Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt trại cau – thái nguyên và thử nghiệm xử lý môi trường (tt)

i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ QUẶNG SẮT TRẠI CAU - THÁI NGUYÊN VÀ THỬ NGHIỆM
XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

Mã số: TN-04-08
Chủ nhiệm đề tài: TS. Vũ Thị Hậu

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2016


ii

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
TT

Họ và tên

Đơn vị công tác

Trách nhiệm

1

PGS. TS. Nguyễn Thị Tố Loan

Trường Đại học Sư
phạm

Chế tạo vật liệu hấp phụ, nghiên
cứu các đặc trưng hóa lý của Vật
liệu chế tạo được.

2

ThS. Phạm Hồng Chuyên

Trường Đại học Sư
phạm

Nghiên cứu một số yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình hấp phụ của
vật liệu hấp phụ chế tạo được và
thử xử lí mẫu nước thải thật.

ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
Tên đơn vị
trong và ngoài nước

Nội dung phối hợp nghiên cứu

Khoa Hóa học – Trường Ghi giản đồ XRD
Đại học Khoa học Tự nhiên
– Đại học Quốc gia Hà Nội

Họ và tên người đại diện đơn
vị

PGS.TS. Lê Thanh Sơn

Khoa Hóa học – Trường Phân tích nhiệt, đo BET. Chế tạo
ĐHSP Thái Nguyên
vật liệu, nghiên cứu một số yếu tố PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan
ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ
và ứng dụng của vật liệu.


iii

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH VẼ .....................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................... v
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................................ vii
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS .................................................................................. x
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .............................................................................................................. 3
1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm .............................................................................................................. 3
1.2. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Mn(II) ..................................................................... 3
1.3. Phương pháp chế tạo vật liệu ....................................................................................................... 3
1.4. Tiềm năng quặng sắt của Việt Nam ............................................................................................. 3
1.5. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ............................................................................................. 3
1.6. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, metyl da cam và Cr(VI), Mn(II) ................... 3
1.6.1. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, metyl da cam .............................................. 3
1.6.2. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ Cr(VI), Mn(II) ................................................................... 3

1.7. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu:.................................................................... 4
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 4
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ....................................................................................................... 4
2.2. Chuẩn bị nguyên liệu ................................................................................................................... 4
2.3. Chế tạo một số mẫu vật liệu hấp phụ ........................................................................................... 4
2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ................................................................................... 4
2.5. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của NL và các mẫu VLHP chế tạo được ................................ 4
2.6. Một số đặc trưng của VLHP M3, N3 .......................................................................................... 4
2.6.1.Thành phần pha của VLHP M3,N3............................................................................................ 4
2.6.2. Diện tích bề mặt riêng ............................................................................................................... 5
2.6.3. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được ................................................................... 5
2.7. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam, Cr(VI),
Mn(II) của VLHP M3, N3 .................................................................................................................. 5
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH ...................................................................................................... 5
2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP ....................................... 6
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP M3, N3 .................... 9
2.8. Xử lý mẫu nước thải chứa Mn(II), Cr(VI) ............................................................................... 13
KẾT LUẬN ...................................................................................................................................... 14


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Kí hiệu các VLHP chế tạo được ........................................................................................ 4
Bảng 2.2: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir ......................................................... 10
Bảng 2.3:Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir .......................................................... 11
Bảng 2.5: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir ......................................................... 13
Bảng 2.6: Kết quả xử lí Mn(II), Cr(VI) trong nước thải bằng VLHP M3 ....................................... 14

iv

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh của VLHP M3 vào pH5
Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da cam của VLHP M3 vào pH5
Hình 2.3: Sự phụ thuộc của hiệu suất

hấp phụ metylen xanh của VLHP N3 vào pH ..................... 5

Hình 2.4: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấpphụ metyl da cam của VLHP N3vào pH ........................... 5
Hình 2.5: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) của VLHP M3 ...................................... 6
Hình 2.6: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của VLHP M3 ...................................... 6
Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Cr(VI) của VLHP N3 ............. 6
Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Mn(II) của VLHP N3 ............. 6
Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào thời gian ............. 7
Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da cam vào thời gian ........... 7
Hình 2.11: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấpphụ metylen xanh vào thời gian ...................................... 7
Hình 2.12: Sự phụ thuộc của hiệu suấthấp phụ metyl da cam vào thời gian ...................................... 7
Hình 2.13: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) ................................................... 8
Hình 2.14: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) ................................................... 8
Hình 2.15: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Cr(VI) của VLHP N3 .. 9
Hình 2.16: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Mn(II) của VLHP N3 .. 9
Hình 2.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metylen xanh ......................... 9
Hình 2.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metylen xanh ......................... 9
Hình 2.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metyl da cam........................ 10
Hình 2.20: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metyl da cam ....................... 10
Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metylen xanh ....................... 10
Hình 2.22: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metylen xanh ................................................. 10
Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metyl da cam......................... 11
Hình 2.24: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metyl da cam ................................................. 11

Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP M3 đối với Mn(II) ............................ 12
Hình 2.26: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Mn(II) ............................................................ 12
Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP M3 đối với Cr(VI) ............................ 12
Hình 2.28: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Cr(VI) ............................................................ 12
Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP N3 đối với Cr(VI) .......................................... 13
Hình 2.30: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của VLHP N3 đối với Cr(VI) ........................................... 13
Hình 2.31: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP N3 đối với Mn(II) .......................................... 13
Hình 2.32: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của VLHP N3 đối với Mn(II) ........................................... 13


v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT

Từ viết tắt

Từ nguyên gốc

1

BET

Brunauer-Emmet-Teller

2

SEM

Hiển vi điện tử quét

3

VLHP

Vật liệu hấp phụ

4

XRD

X Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X)

5

QCVN

6

BTNMT

Quy chuẩn Việt Nam
Bộ tài nguyên môi trường


vii

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung:

Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau – Thái Nguyên và thử
nghiệm xử lý môi trường.
- Mã số: ĐH2014-TN-04-08
- Chủ nhiệm đề tài: TS. Vũ Thị Hậu
- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: 24 tháng

2. Mục tiêu:
- Chế tạo được vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau
- Nghiên cứu cấu trúc, hình thái học, diện tích bề mặt riêng của vật liệu bằng các phương
pháp vật lý hiện đại như X-ray, BET, TEM…
- Đánh giá được khả năng xử lí một số ion kim loại nặng và hợp chất hữu cơ của các vật liệu
chế tạo được.

