Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ THÙY DUNG

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA
VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH
VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN – 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ THÙY DUNG

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA
VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH
VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG
Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Trà Hƣơng

THÁI NGUYÊN - 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật
liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường” là do bản thân
tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi
xin chịu trách nhiệm.
Thái nguyên, tháng 4 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thùy Dung

Xác nhận

Xác nhận

của Trƣởng khoa chuyên môn

của giáo viên hƣớng dẫn

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

PGS.TS. Đỗ Trà Hƣơng

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo trực
tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học, các
thầy cô Phòng Đào tạo, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá

trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Hoá
lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và các bạn đồng
nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn. Em cũng xin gửi
lời cảm ơn chân thành tới TS. Đặng Văn Thành, Khoa Vật lí - Lý Sinh, Trường Đại
học Y - Dược đã cho phép em sử dụng cơ sở vật chất và trang thiết bị trong quá trình
thực hiện các công việc thực nghiệm.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và
những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được
hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên , tháng 4 năm 2017
Tác giả

Nguyễn Thị Thùy Dung

ii


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ
Lời cam đoan ..................................................................................................................i
Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ........................................................................iv
Danh mục bảng biểu ......................................................................................................v
Danh mục các hình .......................................................................................................vi

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về amoni và mangan .............................................................................3
1.1.1. Giới thiệu chung về amoni và tác động của amoni tới nguồn nước và sức
khỏe con người ..............................................................................................................3
1.1.2. Một số phương pháp loại bỏ amoni trong nước ..................................................4
1.1.3. Mangan và ảnh hưởng của mangan .....................................................................8
1.1.4. Một số phương pháp loại bỏ mangan trong nước ..............................................10
1.1.5. Quy chu n Việt Nam về nước thải công nghiệp................................................11
1.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni và Mn(II)
trong môi trường nước .................................................................................................11
1.2.1. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni trong môi
trường nước ..................................................................................................................11
1.2.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ Mn(II) trong môi
trường nước ..................................................................................................................13
1.3. Vật liệu cacbon .....................................................................................................15
1.3.1. Cacbon hoạt hóa.................................................................................................15
1.3.2. Một số phương pháp hoạt hóa ...........................................................................16
1.3.3. Vật liệu graphite.................................................................................................17
1.3.4. Ứng dụng của graphite.......................................................................................20
1.3.5. Một số nghiên cứu biến tính vật liệu graphite ...................................................21
1.4 Phương pháp phân tích xác định hàm lượng amoni và mangan ........................... 23
1.4.1. Định lượng amoni bằng phương pháp trắc quang .............................................23
1.4.2. Định lượng Mn(II) bằng phương pháp trắc quang ............................................23

iii


1.5. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu .............................................23
1.5.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ............................................................ 23

1.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét qua (SEM) ...................................................23
1.5.3. Phương pháp phổ tán xạ Raman ........................................................................24
1.5.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) ............................................................. 25
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ....................................................................................26
2.1. Dụng cụ và hóa chất.............................................................................................. 26
2.1.1. Thiết bị ...............................................................................................................26
2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................26
2.2. Lập đường chu n xác định nồng độ ion amoni ....................................................27
2.3. Lập đường chu n xác định nồng độ Mn(II) .......................................................... 28
2.4. Chế tạo vật liệu hấp phụ graphite hoạt hóa KOH (AGK) ....................................29
2.5. Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của AGK ...........................................29
2.6. Xác định điểm đẳng điện của AGK ......................................................................29
2.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của ion amoni, Mn(II)
của AGK theo phương pháp hấp phụ tĩnh ...................................................................29
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ của AGK ....................................29
2.7.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ........................................................... 30
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của AGK..............30
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của AGK ...........31
2.8. Khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK theo phương pháp
hấp phụ động ................................................................................................................31
2.8.1 Chu n bị cột hấp phụ .......................................................................................... 31
2.8.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng .................................................................32
2.9. Mẫu nước ngầm chứa Mn(II) ..............................................................................32
2.9.1. Xử lý mẫu nước ngầm theo phương pháp tĩnh ..................................................32
2.9.2. Xử lý mẫu nước ngầm theo phương pháp động ................................................32
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 33
3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của AGK .............................. 33
3.2. Xác định điểm đẳng điện của AGK ......................................................................39
3.3. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II)
theo phương pháp hấp phụ tĩnh. ..................................................................................40

iv


3.3.1. Ảnh hưởng của pH đối với khả năng hấp phụ amoni, Mn(II) của AGK ...........40
3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian đối với khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK....42
3.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng AGK đối với khả năng hấp phụ amoni, Mn(II) .....45
3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK...47
3.4. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng
nhiệt Langmuir .............................................................................................................49
3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng
nhiệt Freundlich ...........................................................................................................51
3.6. Động học hấp phụ ion amoni và Mn(II) của AGK ...............................................53
3.7. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ ion amoni,
Mn(II) của AGK theo phương pháp hấp phụ động .....................................................58
3.8. Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) ......................................................................61
3.8.1. Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh................61
3.8.2. Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động ..............61
KẾT LUẬN .................................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 66

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu viết tắt

Nội dung

1

AGK

Activated graphite KOH

2

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

3

FT-IR

4

GNFs

Graphite nanofibers

5

QCVN

Quy chu n Việt Nam

6

SEM

7

TCVN

Tiêu chu n Việt Nam

8

UV – Vis

Ultraviolet Visble

9

XRD

X-ray Diffraction (nhiễu xạ tia X)

Fourrier Transformation InfraRed
(phổ hồng ngoại)

