intTypePromotion=3

Xác định hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu EBB cải tiến

Chia sẻ: Nguyễn Văn H | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

0
13
lượt xem
1
download

Xác định hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu EBB cải tiến

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ NH4+ của vật liệu EBB cải tiến (m-EBB) như pH, liều lượng và thời gian hấp phụ. Vật liệu EBB cải tiến được chế tạo từ sự phối trộn nghiêm ngặt giữa các thành phần vật liệu thân thiện với môi trường, bao gồm than hoạt tính, zeolite, keramzit, cát và xi măng với tỷ lệ tương ứng là 14, 22, 36, 14 và 14%. Kết quả cho thấy, khả năng hấp phụ tối đa NH4+ là 18,72 mg/l, hiệu quả hấp phụ tốt nhất tại pH=6 và đạt cân bằng hấp phụ trong khoảng từ 180 đến 240 phút.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Xác định hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu EBB cải tiến

Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ<br /> <br /> Xác định hiệu quả hấp phụ amoni<br /> của vật liệu EBB cải tiến<br /> Hoàng Lương*, Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Tuấn Minh, Tăng Thị Chính,<br /> Đặng Thanh Tú, Nguyễn Thị Diễm, Ngô Đạt Trung<br /> Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam<br /> Ngày nhận bài 15/10/2018; ngày chuyển phản biện 17/10/2018; ngày nhận phản biện 12/11/2018; ngày chấp nhận đăng 30/11/2018<br /> <br /> Tóm tắt:<br /> Nghiên cứu này đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ NH4+ của vật liệu EBB cải tiến (m-EBB) như<br /> pH, liều lượng và thời gian hấp phụ. Vật liệu EBB cải tiến được chế tạo từ sự phối trộn nghiêm ngặt giữa các thành<br /> phần vật liệu thân thiện với môi trường, bao gồm than hoạt tính, zeolite, keramzit, cát và xi măng với tỷ lệ tương<br /> ứng là 14, 22, 36, 14 và 14%. Kết quả cho thấy, khả năng hấp phụ tối đa NH4+ là 18,72 mg/l, hiệu quả hấp phụ tốt<br /> nhất tại pH=6 và đạt cân bằng hấp phụ trong khoảng từ 180 đến 240 phút.<br /> Từ khóa: amoni, EBB cải tiến, liều lượng hấp phụ, pH, thời gian hấp phụ.<br /> Chỉ số phân loại: 2.7<br /> <br /> Study on the adsorption<br /> of ammonium using modified<br /> EBB material<br /> Luong Hoang*, Van Tuyen Trinh, Tuan Minh Nguyen,<br /> Thi Chinh Tang, Thanh Tu Dang, Thi Diem Nguyen,<br /> Dat Trung Ngo<br /> Institute of Environmental Technology,<br /> Vietnam Academy of Science and Technology<br /> Received 15 October 2018; accepted 30 November 2018<br /> <br /> Abstract:<br /> The objective of this work is to investigate the factors<br /> affecting the adsorption capacity of modified Eco-BioBlock (m-EBB) such as pH, adsorbent dose and retention<br /> time. The m-EBB was manufactured from the mixture of<br /> various environment-friendly materials including active<br /> carbon, zeolite, keramzit, sand and cement with the<br /> proportion of 14, 22, 36, 14 and 14%, respectively. The<br /> results showed that the maximum adsorption capacity of<br /> NH4+ was 18.72 mg/l at the appropriate pH of 6, and the<br /> adsorption equilibrium ranged from 180 to 240 minutes.<br /> Keywords: adsorbent dose, ammonium, m-EBB, pH,<br /> retention time.