3. Tính mới và sáng tạo:
Chế tạo các mẫu vật liệu 2 thành phần Fe, Mn và Fe, Ni cũng như sử dụng các vật liệu này
để hấp phụ các ion kim loại nặng, các chất hữu cơ đã được nghiên cứu từ lâu và khá phổ biến.
Trong đề tài này tác giả đã chế tạo một số mẫu vật liệu hấp phụ cũng có chứa 2 thành phần chính
như trên, nhưng Fe được lấy từ quặng sắt có ngay trên địa bàn tỉnh- quặng sắt Trại Cau Thái
Nguyên với mục đích là làm giảm chi phí cho quá trình xử lý nguồn nước bị ô nhiễm. Ngoài ra, kết
quả nghiên cứu của đề tài còn góp phần làm phong phú thêm kho tàng vật liệu hấp phụ và ứng
dụng của quặng sắt.

4. Kết quả nghiên cứu:
- Đã xác định thành phần hoá học chính của quặng sắt Trại Cau-Thái Nguyên.
- Đã chế tạo 2 mẫu VLHP: 1mẫu có chứa Mn, 1 mẫu có chứa Ni đi từ nguyên liệu ban đầu
là quặng sắt Trại Cau - Thái Nguyên. Khả năng hấp phụ của các mẫu VLHP chế tạo được là M1,
M2, M3 (chứa Mn) và N1, N2, N3 (chứa Ni) đối với metylen xanh và metyl da cam; Cr(VI) và
Mn(II) đều cao hơn nguyên liệu nhiều lần. Trong đó mẫu VLHP M3, N3 cho hiệu suất hấp phụ cao
nhất.

- Khảo sát được một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo VLHP M3 như thời gian
nung, nhiệt độ nung. Kết quả cho thấy để thu được VLHP M3 chứa Mn ở dạng đơn pha MnO2 cần
nung mẫu ở 2000C trong 2 giờ. Các mẫu N1, N2, N3 đều được nung ở 300oC trong 2 giờ.
- Đã xác định một số đặc trưng của mẫuVLHP M3 như diện tích bề mặt riêng là 16,7m2/g,
Mn tồn tại trong mẫu ở dạng đơn pha MnO2 mang mã số 42-1316, điểm đẳng điện của VLHP M3 là
pI=5,5; mẫu VLHP N3 có diện tích bề mặt riêng là 86,49m2/g, Ni tồn tại trong mẫu ở dạng đơn pha
NiO mang mã số 03-065-2901, điểm đẳng điện của VLHP N3 là pI=6,3.


viii

- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ metylen xanh, metyl da cam;
Cr(VI), Ni(II) của VLHP M3, N3bằng phương pháp hấp phụ tĩnh, kết quả thu được như sau:
+ pH tốt nhất cho sự hấp phụ của VLHP N3 đối với metylen xanh là ở khoảng: pH=7, metyl da
cam là pH=1,5, Cr(VI) là pH=3 ÷ 4; Mn(II) là pH= 5 ÷ 6 ; pH tốt nhất cho sự hấp phụ của VLHP M3
đối với metylen xanh là ở khoảng pH= 7, metyl da cam là pH=1,5; Cr(VI), Mn(II) là pH =3 ÷ 4.
+ Đối với VLHP N3: Thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với metylen xanh là 60 phút, metyl da
cam là 120 phút; Cr(VI) là 45 phút, Mn(II) là 60 phút. Đối với VLHP M3: Thời gian đạt cân bằng hấp
phụ đối với metylen xanh là 60 phút, metyl da cam là 60 phút; Cr(VI) là 60 phút, Mn(II) là 120phút.
+ Khi nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đầu metylen xanh và metyl da cam, Cr(VI), Mn
(II) đến quá trình hấp phụ thấy khi nồng độ metylen xanh, metyl da cam, Cr(VI), Mn(II) tăng thì
dung lượng hấp phụ tăng, hiệu suất hấp phụ giảm.
+ Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác định được
dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP N3 đối với metylen xanh là qmax= 28,57(mg/g), metyl da
cam là: qmax= 45,45(mg/g); Cr(VI) là qmax= 6,9 (mg/g); Mn là qmax=7,5 (mg/g); đối với VLHP M3
metylen xanh là qmax= 48,08(mg/g), metyl da cam là: qmax= 101,01(mg/g); Cr(VI) là qmax=4,7
(mg/g); Ni (II) là qmax= 4,9 (mg/g).
- Dùng VLHP M3 chế tạo được xử lý các mẫu nước thải chứa từng ionCr(VI) của Nhà máy
khoá Việt Tiệp, ion Mn(II) được lấy ở xã Thông Huề, huyện Trùng Khánh - Cao Bằng. Mẫu
VLHP N3 xử lý nước thải metylen xanh, metyl da cam lấy từ các cơ sở sản xuất của làng nghề dệt

nhuộm Vạn Phúc- Hà Đông - Hà Nội. Kết quả cho thấy, sau hấp phụ hai lần nồng độ Cr(VI),
Mn(II); metylen xanh, metyl da cam đã đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải đổ vào các khu
vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo QCVN 24:2009/BTNMT.

5. Sảnphẩm:
5.1. Sản phẩm khoa học:
1. Vũ Thị Hậu, Hoàng Thị Thu Dung (2016), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI), Mn(II) của
vật liệu hấp phụ chế tạo từ quặng sắt Trại Cau –Thái Nguyên ”, Tạp chí Khoa học & Công
nghệ Đại học Thái Nguyên, 147(2), tr. 41-47.
2. Vũ Thị Hậu, Nguyễn Thị Thương (2016), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, metyl
da cam của vật liệu hấp phụ chế tạo từ quặng sắt Trại Cau –Thái Nguyên ”, Tạp chí Khoa
học & Công nghệ Đại học Thái Nguyên, 155(10), tr. 9-15.
3. Vũ Thị Hậu (2016), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, metyl da cam, metyl đỏ của
quặng sắt biến tính bởi niken oxit”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Thái Nguyên
(đã nhận đăng trong kế hoạch xuất bản tập 159 số14 năm 2016).
5.2. Sản phẩm đào tạo:
1. Hoàng Thị Thu Dung (2014), Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của quặng
sắt biến tính và thử nghiệm xử lý môi trường, Luận văn Thạc sĩ trường Đại học Sư phạm, Đại học
Thái Nguyên.


ix

2. Nguyễn Thị Thương (2015), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau - Thái
Nguyên và khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của vật liệu hấp phụ,
Luận văn Thạc sĩ trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
3. Nguyễn Thị Nguyệt (2016), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam và
metyl đỏ của quặng sắt biến tính và thử nghiệm xử lý môi trường”, Luận văn Thạc sĩ trường
Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
4. Phạm Hương Giang (2014), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) của quặng sắt Trại Cau –

Thái Nguyên biến tính, Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, trường Đại học Sư phạm, Đại
học Thái Nguyên.
5. Nguyễn Thị My (2014), Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen của quặng sắt Trại Cau –
Thái Nguyên biến tính, Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, trường Đại học Sư phạm, Đại
học Thái Nguyên.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả
nghiên cứu:
Kết quả của đề tài có thể ứng dụng để xử lí mẫu nước bị ô nhiễm chất màu của công nghiệp
dệt nhuộm và bị ô nhiễm kim loại nặng.
Ngày 28 tháng 12 năm 2016
Tổ chức chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

TS. Vũ Thị Hậu


x

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:
Project title: Research adsorbent manufactured from Trai Cau - Thai Nguyen iron ore and
environmental treatment trials.
Code number: DH2014-TN-04-08
Coordinator: PhD. Vu Thi Hau
Implementing institution: Thai Nguyen University of education
Duration: 24 months.

2. Objectives:
- Production of adsorbent was from iron ore Trai Cau
- Look at the structure, morphology, specific surface area of the material by the modern
physical methods such as X-ray, BET, TEM ...
- Assess the ability to handle a number of heavy metal ions and organic compounds of these
materials were manufactured.

3. Creativeness and innovativeness:
Production of 2-component materials form Fe, Mn and Fe, Ni and use of this material to
adsorb heavy metal ions, organic substances have been studied long and quite popular. In this
subject the author has made a number of adsorbent sample also contains two main ingredients as
above, but Fe is taken from iron ore in the province have now province- Thai Nguyen Trai Cau iron
ore for the purpose of reduce costs for processing contaminated water sources. In addition, the
findings of the research also contributes to enriching the treasure adsorbent and applications of iron
ore.

4. Research results:
- Has determined the chemical composition of iron ore Trai Cau-Thai Nguyen
- Has produced 2 adsorbent samples: 1 sample containing Mn, 1 sample containing Ni away
from the starting material was iron ore Trai Cau - Thai Nguyen. Adsorption capacity of the
adsorbent samples were fabricated as M1, M2, M3 (containing Mn) and N1, N2, N3 (Ni contained)
for methylene blue and methyl orange; Cr (VI) and Mn (II) are several times higher than raw
material. In which form adsorbent M3, N3 for highest adsorption performance.
- Surveys have been a number of factors affecting the adsorbent manufactured M3 as the
incubation period, the calcination temperature. The results showed that to obtain adsorbent
containing Mn in the form of single M3 MnO2 phase to heating samples at 2000C for 2 hours.
Samples N1, N2, N3 are baked at 300oC for 2 hours.
- Has identified a number of characteristics of the sample as M3 adsorbent surface area was
separate 16,7m2/g, Mn exists in the form of single-phase sample code MnO2 bring 42-1316,

xi

isoelectric point adsorbent of M3 is pI = 5.5. N3 adsorbent samples with specific surface area was
86,49m2/ g, Ni exists in the form of single-phase sample code NiO bring 03-065-2901, isoelectric
point of adsorbent N3 was pI = 6.3
- The survey has a number of factors affecting the adsorption process methylene blue, methyl
orange; Cr (VI), Ni (II) of the adsorbent M3, N3 adsorption method, the results obtained are as
follows:
+ The best pH for the adsorption of the adsorbent to methylene blue N3 is at about pH = 7,
methyl orange is pH = 1.5, Cr (VI) is pH = 3 ÷ 4; Mn (II) is pH = 5 ÷ 6; The best pH for the
adsorption of adsorbent dvat M3 for methylene blue is at about pH 7, methyl orange is pH = 1.5; Cr
(VI), Mn (II) is pH = 3 ÷ 4.
+ For adsorbent N3: Time to reach adsorption equilibrium for 60 minutes methylene blue,
methyl orange is 120 minutes; Cr (VI) is 45 minutes, Mn (II) is 60 minutes. For adsorbent M 3:
Time to reach adsorption equilibrium for 60 minutes methylene blue, methyl orange is 60 minutes;
Cr (VI) is 60 minutes, Mn (II) 120 minutes.
+ When studying the effects of methylene blue and the first concentration of methyl orange,
Cr (VI), Ni (II) adsorption process when the concentration of methylene blue shows, methyl
orange, Cr (VI), Ni (II) increase the adsorption capacity increased, decreased absorption efficiency.
+ Describe the process of adsorption in the model Langmuir adsorption isotherm was
determined the maximum adsorption capacity of methylene blue VLHP N3 for qmax = 28.57 (mg/g),
methyl orange ware: qmax = 45.45 (mg/g); Cr (VI) was qmax = 6.9 (mg/g); Mn was = 7.5 (mg/g); M3
methylene blue for qmax = 48.08 (mg/g), methyl orange ware: qmax = 101.01 (mg/g); adsorbent
materials Cr (VI) was qmax = 4.7 (mg/g); Ni (II) was qmax = 4.9 (mg/g).
+ Use adsorbent materials M3 processor built wastewater samples containing each ion Cr
(VI) of the Czech factory Vietnam course, ion Mn (II) was taken in Thong Hue communes and
districts of Trung Khanh - Cao Bang. VLHP sample N3 wastewater treatment methylene blue,
methyl orange taken from the production facilities of Van Phuc village, Ha Dong Textile dyeing Hanoi. Results showed that, after adsorption twice the concentration Cr (VI), Mn (II); methylene
blue, methyl orange reached the permissible standards for waste water flowing into the area for

water supply activities under NTR 24: 2009 / BTNMT.