Scanning Electron Microscopy
(hiển vi điện tử quét)

iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của ion amoni, Mn(II) trong nước thải công nghiệp .....11
Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chu n ion amoni ..................................................27
Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đường chu n Mn(II) ........................................................28
Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đẳng điện của AGK................................................39
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK ........40
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK ....43
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) .....45
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion amoni, Mn(II) đến dung lượng
và hiệu suất hấp phụ của AGK ...................................................................47
Bảng 3.6: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b.......................... 50
Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá trình hấp
phụ ion amoni, Mn(II) của AGK ................................................................ 51
Bảng 3.8: Các hằng số của phương trình Freundlich ..................................................52
Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ ion amoni và Mn(II) ............................ 53
Bảng 3.10: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với ion amoni và Mn(II).....56
Bảng 3.11: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với ion amoni và Mn(II).....56
Bảng 3.12: Giá trị năng lượng hoạt động quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II)
của AGK .....................................................................................................57
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ amoni .......................58
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Mn(II) ......................59
Bảng 3.15: Kết quả xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp tĩnh .........61
Bảng 3.16: Kết quả xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp động .......62

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang

Hình 1.1: Đường cong clo hoá tới điểm đột biến đối với nước có amoni .....................5
Hình 1.2: Mạng tinh thể của graphite ..........................................................................18
Hình 1.3: Graphite nguyên khai của mỏ graphite tự nhiên Yên Bái đã xử lý tạp
[8] ..............................................................................................................19
Hình 2.1: Đồ thị đường chu n xác định nồng độ ion amoni ......................................27
Hình 2.2: Đồ thị đường chu n xác định nồng độ Mn(II) ............................................28
Hình 2.3: Mô hình cột hấp phụ theo phương pháp hấp phụ động ............................... 31
Hình 3.1: Hình thái học bề mặt của graphite ............................................................... 33
Hình 3.2: Hình thái học bề mặt của AGK ...................................................................33
Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ XRD của graphite ........................................................... 34
Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ XRD của AGK ................................................................ 34
Hình 3.5: Phổ Raman của graphite ..............................................................................35
Hình 3.6: Phổ Raman của AGK ..................................................................................35
Hình 3.7: Phổ hồng ngoại FT-IR của graphite ............................................................ 37
Hình 3.8: Phổ hồng ngoại FT-IR của AGK .................................................................38
Hình 3.9: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của AGK ..................................................39
Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni của AGK ...............41
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) của AGK ....................41
Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni của AGK .....44
Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) của AGK ...........44
Hình 3.14: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni .........46
Hình 3.15: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) ..............46
Hình 3.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của ion amoni .....48
Hình 3.17: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của Mn(II) ..........48
Hình 3.18: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của AGK đối với amoni ................49
Hình 3.19: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với amoni ..........................................49
Hình 3.20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của AGK đối với Mn(II) ...............50
Hình 3.21: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Mn(II) .........................................50

vi

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lg Ccb đối với sự hấp phụ ion amoni.......52
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lg Ccb đối với sự hấp phụ ion Mn(II) ...........52
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với ion amoni ..................................54
Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với ion amoni ..................................54
Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với ion Mn(II) .................................55
Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với ion Mn(II) .................................55
Hình 3.28: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ amoni .......................60
Hình 3.29: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Mn(II) ......................60
Hình 3.30: Kết quả xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp động .......63

vii


MỞ ĐẦU
Nước ta có trên 67% dân số sống ở nông thôn, tuy nhiên tỷ lệ dân cư nông
thôn được sử dụng nước sạch còn rất thấp, mới chỉ đạt 42% theo tiêu chu n của Bộ Y
tế. Trong đó tình trang ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt ở nông thôn và miền núi đang
trở nên rất nghiêm trọng. Nguồn nước ngầm (giếng khoan) bị ô nhiễm bởi các kim
loại nặng (asen, sắt, mangan), chất hữu cơ, amoni… Nguồn nước mặt (ao, hồ, sông,
suối, kênh rạch, giếng khơi…) cũng bị ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ, hóa chất từ
các khu công nghiệp, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật và các vi khu n gây
bệnh,…Nguồn nước mưa cũng không còn được coi là an toàn. Nó cũng đã bị ô nhiễm
khá nặng bởi khói bụi từ các khu công nghiệp, do các phương tiện giao thông vận
chuyển, quá trình bốc hơi của các loại thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật và các loại
chất ô nhiễm khác qua các dụng cụ thu gom. Ở Việt Nam hiện có khoảng 17,2 triệu
người tương đương khoảng 21,5% dân số đang sử dụng nguồn nước sinh hoạt chưa
được kiểm nghiệm hay qua xử lý. Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên và
Môi trường, trung bình mỗi năm có khoảng 9 nghìn người tử vong vì nguồn nước và

điều kiện vệ sinh kém, hàng năm gần 2 trăm nghìn người mắc bệnh ung thư mới phát
hiện mà nguyên nhân chính là từ ô nhiễm môi trường nước. Vì vậy, việc quan tâm xử
lý ô nhiễm môi trường có ý nghĩa to lớn với cuộc sống hiện tại và tương lai sau này.
Trong thời đại khoa học và công nghệ ngày càng phát triển thúc đ y mạnh mẽ
việc áp dụng khoa học, kỹ thuật để xử lý môi trường nước góp phần giảm thiểu tác
hại do ô nhiễm môi trường nước. Hiện nay, các phương pháp xử lý nước ngầm bị ô
nhiễm thường sử dụng là phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý (phương pháp
keo tụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp trung hòa…), phương pháp sinh học
(phương pháp hiếu khí và kị khí)…. Trong phương pháp hóa lý có phương pháp hấp
phụ được lựa chọn và mang lại hiệu quả cao. Ưu điểm của phương pháp này là các
vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền,
thân thiện với môi trường. Graphite là một dạng thù hình có cấu trúc tinh thể 3 chiều
của cacbon. Graphite có cấu trúc lớp, mỗi lớp là một tấm graphene, các tấm graphene
liên kết với nhau bằng lực liên kết yếu Van der Waals. Thông thường, bề mặt của