<br /> Classification number: 2.7<br /> <br /> Mở đầu<br /> <br /> Amoni không gây độc trực tiếp cho con người, tuy nhiên<br /> tác hại là trong quá trình khai thác, sử dụng, nước chứa<br /> amoni tiếp xúc với oxy, cùng sự tham gia của các vi khuẩn,<br /> sẽ khiến amoni chuyển hóa thành các hợp chất nitrit (NO2-)<br /> và nitrat (NO3-) là những chất độc hại đối với sức khỏe con<br /> người [1]. Chính vì vậy, việc loại bỏ amoni trong nước rất<br /> quan trọng. Trong các phương pháp xử lý amoni thì hấp phụ<br /> là một trong những phương pháp hiệu quả và đơn giản nhất<br /> đang được áp dụng phổ biến hiện nay.<br /> EBB cải tiến (m-EBB) là vật liệu được nghiên cứu, chế<br /> tạo và sản xuất tại Viện Công nghệ Môi trường - Viện Hàn<br /> lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Đây là vật liệu được<br /> tạo ra từ kết quả nghiên cứu của một đề tài được Sở Khoa<br /> học và Công nghệ Hà Nội nghiệm thu năm 2016, đưa vào<br /> ứng dụng cho nhiều loại hình xử lý nước như nước thải sinh<br /> hoạt, nước thải chế biến sắn, nước rỉ rác… EBB cải tiến<br /> được sản xuất từ các nguyên liệu sẵn có như: than hoạt tính,<br /> zeolit, keramzit, cát và xi măng với tỷ lệ tương ứng là 14,<br /> 22, 36, 14 và 14% [2].<br /> Trong các nghiên cứu trước đây, Lương và cộng sự [3,<br /> 4] đã xác định được hiệu quả xử lý amoni sử dụng vật liệu<br /> EBB cải tiến với công nghệ AO đạt 90% đối với nước rỉ rác<br /> và 64,28% đối với nước hồ Hà Nội. Vật liệu EBB cải tiến<br /> có dung lượng hấp phụ amoni cực đại là 18,72 mg/g, vượt<br /> trội so với các vật liệu hấp phụ khác như: than xỉ 3,1 mg/g<br /> [5]; than tổ ong 5,0 mg/g [5]; than hoạt tính biến tính bằng<br /> HNO3 18 mg/g [6]; ống nano đa tường 9,31 mg/g [7]. Tuy<br /> nhiên, trong quá trình hấp phụ EBB cải tiến chịu ảnh hưởng<br /> <br /> Tác giả liên hệ: Email: independenthanoivn@yahoo.com<br /> <br /> *<br /> <br /> 61(1) 1.2019<br /> <br /> 69<br /> <br /> phụ của vật liệu: dung dịch NH 4Cl có nồng độ ban đầu10, 30, 45 mg/l, hàm lượn<br /> rắn 150 g/l, duy trì pH=6. T hời gian lấy mẫu lần lượt là: 30, 60, 90, 120, 150<br /> 240, 360, 480 và 720 phút.<br /> <br /> Động học hấp phụ: để nghiên cứu động học hấp phụ của ion NH 4+ trên vậ<br /> EBB cải tiến, hai mô hình động học được khảo sát:<br /> <br /> Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ<br /> <br /> Mô hình động học biểu kiến bậc nhất:<br /> ln (qe - qt) = lnqe - K 1.t<br /> <br /> Môhình<br /> hìnhđộng<br /> độnghọc<br /> họcbiểu<br /> biểu<br /> kiến<br /> của một số yếu tố chính, nhưng các tác giả vẫn chưa khảo<br /> Mô<br /> kiến<br /> bậcbậc<br /> hai:hai:<br /> sát để tối ưu hóa hiệu suất xử lý. Vì thế, trong nghiên cứu<br /> 1<br /> <br /> =<br /> +<br /> (2)<br /> này, chúng tôi đưa ra kết quả đánh giá ảnh hưởng của pH,<br /> .<br /> 2<br /> +<br /> liều lượng và thời gian tiếp xúc đến hiệu quả hấp phụ NH4<br /> +<br /> Trong<br /> lượng<br /> NHNH<br /> 4 bị+ hấp phụ tại trạng thái cân bằng; qt (m<br /> Trong+đó,<br /> đó,qe<br /> qe(mg/g)<br /> (mg/g)là là<br /> lượng<br /> bị hấp phụ tại trạng<br /> của EBB cải tiến nhằm tối ưu hóa hiệu quả ứng dụng kết quả<br /> 4<br /> K 1 (1/phút) là hằng số tốc độ biểu<br /> lượng NH 4 bị hấp phụ tại thời điểm t (phút);<br /> +<br /> thái<br /> cân<br /> bằng;<br /> qt<br /> (mg/g)<br /> 1/2 là lượng NH bị hấp phụ tại thời<br /> nêu trên trong thực tiễn sản xuất và đời sống.<br /> bậc nhất; K 2 (mg/g. phút ) là hằng số tốc 4độ biểu kiến bậc hai.