày<br /> tháng năm<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> -<br /> <br /> Thư viện Quốc Gia Việt Nam<br /> <br /> Thư viện Viện Học viện Khoa học và Công nghệ.<br /> <br /> GIỚI THIỆU LUẬN ÁN<br /> 1. Tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu<br /> Thủy ngân là kim loại có độc tính cao ảnh hưởng đến sức khỏe<br /> con người. Các hoạt động khai thác và chế biến vàng thủ công, đốt<br /> nhiên liệu hóa thạch, sản xuất xút - clo,… thải ra lượng lớn thủy<br /> ngân vào môi trường đất, nước, không khí. Một số công nghệ xử lý<br /> thủy ngân như trao đổi ion, hấp phụ, kết tủa, màng lọc,… nhưng chi<br /> phí đầu tư rất đắt, khó phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam.<br /> Nghiên cứu vật liệu hấp phụ rẻ tiền, dễ kiếm, có dung lượng<br /> hấp phụ cao để loại bỏ thủy ngân như biến tính than hoạt tính với<br /> halogenua, lưu huỳnh. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa đưa ra<br /> các điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính vật liệu. Ở Việt Nam, sử<br /> dụng vật liệu than hoạt tính biến tính để xử lý thủy ngân còn hạn chế.<br /> Vì vậy, luận án được thực hiện với đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật<br /> liệu hấp phụ mới trên cơ sở biến tính than hoạt tính và ứng dụng<br /> xử lý thủy ngân trong môi trường nước, không khí”.<br /> 2. Mục tiêu của luận án<br /> Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với các dung dịch<br /> halogenua có dung lượng hấp phụ thủy ngân cao trong môi trường<br /> nước, không khí.<br /> 3. Những đóng góp mới của luận án<br /> Chế tạo được vật liệu than hoạt tính (nguồn gốc Việt Nam) có<br /> dung lượng hấp phụ cao nhằm xử lý thủy ngân trong môi trường<br /> nước và không khí.<br /> 4. Bố cục của luận án<br /> Luận án gồm 141 trang với 13 bảng biểu, 55 hình, 106 tài liệu<br /> tham khảo. Luận án được cấu tạo gồm: mở đầu 4 trang, tổng quan tài<br /> liệu 41 trang, thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu 16 trang, kết<br /> quả nghiên cứu và thảo luận 56 trang, kết luận 2 trang.<br /> NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN<br /> Chương 1: Tổng quan tài liệu<br /> Chương 2 : Thực nghiệm và Phương pháp nghiên cứu<br /> Chương 3 : Kết quả nghiên cứu và thảo luận<br /> 3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính<br /> Kết quả xác định điểm điện tích không pHpzc của AC trước<br /> khi biến tính thể hiện trong hình 3.1 cho thấy giá trị pHpzc của than<br /> hoạt tính là 7,97.<br /> 1<br /> <br /> Điện tích trên bề mặt<br /> (C/m2)<br /> <br /> AC<br /> <br /> 6<br /> 4<br /> 2<br /> 0<br /> <br /> -2<br /> -4<br /> -6<br /> <br /> 0<br /> <br /> 2<br /> <br /> 4<br /> <br /> 6<br /> <br /> pH<br /> <br /> 8<br /> <br /> 10<br /> <br /> 12<br /> <br /> 14<br /> <br /> Hình 3.1. Kết quả xác định điểm điện tích không của AC<br /> <br /> 3.1.1. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính với dung dịch CuCl2<br /> Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch CuCl2<br /> Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch CuCl2 đến khả<br /> năng hấp phụ ion Hg(II) của CAC<br /> Nồng độ<br /> dung dịch<br /> CuCl2 (M)<br /> <br /> Nồng độ Hg<br /> (II) ban đầu<br /> (mg/L)<br /> <br /> mvật<br /> <br /> 0,1<br /> <br /> 50<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 50<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0,2<br /> 0,5<br /> <br /> (g)<br /> <br /> Thời<br /> gian<br /> phản ứng<br /> <br /> Nồng độ<br /> Hg (II) sau<br /> (mg/L)<br /> <br /> Q<br /> (mg/g)<br /> <br /> 0,5<br /> <br /> 1<br /> <br /> 0,92<br /> <br /> 4,909<br /> <br /> 1<br /> <br /> 0,65<br /> <br /> 4,936<br /> <br /> liệu<br /> <br /> 50<br /> <br /> 0,5<br /> <br /> 50<br /> <br /> 0,5<br /> <br /> 50<br /> <br /> 0,5<br /> 0,5<br /> <br /> 1<br /> <br /> 1<br /> 1<br /> <br /> 7,8<br /> <br /> 0,72<br /> 0,71<br /> <br /> 4,220<br /> <br /> 4,928<br /> 4,930<br /> <br /> Bảng 3.1 cho thấy AC biến tính với CuCl2 cho dung lượng hấp<br /> phụ ion Hg(II) cao hơn so với AC ban đầu. Khi nồng độ CuCl2 thay<br /> đổi từ 0,1 - 0,5M, dung lượng hấp phụ ion Hg(II) của AC biến tính<br /> thay đổi không đáng kể. Dựa vào kết quả thu được, luận án sẽ sử<br /> dụng nồng độ dung dịch CuCl2 là 0,3M cho các nghiên cứu tiếp theo.<br /> Ảnh hưởng của pH dung dịch CuCl2<br /> Kết quả nghiên cứu thể hiện trên bảng 3.2. cho thấy khả năng<br /> hấp phụ ion Hg (II) của AC biến tính trong các dung dịch CuCl2 ở<br /> các giá trị pH khác nhau thay đổi không đáng kể. Như vậy, pH của<br /> dung dịch CuCl2 không ảnh hưởng đến khả năng mang CuCl2 trên<br /> than hoạt tính.<br /> Bảng 3.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch CuCl2 đến khả năng<br /> hấp phụ ion Hg(II) của vật liệu CAC<br /> Giá trị<br /> pH<br /> 2<br /> 4<br /> <br /> Nồng độ Hg<br /> (II) ban đầu<br /> (mg/L)<br /> 50<br /> 50<br /> <br /> mvật<br /> liệu (g)<br /> 0,5<br /> 0,5<br /> <br /> Thời gian<br /> phản ứng<br /> 1<br /> 1<br /> <br /> Nồng độ Hg<br /> (II) sau<br /> (mg/L)<br /> 0,78<br /> 0,73<br /> <br /> Q<br /> (mg/g)<br /> 4,922<br /> 4,927<br /> 2<br /> <br /> 6<br /> 8<br /> <br /> 50<br /> 50<br /> <br /> 0,5<br /> 0,5<br /> <br /> 1<br /> 1<br /> <br /> 0,65<br /> 0,72<br /> <br /> 4,936<br /> 4,928<br /> <br /> Ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm<br /> Nghiên cứu được thực hiện với nồng độ CuCl2 là 0,3 M ở<br /> nhiệt độ phòng và thời gian ngâm tẩm từ 1-9 giờ.<br /> Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm đến khả năng<br /> hấp phụ ion Hg(II) của vật liệu CAC<br /> Thời gian<br /> (giờ)<br /> 1<br /> 3<br /> 5<br /> 7<br /> 9<br /> <br /> Nồng độ<br /> Hg (II) ban<br /> đầu (mg/L)<br /> 50<br /> 50<br /> 50<br /> 50<br /> 50<br /> <br /> mvật<br /> liệu (g)<br /> 0,5<br /> 0,5<br /> 0,5<br /> 0,5<br /> 0,5<br /> <br /> Thời gian<br /> phản ứng<br /> 1<br /> 1<br /> 1<br /> 1<br /> 1<br /> <br /> Nồng độ<br /> Hg (II) sau<br /> (mg/L)<br /> 0,78<br /> 0,69<br /> 0,66<br /> 0,65<br /> 0,80<br /> <br /> Q<br /> (mg/g)<br /> 4,922<br /> 4,931<br /> 4,934<br /> 4,936<br /> 4,920<br /> <br /> Bảng 3.3 cho thấy thời gian ngâm tẩm tối thiểu phải đạt là 3<br /> giờ. Khi tăng thời gian ngâm tẩm AC trong dung dịch CuCl2, lượng<br /> CuCl2 mang lên AC tăng dẫn đến khả năng hấp phụ thủy ngân của AC<br /> biến tính tăng. Khi thời gian ngâm tẩm kéo dài đến 9 giờ, khả năng<br /> hấp phụ thủy ngân của AC biến tính lại giảm. Như vậy, thời gian<br /> ngâm tẩm AC trong dung dịch CuCl2 được lựa chọn cho các nghiên<br /> cứu tiếp theo là 7 giờ.<br /> <br /> 3.1.2. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính bằng brom nguyên tố<br /> Vật liệu<br /> <br /> BAC-1<br /> BAC-3<br /> BAC-5<br /> BAC-7<br /> BAC-9<br /> BAC-12<br /> <br /> Bảng 3.4. Hiệu suất mang brôm trên than hoạt tính<br /> m0, (g)<br /> <br /> 1,000<br /> 3,000<br /> 5,000<br /> 7,000<br /> 9,000<br /> 12,000<br /> <br /> mBr-(g)<br /> 0,015<br /> 0,086<br /> 0,325<br /> 0,543<br /> 1,237<br /> 2,328<br /> <br /> mBr (g)<br /> <br /> < 0,001<br /> < 0,001<br /> < 0,001<br /> < 0,001<br /> < 0,001<br /> 1,158<br /> <br /> mBr-AC<br /> (g)<br /> 0,985<br /> 2,614<br /> 4,675<br /> 6,245<br /> 8,560<br /> 9,672<br /> <br /> Hiệu suất mang<br /> Br trên AC (%)<br /> 98,500<br /> 97,133<br /> 93,500<br /> 89,214<br /> 84,044<br /> 70,950<br /> <br /> Tiến hành ngâm tẩm AC với lượng brôm tăng dần từ 1,0 -12%<br /> khối lượng so với AC (100 gam). Các vật liệu tương ứng được ký<br /> hiệu lần lượt là BAC-1, BAC-3, BAC-5, BAC-7, BAC-9 và BAC-12.<br /> Ảnh hưởng của lượng brôm đến khả năng cố định brom trên AC<br /> <br /> 3<br /> <br />