1


graphite rất trơ về mặt hóa học. Để tăng khả năng hoạt động bề mặt của graphite, hoạt
hóa bằng KOH ở nhiệt độ 1000oC để có cấu trúc xốp được sử dụng. Vật liệu sau khi
hoạt hóa có khả năng tích thoát ion lớn nên thường được sử dụng làm vật liệu điên
cực cho các pin, siệu tụ điện, vật liệu hấp phụ... Tuy nhiên số các công trình công bố
về lĩnh vực này còn ít, trong nước chưa có công bố nào. Chính vì vậy, chúng tôi lựa
chọn đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa
bằng KOH và thăm dò xử lý môi trƣờng”.
Trong đề tài chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ graphite hoạt hóa KOH.
- Khảo sát một số đặc trưng hóa lý của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp
nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phổ tán xạ Raiman, chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM),
phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR).

- Khảo sát khả năng hấp phụ và một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp
phụ của vật liệu hấp phụ chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh và hấp phụ động.
- Thử nghiệm vật liệu hấp phụ chế tạo được thử nghiệm xử lý mẫu nước thải
chứa Mn(II).

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về amoni và mangan
1.1.1. Giới thiệu chung về amoni và tác động của amoni tới nguồn nƣớc và sức
khỏe con ngƣời
Trong nước, tổng amoni sẽ bao gồm amoni tự do, monochloramine (NH2Cl),
dichloramine (NHCl2) và trichloramine (NCl3). Nguồn gốc của amoni trong môi
trường nước là từ các quá trình chuyển hóa, nông nghiệp, công nghiệp và từ sự khử
trùng nước bằng cloramin. Lượng amoni tự nhiên ở trong nước bề mặt và nước ngầm
thường thấp hơn 0,2mg/L. Các nguồn nước hiếm khí có thể có nồng độ amoni lên đến
3mg/L. Có nhiều nguyên nhân có thể dẫn đến sự gia tăng hàm lượng amoni trong
nước mặt như việc chăn nuôi gia súc quy mô lớn, sự nhiễm b n amoni từ các đoạn
nối ống bằng vữa xi măng. Khi hàm lượng amoni trong nước ăn uống cao hơn tiêu
chu n cho phép chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm bởi chất thải động vật, nước cống
và có khả năng xuất hiện các loại vi khu n, kể cả vi khu n gây bệnh.
Amoni không gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Tuy nhiên,
trong quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý… Amoni có thể bị chuyển hóa thành nitrit
( NO2 ) và nitrat ( NO3 ) là những chất có tính độc hại tới con người vì nó có thể
chuyển hoá thành Nitrosamin có khả năng gây ung thư cho con người. Chính vì vậy
qui định nồng độ nitrit cho phép trong nước sinh hoạt là khá thấp.
Trong nước ngầm, amoni không thể chuyển hoá được do thiếu oxi, khi khai
thác lên vi sinh vật trong nước nhờ oxi trong không khí chuyển amoni thành nitrit

( NO2 ) và nitrat ( NO3 ) tích tụ trong thức ăn. Khi ăn uống nước có chứa nitrit thì cơ
thể sẽ hấp thu nitrit vào máu và chất này sẽ tranh oxi của hồng cầu làm hemoglobin
mất khả năng lấy oxi, dẫn đến trình trạng thiếu máu, xanh da. Vì vậy, nitrit đặc biệt
nguy hiểm đối với tr mới sinh dưới sáu tháng tuổi, nó có thể làm chậm sự phát triển,
gây bệnh ở đường hô hấp. Đối với người lớn, nitrit kết hợp với các axit amin trong
thực ph m làm thành một hợp chất nitrosami. Nitrosamin có thể gây tổn thương di
truyền tế bào, nguyên nhân gây ung thư. Những thí nghiệm cho nitrit vào trong thức
ăn, thức uống của chuột, thỏ… với hàm lượng vượt ngưỡng cho phép thì thấy sau một
thời gian những khối u sinh ra trong gan, phổi, vòm họng của chúng [4 .

3


Các hợp chất nitơ trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho
người sử dụng nước. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin
để tạo nên những nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Tr sơ
sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat trong vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa.
Sau khi vào cơ thể, nitrat được chuyển hóa nhanh thành nitrit nhờ vi khu n đường
ruột. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với
các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất
chứa nitơ gây ung thư.
Ngoài ra, amoni là một trong những yếu tố gây cản trở trong công nghệ xử lý
nước cấp: làm giảm tác dụng của clo, giảm hiệu quả khử trung nước do phản ứng với
clo tạo thành monocloamin là chất sát trùng thứ cấp hiệu quả kém clo hơn 100 lần.
Amoni cùng với các chất vi lượng trong nước (hợp chất hữu cơ, phốt pho, sắt,
mangan…) là “thức ăn” để vi khu n phát triển, gây ảnh hưởng tới chất lượng nước
sau xử lý. Nước có thể bị đục, đóng cặn trong hệ thống dẫn, chứa nước. Nước bị
xuống cấp, làm giảm các yếu tố cảm quan ( NH+4 là nguồn dinh dưỡng để rêu tảo phát
triển, vi sinh vật phát triển trong đường ống gây ăn mòn, rò rỉ và mất mỹ quan).
1.1.2. Một số phƣơng pháp loại bỏ amoni trong nƣớc