<br /> điểm t (phút); K1 (1/phút) là hằng số tốc độ biểu kiến bậc<br /> Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ: dung dịch NH Cl có nồng độ ban đầulà<br /> Thực nghiệm<br /> nhất; K2 (mg/g. phút1/2) là hằng số tốc độ biểu kiến 4bậc hai.<br /> mg/l, lượng<br /> chất hấp phụ được sử dụng lần lượt là 50, 100, 150, 200, 250, 300, 35<br /> Hóa chất và dụng cụ<br /> 400, 450<br /> và<br /> 500 g/l,<br /> pH=6.chất<br /> T hờihấp<br /> gianphụ:<br /> lấy mẫu<br /> sau 240<br /> Cl tiếp xúc.<br /> Ảnh hưởng<br /> củatạilượng<br /> dunglà dịch<br /> NHphút<br /> 4<br /> <br /> có Đẳng<br /> nồng độ<br /> đầuphụ<br /> là 30<br /> mg/l,của<br /> lượng<br /> chất tiến<br /> hấp hành<br /> phụ được<br /> sử ệm với điều kiện<br /> nhiban<br /> ệt hấp<br /> amoni<br /> vật liệu:<br /> thí nghi<br /> Cl ban<br /> đầu350,<br /> lần lượt<br /> 10, 16, 20, 25, 30, 4<br /> lượng<br /> rắn làlà150<br /> nồng<br /> độ200,<br /> NH 4250,<br /> dụng pha<br /> lần lượt<br /> 50,g/l,<br /> 100,<br /> 150,<br /> 300,<br /> 400,là450<br /> - Dung dịch NH4Cl ở các nồng độ 10, 16, 20, 25, 30, 45,<br /> vàvà60500<br /> mg/l;<br /> kiểm<br /> soát<br /> tại giá<br /> bằng<br /> 6; thời<br /> g/l,pH<br /> tạiđược<br /> pH=6.<br /> Thời<br /> gian<br /> lấy trị<br /> mẫu<br /> là sau<br /> 240gian<br /> phúttiếp<br /> tiếpxúc là 240 phút.<br /> 50 và 60 mg/l.<br /> xúc.<br /> Hằng số của phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được xác định the<br /> - Vật liệu EBB: 50 g/viên.<br /> thức:<br /> Đẳng nhiệt hấp phụ amoni của vật liệu: tiến hành thí<br /> - Dung dịch HCl 0,1M.<br /> nghiệm với điều kiện hàm lượng pha rắn là 150 g/l, nồng<br /> độ NH4Cl ban đầu lần lượt là 10, 16, 20, 25, 30, 45, 50 và<br /> - Dung dịch NaOH 0,1M.<br /> 60 mg/l; pH được kiểm soát tại giá trị bằng 6; thời gian tiếp<br /> Trong đó, q là dung lượng hấp phụ tại thời điểm đạt cân bằng (mg/g); qmax là<br /> Dụng cụ thí nghiệm:<br /> xúc làhấp<br /> 240phụ<br /> phút.<br /> lượng<br /> cực đại (mg/g); C f là nồng độ lúc cân bằng (mg/l); b là hằng s<br /> - Bình thủy tinh 2 l.<br /> trưngHằng<br /> cho số<br /> tương<br /> tác của chất<br /> phụnhiệt<br /> và chất<br /> hấp<br /> phụ. P hương trình này<br /> của phương<br /> trìnhhấp<br /> đẳng<br /> hấp bị<br /> phụ<br /> Langmuir<br /> Hóa chất:<br /> <br /> chuyển<br /> thành<br /> dạng:<br /> được xác<br /> định<br /> theo công thức:<br /> <br /> - Giấy lọc Advantec, Nhật Bản (lỗ rỗng 15 µm).<br /> <br /> C<br /> <br /> - Máy khuấy từ ARE (hãng Velp - Ý).<br /> <br /> f<br /> <br /> q<br /> <br /> Thực nghiệm<br /> <br /> 1<br /> .C<br /> q max<br /> <br /> f<br /> <br /> 1 <br /> b. q max<br /> <br /> (3)<br /> <br /> Đây là phương trình đường thẳng biểu thị sự phụ thuộc tuyến tính của C f /q v<br /> <br /> Dung dịch NH4Cl được chuẩn bị trong nước cất bão<br /> Xác<br /> định<br /> lượnglượng<br /> amonihấp<br /> : nồng<br /> trong<br /> ớc được xác định<br /> Trong<br /> đó,hàm<br /> q là dung<br /> phụ độ<br /> tại amoni<br /> thời điểm<br /> đạtnư<br /> cân<br /> hoà khí Ar. Vật liệu EBB cải tiến trước khi hấp phụ amoni phương phápso màu với thuốc thử Nessler. Trong môi trường kiềm NH 4+ tác dụn<br /> bằng (mg/g); qmax là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g); Cf<br /> được xử lý bề mặt trong bể siêu âm khoảng 15 phút. Quá<br /> là nồng độ lúc cân bằng (mg/l); b là hằng số đặc trưng cho<br /> trình hấp phụ được thực hiện với các nồng độ dung dịch<br /> 3 phụ. Phương trình<br /> tương tác của chất hấp phụ và chất bị hấp<br /> ban đầu, pH và lượng chất hấp phụ xác định, tùy theo thí<br /> này có thể chuyển thành dạng:<br /> nghiệm sẽ sử dụng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M để<br /> Cf<br /> 1<br /> 1<br /> <br /> điều chỉnh pH. Các mẫu được lắc trên máy lắc rung tốc độ<br /> =<br /> .C f +<br /> (4)<br /> q<br /> q max<br /> b.q max<br /> 120 vòng/phút. Sau đó ly tâm để lọc lấy dung dịch và phân<br /> tích lượng amoni còn lại. Để nghiên cứu khả năng hấp phụ<br /> Đây là phương trình đường thẳng biểu thị sự phụ thuộc<br /> amoni của vật liệu, ta thực hiện dãy thí nghiệm sau:<br /> tuyến tính của Cf/q vào Cf.<br /> Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ amoni của vật<br /> Xác định hàm lượng amoni: nồng độ amoni trong nước<br /> liệu: chuẩn bị 9 mẫu dung dịch có nồng độ NH4Cl 30 mg/l,<br /> được<br /> xác định bằng phương pháp so màu với thuốc thử<br /> lượng hấp phụ 150 g/l. Giá trị pH của các mẫu thí nghiệm<br /> Nessler. Trong môi trường kiềm NH4+ tác dụng với thuốc<br /> được chỉnh lần lượt là 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 , 9 và 10.<br /> thử Nessler tạo thành phức có màu từ vàng đến nâu, phụ<br /> Động học hấp phụ amoni và ảnh hưởng của nồng độ ban thuộc vào nồng độ amoni trong dung dịch.<br /> đầu đến hiệu quả hấp phụ của vật liệu: dung dịch NH4Cl có<br /> Yếu tố cản trở: sắt gây cản trở việc xác định màu được<br /> nồng độ ban đầu 10, 30, 45 mg/l, hàm lượng pha rắn 150 g/l,<br /> loại<br /> bỏ bằng muối xenhet complexon (III). Các hợp chất<br /> duy trì pH=6. Thời gian lấy mẫu lần lượt là: 30, 60, 90, 120,<br /> hữu<br /> cơ, ancol, andehyt, amin béo và thơm, cloramin xảy<br /> 150, 180, 240, 360, 480 và 720 phút.<br /> ra phản ứng với thuốc thử Nessler, nên khi có mặt chúng<br /> Động học hấp phụ: để nghiên cứu động học hấp phụ của trong nước phải chưng cất để tách amoni trước khi xác định.<br /> ion NH4+ trên vật liệu EBB cải tiến, hai mô hình động học Trong trường hợp nước đục phải xử lý bằng dung dịch kẽm<br /> được khảo sát:<br /> sunfat 25%.<br /> Mô hình động học biểu kiến bậc nhất:<br /> Cách xác định: lấy 5 ml mẫu, thêm tương ứng 0,2 ml<br /> ln (qe - qt) = lnqe - K1.t <br /> <br /> 61(1) 1.2019<br /> <br /> (1)<br /> <br /> muối xenhet và 0,5 ml dung dịch Nessler. Để yên trong 10<br /> <br /> 70<br /> <br /> Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ<br /> <br /> thuốc thử Nessler tạo thành phức có màu từ vàng đến nâu, phụ thuộc vào nồng độ<br /> amoni trong dung dịch.<br /> Yếu tố cản trở: sắt gây cản trở việc xác định màu được loại bỏ bằng muối xenhet<br /> complexon (III). Các hợp chất hữu cơ, ancol, andehyt, amin béo và thơm, cloramin<br /> xảy ra phản ứng<br /> thử hành<br /> Nessler,<br /> mặt chúng<br /> trong<br /> nước<br /> phút,với<br /> sauthuốc<br /> đó tiến<br /> đo nên<br /> hấp khi<br /> phụcóquang<br /> ở bước<br /> sóng<br /> 420phải chưng<br /> cất để tách amoni trước khi xác định. Trong trường hợp nước đục phải xử lý bằng<br /> nm.<br /> Hiệu25%.