Nghiên cứu khả năng hấp phụ cr (VI), ni (II), mn (II) của quặng sắt biến tính và thử nghiệm xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG THỊ THU DUNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ
Cr(VI), Ni(II), Mn(II) CỦA QUẶNG SẮT BIẾN
TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH
Mã số: 60440118

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS . VŨ THỊ HẬU

Thái Nguyên - 2014


i

Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Người hướng dẫn khoa học: TS. Cao Thị Hảo

Phản biện 1: .......................................
Phản biện 2: .......................................

Luận văn này sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận

văn
Họp tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - ĐẠI HỌC THÁI
NGUYÊN

Vào hồi

giờ

, ngày

tháng

năm 2013

Có thể tìm hiểu luận văn tại Trung tâm Học liệu Đại học Thái
Nguyên
và Thư viện Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái
Nguyên


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Hậu, cô giáo trực
tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô
Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại
học Thái Nguyên đã giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trFUình học tập, nghiên
cứu..
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh,

ủng hộ và động viên em trong những lúc gặp phải khó khăn để em có thể hoàn thành
quá trình học tập và nghiên cứu.
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 xót. 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 2014


3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT

Từ viết tắt

Từ nguyên gốc

1

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

2

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

3

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

4

VLHP

Vật liệu hấp phụ

5

BET

Brunauer-Emmet-Teller (Diện tích bề mặt riêng)

6

XRD

X Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X)


4

MỤC LỤC

LỜI
ƠN.............................................................................................................................i

CẢM

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................
iii

MỤC

LỤC

................................................................................................................................iv

DANH

MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .............................................................................................
viii

MỞ

ĐẦU

...................................................................................................................................1
Chương
1
QUAN........................................................................................................3
1.1. Giới thiệu về các

.............................................3

ion

kim

loại

nặng

1.1.1.
Tình
trạng
ô
nhiễm
..................................................................................3

Cr(VI),
kim

TỔNG
Ni(II),
loại

ạ

Mn(II)
nặng

.....................3

1.1.2.1.
Giới
thiệu
về
.........................................................................................3

kim

1.1.2.2.
Tác
...................................................................................4

loại
dụ

1.1.2.3.
Tác
.......................................................................................4
1.1.2.4.
Tác
dụng
.......................................................................................4

nặng

dụ
sinh

h

ệp ...........................................................5
1.1.4.
Các
nguồn
gây
ô
.....................................................................5

nhiễm

môi

trường

nước

1.2. Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại
nặng................6
1.2.1.
Phương
pháp
ion...............................................................................................6

trao

đổi

1.2.2.
Phương

pháp
tủa.......................................................................................................6

kết

1.2.3.

hấp

Phương

pháp

phụ......................................................................................................6


5

..................................................................................7
..................................................................................................................7
....................................................................................................................7
..................................................................................................................7
.....................................................................................8
1.3.1.4.
Hiệu
suất
hấp
.........................................................................................................8

phụ

...................................................................8
ụ .........................................................................................8
...............................................................................10
1.3.3.
Hấp
phụ
trong
nước..................................................................................12

môi

trường


6

1.3.3.1. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước
.............................................12
1.3.3.2. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường
nước....................................................13
1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng
.........................................13
1.4.1. Phương pháp trắc quang
...............................................................................................13
1.4.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang
...........................................15
1.4.3. Định lượng Cr(VI), Ni(II), Mn(II) bằng phương pháp trắc
quang.............................16
1.4.3.1. Định lượng Cr(VI).....................................................................................................16

1.4.3.2. Định lượng Ni(II)
......................................................................................................16
1.4.3.3. Định lượng Mn(II)......................................................................................................16
1.5. Tiềm năng quặng sắt của Việt Nam
................................................................................16
1.6. Tình hình nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng bằng các vật
liệu hấp phụ khác nhau.
...........................................................................................................17
1.7. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật
liệu.......................................................19
1.7.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen
(XRD)......................................................................19
1.7.2. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng
(BET)............................................................19
Chương 2 THỰC NGHIỆM................................................................................................21
2.1. Thiết bị
..........................................................................................................21
2.1.1. Thiết bị
...........................................................................................................................21
.........................................................................................................................2
1
2.2. Chế tạo vật liệu hấp
phụ..................................................................................................21