Hiện nay một số phương pháp xử lí amoni đã và đang được áp dụng nhiều là:
Clo hóa, trao đổi ion, thổi khí pH cao, ozon hóa với xúc tác Br-, lọc nano, phương
pháp hấp phụ, th m thấu ngược, phương pháp sinh học, phương pháp điện
th m tách [2].
1.1.2.1. Phương pháp clo hóa
Clo gần như là hoá chất duy nhất có khả năng oxi hoá amoni ở nhiệt độ phòng
thành N2. Khi hoà tan clo trong nước tu theo pH của nước mà clo có thể nằm dạng
HClO hay ion ClO- do có phản ứng theo phương trình:
Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO
HClO ↔ H+ + ClO-

(pH<7)
(pH>8)

(1.1)
(1.2)

Khi trong nước có NH4+ sẽ xảy ra các phản ứng sau:
HClO + NH3 → H2O + NH2Cl (monocloramin)

(1.3)

HClO + NH2Cl → H2O + NHCl2 (dicloramin)

(1.4)

HClO + NHCl2 → H2O + NCl3 (tricloramin)

(1.5)

4


Nếu có clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân huỷ các cloramin
HClO +2NH2Cl → N2 + 3Cl- + H2O

(1.6)

Lúc này lượng clo dư trong nước s giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản

Lƣ ng Clo dƣ

ứng phân huỷ cloramin, điểm tương đương ứng với giá trị này gọi là điểm đột biến.

D
B
A

0

Phản ứng
với Fe2+,
S2-

C

mg/l
NH3

Amin

Amin

N2

H nh 1.1: ường ong clo ho t i i m

Lượng Clo cho
vào dư

t i n

i v i nư

moni

Theo lý thuyết để xử lý NH+4 phải dùng tỷ lệ Cl : N = 7,6:1 song thực tế phải
tăng tỉ lệ lên 8:1 hoặc cao hơn mới oxi hóa hoàn toàn amoni [3]. Do xảy ra các phản
ứng đã nêu, quá trình clo hoá thực tế xảy ra theo một đường cong có dạng đặc biệt, có
“điểm đột biến” như ở hình1.1. Khi amoni phản ứng gần hết, clo dư sẽ phản ứng với
các hợp chất hữu cơ có trong nước để hình thành nhiều chất cơ clo có mùi đặc trưng
khó chịu. Trong đó khoảng 15

là các hợp chất nhóm TH M-trihalometan và HAA-

axit axêtic halogen đều là các chất có khả năng gây ung thư và bị hạn chế nồng độ
nghiêm ngoặc.
Ngoài ra với lượng clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở nên khó giải
quyết đối với các nhà máy lớn. Đây là những lý do khiến phương pháp clo hoá mặc
dù đơn giản về mặt thiết bị, r về mặt kinh tế và xây dựng cơ bản nhưng rất khó

áp dụng.
1.1.2.2. Phương pháp điện th m tách
Điện th m tách được thực hiện bằng cách đặt các màng có tính chọn lọc với
cation và anion luân phiên nhau dọc theo dòng điện. phương pháp này hiện đang
mang lại hiệu quả tương đối cao trong việc xử lí amoni. Công nghệ điện th m tách sử

5


dụng để tách loại amoni có nhiều ưu điểm vì đồng thời có thể tách loại được một số
kim loại nặng có mặt trong nước ngầm như As, Cd…[2].
Tuy nhiên điện th m tách vẫn còn một số hạn chế: cần có hệ thống lọc sơ bộ
để loại sắt và cặn, tiêu tốn nước vì có tỉ lệ nước thải khá cao và kinh phí tốn kém.
1.1.2.3. Th m thấu ngược
Th m thấu được định nghĩa là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung
dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua một màng bán thấm. tại một áp suất nhất
định sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất th m thấu.
Khi áp suất tăng trên áp suất th m thấu ở phía dung dịch có màng thì xuất
hiện dòng di chuyển ngược, nghĩa là sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có
nồng độ cao hơn. Vì vậy có thể định nghĩa th m thấu ngược là quá trình lọc dung
dịch qua màng bán thấm với áp suất cao hơn áp suất th m thấu. Th m thấu ngược áp
dụng đặc tính của màng bán thấm là cho nước đi qua màng giữ lại các chất hòa tan
trừ một vài phân tử hữu cơ giống nước (có trọng lượng phân tử bé và độ phân
cực cao).
Tại Thổ Nhĩ K , các nghiên cứu của khoa học môi trường, Trường Đại học Kĩ
thuật Istanbul, xử lý amoni trong nước hồ Elmali bằng phương pháp th m thấu ngược
(năm 2011). Kết quả đã xử lý hiệu quả được 95% nồng độ amoni trong nước hồ, từ
4mg/L xuống còn 0,2 mg/L. Tuy nhiên chi phí xử lý cao, ước tính khoảng 0,95-1,06
USA/1m3 để xử lý nước cho mục đích ăn uống [22].
1.1.2.4. Phương pháp lọc nano