<br /> quả loại bỏ amoni được xác định theo công thức:<br /> dung dịch kẽm<br /> sunfat<br /> Cách xác định: lấy 5 ml mẫu, thêm <br /> tương ứng 0,2 ml muối xenhet và(5)<br /> 0,5 ml dung<br /> dịch Nessler. Để yên trong 10 phút, sau đó tiến hành đo hấp phụ quang ở bước sóng<br /> 420 nm. Hiệu quả loại bỏ amoni được xác định theo công thức:<br /> <br /> Trong đó, R là hiệu quả loại bỏ (%); Co là nồng độ chất<br /> bị hấp phụ ban đầu (mg/l); Ce là nồng độ chất bị hấp phụ tại<br /> thời điểm lấy mẫu (mg/l).<br /> <br /> (5)<br /> <br /> Trong đó, R là hiệu quả loại bỏ (%); Co là nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu (mg/l);<br /> chất<br /> bị hấp<br /> phụ luận<br /> tại thời điểm lấy mẫu (mg/l).<br /> Ce là nồng độKết<br /> quả<br /> và thảo<br /> Kết quả và thảoẢnh<br /> luậnhưởng của pH tới khả năng hấp phụ amoni của<br /> <br /> vật liệu<br /> <br /> Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ amoni của vật liệu<br /> <br /> +<br /> bằng vật liệu EBB<br /> Kết<br /> quả thực<br /> phụvật<br /> NH<br /> bằng<br /> liệu<br /> Kết quả thực<br /> nghiệm<br /> hấp nghiệm<br /> phụ NH4hấp<br /> 4 EBB cải tiến tại các pH khác<br /> nhau được thể<br /> 1. khác nhau được thể hiện trên hình 1.<br /> cảihiện<br /> tiếntrên<br /> tại hình<br /> các pH<br /> <br /> +<br /> <br /> 100<br /> <br /> 87,193<br /> <br /> 90<br /> <br /> 80,062<br /> 74,444<br /> <br /> Hiệu suất (%)<br /> <br /> 80<br /> <br /> 74,356<br /> <br /> 89,658<br /> <br /> 76,889<br /> <br /> Hình 2. Cân bằng hấp phụ amoni của vật liệu EBB.<br /> <br /> 65,556<br /> <br /> 70<br /> 60<br /> <br /> 49,044<br /> <br /> 50<br /> <br /> Có thể nhận thấy, thời gian đạt cân bằng hấp phụ (tại<br /> pH=6 với 150 g/l chất hấp phụ) với cả ba dung dịch tương<br /> tự như nhau (trong khoảng 180 đến 240 phút). Khi thời gian<br /> tiếp xúc là 2 phút, nồng độ NH4+ ban đầu là 10, 30, 50 mg/l,<br /> tại pH=6, hiệu quả loại bỏ NH4+ đạt tương ứng là 77,25,<br /> 77,63 và 76,67%.<br /> <br /> 44,467<br /> <br /> 40<br /> 30<br /> 20<br /> 10<br /> 0<br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> 7<br /> <br /> 8<br /> <br /> 9<br /> <br /> 10<br /> <br /> 11<br /> <br /> Thời gian đạt cân bằng ngắn là rất lợi thế khi ứng dụng<br /> vào thực tế, vì sẽ giảm thời gian tiếp xúc, dẫn đến giảm giá<br /> +<br /> Hình của<br /> 1. Ảnh<br /> hưởng<br /> hiệu quả<br /> loại<br /> (nồng<br /> Hình 1. Ảnh hưởng<br /> pH đến<br /> hiệucủa<br /> quảpH<br /> loạiđến<br /> bỏ amoni<br /> (nồng<br /> độ bỏ<br /> NHamoni<br /> 30 mg/l,<br /> lượngđầu tư cho công trình xử lý. Trong thời gian 30 phút<br /> 4 ban đầu<br /> thành<br /> +<br /> chất hấp phụ 150<br /> g/l,<br /> thời<br /> gian<br /> tiếp<br /> xúc<br /> 240<br /> phút).<br /> độ NH4 ban đầu 30 mg/l, lượng chất hấp phụ 150 g/l, thời gian<br /> đầu, thí nghiệm thực hiện ở nồng độ 30 mg/l đạt hiệu quả<br /> Kết quả tiếp<br /> thể hiện<br /> trênphút).<br /> đồ thị cho thấy, hiệu quả hấp phụ amoni trên vật liệu<br /> xúc 240<br /> lớnphụ<br /> nhất, với 59,83% NH4+ được hấp phụ.<br /> pH<br /> <br /> thuộc nhiều vào giá trị pH. Điều này là do pH dung dịch xác định thành phần hóa học,<br /> +<br /> đồng<br /> còn<br /> ảnhquả<br /> hưởng<br /> bề hưởng của lượng chất hấp phụ<br /> cũng như các dạng<br /> tạithể<br /> củahiện<br /> ion NH<br /> Kếttồn<br /> quả<br /> trên4 ;đồ<br /> thị thời<br /> cho pH<br /> thấy,<br /> hiệu<br /> hấpđến<br /> phụdiện tíchẢnh<br /> mặt của chất hấp phụ. Các kết quả thu được cho thấy, việc loại bỏ NH4+ được chia làm<br /> +<br /> amoni<br /> trên1,vật<br /> phụ<br /> thuộc<br /> nhiều<br /> vào giá<br /> pH. tăng<br /> Điềulên<br /> này80,062%Hình<br /> 3 giai đoạn. Giai<br /> đoạn<br /> khảliệu<br /> năng<br /> hấp<br /> phụ từ<br /> 49,044%<br /> tại trị<br /> pH=2<br /> tại 3 là kết quả hấp phụ với dung dịch NH4 có nồng độ<br /> là do2 pH<br /> dịchtừxác<br /> định7 thành<br /> phầnhấp<br /> hóa<br /> học,<br /> cũnggiảm<br /> như (từ ban<br /> đầu 30 mg/l, hàm lượng pha rắn lần lượt là 50, 100, 150,<br /> 6 đến<br /> khả năng<br /> phụ<br /> amoni<br /> 80,062<br /> pH=6; giai đoạn<br /> khidung<br /> pH tăng<br /> +<br /> +<br /> xuống 74,356%);<br /> giai đoạn<br /> từ pH<br /> trở lên<br /> khả năng<br /> loạicòn<br /> bỏ ảnh<br /> ion NH<br /> vọt đạt<br /> các dạng<br /> tồn tại3, của<br /> ion7NH<br /> ;<br /> đồng<br /> thời<br /> pH<br /> hưởng<br /> 4 tăng 200,<br /> 250, 300, 350, 400, 450 và 500 g/l, tại pH=6, nồng độ<br /> 4<br /> +<br /> +<br /> trong<br /> khoảng<br /> pH>8<br /> là tốt nhất,<br /> 89,7% tại pH=10.<br /> Hiệu<br /> quả<br /> đa NH<br /> ban đầu là 30 mg/l. Xem xét các kết quả ta thấy, hiệu<br /> NHđiều<br /> đến diện<br /> tích<br /> bềloại<br /> mặtbỏ<br /> củatốichất<br /> hấp4 phụ.<br /> Các<br /> kết quả<br /> thu được<br /> 4<br /> <br /> 4<br /> cho thấy, việc loại bỏ NH4+ được<br /> chia làm 3 giai đoạn. Giai<br /> đoạn 1, khả năng hấp phụ từ 49,044% tại pH=2 tăng lên<br /> 80,062% tại pH=6; giai đoạn 2 khi pH tăng từ 6 đến 7 khả<br /> năng hấp phụ amoni giảm (từ 80,062 xuống 74,356%); giai<br /> đoạn 3, từ pH 7 trở lên khả năng loại bỏ ion NH4+ tăng vọt<br /> đạt 89,7% tại pH=10. Hiệu quả loại bỏ tối đa NH4+ trong<br /> khoảng pH>8 là tốt nhất, điều này được lý giải do cơ chế<br /> chuyển dịch từ ion NH4+ tạo thành khí NH3 và bay ra khỏi<br /> dung dịch, làm cho hàm lượng ion NH4+ giảm xuống rõ rệt.<br /> Từ kết quả này, lựa chọn pH 6 là giá trị tối ưu để tiến hành<br /> các nghiên cứu tiếp theo.<br /> <br /> quả hấp phụ tăng từ 42,9% đến 77,9% khi hàm lượng chất<br /> hấp phụ tăng từ 50 đến 500 g/l. Đặc biệt, với lượng chất hấp<br /> phụ 150 g/l, hiệu suất loại amoni đã đạt 73,3%.<br /> 100<br /> 90<br /> <br /> Hiệu quả (%)<br /> <br /> 80<br /> <br /> 73,3<br /> <br /> 70<br /> <br /> 75,3<br /> <br /> 76,8<br /> <br /> 76,9<br /> <br /> 77,3<br /> <br /> 77,7<br /> <br /> 77,9<br /> <br /> 250<br /> <br /> 300<br /> <br /> 350<br /> <br /> 400<br /> <br /> 450<br /> <br /> 500<br /> <br /> 59,0<br /> <br /> 60<br /> 50<br /> <br /> 73,5<br /> <br /> 42,9<br /> <br /> 40<br /> 30<br /> 20<br /> 10<br /> <br /> Cân bằng hấp phụ và ảnh hưởng của nồng độ ban đầu<br /> của amoni đến hiệu quả hấp phụ<br /> <br /> 0<br /> <br /> 50<br /> <br /> 100<br /> <br /> 150<br /> <br /> 200<br /> <br /> Hàm lượng rắn (mg/l)<br /> <br /> Sự phụ thuộc của hiệu quả hấp phụ theo thời gian của<br /> Hình 3. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ đến hiệu quả loại bỏ amoni, tại pH=6, thời gian tiếp<br /> được<br /> 3 mẫu dung dịch có nồng độ NH4+ ban đầu khác nhau<br /> xúc 240<br /> phút. Hình 3. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ đến hiệu quả loại bỏ<br /> amoni, tại pH=6, thời gian tiếp xúc 240 phút.<br /> đưa ra trên hình 2.