5. Products:
5.1. Scientific results:
1. Vu Thi Hau, Hoang Thi Thu Dung (2016), "Study on adsorption capacity of Cr (VI), Mn (II) of
the adsorbent manufactured from iron ore -Thai Nguyen Trai Cau", Journal Science &
technology Thai Nguyen University, 147(2), pp. 41- 47.
2. Vu Thi Hau, Nguyen Thi Thuong (2016), "Study on adsorption capacity of methylene blue,
methyl orange of the adsorbent manufactured from iron ore -Thai Nguyen Trai Cau",
Journal of Science & Technology Thai Nguyen University, 155(10), pp. 9-15.


xii

3. Vu Thi Hau (2016), “Research adsorption capacity methylene blue, methyl orange, methyl red
iron ore by nickel oxide denatured", Journal of Science & Technology Thai Nguyen
University (got published).
5.2 . Training results:
1. Hoang Thi Thu Dung (2014), Research on ion adsorption capacity of Cr (VI), Ni (II), Mn (II)
denaturation of iron ore processing and environmental tests, Master Thesis, College of
education, Thai Nguyen University.
2. Nguyen Thi Thuong (2015), Research adsorbent manufactured from iron ore Trai Cau - Thai
Nguyen and survey adsorption capacity methylene blue, methyl orange of adsorbent, Master
Thesis, College of education, Thai Nguyen University.
3. Nguyen Thi Nguyet (2016), Research adsorption capacity methylene blue, methyl orange and
methyl red-modified iron ore processing and environmental tests, Master Thesis, College of
education, Thai Nguyen University.
4. Pham Huong Giang (2014), Research adsorption capacity of Cr (VI) of iron ore Trai Cau - Thai
Nguyen denatured, Scientific research for student, College of education, Thai Nguyen
University.

5. Nguyen Thi My (2014), Research methylene blue adsorption capacity of iron ore Trai CauThai
Nguyen denatured, Scientific research for student, College of education, Thai Nguyen
University.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results:
The results of the research can be applied to process water samples contaminated by
industrial pigment dyeing and heavy metal contamination.


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vấn đề môi trường có liên quan chặt chẽ đến đời sống và sự phát triển của con người. Xã hội
muốn phát triển bền vững thì không thể không quan tâm tới bảo vệ môi trường và nghiên cứu xử lí
môi trường.
Thuốc nhuộm hữu cơ là một trong những hóa chất gây độc môi trường sống của sinh vật
dưới nước, làm ô nhiễm nặng nguồn nước. Do có tính tan cao, các thuốc nhuộm là nguồn ô nhiễm
nước và có thể thấy điều đó qua nước thải công nghiệp. Việc thải nước thải có chứa thuốc nhuộm
chưa qua xử lí vào các nguồn nước tự nhiên như sông, suối, ao, hồ… sẽ làm nhiễm độc các sinh vật
sống dưới nước, làm mất mỹ quan môi trường.
Bên cạnh nguồn nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ thì các hoạt động khai thác mỏ, công
nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện, lọc hóa dầu ... cũng tạo ra các nguồn ô nhiễm môi
trường nước chứa các kim loại nặng như Cu, Zn, Pb, Ni, As... Những chất này có liên quan trực
tiếp đến sự biến đổi gây ung thư cho con người cũng như ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường
dù chỉ ở hàm lượng nhỏ. Do đó, nghiên cứu tách các ion kim loại nặng và hợp chất hữu cơ độc hại
từ các nguồn nước bị ô nhiễm là vấn đề quan trọng nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thu hút sự
quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Có rất nhiều phương pháp xử lí nước thải có chứa phẩm nhuộm, trong đó hấp phụ là một
trong những phương pháp hóa lý phổ biến và mang lại hiệu quả cao. Nhiều loại chất hấp phụ khác

nhau được biết đến trong ứng dụng này như than hoạt tính, zeolit, tro than, chitin và chitosan, v.v...
Nghiên cứu tìm ra vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên, giá thành hợp lí vẫn luôn là mảnh đất
chờ đợi của các nhà khoa học.
Việt Nam là một trong những quốc gia giàu khoáng sản, đặc biệt là quặng sắt. Chúng được
sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như luyện gang thép, nấu thủy tinh, pin khô…Tuy nhiên, việc
nghiên cứu sử dụng chúng làm vật liệu hấp phụ còn chưa được quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ
những lý do đó, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại
Cau – Thái Nguyên và thử nghiệm xử lý môi trường”
2. Mục đích nghiên cứu
- Chế tạo được vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau
- Nghiên cứu cấu trúc, hình thái học, diện tích bề mặt riêng của vật liệu bằng các phương
pháp vật lý hiện đại như X-ray, BET, TEM…
- Đánh giá được khả năng xử lí một số ion kim loại nặng và hợp chất hữu cơ của các vật liệu chế
tạo được.
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
Môi trường nước bị ô nhiễm kim loại nặng và chất hữu cơ độc hại


2

3.2. Đối tượng nghiên cứu
- Quặng sắt lấy ở mỏ quặng sắt Trại Cau – Thái Nguyên.
- Một số hợp chất hữu cơ như metylen xanh, metyl da cam.
- Một số ion kim loại nặng như Cr(VI), Mn(II).
4. Giả thuyết khoa học
Hiện nay, chi phí cho vấn đề xử lý môi trường nước bị ô nhiễm rất tốn kém. Nếu bằng cách
sử dụng chất hấp phụ chế tạo từ quặng sắt Trại Cau - nguồn khoáng sản khá phong phú về trữ
lượng có ngay trên địa bàn tỉnh- thì giá thành của quá trình chi phí dùng cho ván đề xử lý nguồn
nước bị ô nhiễm giảm đi rất nhiều.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Chế tạo vật liệu hấp phụ có tỉ lệ mol Fe (từ quặng sắt Trại Cau- Thái Nguyên) và Mn hoặc
Ni (từ hóa chất) theo một số tỉ lệ 3:1; 2:1; 3:2 theo phương pháp kết tủa.
- Nghiên cứu một số đặc trưng hóa lý của nguyên liệu và vật liệu hấp phụ bằng các phương
pháp: ghi phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp hấp phụ đa phân tử (BET), phương pháp hiển vi
điện tử quét (SEM).
- Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ
- Thử khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ đối với mẫu nước thải thực chứa metylen xanh,
metyl da cam, Cr(VI), Mn(II).
6. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ quặng sắt Trại Cau – Thái Nguyên. Nghiên cứu đặc trưng
của vật liệu chế tạo được bằng một số phương pháp vật lý hiện đại.
- Nghiên cứu khả năng xử lý một số hợp chất hữu cơ và ion kim loại nặng của các vật liệu chế
tạo được.
7. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kết tủa để chế tạo các vật liệu.
- Các phương pháp phân tích, đánh giá vật liệu: Phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp
nhiễu xạ tia X, phương pháp hiển vi điện tử truyền qua, phương pháp đo diện tích bề mặt riêng.
- Phương pháp phân tích nồng độ của các chất hữu cơ và ion kim loại: phương pháp UV-Vis,
phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử.
8. Cấu trúc đề tài
Ngoài phần mở đầu và kết luận nội dung đề tài được chia làm 2 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2. Thực nghiệm, kết quả và thảo luận