Lọc nano là một phương pháp biến tướng của quá trình th m thấu ngược
nhưng có điểm khác là kích thước mao quản của màng có kích thước nano, nhỏ hơn
kích thước mao quản của màng th m thấu ngược có kích thước Ǻ. Theo nghiên cứu
của Trường Đại học Osmanganzi Thổ Nhĩ K , sử dụng phương pháp lọc nano để xử
lý amoni trong nước cấp cho người dân ở Eskisehir với công suất 80.000 m3/ngày.
Kết quả thu được khá tốt, nồng độ amoni giảm từ 6,5 mg/l xuống còn 0,2mg/l [22].
1.1.2.5 Phương pháp sinh học
Phương pháp vi sinh xử lý tương đối hiệu quả các nhân tố gây ô nhiễm môi
trường nước và có ưu điểm không gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn nước, đảm bảo
chất lượng nước sạch về mặt hóa chất độc hại, có tính ổn định cao và an toàn với hệ
thống phân phối.

6


Trong phương pháp này, amoni sẽ chuyển hóa thành nitrat hoặc khí nito nhờ
hoạt tính sinh học của các vi sinh vật có trong tự nhiên. Trong quá trình sinh trưởng
vi sinh vật sẽ cần các nguồn dinh dưỡng là C, N, chúng lấy N từ nguồn amoni và C từ
hóa chất hữu cơ bổ sung trong quá trình xử lý. Vi sinh vật sẽ tạo ra các điều kiện về
dinh dưỡng cũng như các yếu tố khác để làm cho nó có hoạt tính cao nhất. phương
pháp này có chi phí thấp nên đang là một triển vọng có thể áp dụng được ở điều kiện
kinh tế ở nước ta.
1.1.2.6. Phương pháp ozon (O3) hóa xúc tác Brˉ
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp clo hóa đến điểm đột biến người
ta có thể thay thế một tác nhân oxy hóa khác như O3 với sự có mặt của ion Br-. Về cơ
bản xử lý amoni bằng O3 với sự có mặt của ion Br- trong môi trường axit cũng diễn ra
theo cơ chế giống như phương pháp clo hóa tới điểm đột biến. dưới tác dụng của O3,
Br- bị oxi hóa thành BrO- theo phản ứng sau [4]:
Br- + O3 +H+ → HBrO + O2

(1.7)

Phương trình phản ứng tiếp sau đó là :
NH3 + HBrO → NH2Br +H2O

(1.8)

NH2Br + HBrO → NHBr2 + H2O

(1.9)

NH2Br + NHBr2 → N2↑ + 3Br- + 3H+

(1.10)

Đây chính là điểm tương đồng giữa hai phương pháp ozon hóa và clo hóa xúc
tác Br- do Galat-Gorhev và Moris tìm ra năm 1975.
1.1.2.7. Phương pháp trao đổi ion
Quá trình trao đổi ion là quá trình hóa lý thuận nghịch trong đó xảy ra phản
ứng trao đổi ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bề mặt hoặc bên trong của
pha rắn tiếp xúc với nó.
Nhựa trao đổi ion (cationit) dạng rắn được dùng để thu những ion nhất định
trong dung dịch và giải phóng vào dung dịch một lượng tương đương các ion khác có
cùng điện tích. Nhựa trao đổi ion là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có chứa các
nhóm chức có khả năng trao đổi ion với công thức chung là RX, trong đó R là gốc
hữu cơ phức tạp, X có thể là nhóm sulfonic (-SO3H) là một axit mạnh sẵn sang trao
đổi H+ với các cation khác theo phương trình sau:
+
R-X-H + NH+4 → R-X-NH+4 + H

7

(1.11)


1.1.2.8. Phương pháp trao đổi khí ở pH cao
Amoni tồn tại trong nước ở dạng cân bằng:
NH4+ ↔ NH3 (khí hòa tan) + H+ với pKa=9,5

(1.12)

Như vậy ở pH gần 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với NH+4 . Nếu ta
nâng pH lên tới 9.5 thì tỷ lệ (NH3)/( NH+4 ) càng tăng pH cân bằng càng chuyển nhanh
về phía NH3.
Vì NH3 là một khí nhẹ hơn không khí, do đó nếu áp dụng các biện pháp sục
hoặc thổi khí thì NH3 sẽ thoát ra khỏi nước, làm cân bằng chuyển dịch về phía phải.

NH+4 + OH → NH3 + H2

(1.13)

Trong thực tế, pH phải tăng lên xấp xỉ 11 mới có thể chuyển tối đa NH4+ thành
NH3, lượng khí cần để NH3 thoát ra ngoài phải ở mức 1600m3 không khí/m3 nước.
Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ môi trường. Và vì thế, phương pháp
này thường chỉ được sử dụng để xử lý amoni trong nước thải, rất hiếm khi được áp
dụng trong xử lý nước cấp vì khó có thể đ y nồng độ NH4+ xuống dưới 1,5 mg/l trong
trường hợp thổi khí.
1.1.3. Mangan và ảnh hƣởng của mangan
Mangan là kim loại màu trắng bạc, cứng khó nóng chảy. Trong tự nhiên
mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ 3 trong các kim loại chuyển

tiếp. Gần 95

mangan được dùng để chế tạo thép trong ngành luyện kim. Mangan

thường nằm trong đất dưới dạng khoáng. Mangan có mặt trong hơn 100 loại khoáng
khác nhau. Thông qua quá trình rửa trôi, phong hóa của đất đá và các hoạt động của
con người mangan sẽ được tích tụ trong các nguồn nước khác nhau như ao, hồ sông,
suối, biển… gọi chung là nước bề mặt rồi từ nước bề mặt mangan sẽ được ngấm vào
những mạch nước trong lòng đất mà ta gọi là nước ngầm. Đó là lí do vì sao mangan
nói riêng và nhiều nguyên tố kim loại nặng nói chung hiện nay đã có mặt trong nguồn
nước ngầm của nhiều quốc gia trên thế giới. Ngoài ra, mangan còn tồn tại trong
không khí do sự phát thải của các khu công nghiệp, do đốt cháy nhiên liệu hóa thạch,
hoặc từ phát thải của các động cơ sử dụng xăng dầu.
Mangan có mặt trong nước ở dạng ion hòa tan Mn(II). Nếu ở hàm lượng nhỏ
dưới 0,1 mg/L thì mangan có lợi cho sức khỏe. Tuy nhiên nếu hàm lượng mangan cao