<br /> Động học hấp phụ amoni của vật liệu EBB<br /> 0<br /> <br /> 61(1) 1.2019<br /> qe-qt)<br /> <br /> -3,5<br /> -4<br /> <br /> 50<br /> <br /> 100<br /> <br /> 1800<br /> <br /> 150<br /> <br /> 1600<br /> <br /> 71<br /> <br /> 1400<br /> 1200<br /> y = -0,0127x -( 3,2875)<br /> R² = 0,9736<br /> <br /> t/qt<br /> <br /> -3<br /> <br /> 1000<br /> 800<br /> <br /> y = 6,8292x + 245,44<br /> R² = 0,9909<br /> <br /> Hiệu qu<br /> <br /> 50<br /> <br /> 42,9<br /> <br /> 40<br /> 30<br /> 20<br /> 10<br /> 0<br /> <br /> Khoa học Kỹ thuật<br /> 50 100 và<br /> 150 Công<br /> 200 250 nghệ<br /> 300 350<br /> <br /> 400 450 500<br /> <br /> Hàm lượng rắn (mg/l)<br /> <br /> Hình 3. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ đến hiệu quả loại bỏ amoni, tại pH=6, thời gian tiếp<br /> xúc 240 phút.<br /> <br /> Động<br /> học hấp<br /> phụ hấp<br /> amoni phụ<br /> của vậtamoni<br /> liệu EBBcủa<br /> Động<br /> học<br /> 0<br /> <br /> 50<br /> <br /> 100<br /> <br /> 1800<br /> <br /> 150<br /> <br /> -3<br /> <br /> 1600<br /> 1200<br /> <br /> t/qt<br /> <br /> ln(qe-qt)<br /> <br /> y = 6,8292x + 245,44<br /> R² = 0,9909<br /> <br /> 1400<br /> <br /> -3,5<br /> -4<br /> <br /> vật liệu EBB<br /> <br /> y = -0,0127x -( 3,2875)<br /> R² = 0,9736<br /> <br /> 1000<br /> 800<br /> 600<br /> <br /> -4,5<br /> <br /> 400<br /> 200<br /> <br /> -5<br /> <br /> 0<br /> -5,5<br /> <br /> 0<br /> <br /> t (phút)<br /> <br /> 50<br /> <br /> 100<br /> <br /> 150<br /> <br /> 200<br /> <br /> t (phút)<br /> <br /> Hình<br /> 4. Đường<br /> diễn động<br /> học biểu<br /> kiếnđộngHìnhHình<br /> 5. Đường<br /> diễn động<br /> học biểu<br /> kiếnđộng<br /> Hình<br /> 4. biểu<br /> Đường<br /> biểu<br /> diễn<br /> 5.biểu<br /> Đường<br /> biểu<br /> diễn<br /> bậc nhất.<br /> bậc hai.<br /> <br /> học biểu kiến bậc nhất.<br /> <br /> học biểu kiến bậc hai.<br /> <br /> Thống kê hóa các số liệu thực nghiệm với mô hình động học biểu kiến bậc nhất và<br /> mô hình động học biểu kiến bậc hai có hệ số tương quan lần lượt là 0,9736 (hình 4) và<br /> 0,9909 (hình 5). Có thể khẳng định, số liệu thực nghiệm phù hợp với mô hình động<br /> học bậcThống<br /> 2.<br /> kê hóa các số liệu thực nghiệm với mô hình động<br /> Đẳngbiểu<br /> nhiệt hấp<br /> phụbậc<br /> amoni<br /> của vật<br /> EBB<br /> học<br /> kiến<br /> nhất<br /> vàliệumô<br /> hình động học biểu kiến bậc<br /> Các số liệu thực nghiệm xác định đẳng nhiệt hấp phụ được đưa ra trong bảng 1.<br /> hai có hệ số tương quan lần lượt là 0,9736 (hình 4) và 0,9909<br /> (hình 5). Có thể khẳng định, số liệu thực nghiệm phù hợp<br /> với mô hình động học bậc 2.<br /> <br /> Đẳng nhiệt hấp phụ amoni của vật liệu EBB<br /> Các số liệu thực nghiệm xác định đẳng nhiệt hấp phụ<br /> được đưa ra trong bảng 1. 6<br /> Bảng 1. Số liệu thực nghiệm đẳng nhiệt hấp phụ amoni của vật<br /> liệu.<br /> <br /> STT<br /> <br /> Co<br /> (mg/l)<br /> <br /> NH4+, nồng độ chất rắn 150 g/l<br /> Cf (mg/l)<br /> <br /> q (mg/g)<br /> <br /> Cf /q (l/g)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 10,00<br /> <br /> 2,28<br /> <br /> 0,052<br /> <br /> 44,175<br /> <br /> 2<br /> <br /> 16,00<br /> <br /> 3,61<br /> <br /> 0,082<br /> <br /> 44,024<br /> <br /> 3<br /> <br /> 20,00<br /> <br /> 4,58<br /> <br /> 0,103<br /> <br /> 44,603<br /> <br /> 4<br /> <br /> 25,00<br /> <br /> 5,73<br /> <br /> 0,128<br /> <br /> 44,643<br /> <br /> 5<br /> <br /> 30,00<br /> <br /> 6,92<br /> <br /> 0,154<br /> <br /> 