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm
1.2. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Mn(II)
1.3. Phương pháp chế tạo vật liệu
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng chế tạo vật liệu theo phương pháp kết tủa
1.4. Tiềm năng quặng sắt của Việt Nam
1.5. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
1.6. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, metyl da cam và Cr(VI), Mn(II)
1.6.1. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh, metyl da cam
Nhóm nghiên cứu của Ghosh đã tiến hành chế tạo vật liệu hấp phụ từ cao lanh. Nghiên cứu
này cho thấy cao lanh có thể có hiệu quả trong việc loại bỏ metylen xanh ở nồng độ tương đối thấp
từ môi trường nước.
Gurses và các cộng sự nghiên cứu việc loại bỏ metylen xanh bằng đất sét và quan sát thấy
rằng khả năng hấp phụ metylen xanh của đất sét giảm khi nhiệt độ tăng. Sự hấp phụ này có thể đạt
cân bằng hấp phụ sau 1 giờ.
Nhóm tác giả khác đã nghiên cứu cơ chế hấp phụ metylen xanh bằng bã chè và cho thấy pH
tối ưu cho sự hấp phụ là 8, dung lượng cực đại hấp phụ qmax=178,57 mg/g. Tác giả Ngô Mai Việt
nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh và metyl da cam bằng vật liệu đá ong biến tính. Kết
quả cho thấy pH tối ưu cho sự hấp phụ metylen xanh của vật liệu đá ong biến tính là 7, của metyl
da cam là 1, thời gian đạt cân bằng hấp phụ của cả metylen xanh và metyl da cam là 150 phút và
được mô tả khá tốt theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir.
Tác giả Lê Hữu Thiềng nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh và metyl da cam bằng
vật liệu bã mía biến tính. Kết quả được mô tả khá tốt theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir.
Một số tác giả cũng tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam trên các
loại vật liệu hấp phụ khác nhau như: vỏ trấu, sợi cacbon và sợi đay, vỏ cam… Kết quả thu được cho
thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu hấp phụ đối với metylen xanh, metyl da cam cho hiệu suất khá
cao.
1.6.2. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ Cr(VI), Mn(II)
Một tác giả ở Ấn Độ đã sử dụng vật liệu được chế tạo từ lá Neem (một loại lá phổ biến ở Ấn
Độ) để hấp phụ ion Cr(VI) có trong nước thải công nghiệp bằng phương pháp hấp phụ. Từ quá
trình quan sát và tiến hành thực nghiệm đã cho thấy vật liệu hấp phụ chế tạo từ lá Neem được sử

dụng thành công để hấp phụ ion Cr(VI) với hiệu suất đạt được tới 85%. Hay với đề tài nghiên cứu
loại bỏ ion Mn(II) trong dung dịch nước bằng phương pháp hấp phụ khi sử dụng vật liệu hấp phụ
chế tạo được là than hoạt tính có nguồn gốc từ một loại hạt có tên Ziziphus spina của nhóm tác giả
khác. Vật liệu chế tạo được có diện tích bề mặt là 914,23m2/g. Tác giả đã mô tả các trạng thái cân


4

bằng hấp phụ theo mô hình Langmuir và Freundlich xác định được dung lượng hấp phụ cực đại đối
với quá trình hấp phụ Mn(II) của vật liệu hấp phụ là 172mg/g.
Ở Việt Nam cũng có nhiều tác giả nghiên cứu hấp phụ kim loại nặng bằng nhiều vật liệu
khác nhau. Tác giả Lê Hữu Thiềng đã nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng: Cr(VI),
Cu(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) của vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thông qua quá trình xử lí hóa
học bằng natrihidroxit và axit xitric. đã khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ
các ion trên của vật liệu chế tạo và mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ đối các ion kim loại
Cr(VI) là 7,4mg/g, Cu(II) là 7,67mg/g, Mn(II) là 3,04mg/g, Ni(II) là 3,44mg/g, Pb(II) là 32,36mg/g.
Nhìn chung, việc nghiên cứu tìm ra các vật liệu có khả nảng hấp phụ tốt ở điều kiện thường,
giá thành rẻ vẫn là mảnh đất chờ đợi của các nhà khoa học.
1.8. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu:
Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD); Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)
CHƯƠNG 2
THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
2.2. Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu được sử dụng trong đề tài này là quặng sắt (52% Fe) lấy ở mỏ quặng sắt Trại Cau tỉnh Thái Nguyên (kí hiệu là NL) được rửa sạch bằng nước cất, sấy khô, rồi nghiền nhỏ bằng máy
nghiền bi, phân loại hạt với kích thước d ≤ 63 µm.
2.3. Chế tạo một số mẫu vật liệu hấp phụ
Bảng 2.1: Kí hiệu các VLHP chế tạo được
Tỉ lệ mol Ni:Fe

2: 3

1:2

1: 3

Kí hiệu VLHP chứa Ni

M1

M2

M3

Kí hiệu VLHP chứa Mn

N1

N2

N3

2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ
2.5. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của NL và các mẫu VLHP chế tạo được
Kết quả nghiên cứu cho thấy trong cùng điều kiện, khả năng hấp phụ của M1, M2, M3, N1, N2,
N3 đều cao hơn nguyên liệu, điều này cho thấy hiệu quả của việc đưa mangan, niken vào nguyên
liệu để có VLHP đã làm tăng đáng kể khả năng hấp phụ. Trong đó mẫu M3,N3 cho dung lượng và
hiệu suất hấp phụ cao nhất, do đó chúng tôi chọn M3, N3 là VLHP cho các thí nghiệm tiếp theo.
2.6. Một số đặc trưng của VLHP M3, N3

2.6.1. Thành phần pha của VLHP M3,N3
Kết quả cho thấy trên giản đồ XRD của VLHP M3 có Goethite - FeO(OH) và Nickel Oxide
– NiO mang mã số 03-065-2901; trên giản đồ XRD của VLHP N3 có Goethite - FeO(OH) và pha
chứa Mn đưa vào mẫu, tồn tại ở dạng đơn pha MnO2 với mã số là 42-1316.


