Thạc Sĩ Nghiên cứu, chế tạo vật liệu hấp phụ asen trên cơ sở gel silic kết hợp oxit sắt và oxit mangan để xử

MỤC LỤC​ Trang ​ Trang phụ bìa. 1
Lời cam đoan. 4
Danh mục các bảng. 7
MỞ ĐẦU9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN11
1.1. Khái quát cấu tạo, tính chất của As. 11
1.2. Vòng tuần hoàn của Asen trong tự nhiên 13
1.3. Hiện trạng ô nhiễm Asen. 13
1.3.1. Hiện trạng ô nhiễm Asen trên thế giới13
1.3.2 Hiện trạng ô nhiễm Asen ở Việt Nam15
1.4. Tình hình nghiên cứu công nghệ xử lý ô nhiễm Asen trong và ngoài nước. 18
1.4.1 Các phương pháp trên Thế giới18
1.4.2. Các phương pháp xử lý Asen đã và đang được nghiên cứu, áp dụng tại Việt Nam20
1.5. Một số lý thuyết cơ bản về quá trình hấp phụ. 23
1.5.1. Nguyên lý chung của phương pháp hấp phụ. 23
1.5.2. Các đặc tính của chất hấp phụ. 24
1.5.3. Cân bằng của quá trình hấp phụ trong dung dịch. 26
1.5.4. Xử lý động học hấp phụ theo mô hình bậc 1 và bậc 2. 27
1.5.5. Dung lượng hấp phụ. 31
1.5.6. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. 32
1.5.7. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich. 34
1.6. Khả năng hấp phụ Asen của MnO[SUB]2[/SUB]. 35
1.7. Khả năng hấp phụ Asen của Sắt hydroxit/oxit37
1.8. Thủy tinh lỏng và silicagel38
1.8.1.Thuỷ tinh lỏng 38
1.8.2. Silicagel 39
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU41
2.1. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị thí nghiệm41
2.1.1. Các dụng cụ cơ bản. 41
2.1.2. Hóa chất41
2.1.3. Thiết bị42
2.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ. 43
2.2.1. Silicagel không biến tính. 43
2.2.2. Silicagel chứa Sắt (III). 43
2.2.3. Silicagel chứa Mangan. 43
2.2.4. Silicagel Sắt và Mangan. 44
2.2.5. Silicagel chứa quặng Cao Bằng (d < 45àm). 44
2.2.6. Tính toán. 44
2.3. Xác định các đặc trưng của vật liệu. 45
2.4. Phương pháp phân tích Asen. 45
2.5. Nghiêncứu xác định hiệu quả hấp phụ. 45
2.5.1. Quy trình nghiên cứu động học hấp phụ. 45
2.5.3. Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt46
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN48
3.1. Kết quả điều chế vật liệu hấp phụ. 48
3.2. Kết quả xác định đặc trưng của vật liệu. 50
3.3. Kết quả nghiên cứu động học hấp phụ As(III) và As(V). 50
3.4. Kết quả nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt As(III) và As(V) trong dung dịch. 56
3.4.1. Sử dụng phương trình Langmuir để đánh giá khả năng hấp phụ Asen. 57
3.4.2. Sử dụng phương trình Freundlich để đánh giá khả hấp phụ Asen ở các thí nghiệm.60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO67

MỞ ĐẦU
Nước là một trong những nhân tố quan trọng nhất đối với sự tồn tại và phát triển của con người. Trong thời gian gần đây chúng ta đang được cảnh báo về một trong những "sát thủ vô hình" đối với sức khoẻ con người, đó chính là sự tồn tại của As trong nước. As tồn tại trong nước không gây mùi, vị nhưng lại có khả năng gây ra những căn bệnh vô cùng nguy hiểm đe doạ sức khoẻ và tính mạng của con người. Chính vì vậy việc xác định hàm lượng As trong nước là rất quan trọng. Hiện nay vấn đề này được xem là một trong những điểm nóng của không chỉ Việt Nam mà của cả Thế giới. Để giải quyết vấn đề cấp