8


từ 1-5mg/L sẽ gây ra không ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể.
Hàm lượng mangan trong nước tự nhiên trung bình là 0,58 mg/L, hàm lượng này phụ
thuộc vào 3 yếu tố chính: địa hóa của khoáng vật, điều kiện hóa học của nước và hoạt
động của các vi sinh vật. Ở hàm lượng cao hơn 0,15 mg/L có thể tạo ra vị khó chịu,
làm hoen ố quần áo. Ngay cả khi nồng độ mangan < 0,02 mg/L thì nó có thể tạo ra
lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và đáy bồn chứa. Ở Việt Nam, rất nhiều nghiên
cứu gần đây đã cho thấy sự nồng độ của mangan trong nước ngầm hoặc nước giếng
khoan của khu vực đồng bằng sông Mê Kông và đồng bằng châu thổ sông Hồng (bao
gồm thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Hà Nội - 2 thành phố đông dân nhất cả
nước) cao hơn mức cho phép nhiều lần.
Mangan là một trong những nguyên tố vi lượng cơ bản của sự sống, giữ nhiều

vai trò quan trọng trong cơ thể như: tác động đến sự hô hấp tế bào, sự phát triển
xương, chuyển hóa gluxit và hoạt động của não. Mangan cùng các enzym làm chất
xúc tác tham gia vào một số quá trình như: tổng hợp axít béo và cholesterol, sản xuất
hooc môn giới tính, tác động đến sự chuyển hóa của tuyến giáp. Mangan kết hợp với
vitamin K tham gia vào quá tình tổng hợp prothrombin gây ảnh hưởng đến quá trình
đông máu. mangan tham gia tổng hợp protein, cholesterol và tương tác với axit
nucleic. Mangan làm giảm glucose huyết nhưng lại tham gia phản ứng tạo ra glucose từ
các phân tử khác.
Ở động vật thí nghiệm, thiếu mangan dẫn đến chậm tăng trưởng, bất thường
xương, gây sai sót trong quá trình chuyển hóa cacbohydrat và chất béo. Mangan cũng
đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp lignin, chuyển hóa axit thephenolic và trong
quá trình quang hợp ở thực vật.
Mangan không có khả năng gây đột biến cũng như hình thành các bệnh nguy
hiểm như ung thư, cũng không ảnh hưởng đến sinh sản…nhưng nó có liên quan mật
thiết đến hệ thần kinh, gây ra các độc tố hình thành hội chứng manganism với các
triệu chứng gần như tương tự bệnh Parkinson. Nếu lượng mangan hấp thu vào cơ thể
cao có thể gây độc với phổi, hệ thần kinh, thận và tim mạch. Khi hít phải mangan với
lượng lớn có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh.

9


Sử dụng nguồn nước bị nhiễm mangan trong thời gian dài, nhiễm độc mangan
từ nước uống làm giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ, giảm khả năng vận động
liên quan đến tay và chuyển động của mắt, nếu nhiễm độc mangan lâu ngày có thể
dẫn đến triệu chứng thần kinh không bình thường như dáng đi và ngôn ngữ bất thường.
Mangan đặc biệt có hại cho tr bởi cơ thể tr em dễ dàng hấp thụ được rất
nhiều Mn trong khi tiết thải ra ngoài thì rất ít. Điều đó dẫn đến sự tích tụ Mn trong cơ
thể tr , gây ra các hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, các chuyên gia y tế khuyến cáo phụ
nữ đang mang thai và tr em tuyệt đối tránh tiếp xúc và sử dụng nguồn nước

nhiễm mangan.
1.1.4. Một số phƣơng pháp loại bỏ mangan trong nƣớc
1.1.4.1. Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng để tách kim
loại nặng từ nước thải. Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hợp
chất hữu cơ có gắn các nhóm như: (-SO3H), (-COO-), amin. Các cation và anion được
hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion. Khi nhựa trao đổi ion đã bão hòa, người ta
khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit loãng hoặc dung dịch bazơ
loãng. Về mặt kĩ thuật thì hầu hết kim loại nặng đều có thể tách ra bằng phương pháp
trao đổi ion, nhưng phương pháp này thường tốn kém.
1.1.4.2. Phương pháp kết tủa
Phương pháp này thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch dưới dạng
hiđroxit kim loại rất ít tan. Ngoài ra còn có thể sử dụng các chất tạo kết tủa như xút,
vôi, cacbonat, sunfua... Tuy nhiên phương pháp này chỉ là quá trình xử lý sơ bộ, đòi
hỏi những quá trình xử lý tiếp theo.
1.1.4.3. Phương pháp hấp phụ
So với các phương pháp xử lý nước thải khác, phương pháp hấp phụ có các
đặc tính ưu việt hơn hẳn. Vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự
nhiên và các phế thải nông nghiệp [5],[9] sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản,
công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc biệt, các vật liệu
hấp phụ này có độ bền khá cao, có thể tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu
quả cao.
10