7

2.2.1. Chuẩn bị nguyên
liệu.....................................................................................................21
2.2.2. Phương pháp chế tạo

.....................................................................................................21
2.3. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của NL và các mẫu VLHP chế tạo được
................23
2.4. Khảo sát tính chất bề mặt của VLHP tốt nhất chế tạo được
..........................................23
2.5. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được
........................................................23
2.6. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI), Ni(II), Mn(II), theo phương pháp trắc
quang ........................................................................................................................................2
3
2.6.1. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI)
.....................................................................23
2.6.2. Xây dựng đường chuẩn xác định
Ni(II).......................................................................24
2.6.3. Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II)
.....................................................................24


8

2.7. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II),
Mn(II) của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh
...............................................................24
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
................................................................................24
2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của
pH..........................................................................................25
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)
.......................25
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP

................................................................25
2.8. Khảo sát ảnh hưởng của ion
lạ.........................................................................................26
2.9. Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II),
Mn(II)...................................................26
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
.........................................................................27
3.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và các mẫu VLHP chế tạo
được ..........................................................................................................................................27
3.2. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt của nguyên liệu và VLHP M1
................................28
3.3. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Cr(VI), Ni(II), Mn(II)
..........................................31
3.3.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Ni(II)
..................................................................31
3.3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Cr(VI)
................................................................32
3.3.3. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Mn(II)
................................................................32
3.4. Điểm đẳng điện của VLHP
M1........................................................................................33
3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Ni(II), Cr(VI) của
VLHP M1 .................................................................................................................................34
3.5.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời
gian..........................................................................34
3.5.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH
............................................................................37


9

3.5.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP M1
.............................................40
3.5.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)

.........43
3.6. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô hình đẳng nhiệt
hấp phụ Langmuir....................................................................................................................44
3.6.Ảnh hưởng của ion lạ tới khả năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP M1
.....48
3.7. Kết quả xử lí mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II)
..............................................50
KẾT LUẬN.............................................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO
...................................................................................................53


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

nghiệp ............................................................................................................................5
Bảng 2.1: Kí hiệu các VLHP chế tạo được .................................................................22
Bảng 3.1: Số liệu đánh giá khả năng hấp phụ của NL và các VLHP đối với
Cr(VI), Ni(II), Mn(II)..................................................................................................27
Bảng 3.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn Ni(II) ........................................................31
Bảng 3.3: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) .......................................................32
Bảng 3.4: Số liệu xây dựng đường chuẩn Mn(II) ......................................................32
Bảng 3.5: Số liệu xây dựng đường đẳng điện .............................................................33
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của VLHP ......................34

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của VLHP................................37
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP M1 đến hiệu suất hấp phụ ion Cr(VI),
Ni(II),
Mn(II)............................................................................................................................40
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) đến dung
lượng và hiệu suất hấp phụ của VLHP M1..................................................................43
Bảng 3.10: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir .................................47
Bảng 3.11: Các thông số hấp phụ của Cr(VI); Ni(II); Mn(II) ...................................48
Bảng 3.12: Kết quả xử lí Cr(VI), Ni(II), Mn(II) trong nước thải ...............................50


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ ..............................................................22
Hình 3.1:Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II),
Mn(II)....................................28 của NL và các mẫu VLHP
......................................................................................................28
Hình 3.2: Giản đồ XRD của nguyên liệu ....................................................................29
Hình 3.3: Giản đồ XRD của mẫu VLHP M1...............................................................30
Hình 3.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Ni(II) .......................................31
Hình 3.5: Đồ thị đường chuẩn xác định ......................................................................32
Hình 3.6: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Mn(II) ......................................32
Hình 3.7: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP M1 ..........................................33
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ Cr(VI)
của VLHP M1 ..............................................................................................................35
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến ............................................35
quá trình hấp phụ Ni(II) của VLHP M1 ......................................................................35
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến ..........................................36
quá trình hấp phụ Mn(II) của VLHP M1 .....................................................................36

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Cr(VI) của
VLHP M1 .................................................................................................................................38
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Ni(II) của VLHP
M1..............................................................................................................................................38
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Mn(II) của
VLHP M1.....................................................................................................................39
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến quá trình hấp phụ
Cr(VI) .......................................................................................................................................41
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP M1 đến quá trình hấp
phụ Ni(II)..................................................................................................................................41
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP M1 đến quá trình hấp
phụ Mn(II) ................................................................................................................................42


9

Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP M1 đối với Cr(VI)....................44
Hình 3.18: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của VLHP M1 đối với Cr(VI) .......................44
Hình 3.19: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP M1 đối với Ni(II) .....................45
Hình 3.20: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của VLHP M1 đối với Ni(II) .........................45
Hình 3.21: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP M1 đối với Mn(II)....................46
Hình 3.22: Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb của VLHP M1 đối với Mn(II) .......................46
Hình 3.23: Ảnh hưởng của ion lạ tới quá trình hấp phụ Cr(VI) .................................49
Hình 3.24: Ảnh hưởng của ion lạ tới quá trình hấp phụ Ni(II) ...................................49
Hình 3.25: Ảnh hưởng của ion lạ tới quá trình hấp phụ Mn(II) .................................50


1

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh các
chất thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến môi trường, đặc biệt là sự ảnh
hưởng nghiêm trọng của môi trường nước. Các hoạt động khai thác mỏ, công
nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện, lọc hóa dầu hay công nghệ dệt
nhuộm... tạo ra các nguồn ô nhiễm môi trường nước chính chứa các kim loại nặng
như Cu, Zn, Pb, Ni, As... và những hợp chất hữu cơ độc hại. 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.
Một số phương pháp khác nhau để loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trường
nước như phương pháp trao đổi ion, thẩm thấu ngược, lọc nano, kết tủa hoặc hấp
phụ,... Trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm như
vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ điều chế, chi phí thấp,
thân thiện với môi trường, đặc biệt không làm nguồn nước ô nhiễm thêm. Chính vì
vậy đây là vấn đề đang và được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu. Trong
lĩnh vực xử lý môi trường, ta có thể sử dụng vật liệu tự nhiên (đá ong, quặng sắt,
đất bazan…) hay vật liệu chế tạo từ xơ dừa, vỏ trấu, bã mía… những loại vật liệu
này đều có giá thành rẻ, thân thiện với môi trường và dễ kiếm tìm trong đời sống.
Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp
ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của quặng sắt biến tính
”
Trong đề tài chúng tôi lần lượt tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau – Thái Nguyên.
- Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp
nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET).
- 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.

2

- Sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo được thử xử lý mẫu nước thải chứa
Cr(VI), Ni(II), Mn(II).
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, bố cục của luận văn này
được trình bày trong 3 chương:
- Chương 1: Tổng quan.
- Chương 2: Thực nghiệm.
- Chương 3: Kết quả và thảo luận.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

3

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Ni(II), Mn(II)
1.1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng
Từ thực trạng ô nhiễm môi trường của nước ta hiện nay ta không thể phủ
nhận về mức độ ô nhiễm ngày càng tăng, từ ô nhiễm đất tới ô nhiễm không khí và
đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước. Nguyên chân chủ yếu dẫn tới hiện tượng này là quá
trình hoạt động sản xuất của các khu công nghiệp lớn và nhỏ, là quá trình đô thị hóa
và sự gia tăng dân số. Trong đó ô nhiễm kim loại nặng là một trong những vấn đề
cấp thiết. Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Ni, Mn, v.v... thường không
tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích
lũy trong cơ thể. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật. Hiện
tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần các

khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim
loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số
trường hợp, xuất hiện hiện tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt.
Các kim loại nặng đi vào cơ thể qua con đường hô hấ

–SH, -SCH3 c
[4], [22].
1.1.2.1. Giới thiệu về kim loại nặng
3

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm . Một số
kim loại nặng có thể cần thiết cho cơ thể sinh vật, chúng được coi là nguyên tố vi
lượng. Một số lại không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có thể ngây
độc hại nghiêm trọng nếu hàm lượng của chúng vượt quá ngưỡng cho phép.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

1.1.2.2. Tác dụ
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 là nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống, ion mangan là chất hoạt
hoá một số Enzym xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo mầu và sản xuất
khoáng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Tuy nhiên trong quá trình sinh hoạt
sử dụng nguồn nước nhiễm mangan hoặc tiếp xúc với nhiều bụi mangan sẽ làm suy
nhược đến hệ thần kinh và tuyến giáp trạng [22]. Những người dễ nhiễm độc
mangan là trẻ em, người già và phụ nữ có thai và những người hay măc bệnh về
gan, mật.