bách về hiện trạng ô nhiễm asen trong nguồn nước và bảo vệ sức khỏe của người dân, các nhà khoa học trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu về phương pháp loại bỏ asen. Cho đến nay, các kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất oxit của Sắt và Mangan cho khả năng loại bỏ asen tốt nhất. Tuy nhiên, các vật liệu loại asen thương mại đang được bán trên thị trường hiện nay có giá thành khá cao. Và với điều kiện kinh tế hiện tại của đất nước, đại đa số người dân không đủ khả năng chi trả cho nhu cầu sử dụng các vật liệu này. Nhằm góp phần giải quyết vấn đề trên, chúng tôi đã tiến hành các nghiên cứu với đề tài này với mục tiêu tìm ra vật liệu có khả năng xử lý asen tốt hơn, dễ chế tạo và quan trọng nhất là giá thành rẻ, phù hợp với cả những người dân có thu nhập thấp. Trong các phương pháp xử lý asen, phương pháp hấp phụ là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng và cho hiệu quả xử lý asen tốt. Vì vậy trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ để nghiên cứu khả năng xử lý asen của các vật liệu. Nội dung nghiên cứu của đề tài như sau : 1. Chế tạo các vật liệu hấp phụ sử dụng silicagel làm chất mang bằng phương pháp tạo gel, gồm: + Silicagel không biến tính + Silicagel có chứa Sắt (III) + Silicagel có chứa Mangan + Silicagel có chứa Mangan và Sắt + Silicagel có chứa quặng Cao Bằng (chứa 41% Mn; 5,7% Fe và 20,1% SiO[SUB]2[/SUB] trong quặng) 2. Khảo sát các đặc trưng của các vật liệu tổng hợp, vật liệu tự nhiên (quặng Cao Bằng). 3. Nghiên cứu động học hấp phụ As(III), As(V) trong dung dịch. 4. Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt As(III), As(V) trong dung dịch. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt 1. Lê Văn Cát (2002), “Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải”, NXB Thống Kê Hà Nội, 2002. 2. Vũ Ngọc Duy (2005), “Nghiên cứu động học oxi hóa As (III) trong nước bằng Clo và Cloramin”, Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. 3. Nguyễn Khắc Hải, Đặng Minh Ngọc và cộng sự, Chander Badloe, Nguyễn Quý Hòa, (2004) “Tình hình ô nhiễm Asen trong nguồn nước ngầm tại 3 xã Hòa Hậu, Vĩnh Trụ, Bồ Đề - Hà Nam”, Hội nghị khoa học lần thứ III trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Khoa học - công nghệ môi trường và phát triển bền vững, Hà Nội, 11 – 2004, tr. 1- 7. 4. Lò Văn Huynh, Lê Văn Cát, Mai Xuân Quỳ (2001), “Hấp phụ p-nitrophenol trên cột than hoạt tính”, Tạp chí hóa học –2001, T.39, số 3, Tr.5 - 9.
Tài liệu tiếng Anh 1. Gomez-Caminero, P.Howe, M. Hughes, E. Kenyon, D.R. Lewis, M. Moore, J. Ng and A. Aitio and G. Becking (2001), “Arsenic and Arsenic compounds-environmental” Health Criteria 224. World Health Organization. 2. B. N. Pal, Granular ferric hydroxide for elimination of Arsenic from drinking water, M/S Pal Trockner[P] Ltd. 25/1B Ibrahimpur Road, Calcutta-700 032. 3. Ilwon Ko, Ju-Yong Kim, Kyoung – Woong Kim (2004), “Arsenic speciation and sorption kinetics in the As-hematite-humic acid system”. Colloids and Surfaces A: Physicochem, Eng.Aspects, 234, pp. 43 -50. 4. Inorganic arsenic compounds other than arsine, Health and safety guide No.70.