5

2.6.2. Diện tích bề mặt riêng
Kết quả đo diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET của mẫu VLHP M3 là 86,49 m²/g;
mẫu N3 là 16,7 m²/g
2.6.3. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được
Xác định được điểm đẳng điện của VLHP M3 là pI =6,3; điểm đẳng điện của VLHP N3 là pI
=5,5.
2.7. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam,
Cr(VI), Mn(II) của VLHPM3, N3
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH
2.7.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của
VLHP M3, N3
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam
của VLHP M3, N3 được chỉ ra ở hình 2.1, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4
100

90

90

H (%)

H (%)

100

80
70

80
70
60

60

50

50
2

3

4

5

6

7

8

9

1

10

pH

2

3

4

5

6

7

8

9

pH

Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của
hiệu suất hấp phụ metylen xanh của VLHP
M3 vào pH

Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu

suất hấp phụ metyl da cam của VLHP M3 vào pH

100

100

90

90
80

80

70
70

11,1

9,02

8

7,1

6,1

5,11

4,01

3,02

2,02

60

10…

60

Hình 2.3: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ
metylen xanh của VLHP N3 vào pH

50

Hình 2.4: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấpphụ metyl
da cam của VLHP N3vào pH

Từ kết quả nghiên cứu trên chúng tôi lựa chọn pH của các dung dịch metylen xanh là 7, của
metyl da cam là 2 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo trên cả hai VLHP M3, N3.


6

100

100

80

80
H%

H%

2.7.1.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI), Mn(II) của VLHP M3, N3

60

60

40

40

20

20
0

0
0

1

2

3

4

5

pH

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

pH

Hình 2.5: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất
hấp phụMn(II) của VLHP M3

Hình 2.6: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất
hấp phụ Cr(VI) của VLHP M3

Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của

Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH

pH đến quá trình hấp phụ Cr(VI) của VLHP

đến quá trình hấp phụ Mn(II) của VLHP N3

N3
Từ kết quả nghiên cứu trên cho phép chúng tôi lựa chọn pH của các dung dịch Cr(VI) là khoảng
pH = 3 ÷ 4 , của Mn(II) là khoảng pH = 3 ÷ 4 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo trên cả hai VLHP
M3, N3.
2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP
2.7.2.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của VLHP
M3
Tiến hành thí nghiệm với khối lượng VLHP M3 = 0,3g đối với metylen xanh; = 0,2g đối với
metyl da cam. Thể tích dung dịch metylen xanh hoặc metyl da cam là 25ml. Dung dịch metylen
xanh có nồng độ đầu là 196,24 mg/l. Dung dịch metyl da cam có nồng độ đầu là 203,73 mg/l. pH
của dung dịch metylen xanh được điều chỉnh đến pH~7,0; pH của dung dịch metyl da cam được
điều chỉnh đến pH~2,0 . Đem lắc trên máy lắc trong các thời gian 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180
phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút, sau đó xác định nồng độ còn lại của
các dung dịch sau hấp phụ. Kết quả được trình bày ở hình 2.9, 2.10.

8


7

100

90

80

H (%)

100

60

H (%)

80

40

70

20

60

0

15 30 45 60 90 120 150 180

5

15 30 45 60 90 120 150 180

t (phút)
Hình2.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của
hiệu suất hấpphụ metylen xanh vào thời gian

t (phút)
Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu
suất hấp phụ metyl da cam vào thời gian

Nhận xét:Từ kết quả thu được ở hình 2.9; 2.10 ta thấy khi tăng thời gian hấp phụ thì hiệu suất
hấp phụ tăng, đến một thời điểm nhất định khi tăng thời gian hấp phụ thì hiệu suất hấp phụ tăng lên
không đáng kể. Cụ thể như sau: trong khoảng 15  120 phút hiệu suất hấp phụ metylen xanh, metyl
da cam tăng tương đối nhanh, tăng theo quy luật gần như tuyến tính và dần ổn định trong khoảngthời
gian 120  180 phút. Do vậy, chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với metylen xanh,
metyl da cam là 120 phút. Kết quả này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
2.7.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam
của VLHP N3
Tiến hành thí nghiệm với khối lượng VLHP = 0,2g; Thể tích dung dịch metylen xanh hoặc
metyl da cam là 25ml có nồng độ đầu lần lượt là 111,28; 106,23 mg/l. pH của các dung dịch
metylen xanh, metyl da cam được điều chỉnh lần lượt đến pH~7,0; 2,0. Đem lắc trên máy lắc trong
các thời gian 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180 phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) với tốc độ lắc 200
vòng/phút, sau đó xác định nồng độ còn lại của các dung dịch sau hấp phụ.
98

100

96

95

94

90

H(%)

92

H(%)

90
88
86

85

80
75

84

70

82
15 30 45 60 90 120 150 180
t(phút)

Hình2.11: Sự phụ thuộc của hiệu suất

hấpphụ metylen xanh vào thời gian

15

30

45

60

90 120 150 180

t(phút)

Hình 2.12: Sự phụ thuộc của hiệu suấthấp phụ
metyl da cam vào thời gian

Nhận xét: Từ hình 2.11 và 2.12 biểu diễn sự phụ của hiệu suất hấp phụ metylen xanh, metyl
da cam vào thời gian đều có dạng tương tự nhau. Cụ thể như sau:


8

Trong khoảng 15  60phút hiệu suất hấp phụ metylen xanh tăng tương đối nhanh,tăng theo
quy luật gần như tuyến tính và dần ổn định trong khoảng thời gian 60  180phút. Do vậy, chúng
tôi chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với metylen xanhlà 60phút. Kết quả này được sử dụng
cho các thí nghiệm tiếp theo.
Trong khoảng trong 15  120 phút hiệu suất hấp phụ metyl da cam tăng tương đối nhanh từ
75,05  95,37% và dần ổn định trong khoảng thời gian 120  180phút. Do vậy, chúng tôi chọn thời
gian đạt cân bằng hấp phụ metyl da cam là 120 phút. Kết quả này được sử dụng cho các thí nghiệm

tiếp theo.
2.7.2.3. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Cr (VI), Mn (II) của VLHP M3, N3
Tiến hành thí nghiệm với khối lượng VLHP M3= 0,5g và 25mL dung dịch Mn(II), Cr(VI) có
nồng độ đầu lần lượt là 53,70mg/L, 51,04mg/L. Đem lắc trên máy lắc trong khoảng thời gian từ 5 ÷
240 phút và tốc độ lắc 300 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC). Sau đó, lọc bỏ phần rắn và xác
định nồng độ còn lại của ion Mn(II), Cr(VI) trong dung dịch sau khi hấp phụ với các khoảng thời
gian khảo sát khác nhau.