1.1.2.3. Tác dụ
Niken được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim, mạ điện, sản
xuất thuỷ tinh, gốm, sứ…
Niken xâm nhập vào cơ thể ngườ
ủ

kinh niên… Ngoài ra, niken có thể gây các bệnh về
[1], [22].
1.1.2.4. Tác dụ

Cr(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Với hàm lượng nhỏ Cr(III) rất cần
cho cơ thể, trong khi Cr(VI) lại rất độc và nguy hiểm.
ọng trong việ


glucozơ. Tuy nhiên vớ

ể

, viêm da

, viêm ga

... [1], [22].
ạ

ải

công nghiệp như sau:
Bảng 1.1:

oại
trong nước thải công nghiệp

STT

Nguyên tố

Đơn vị

Giá trị giới hạn
A

B

1

Crom (VI)

mg/l

0,05

0,10

2

Niken (II)

mg/l

0,20

0,50

3

Mangan (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 [19], [23].
1.1.4. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước
Thực tế có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm môi trường nước. Nước bị ô nhiễm
kim loại nặng chủ yếu là do việc khai thác mỏ, là quá trình đổ vào môi trường nước
thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô
nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật
và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn xâm nhập và cơ thể người.

6

Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các
thành phần môi trường liên quan khác.
Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng chưa
được chú ý và quan tâm đúng mức.
1.2. Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng
1.2.1. 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.
1.2.2. 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.
1.2.3. Phương pháp hấp phụ
So với các phương pháp xử lí 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 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 [2], [9], [18], [21], [24]. Vì vậy trong đề tài này, chúng tôi sử dụng phương
pháp hấp phụ cho quá trình nghiên cứu.

7

1.3.1
-

-

.

.

.Ở
[2], [4], [16].
1.3.1

ớ

.

Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động thông
qua các yếu tố sau:
- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ.
- Tăng nhiệt độ.
- Thay đổi bản chất tương tác của hệ thống thông qua thay đổi pH của môi
trường.
- Sử dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề mặt
chất rắn.
- Sử dụng tác nhân là vi sinh vật.

Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, một số
ợc sử dụ
[2].
1.3.1

[16].
Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:
q

(C o  C cb ).V
m

(1.1)

:
(mg/g).
(l).
m: k

(g).

Co

(mg/l).

Ccb

(mg/l).

1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ
dung dịch ban đầu.
H

(C o  C cb )
.100 %
Co

(1.2)

ụ
:
-

.

-

.

-

ự
.


[1].
:

dx
v  dt

(1.3)
:

V

dx
dt

  (C  C ) 
0 k(qcb

max

(1.4)


q)

:
x: nồng độ chất bị hấp phụ (mg/l).
t: thời gian (giây).


.

Co

(mg/l).

Ccb

(mg/l).
.
(mg/g).

qmax

(mg/g).

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren

d qt
dt

 k qq 
(
1

e

)
t

(1.5)

Dạng tích phân của phương trình trên là:

k1
lg(q  q )  lg 
q
e
t
e t
2,303

(1.6)

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:

d qt
 qt2
2 (qe
k

dt
)
Dạng tích phân của phương trình này là:

(1.7)


t



1



1

t

2

qt

k 2 .qe

qe

(1.8)


Trong đó:
qe, qt là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian t (mg/g).
-1

-1

k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian ) và bậc hai (g.mg . thời
gian ) biểu kiến.
-1

.

,…[2], [13], [16].

:
a = K. P
:
.
(mol/g).
(mmHg).

[16].

(1.9)


11

Phương
[16].
ố

:

1

q  k .C cb n

(1.10)

Hoặc dạng phương trình đường thẳng:

:

1
lg q  lg k  lg
C
n cb

(1.11)

.
1.

[16].
:
ạng:
q  q max

b.C cb
1  b.C cb

(1.12)

:
(mg/g).
qmax

(mg/g).
.
.Ccb

= qmax.b.Ccb

.Ccb

= qmax

.
.

Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình đường
thẳng:
C cb
q



1
q max

C cb 

1

(1.13)

q max .b

Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL
RL = 1/(1+b.C0)

(1.14)