1.1.5. Qu chu n Việt Nam về nƣớc thải công nghiệp
QCVN 24:2009/BTNMT quy định nồng độ của amoni, Mn(II) trong nước thải
công nghiệp như sau:
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của ion amoni, Mn(II)
trong nƣớc thải công nghiệp

STT

Ngu ên tố

Đơn vị

Giá trị giới hạn
A

B

1

Amoni

mg/L

5,00

10,00

2

Mn(II)

mg/L

0,50

1,00

Trong đó:
Cột A quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả
vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Cột B quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi
xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
1.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni và Mn(II)
trong môi trƣờng nƣớc
1.2.1. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni trong môi
trƣờng nƣớc
Trường Đại học Hamadan (Iran) có một số nghiên cứu về khả năng hấp phụ
amoni của vật liệu zeolit trong thời gian dài cho kết quả hấp phụ tốt [24],[ 33]. Khi
nghiên cứu về khả năng loại bỏ amoni trong nước thải, các tác giả ở Trường đại học
Hanmandan đã sử dụng vật liệu zeolit loại Clinoptiolit có nguồn gốc tự nhiên làm
chất hấp phụ amoni. Kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại amoni của vật liệu
đạt 16,31-19,5 mg/g và hiệu suất tái sinh vật liệu đạt 95-98% [33]. Sau đó, một
nghiên cứu khác của trường Đại học Hanmanda (Iran) đã nghiên cứu loại bỏ amoni
trong nước thải kết hợp giữa khả năng hấp phụ của zeolit và quá trình nitrat hóa của
vi sinh vật. Trong đó zeolit làm giá thể cho vi sinh vật sinh trưởng. Kết quả là khả
năng loại bỏ amoni rất cao, dung lượng hấp thụ amoni của zeolit đạt 18,38 mg /g và
hiệu suất hấp thụ của quá trình đạt 87,7-99,8% trong khoảng thời gian từ 3,5-5,5h.
Nghiên cứu gần đây nhất với vật liệu này là năm 2015, Farhad mazloomi Mohsen
Jalali đã tiến hành nghiên cứu đánh giá khả năng sử sụng zeolit để loại bỏ ion amoni.
11


Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu cho sự hấp phụ amoni là pH=7, nhiệt độ 298K, thời
gian hấp phụ 30 phút [23].
Ngoài ra, sự hấp phụ amoni được nghiên cứu rộng rãi trên các loại vật liệu hấp
phụ khác nhau từ vật liệu là phế ph m nông nghiệp [15], từ chất thải công nghiệp

[21],[33],[26] cho kết quả tốt.
Năm 2012, đã có kết quả nghiên cứu sử dụng vật liệu tự nhiên thân thiện với
môi trường là than hoạt tính vỏ dừa (CSAC) để hấp phụ ion amoni trong nước.
Nghiên cứu cho thấy điều kiện để hấp phụ ion amoni hiệu quả nhất trên vật liệu
CSAC là pH = 9, nhiệt độ 283K và thời gian tiếp xúc là 120 phút [31] .
Năm 2014, nhóm nghiên cứu Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học
Vanung (Đài Loan) đã công bố nghiên cứu về khả năng loại bỏ ion amoni khỏi nước
của vật liệu titanat nanotubes (TNT). TNT được điều chế bằng cách xử lý bằng thủy
nhiệt bột titandioxit trong dung dịch NaOH 10M ở 1500C trong 24 giờ, sau đó được
rửa bằng dung dịch axit HCl có nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy TNT có thể là
chất hấp phụ tốt để loại bỏ amoni ra khỏi nước với dung lượng hấp thụ cực đại
là 29 mg/g [21].
Tác giả R. Darvishi Cheshmeh Soltani và cộng sự [32] đã nghiên cứu loại bỏ
amoni ra khỏi nước bằng một hợp chất có chứa silica là chất thải của hợp chất
ferrosilicon được sản xuất trong quá trình sản xuất hợp kim ferro. Kết quả cho thấy
điều kiện để hấp phụ ion amoni hiệu quả nhất trên vật liệu là pH = 7, thời gian tiếp
xúc là 180 phút, mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ ion
amoni, trong điều kiện tối ưu thì dung lượng hấp phụ cực đại là 78,74 mg /g.
Tác giả Karim Zare và các cộng sự [26] cho thấy sự hấp phụ ion amoni bởi các
hạt nano Fe3O4 trong điều kiện pH tối ưu pH= 10, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là
40 phút, dung lượng hấp phụ cực đại là 29 mg/g.
Ở Việt Nam đã có một vài nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ amoni hiệu
khá hiệu quả, có ý nghĩa vì vật liêu hấp phụ chi phí thấp, đa phần có nguồn gốc từ
nông nghiệp như vỏ lạc [9], sơ dừa [12]...
Tác giả Phạm Thị Ngọc Lan [9] đã nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ lạc
và thân cây sắn quy mô phòng thí nghiệm trong điều kiện tối ưu tìm được là: Hóa chất
biến tính ZnCl2 2M, than hóa ở nhiệt độ 350oC trong 60 phút, hoạt hóa than vỏ lạc ở