100
90
80
70
60
50
40
30
20

90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40

H%

H%

Đối với sự hấp phụ Mn(II): Kết quả được trình bày hình 2.13, 2.14.

0

20

40

60

80
100
Thời gian (phút)

120

140

Hình 2.13: Ảnh hưởng của thời gianđến hiệu
suất hấp phụ Mn(II)

0

10

20

30

40

50

60
70
80
Thời gian (phút)

90

100

Hình 2.14: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu
suất hấp phụ Cr(VI)

* Nhận xét: Từ kết quả ở hình 2.13 cho ta thấy đối với Mn(II)trong khoảng thời gian
khảo sát từ 5 ÷ 120 phút, hiệu suất hấp phụ của VLHP M 3 đều tăng theo thời gian. Từ 5 ÷ 60
phút hiệu suất hấp phụ tăng nhanh. Từ 60 ÷ 120 phút hiệu suất hấp phụ tăng chậm và dần ổn
định (quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng). Do đó chúng tôi chọn thời gian 60 phút để tiến hành
các nghiên cứu tiếp theo đối với sự hấp phụ ion Mn(II).
Từ kết quả ở hình 2.14 cho ta thấy đối với Cr(VI) trong khoảng thời gian khảo sát từ 5 ÷ 90
phút, hiệu suất hấp phụ của VLHP M3 đều tăng theo thời gian. Từ 5 ÷ 45 phút hiệu suất hấp phụ
tăng nhanh. Từ 45 ÷ 90 phút hiệu suất hấp phụ tăng chậm và dần ổn định Do đó chúng tôi chọn
thời gian 45 phút để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo đối với sự hấp phụ ion Cr(VI).
Kết quả ảnh hưởng của thời gian đối với sự hấp phụ Cr(VI), Mn(II) của VLHP N3 được chỉ
ra ở hình 2.15, 2.16

9

Hình 2.15: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của
thời gian đến quá trình hấp phụ Cr(VI) của
VLHP N3

Hình 2.16: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của
thời gian đến quá trình hấp phụ Mn(II) của
VLHP N3

Nhận xét: Từ kết quả hình 2.15. 2.16 cho thấy:
Đối với Cr(VI): Trong khoảng thời gian khảo sát từ 5 ÷ 120 phút, dung lượng hấp phụ của
VLHP đều tăng theo thời gian. Từ 5÷60 phút dung lượng hấp phụ tăng nhanh. Từ 60 đến 120 phút
tăng chậm và dần ổn định. Do đó chúng tôi chọn thời gian 60 phút để tiến hành các nghiên cứu tiếp
theo đối với sự hấp phụ ion Cr(VI).
Đối với Mn(II): Trong khoảng thời gian khảo sát từ 30 ÷ 240 phút, dung lượng hấp phụ của
VLHP tăng theo thời gian. Từ 30÷120 phút dung lượng hấp phụ tăng nhanh. Từ 140, 150 đến 180,
240 phút tăng chậm và dần ổn định. Do đó chúng tôi chọn thời gian 120 phút để tiến hành các
nghiên cứu tiếp theo đối với sự hấp phụ ion Mn(II).
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP M3, N3
2.7.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của
VLHP M3
Tiến hành các điều kiện thí nghiệm tương tự như mục 2.7.2.1 về khối lượng VLHP M3, thể
tích dung dịch metylen xanh, metyl da cam; tốc độ, nhiệt độ, thời gian; pH tối ưu đối với từng chất.
Dung dịch metylen xanh có nồng độ đầu thay đổi: 26,96; 53,64; 124,87; 152,62; 186,87; 237,14;
333,68; 374,27 mg/l. Dung dịch metyl da cam có nồng độ đầu thay đổi: 29,13; 60,21; 105,48;
152,57; 206,24; 257,68; 317,07; 414,93 mg/l.Sau đó xác định nồng độ metylen xanh, metyl da cam
sau hấp phụ.

Kết quả được trình bày trong hình 2.17 và 2.18; hình 2.19 và 2.20

20

3

y = 5,0549ln(x) + 3,3198
R² = 0,9923

10
0
0

20

40

Ccb (mg/l)

y = 0,0359x + 0,2961
R² = 0,9983

2

60

80

Hình 2.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir của VLHP đối với

metylen xanh

Ccb/q (g/l)

q (mg/g)

30

1
0
0

20

40

Ccb (mg/l)

60

80

Hình 2.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc
của Ccb/q vào Ccb đối với metylen xanh


10

40

2

y = 7,6832ln(x) + 7,9539
R² = 0,9789

y = 0,0222x + 0,1462
R² = 0,9972

1,5

30
20
10
0

0

50

100

Ccb (mg/l)

Ccb/q (g/l)

q (mg/g)

50

1

0,5
0
0

20

40

60

80

100

Ccb (mg/l)

Hình 2.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir của VLHP đối
với metyl da cam

Hình 2.20: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc
của Ccb/q vào Ccb đối với metyl da cam

Từ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của
VLHP M3, ta xác định được dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số b. Kết quả được trình bày
ở bảng 2.2
Bảng 2.2: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir
Metylen xanh

Metyl da cam

qmax(mg/g)

hằng số b

qmax(mg/g)

hằng số b

28,57

0,12

45,45

0,15

2.7.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da
cam của VLHP N3
Tiến hành các điều kiện thí nghiệm tương tự như mục 2.7.2.2về khối lượng VLHP N3, thể
tích dung dịch metylen xanh, metyl da cam; tốc độ, nhiệt độ, thời gian; pH tối ưu đối với từng chất.
Dung dịch metylen xanh có nồng độ đầu thay đổi: 52,67; 106,87; 157,42; 212,23; 232,12; 270,89;
321,67;402,93mg/l. Dung dịch metyl da cam có nồng độ đầu thay đổi: 64,08; 109,48; 122,57;
162,93; 291,68; 345,09; 462,94; 524,31mg/l. Sau đó xác định nồng độ metylen xanh, metyl da cam
sau hấp phụ. Kết quả được trình bày ở hình 2.21 và 2.22; 2.23 và 2.24
50
40
R² = 0,9951

Ccb/q(g/l)

q(mg/g)

30
20
10
0
0

20
40
Ccb(mg/l)

60

Hình 2.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir của VLHP đối với
metylen xanh

1,20
y = 0,0208x + 0,0826
1,00
R² = 0,997
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00
Ccb(mg/l)

Hình 2.22: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
đối với metylen xanh


11

120

1,5
R² = 0,9979

100

y = 0,0099x + 0,0606
R² = 0,9983

1

Ccb/q(g/l)

q(mg/g)

80
60
40
20

0,5
0

0
0

50

100
Ccb(mg/l)

150

Hình 2.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir của VLHP đối với metyl da cam

0

50
100
Ccb(mg/l)

150

Hình 2.24: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
đối với metyl da cam

Từ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ metylen xanh và metyl da cam
của VLHP, ta xác định được dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số b.
Bảng 2.3:Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir
Metylen xanh

Metyl da cam

qmax(mg/g)

hằng số b

qmax(mg/g)

hằng số b

48,08

0,25

101,01

0,16

Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy sự hấp phụ metylen xanh và của metyl da cam của
VLHP N3 được mô tả khá tốt theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Điều này được thể hiện
thông qua hệ số hồi quy của phương trình: R2>0,99.
2.7.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ ion Mn(II), Cr(VI) của
VLHP M3, N3
* Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ ion Mn(II), Cr(VI) của VLHP M3
Từ các kết quả thực nghiệm thu được khi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của các ion
Cr(VI),Mn(II) đến dung lượng hấp phụ của VLHP M3, chúng tôi tiến hành khảo sát cân bằng hấp
phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Kết quả được trình bày ở hình 2.25 và hình 2.26;
hình 2.27 và hình 2.28.

12

7

12
y = 1.5306Ln(x) - 0.3742

y = 0.1339x + 1.9846

10

2

R = 0.9973

Ccb/q(g/l)

5
4

2

R = 0.9958

8
6

3
2

4

1

2

0

0
0

20

40

60

80

0

20

40

60
Ccb(mg/L)

Ccb(mg/L)

Hình 2.25: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
của VLHPM3 đối với Mn(II)

6

80

Hình 2.26: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
đối với Mn(II)

y = 1.53Ln(x) - 0.5359

12

2

R = 0.9922
5

y = 0.1457x + 1.9523

10

Ccb/q(g/l)

q(mg/g)

q(mg/g)

6

4
3

2

R = 0.9982
8
6

2

4

1

2
0

0
0

20

Ccb(mg/L)

40

60

Hình 2.27: Đường đẳng nhiệt hấp phụLangmuir
của VLHP M3 đối với Cr(VI)

0

10

20

30

Ccb(mg/L)

40

50

60

Hình 2.28:Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
đối với Cr(VI)

Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q (g/L) vào Ccb (mg/L) đối với Mn(II), Cr(VI) tính
được các giá trị dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b như sau:
Bảng 2.4: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuircủa Mn(II) và Cr(VI)
Ion

Mn(II)

Cr(VI)

Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g)

7,468

6,863

Hằng số Langmuir b

0,066

0,078

*Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
mô tả khá tốt sự hấp phụ các ion Mn(II), Cr(VI) của VLHP M3, điều này được thể hiện qua hệ số
hồi qui của các phương trình đều lớn hơn 0,99 đối với Mn(II), Cr(VI).
* Ảnh hưởng của nồng độ đầu Mn(II), Cr (VI) đến khả năng hấp phụ của VLHP N3
Từ các kết quả thực nghiệm thu được khi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của các ion
Cr(VI),Mn(II) đến dung lượng hấp phụ của VLHP N3, chúng tôi tiến hành khảo sát cân bằng hấp
phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Kết quả được thể hiện ở các hình từ hình 2.29;
2.30; 2.31; 2.32


13

Hình 2.29: Đường đẳng nhiệt Langmuir của
VLHP N3 đối với Cr(VI)

Hình 2.30: Sự phụ thuộc Ccb/qvào Ccb của
VLHP N3 đối với Cr(VI)

Hình 2.31: Đường đẳng nhiệt Langmuir của
VLHP N3 đối với Mn(II)

Hình 2.32: Sự phụ thuộc Ccb/qvào Ccb của
VLHP N3 đối với Mn(II)

Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q (g/l) vào Ccb (mg/l) đối với Cr(VI), Mn(II) tính
được các giá trị dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b như sau:
Bảng 2.5: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir
Ion

Cr(VI)

Mn(II)

Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g)

4,666

4,918

Hằng số Langmuir b

0,085

0,048

2.8. Xử lý mẫu nước thải chứa Mn(II), Cr(VI)
Các mẫu nước thải chứa Cr(VI) lấy tại bể thải của Nhà máy khóa Việt Tiệp ở thị trấn Đông

Anh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nộichưa qua xử lý, nước thải Mn(II) lấy tại mỏ mangan ở bản
Khuông, xã Thông Huề, huyện Trùng Khánh - Cao Bằng .
Nước thải được lấy và bảo quản theo đúng TCVN 4574-88: Dụng cụ lấy mẫu: chai
polyetylen sạch; mẫu lấy xong được cố định bằng 5ml H2SO4 đặc.
Thực hiện sự hấp phụ ở nhiệt độ phòng (25  10 C); thời gian, pH, từng khối lượng VLHP tối
ưu với từng ion, lấy dung dịch sau hấp phụ lần một tiến hành thí nghiệm hấp phụ lần hai với VLHP
M3 mới. Xác định nồng độ Ccb1 và Ccb2 của các ion kim loại trong dung dịch sau hấp phụ.