44,932<br /> <br /> 6<br /> <br /> 40,00<br /> <br /> 9,30<br /> <br /> 0,205<br /> <br /> 45,440<br /> <br /> 7<br /> <br /> 50,00<br /> <br /> 11,75<br /> <br /> 0,255<br /> <br /> 46,078<br /> <br /> Từ các số liệu trong bảng 1 (với lượng chất hấp phụ là<br /> 150 g/l, tại pH=6) có thể thấy rằng, phương trình đẳng nhiệt<br /> hấp phụ Langmuir (phương trình 3) mô tả tương đối chính<br /> xác khả năng hấp phụ amoni trên vật liệu EBB cải tiến (hình<br /> 6). Điều này thể hiện qua hệ số tương quan R2 của phương<br /> trình hồi quy, trong khoảng nồng độ NH4+ thấp (nhỏ hơn 50<br /> mg/l) và ở pH=6, amoni được hấp phụ đơn lớp trên bề mặt<br /> vật liệu. Từ đường hấp phụ đẳng nhiệt, dung lượng hấp phụ<br /> cực đại xác định được là 18,72 mg/g vật liệu.<br /> <br /> 61(1) 1.2019<br /> <br /> Hình 6. Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir NH4+ của vật liệu, tại<br /> pH=6.<br /> <br /> Kết luận<br /> <br /> Từ các kết quả nghiên cứu nêu trên có thể rút ra một số<br /> kết luận sau:<br /> - Khả năng hấp phụ NH4+ của vật liệu EBB cải tiến phụ<br /> thuộc rất nhiều vào độ pH của dung dịch, hiệu quả hấp phụ<br /> tối ưu nhất tại pH=6, khi giảm pH hiệu quả hấp phụ giảm<br /> nhanh.<br /> - Vật liệu EBB cải tiến hấp phụ NH4+ với tốc độ rất nhanh<br /> và đạt cân bằng hấp phụ trong khoảng 180-240 phút.<br /> - Quá trình hấp phụ NH4+ phù hợp với mô hình động học<br /> biểu kiến bậc 2 với hệ số tương quan R2=0,9909.<br /> - Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả<br /> tương đối chính xác sự hấp phụ NH4+ trên vật liệu, giá trị<br /> dung lượng hấp phụ NH4+ cực đại là 18,72 mg/g.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1] Phạm Quý Nhân (2008), Báo cáo tổng hợp đề tài “Nguồn gốc và<br /> sự phân bố amoni và asenic trong các tầng chứa nước Đồng bằng sông<br /> Hồng”, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.<br /> [2] Nguyễn Tuấn Minh, Hoàng Lương (2016), Nghiên cứu chế tạo<br /> vật liệu Eco-Bio-Block (EBB) cải tiến và áp dụng cải thiện chất lượng<br /> nước hồ tại Hà Nội, Đề tài khoa học và công nghệ cấp thành phố Hà Nội.<br /> [3] Hoang Luong, Trinh Van Tuyen, Tang Thi Chinh, Dang Thanh Tu<br /> (2016), “Removal of COD and ammonium from landfill leachate by using<br /> a modified Eco-Bio-Block material in anoxic - oxic system”, Journal of<br /> Science and Technology, 52(2A), pp.1-5.<br /> [4] Hoang Luong, Trinh Van Tuyen, Tang Thi Chinh, Dang Thanh<br /> Tu, Nguyen Ba Thieu, To Thi Hoang Yen, Nguyen Thi Phuong (2017),<br /> “Application of the modified EBB to improve water qualitity in Hanoi”,<br /> Journal of Science and Technology, 55(4C), pp.186-191.<br /> [5] Z.Y. Zhang, H.Y. Zhang, W. Guo, Y.L. Tian (2013), “Sorption<br /> characteristics and mechanisms of ammonium by coal by-products: slag,<br /> honeycomb-cinder and coal gangue”, Int. J. Environ. Sci. Technol., 10,<br /> pp.1309-1318.<br /> [6] G.S. Garrido, C. Aguilar, R. García, R. Arriagada (2003), “A<br /> peach stone activated carbon chemically modified to adsorb aqueous<br /> ammonia”, J. Chil. Chem. Soc., 48(3), pp.1-9.<br /> [7] O. Moradi (2016), “Applicability comparison of different models<br /> for ammonium ion adsorption by multi-walled carbon nanotube”, Arabian<br /> Journal of Chemistry, 9, pp.S1170-S1176.<br /> <br /> 72<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản