Tổng hợp vật liệu FexOy/ tro trấu và vai trò của chất mang trong hấp phụ Asen từ nước ngầm

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 24 (49) - Thaùng 01/2017<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tổng hợp vật liệu FexOy/ tro trấu và vai trò<br /> của chất mang trong hấp phụ Asen từ nước ngầm<br /> <br /> Synthesis of FexOy/activated rice husk ash materials and functional support of<br /> activated rice husk ash toward Arsenic absorption from ground water<br /> <br /> TS. Nguyễn Trung Thành<br /> Trường Đại học An Giang<br /> ThS. Phan Phước Toàn<br /> Trường Đại học An Giang<br /> <br /> Nguyen Trung Thanh, Ph.D.<br /> The University of An Giang<br /> Phan Phuoc Toan, M.Sc.<br /> The University of An Giang<br /> <br /> Tóm tắt<br /> Trong nghiên cứu này, tro trấu (sau khi hoạt hóa bằng axit HF), được phát hiện như một vật liệu<br /> composite tự nhiên (với thành phần hóa học cơ bản gồm cacbon và SiO2), đóng vai trò quan trọng để<br /> nâng cao hiệu quả hấp phụ hóa học asen của các hạt nano oxit sắt trên bề mặt của nó. Kết quả thực<br /> nghiệm cho thấy vật liệu FexOy/tro trấu có thời gian đạt cân bằng hấp phụ ngắn (15 phút) và vật liệu 5<br /> KL.%(FeCl3)-FexOy/tro trấu cho hiệu quả hấp phụ asen cao gấp 1,2 và 6,3 lần tương ứng so với vật<br /> liệu 5 KL.%(FeCl3)-FexOy/AC (than hoạt tính) và 20 KL.% FexOy/bentonite (NC-F20) tính trên một đơn<br /> vị khối lượng sắt. Ngoài ra, vật liệu FexOy/tro trấu (có dung lượng hấp phụ ~14 mgAs/gFe) cũng thể<br /> hiện tính cạnh tranh cao về hiệu quả hấp phụ asen đối với vật liệu đã có mặt trên thị trường (NC-F20).<br /> Từ khóa: hấp phụ asen, nano oxit sắt, nước ngầm, tro trấu.<br /> Abstract<br /> In this study, rice husk ash (after activation by HF acid), is discovered as a natural composite material<br /> (including carbon and SiO2 etc.), plays an important role to enhance arsenic chemical absorption of iron<br /> oxide nanoparticles. The experimental results showed that short time of arsenic absorption equilibrum<br /> was observed for FexOy/RHA materials (15 minutes); 5 wt.% (FeCl3) loading of FexOy on RHA<br /> surface proposed very high arsenic adsorption capacity and respectively 1.2, 6.3 folds higher than<br /> those of 5 wt.% (FeCl3)-FexOy/activated carbon and 20 wt.% (FeCl3)-FexOy/bentonite (NC-F20)<br /> adsorbents, with calculations basically on the same amount of iron ions. In addition, FexOy/RHA<br /> material (arsenic adsorption capacity of ~14 mgAs/gFe) also showed highly competitive arsenic<br /> adsorption to NC-F20 - commercial adsorbent.<br /> Keywords: arsenic adsorption, iron oxide nanoparticles, groundwater, activated rice husk ash.<br /> <br /> <br /> <br /> 1. Giới thiệu nóng bỏng không những ở các khu vực<br /> Ô nhiễm asen được xem là một vấn đề nông thôn mà còn ở các thành phố lớn của<br /> <br /> 121<br /> Việt Nam như Thủ đô Hà Nội và Thành thành công và cho hiệu quả hấp phụ cao<br /> phố Hồ Chí Minh [1]. Các ảnh hưởng của đối với metyl da cam ở điều kiện pH trung<br /> asen đến sức khỏe con người đã từng được tính [8]. Nhận thấy rằng tro trấu sau khi<br /> ghi nhận như sừng hóa da, ung thư da, tiểu hoạt hóa có thể thỏa mãn các yêu cầu cần<br /> đường, v.v... [1, 2]. Do đó, việc loại bỏ thiết của chất mang như diện tích bề mặt<br /> asen trong nước là rất cần thiết để bảo vệ riêng lớn (~ 410 m2/g) và có thể tạo ra lực<br /> sức khỏe cho người sử dụng. liên kết mạnh với oxit sắt bởi oxit silic<br /> Để loại bỏ asen trong môi trường chứa trong tro trấu [9]. Do đó, trong nghiên<br /> nước, các phương pháp xử lý hóa học, hóa cứu này, tro trấu sau hoạt hóa được thử<br /> lý và hóa sinh thường được áp dụng như: nghiệm với vai trò là chất mang cho các<br /> oxi hóa/kết tủa, đông tụ/kết tủa, điện phân, hạt oxit sắt với hy vọng tìm ra vật liệu mới<br /> hấp phụ, trao đổi ion, v.v...[3-6]. Trong đó, để loại bỏ asen từ nước ngầm.<br /> phương pháp hấp phụ được đánh giá cao và 2. Vật liệu và phương pháp<br /> sử dụng phổ biến để loại bỏ asen; bởi chi 2.1. Hóa chất<br /> phí thấp, có khả năng loại bỏ asen ở nồng Axit clohydric xuất xứ Trung Quốc;<br /> độ cao, chất hấp phụ có thể tái sử dụng axit flohydric, NaOH, FeCl3.6H2O được<br /> nhiều lần và ít tạo ra chất độc hại sau quá cung cấp bởi công ty Merck; nước khử ion<br /> trình xử lý [6, 7]. Tuy nhiên, thời gian cho (DI) được sử dụng trong quá trình tổng hợp<br /> quá trình hấp phụ hóa học asen đạt cân chất hấp phụ. KBr, các dung dịch chuẩn<br /> bằng được diễn ra rất chậm [5]. Những asen và sắt (cung cấp bởi công ty Merck)<br /> nghiên cứu gần đây cho thấy các vật liệu được sử dụng trong các phân tích đặc trưng<br /> nano trên cơ bản là oxit sắt được gắn trên của vật liệu và đánh giá hàm lượng asen<br /> bề mặt chất mang cho hiệu quả hấp phụ trong các thí nghiệm. Vật liệu NC-F20 (20<br /> asen rất tốt [3, 5, 7]. Điều này đòi hỏi chất KL.% oxit sắt/Bentonite) được mua từ<br /> mang phải có diện tích bề mặt lớn và tương Công ty TNHH Thương mại Dịch vụ Thiết<br /> tác mạnh với các hạt này. Do đó việc chế bị Khoa học CNT (237/22/10, đường Phạm<br /> tạo vật liệu tiên tiến trong hấp phụ asen vẫn Văn Chiêu, phường 14, quận Gò Vấp,<br /> đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam).<br /> khoa học. 2.2. Mẫu nước ngầm<br /> Ở Việt Nam cũng như một số nước có Mẫu nước ngầm nhiễm asen được lấy<br /> nền nông nghiệp phát triển, vỏ trấu thường từ giếng khoan có độ sâu ~ 20 m tại thị trấn<br /> dùng để cung cấp nhiệt lượng cho một số Chợ Vàm, huyện Phú Tân, tỉnh An Giang.<br /> ngành công nghiệp khác như sản xuất điện, Trước khi phân tích chất lượng nước, các<br /> nung gạch, cô đặc đường, v.v... Chính vì yêu cầu lưu trữ đối với mẫu nước ngầm<br /> vậy, một lượng tro trấu khổng lồ được tạo được thực hiện theo hướng dẫn của TCVN<br /> ra và việc ô nhiễm môi trường từ tro trấu là 6663-3:2008 (Chất lượng nước-Lấy mẫu-<br /> điều không tránh khỏi. Được biết tro trấu là Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu) và<br /> một loại composite tự nhiên giữa cacbon TCVN 6663-11:2011 (Chất lượng nước-<br /> và các oxit khác (trong đó SiO2 có tỷ lệ cao Lấy mẫu-Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm).<br /> nhất). Gần đây, việc chế tạo vật liệu hấp Cụ thể là 3 mL dung dịch HNO3 63% cho<br /> phụ từ tro trấu bằng phương pháp ăn mòn vào các mẫu nước ngầm (1 lít) để đạt pH =<br /> hóa học với axit HF đã được nghiên cứu 3 và được bảo quản ở điều kiện 5oC.<br /> <br /> 122<br />  2.3. Tổng hợp vật liệu FexOy/RHA 2.4. Thực nghiệm hấp phụ asen từ<br /> 2.3.1. Tổng hợp chất mang từ tro trấu nước ngầm<br /> Tro trấu thô (tro đen) được thu nhận từ Các mẫu vật liệu FexOy/RHA,<br /> các lò đốt gạch tại huyện Chợ Mới, tỉnh An FexOy/AC, FexOy/bentonite được khảo sát<br /> Giang. Tro trấu tươi (nguyên liệu cho quá trực tiếp trên mẫu nước ngầm thực tế (nồng<br /> trình sản xuất chất mang) thu được bằng độ As ban đầu xác định 100 µg/L) ở các<br /> cách rửa tro trấu thô (vài lần với nước DI) điều kiện cố định như: thể tích nước ngầm<br /> và sấy khô ở nhiệt độ 110oC qua đêm. Quá 50 mL; lượng chất hấp phụ là 50 mg (đối<br /> trình hoạt hóa tro trấu bằng phương pháp với các thí nghiệm xác định pH và thời<br /> ăn mòn hóa học với dung dịch HF 10% thể gian tiếp xúc thích hợp) và 10 mg (đối với<br /> tích. Cụ thể là một hỗn hợp gồm 20 gam các thí nghiệm xác định dung lượng hấp<br /> tro trấu tươi và 800 mL dung dịch HF 10% phụ). Sau thời gian hấp phụ, chất hấp phụ<br /> thể tích được khuấy trộn liên tục ở nhiệt độ được tách ra bằng cách lọc với giấy lọc<br /> phòng. Sau 30 phút khuấy trộn, chất rắn Whatman 41 và dung dịch sau lọc được<br /> được tách ra bằng cách lọc và rửa nhiều lần phân tích hàm lượng asen để đánh giá hiệu<br /> với nước DI. Tro trấu đã hoạt hóa (RHA) quả hấp phụ. Lưu ý rằng: các hạt vật liệu<br /> thu được bằng cách sấy chất rắn này ở được nghiền và qua rây 0,02 mm.<br /> nhiệt độ 110oC qua đêm. 2.5. Xác định nồng độ ion asen và sắt<br /> 2.3.2. Tổng hợp vật liệu FexOy/RHA; Nồng độ asen trong các thí nghiệm hấp<br /> FexOy/AC phụ asen và hàm lượng sắt trong các mẫu<br /> Các hạt nano oxit sắt được gắn lên bề FexOy/RHA và FexOy/AC được xác định<br /> mặt của RHA (hoặc AC) bằng phương bằng phương pháp phát xạ ngọn lửa với<br /> pháp tẩm. Ở đây, FeCl3.6H2O được sử máy ICP (Industively coupled plasma;<br /> dụng để tổng hợp các hạt nano oxit sắt. iCap-6000, Thermal).<br /> Phương pháp được mô tả cơ bản như sau: 2.6. Phân tích đặc trưng của mẫu<br /> đối với mẫu 5 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA, Các phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu<br /> 100 mL hỗn hợp huyền phù được tạo thành được thực hiện với máy D2 Phaser XRD<br /> từ dung dịch (83,23 mg) FeCl3.6H2O và (~ 300W, bước góc quay là 0,05o, bước thời<br /> 950 mg) RHA, được khuấy trộn liên tục ở gian 30s sử dụng nguồn phát xạ là Cu Kα<br /> nhiệt độ 70oC. Sản phẩm rắn thu được ở (λ= 1,5406 Å). Hình dạng và kích thước<br /> cuối quá trình bốc hơi nước này. Tiếp theo, hạt của RHA; FexOy/RHA và FexOy/AC<br /> mẫu rắn này được sấy ở 110oC qua đêm. được chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử<br /> Cuối cùng vật liệu thu được sau quá trình quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền<br /> nung 4 giờ ở 450oC. qua (TEM). Đặc trưng thành phần hóa học<br /> Đối với các mẫu 10 KL.% (FeCl3)- bề mặt của các mẫu được thực hiện bằng<br /> FexOy/RHA, 15 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA phương pháp quang phổ hồng ngoại<br /> và 20 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA được tổng (FTIR) trên máy Alpha –Bruker.<br /> hợp tương tự theo quy trình trên với tỷ lệ 3. Kết quả và thảo luận<br /> khối lượng FeCl3 được tẩm tương ứng là 3.1. Các đặc trưng của vật liệu<br /> 10%, 15% và 20%. Vật liệu FexOy/AC FexOy/RHA<br /> cũng được tổng hợp tương tự nhưng thay Trong nghiên cứu này, các hạt oxit sắt<br /> RHA bằng AC. được gắn lên trên bề mặt của RHA bằng<br /> <br /> 123<br /> phương pháp tẩm với các hàm lượng sắt 1188; 1700 cm-1. Đối với peak ở số sóng<br /> tẩm khác nhau. Hình ảnh của các mẫu vật 630 cm-1 tương ứng với dao động Fe-O-Fe<br /> liệu được thể hiện trong Hình 1. [10] và các peak ở số sóng 1000 và 1188<br /> cm-1 tương ứng với dao động của SiO2 [10]<br /> được tìm thấy đối với mẫu có nồng độ tẩm<br /> sắt cao (15 và 20 KL.% (FeCl3)) nhưng<br /> không thấy đối với các mẫu có nồng độ<br /> tẩm sắt thấp (0; 5 và 10 KL.% (FeCl3)).<br /> Điều này cần nhiều kỹ thuật phân tích tiên<br /> tiến để giải thích vấn đề này. Đối với peak<br /> ở số sóng 1700 cm-1 tương ứng với dao<br /> động –OH [11], cường độ peak tăng dần<br /> Hình 1. Hình ảnh các mẫu vật liệu, gồm tương ứng với hàm lượng sắt (FeCl3) được<br /> có: tro trấu tươi; RHA; 5 KL.% (FeCl3)- tẩm tăng từ 0  20 KL.% (FeCl3). Điều này<br /> FexOy/RHA; 10 KL.% (FeCl3)- có thể do quá trình hydroxit hóa của các<br /> FexOy/RHA; 15 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA oxit sắt.<br /> và 20 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA Phổ nhiễu xạ tia X của các vật liệu<br /> Đặc trưng hình học của các mẫu FexOy/RHA (Hình 4) cho thấy các oxit sắt<br /> FexOy/RHA và FexOy/AC được quan sát trên chất mang RHA thu được là hỗn hợp<br /> bằng kính hiển vi điện truyền qua – TEM của các oxit sắt (II) và oxit sắt (III). Đồng<br /> (Hình 2). Kết quả cho thấy các hạt oxit sắt thời, kết quả cũng xác nhận sự tồn tại của<br /> đã được gắn lên trên bề mặt của RHA và hợp chất Fe2SiO4 ở vị trí 2θ-32o [12]. Đây<br /> than hoạt tính. Nhìn chung, các hạt oxit sắt là một dạng spinel của hỗn hợp hai oxit sắt<br /> phân tán đều trên bề mặt các chất mang và (II) và SiO2. Điều này có thể là các ion sắt<br /> có kích thước 20÷50 nm; kích thước các (III) khuếch tán và thay thế các vị trí silic<br /> hạt oxit sắt không có sự khác biệt lớn giữa trong nút mạng phân tử (do các nguyên tử<br /> các mẫu trên cả chất mang tro trấu và than silic đã phản ứng với HF); và cuối cùng bị<br /> hoạt tính (dựa vào phổ XRD). Các hạt oxit khử bởi sự đứt gãy liên kết Si-H ở nhiệt độ<br /> sắt phân tán tốt trên bề mặt RHA. cao. Cường độ peak XRD của Fe2SiO4 (2θ-<br /> 32o) giảm dần khi hàm lượng sắt được tẩm<br /> càng cao. Các hiện tượng này không được<br /> tìm thấy đối với mẫu FexOy/cacbon [13].<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Ảnh TEM của vật liệu 5 KL.%<br /> (FeCl3)-FexOy/RHA (hình A) và 5 KL.%<br /> (FeCl3)-FexOy/AC (hình B)<br /> Phổ FTIR của các vật liệu FexOy/RHA<br /> (Hình 3) cho thấy có sự thay đổi đáng kể Hình 3. Phổ FTIR của các vật liệu<br /> của các peak ở các vị trí số sóng 630; 1000; FexOy/RHA<br /> <br /> <br /> 124<br />  3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc<br /> Kết quả (Hình 6) cho thấy vật liệu<br /> FexOy/RHA đạt đến trạng thái cân bằng<br /> hấp phụ asen trong một khoảng thời gian<br /> rất ngắn, khoảng 15 phút. Sự tiến nhanh<br /> đến trạng thái cân bằng có thể là do diện<br /> tích tiếp xúc lớn giữa các cấu tử asen trong<br /> nước và tâm hấp phụ trên bề mặt vật liệu;<br /> điều này có thể đạt được do kích thước<br /> nano của các oxit sắt và diện tích bề mặt<br /> riêng lớn của chất mang tro trấu sau quá<br /> Hình 4. Phổ nhiễu xạ tia-X của RHA và trình hoạt hóa bằng axit HF. Ngoài ra, sự<br /> FexOy/RHA. Trong đó, SiO2-JCPDS- tiến nhanh đến trạng thái cân bằng cũng có<br /> No.2:01-089-1668; Fe2O3-JCPDS-No.2:00- thể do tích điện tích dương trên bề mặt oxit<br /> 043-1312 và FeO-JCPDS-No.2:01- sắt, được tạo ra từ tương tác mạnh giữa<br /> 0862316 RHA và oxit sắt.<br /> <br /> 3.2. Hoạt tính hấp phụ asen của vật liệu<br /> FexOy/RHA<br /> 3.2.1. Ảnh hưởng của điều kiện pH<br /> Kết quả (Hình 5) cho thấy rằng vật<br /> liệu FexOy/RHA có khả năng hấp phụ cao<br /> đối với các ion asen trong nước ngầm;<br /> trong đó, khoảng pH cho hiệu quả hấp phụ<br /> asen cao nhất là 6  9. Điều này rất thuận<br /> lợi cho quá trình triển khai ứng dụng vật Hình 6. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc<br /> liệu FexOy/RHA vào thực tiễn trong quá đến khả năng hấp phụ asen từ nước ngầm<br /> trình xử lý nước nhiễm asen. (điều kiện thí nghiệm: 50 mg mẫu 15<br /> KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA, 50 mL nước<br /> ngầm, pH  7)<br /> <br /> 3.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng<br /> FeCl3 được tẩm<br /> Các kết quả (Hình 7) cho thấy khi tính<br /> trên một đơn vị vật liệu hấp phụ, hoạt tính<br /> hấp phụ asen tăng dần khi tăng hàm lượng<br /> Hình 5. Ảnh hưởng của giá trị pH ban đầu FexOy trên bề mặt RHA (từ 0  10 KL.%<br /> đến khả năng hấp phụ asen từ nước ngầm (FeCl3)) nhưng sau đó lại giảm hiệu quả<br /> (điều kiện thí nghiệm: 50 mg mẫu 15 hấp phụ asen khi tiếp tục tăng hàm lượng<br /> KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA, 50 mL nước FexOy trên bề mặt RHA (từ 15  20 KL.%<br /> ngầm, thời gian tiếp xúc 30 phút) (FeCl3)). Điều này có thể giải thích như<br /> <br /> 125<br /> sau: đối với các mẫu có hàm lượng FexOy trấu sau quá trình hoạt hóa (RHA, không<br /> tẩm thấp thì việc tăng hàm lượng FexOy là có oxit sắt trên bề mặt chất mang) và cũng<br /> tương đương với việc tăng số lượng tâm được xem là mẫu đối chứng. Sự thay đổi<br /> hấp phụ asen. Tuy nhiên, đối với các mẫu trật tự trên có thể là do sự giảm tương tác<br /> có hàm lượng FexOy tẩm cao thì việc tăng điện tử của chất mang và các hạt nano oxit<br /> hàm lượng FexOy là tương đương với việc sắt. Quá trình này được hình thành từ lực<br /> giảm diện tích tiếp xúc giữa vật liệu và các tương tác mạnh giữa oxit trong chất mang<br /> cấu tử asen trong nước ngầm; bởi vì diện (SiO2 trong tro trấu) và oxit sắt [14]. Chính<br /> tích bề mặt riêng của oxit sắt nhỏ hơn diện tương tác giữa SiO2 (chất mang) - FexOy đã<br /> tích bề mặt riêng của chất mang (RHA). tích điện dương trên bề mặt các oxit sắt<br /> Do vậy, hoạt tính hấp phụ có thể sắp xếp (các electron dịch chuyển từ các hạt oxit<br /> theo thứ tự như sau: 10 KL.% (FeCl3)- sắt về SiO2 chất mang) như được minh họa<br /> FexOy/RHA > 15 KL.% (FeCl3)- trong Hình 8. Nhưng lực tương tác giữa<br /> FexOy/RHA > 20 KL.% (FeCl3)- chất mang oxit và oxit sắt sẽ giảm khi bề<br /> FexOy/RHA > 5 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA dầy của lớp oxit sắt (hàm lượng oxit sắt)<br /> > 0 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA. trên bề mặt chất mang tăng. Ngoài ra, mẫu<br /> 2 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA cũng được<br /> tổng hợp. Tuy nhiên, kết quả kiểm tra hoạt<br /> tính hấp phụ asen của mẫu 2 KL.%<br /> (FeCl3)-FexOy/RHA (không đưa kết quả<br /> vào báo cáo) cho hiệu quả hấp phụ asen<br /> thấp hơn so với mẫu 5 KL.% (FeCl3)-<br /> FexOy/RHA. Điều này có thể là do số<br /> lượng tâm sắt hấp phụ asen của mẫu 2<br /> KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA thấp hơn mẫu 5<br /> Hình 7. Ảnh hưởng của hàm lượng sắt KL.% (FeCl3)- FexOy/RHA.<br /> được tẩm đến hoạt tính hấp phụ asen của<br /> vật liệu FexOy/RHA (điều kiện thí nghiệm:<br /> 10 mg vật liệu, 50 mL nước ngầm,<br /> thời gian tiếp xúc 15 phút, pH  7)<br /> Tuy nhiên, khi tính dung lượng As bị<br /> hấp phụ trên cơ bản một đơn vị khối lượng<br /> ion sắt thì trật tự hoạt tính hấp phụ As của<br /> các vật liệu có sự thay đổi nhỏ: 5 KL.%<br /> (FeCl3)-FexOy/RHA > 10 KL.% (FeCl3)-<br /> FexOy/RHA > 15 KL.% (FeCl3)-<br /> FexOy/RHA > 20 KL.% (FeCl3)-<br /> FexOy/RHA. Lưu ý rằng, trong phần này<br /> vật liệu 0 KL.% (FeCl3)- FexOy/RHA<br /> không được xét trong dãy thứ tự hoạt tính Hình 8. Mô tả tương tác mạnh giữa chất<br /> hấp phụ này; bởi vì mẫu vật liệu này là tro mang oxit và oxit sắt [15]<br /> <br /> 126<br />  Để thấy được vai trò đặc biệt của chất<br /> mang RHA và chứng minh vật liệu<br /> FexOy/RHA có hiệu quả hấp phụ cao đối<br /> với asen, cạnh tranh đối với các vật liệu<br /> trên thị trường thì các thí nghiệm đối<br /> chứng là rất cần thiết. Ở đây, các vật liệu<br /> FexOy/AC (than hoạt tính) và NC-F20 (20<br /> KL.% FexOy/Bentonite-Việt Nam) được sử<br /> dụng vào mục đích này. Các kết quả (Hình<br /> 9) cho thấy vật liệu 5 KL.% (FeCl3)-<br /> FexOy/RHA cho hiệu quả hấp phụ asen cao Hình 9. So sánh hiệu quả hấp phụ asen của<br /> nhất. Điều này có thể giải thích như sau: oxit sắt trên các chất mang khác nhau<br /> Vật liệu 5 KL.% (FeCl3)-FexOy/AC cho (điều kiện thí nghiệm: 10 mg vật liệu,<br /> hoạt tính thấp hấp phụ asen thấp hơn so với 50 mL nước ngầm, thời gian tiếp xúc<br /> 5 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA có thể là thiếu 15 phút, pH  7)<br /> lực tương tác oxit sắt và chất mang (lực 4. Kết luận<br /> tương tác giữa cacbon và kim loại hoặc Chất mang RHA và các vật liệu<br /> oxit kim loại là rất yếu). Kết quả là không FexOy/RHA đã được tổng hợp thành công<br /> làm thay đổi điện tích trên bề mặt oxit sắt. và cũng được đặc trưng bằng các phân tích<br /> Vật liệu NC-F20 (20 KL.% (FeCl3)- hiện đại như TEM, SEM, FTIR, XRD. Các<br /> FexOy/Bentonite) cho hoạt tính hấp phụ vật liệu FexOy/RHA cho hiệu quả hấp phụ<br /> asen thấp nhất, điều này có thể là chất cao đối với asen từ nước ngầm; trong đó<br /> mang bentonite thường có diện tích bề mặt mẫu 5 KL.% (FeCl3)-FexOy/RHA cho hiệu<br /> riêng (< 200 m2/g) nhỏ hơn than hoạt tính quả hấp phụ asen cao nhất khi tính trên cơ<br /> và tro trấu sau hoạt hóa; đồng thời vật liệu bản một đơn vị khối lượng ion sắt (~14<br /> bentonite được biết là một vật liệu mgAs/gFe). Ở đây, vai trò của RHA (tro<br /> alumosilicat được tạo thành bởi hỗn hợp trấu sau hoạt hóa) đã được thể hiện rõ trong<br /> oxit silic và oxit nhôm; và có cấu trúc lớp. việc nâng cao hiệu quả và giảm thời gian<br /> Do đó sự có mặt của oxit nhôm có thể làm đạt cân bằng hấp phụ asen (~15 phút); như<br /> giảm cường độ rút electron từ oxit sắt về là cung cấp một bề mặt lớn giúp phân bố<br /> chất mang oxit (để giải thích điều này cần tốt các hạt nano oxit sắt; đóng vai trò một<br /> có những nghiên cứu sâu hơn). chất khử để khử một phần sắt (III) về sắt<br /> Ngoài ra, Zhong và cộng sự (2006) đã (II); tăng điện tích dương trên bề mặt các<br /> nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit sắt oxit sắt nhờ vào tương tác mạnh giữa oxit<br /> và cho thấy vật liệu có khả năng hấp phụ sắt và các oxit trong chất mang. Nhìn<br /> 7,6 mgAs/gFe [16]. Vì vậy, vật liệu chung, vật liệu FexOy/RHA có thể được<br /> FexOy/RHA cho hiệu quả hấp phụ asen cao đánh giá là một dạng vật liệu mới có tính<br /> hơn so với nano oxit sắt (không có chất cạnh tranh cao đối với vật liệu NC-F20<br /> mang) có thể do hiệu ứng tương tác mạnh thương mại và là một vật liệu hấp phụ đầy<br /> của chất mang và oxit sắt mang lại. triển vọng để triển khai áp dụng thực tế./.<br /> <br /> <br /> <br /> 127<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO học An Giang.<br /> 1. Dang Ngoc Chanh, Vu Trong Thien, Dang 9. Phan Phước Toàn, Nguyễn Trung Thành và<br /> Minh Ngoc và Nguyen Qui Hoa, (2010). Ngô Thụy Diễm Trang, (2016), “Đặc trưng<br /> Investigating Arsenicosis Cases in An Giang và khả năng hấp phụ metyl da cam của tro<br /> Province. Journal of Medicine-Ho Chi Minh trấu hoạt hóa”, Tạp chí Khoa học Trường<br /> City, 14(2), p. 140-146. Đại học Cần Thơ, 42(A), tr. 50-57.<br /> 2. Trần Thị Thanh Hương và Lê Quốc Tuấn 10. Shen M., Cai H., Wang X., Cao X., Li K.,<br /> (2010), “Cơ chế gây độc Asen và khả năng Wang S.H., Guo R., Zheng L., Zhang G., and<br /> giải độc asen của vi sinh vật”, Hội thảo Môi Shi X., (2012). Facile One-Pot Preparation,<br /> trường và Phát triển bền vững, ngày 18-20 Surface Functionalization, and Toxicity Assay<br /> tháng 06 năm 2010, Vườn Quốc gia Côn of APTS-Coated Iron Oxide Nanoparticles.<br /> Đảo, tr. 82-92. Nanotechnology, 23(10), p. 105601.<br /> 3. Gupta A., M. Yunus and N. 11. Sharma G. and P. Jeevanandam, (2013).<br /> Sankararamakrishnan, (2013). Chitosan-and Synthesis of Self-Assembled Prismatic Iron<br /> Iron–Chitosan-Coated Sand Filters: A Cost- Oxide Nanoparticles by a Novel Thermal<br /> Effective Approach for Enhanced Arsenic Decomposition Route. RSC Advances (Royal<br /> Removal. Industrial & Engineering Society of Chenmistry), 3(1), p. 189-200.<br /> Chemistry Research, 52(5), p. 2066-2072. 12. Chanéac C., E. Tronc and J.P. Jolivet,<br /> 4. Lê Hoàng Việt, Nguyễn Hữu Chiếm, Huỳnh (1995). Thermal Behavior of Spinel Iron<br /> Long Toản và Phan Thanh Thuận (2013), Oxide-Silica Composites. Nanostructured<br /> “Xử lý nước dưới đất ô nhiễm arsenic qui Materials, 6(5–8), p. 715-718.<br /> mô hộ gia đình”, Tạp chí Khoa học Trường 13. Longlong Geng, Xiuyan Zhang, Wenxiang<br /> Đại học Cần Thơ, 25(A), tr. 36-43. Zhang, Mingjun Jiaa and Gang Liu, (2014).<br /> 5. Chang-Yan Cao, Jin Qu, Wen-Sheng Yan, Highly Dispersed Iron Oxides on Mesoporous<br /> Jun-Fa Zhu, Zi-Yu Wu, and Wei-Guo Song, Carbon for Selective Oxidation of Benzyl<br /> (2012). Low-Cost Synthesis of Flowerlike Alcohol with Molecular Oxygen. Chemical<br /> α-Fe2O3 Nanostructures for Heavy Metal Communications, 50(22), p. 2965-2967.<br /> Ion Removal: Adsorption Property and 14. Carl R. F. Lund and J. A. Dumesic, (1981).<br /> Mechanism. Langmuir, 28(9), p. 4573-4579. Strong Oxide-Oxide Interactions in Silica-<br /> 6. Nguyễn Trung Thành, Vũ Thị Đan Thanh và Supported Magnetite Catalysts. 1. X-ray<br /> Phan Phước Toàn (2014), “Giải pháp thích Diffraction and Miissbauer Spectroscopy<br /> hợp để loại bỏ asen trong nước ngầm tại các Evidence for Interaction. The Journal of<br /> vùng nông thôn Việt Nam”, Tạp chí Khoa Physical Chemistty, 85(21), p. 3175-3180.<br /> học Trường Đại học Cần Thơ, 33(A), 15. Francesco Arena, Giorgio Gatti, Gianmario<br /> tr. 101-108. Martra, Salvatore Coluccia, Lorenzo<br /> 7. Addo Ntim, S. and S. Mitra, (2011). Stievano, Lorenzo Spadaro, Pio Famulari,<br /> Removal of Trace Arsenic to Meet Drinking Adolfo Parmaliana, (2005). Structure and<br /> Water Standards Using Iron Oxide Coated Reactivity in The Selective Oxidation of<br /> Multiwall Carbon Nanotubes. Journal of Methane to Formaldehyde of Low-Loaded<br /> Chemical & Engineering Data, 56(5), FeOx/SiO2 Catalysts. Journal of Catalysis,<br /> p. 2077-2083. 231, p. 365-380.<br /> 8. Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Thùy Trang, 16. Zhong L.S., J.S. Hu, H.P. Liang, A.M. Cao,<br /> Lâm Thành Trí, Hồ Nguyễn Thy Thy và Lê W.G. Song and L.J. Wan, (2006). Self-<br /> Ngọc Hăng (2010), “Nghiên cứu ứng dụng Assembled 3D Flowerlike Iron Oxide<br /> tro trấu từ lò đốt gạch thủ công làm chất hấp Nanostructures and Their Application in<br /> phụ metyl da cam”, Hội thảo quốc tế Giáo Water Treatment. Advanced Materials,<br /> dục và Môi trường. Đại học Hoa Sen và Đại 18(18), p. 2426-2431.<br /> <br /> Ngày nhận bài: 18/10/2016 Biên tập xong: 15/01/2017 Duyệt đăng: 20/01/2017<br /> <br /> 128<br />