12

450oC trong 60 phút, than thân cây sắn ở 500oC trong 60 phút. Than thu được có khả
năng xử lý độ màu của mẫu thuốc nhuộm tự pha với hiệu suất lên đến 89 - 96%, sau
khi đã được hoạt hóa, diện tích bề mặt riêng của than lớn, có thể đạt tới 750 m2/g đối
với than vỏ lạc, mẫu than thân cây sắn có diện tích bề mặt riêng lên tới 1215,56 m2/g.
Ngoài ra mẫu than thân cây sắn còn được đánh giá chất lượng thông qua khảo sát khả
năng hấp phụ amoni trong nước kết quả cho thấy: Dung lượng hấp phụ cực đại đối với
amoni của mẫu than thân cây sắn đạt 6,9735 mg/g cao hơn hẳn mẫu than tre (dung
lượng hấp phụ cực đại 5,9172 mg/g) và có sự chênh lệch không đáng kể so với mẫu
than gáo dừa - than đối chứng trên thị trường (dung lượng hấp phụ cực đại 7,4394 mg).
Tác giả Nguyễn Trọng Uyển và cộng sự [3] đã nghiên cứu nghiên cứu chế tạo
vật liệu hấp phụ trên cơ sở than hoạt tính và nano titan dioxit ứng dụng vào xử lí môi
trường. Kết quả cho thấy khi cố định titan dioxit trên than hoạt tính, vật liệu thu được
có khả năng hấp phụ tốt asen, amoni và mangan trong nước. Các kết quả xác định hình
thái, cấu trúc của vật liệu thấy rằng titan dioxit tồn tại ở dạng tinh thể TiO(OH)2, phân
bố đồng đều trong mao quản của than hoạt tính. Vật liệu chế tạo được có dung lượng
hấp phụ cao, với asen đạt 22,22 mg/g, với amoni đạt 47,8 mg/g, mangan đạt 43,4 mg/g.
Vật liệu có thể tái sinh dễ dàng và có khả năng ứng dụng vào thực tiễn lớn.
Một nghiên cứu khác [1] của tác giả Trần Việt Anh, Trường Đại học Dân lập
Hải Phòng đã khảo sát khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong biến tính đã thu
được một số kết quả sau: pH tối ưu cho sự hấp phụ amoni là 6, thời gian đạt cân bằng
hấp phụ là 60 phút, dung lượng hấp phụ cực đại là 17,24mg/g, vật liệu có khả năng
tái sinh cao: khả năng giải hấp tái sinh của vật liệu với 50mL NaOH 1M đã giải hấp
được ion amoni lên đến 96,4%.
1.2.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ Mn(II) trong môi
trƣờng nƣớc
Tác giả Abdessalem Omri và cộng sự [14] đã nghiên cứu loại bỏ ion Mn(II)
trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ là than hoạt tính chế tạo từ một loại hạt
có tên Ziziphus spina. Vật liệu chế tạo được có diện tích bề mặt là 914,23 m2/g. Tác
giả đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại đối với quá trình hấp phụ Mn(II)

của vật liệu hấp phụ là 172 mg/g.

13


Tác giả Abideen Idowu Adeogun [15] đã nghiên cứu sử dụng vỏ trấu, thân cây
ngô để hấp thụ các ion Mn(II) và Pb(II) trong nước. Kết quả cho thấy dung lượng hấp
phụ cực đại đối với Mn(II) đạt 8,52 mg/g và đối với Pb(II) đạt 7,38 mg/g tương ứng
trên vật liệu thô (UTCS). Trên vật liệu biến tính axit (ATCS) dung lượng hấp phụ cực
đại đối với Mn(II) đạt 9,00 mg/g và đối với Pb(II) đạt 9,33 mg/g. Nghiên cứu cho thấy
quá trình hấp phụ Mn(II), Pb(II) đều phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và nồng độ ion kim
loại ban đầu.
Tác giả Lưu Minh Đại và cộng sự [6] cũng đã chế tạo thành công oxit nano MnO2
bằng phương pháp đốt cháy gel có kích thước 24,65 nm và diện tích bề mặt riêng là 49,7
m2/g, sau khi nghiên cứu khả năng hấp phụ vật liệu này với các ion As(III), As(V),
Fe(III), Mn(II) đã xác định dung lượng hấp phụ cực đại với As(V) là 32,79 mg/g, với
As(III) là 36,32 mg/g, Fe(III) là 107,64 mg/g, Mn(II) là 101,37 mg/g.
Tác giả Dương Thị Mây [11] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Fe(II),
Mn(II) của quặng sắt biến tính. Kết quả cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ với
Fe(II) là 30 phút, Mn(II) là 60 phút và Cr(VI) là 45 phút, pH hấp phụ tốt nhất là ở
khoảng: pH = 4,00 ÷ 5,00 đối với Fe(II), pH= 5,00 ÷ 6,00 đối với Mn(II) và khoảng pH
= 3,00 ÷ 4,00 đối với Cr(VI). 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 vật liệu hấp phụ của Fe(II)
là 8,606 mg/g, Mn(II) là 7,468 mg/g và Cr(VI) là 6,863 mg/g.
Tác giả Nguyễn Thùy Dương [5] 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. 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 7,4 mg/g, Cu(II) là 7,67 mg/g,

Mn(II) là 3,04 mg/g, Ni(II) là 3,44 mg/g, Pb(II) là 32,36 mg/g.
Tác giả Ngô Thị Mai Việt [13] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu chế
tạo từ sắt(III) nitrat, natri siliccat và photphat với Mn(II), Ni(II). Theo mô hình hấp phụ
đẳng nhiệt Langmuir đã xác định dung lượng hấp phụ cực đại của loại vật liệu này đối
Mn(II), Ni(II)

14