Nghiên cứu xử lý phốt phát trong nước bằng vật liệu fe nano

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

M CL C

L IC

NG QUAN TÀI LI U ------------------------------------------------------- 3
hoàn thành bài khóa lu n này, em xin bày t lòng bi
ThS. Nguy n Xuân Huân
ng d n, ch d

quá trình th c hi

1.1. Khái quát v công ngh nano và v t li u nano ------------------------------------3

1.1.1. Khái ni m .................................................................................................. 3

n này.

Em xin chân thành c

1.1.2. Tính ch t c a v t li u nano ....................................................................... 3

y, cô trong b môn Th

ih c

u ch v t li u nano .................................................. 5

n tình truy
t ki n th c cho em
c v a qua.
c ti p thu trong quá trình h c t p s là hành trang quý báu

m, tính ch t c a Fe0 nano và nh ng ng d ng trong x
ng
-------------------------------------------------------------------------------------------------6

các th

ng

Qu c gia Hà N
V n ki n th

c nh
n
em trong su t

i h c Khoa h c T nhiên

m, tính ch t c a Fe0 nano .............................................................. 6

em có th hoàn thành t t công vi c sau này.

Em xin g i l i c

nghi m b môn Th

và t

n các th y, cô, anh, ch và các b n trong phòng Thí

ng

ng

ng

i h c Khoa h c T nhiên

ng d ng trong x lý ô nhi

ng c a Fe0 nano .............. 8

1.3. T ng quan v ô nhi m ph

lý ------------------ 11

1.3.1. Vòng tu n hoàn ph t pho trong t nhiên ................................................ 11

u ki n t t nh t cho em hoàn thành bài khóa lu n này.

Cu i cùng em xin g i l i c
là ngu

ng l c l n nh t, t o m

1.2.2. M t s

i thân và b
u ki n v c v t ch t l n tinh th n cho em

1.3.2. Nhu c u s d ng ph t pho trên th gi i ................................................. 12

1.3.3. Ô nhi m ph

c ................................................................ 13

1.3.4. Hi

trong su t th i gian h c t p.

ng c a nó ............................................. 13

NG, N

U ---- 18

EM XIN CHÂN THÀNH C
ng nghiên c u --------------------------------------------------------------- 18

Hà N

2.2. N i dung nghiên c u ---------------------------------------------------------------- 18

2.2.1. Nghiên c
v t li

Sinh viên

HI N

u ch v t li u Fe0 nano và phân tích m t s
mc a
u ch
c .......................................................................... 18

2.2.2. Nghiên c u m t s y u t
n hi u qu x lý ph t phát b ng
v t li u Fe0 nano ................................................................................................ 18

2.4.

u --------------------------------------------------------- 18

2.4.1.

p, phân tích và t ng h p các tài li u ....................... 18

2.4.2.

t o và b o qu n v t li u Fe0 nano ............................... 18

2.4.3.

2.4.4.

um ts

m c a v t li u Fe0 nano ........... 19

nh ph t phát b ng

n

21
0

2.4.5.
trí thí nghi m kh o sát kh
lý c a Fe
i
v i ph t phát...................................................................................................... 22

T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N ---------------------------- 24

3.1. K t qu

Hi n

i

K54 Khoa h

ng

Hi n

u ch s t nano và nh ng thu c tính c a s

ii

K54 Khoa h

c ------ 24

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

3.1.1. Fe0

ng

u ch

c theo

..................... 24

m c a h t Fe0

3.2. K t qu xây d

Khóa lu n t t nghi p 2013

c ...................................................... 25

ng

DANH M C HÌNH

Hình 1. C u trúc lõi

v c a phân t Fe0

.

ng chu n ph t phát --------------------------------------- 29

3.3. Nghiên c u m t s y u t
n hi u qu x lý ph t phát b ng v t
li u Fe0 nano ------------------------------------------------------------------------------- 30

3.3.1.

ng c a th

3.3.2.

ng c

3.3.3.

ng c a n

Fe0

n hi u qu x lý ............................. 34

3.3.4.

ng c a n

ph

n hi u qu x lý ............................ 36

3.3.5.

ng c a ion Fe2+

n hi u qu x lý .......................................... 30

n hi u qu x lý .................................................... 32

Hình 2. Nhu c u s d ng P trên th gi

Hình 3. Hi

...12

ng các tia X nhi u x trên các m t tinh th ch t r

Hình 4. S

u ch

.20

c theo

...25

Hình 5. nh nhi u x tia X c a v t li u Fe0 nano ....................................................25

Hình 6. nh nhi u x tia X m u s
u ch b i Yuan-Pang Sun, Xiao- qin Li,
Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H. Paul Wang ........................................................26

n hi u qu x lý............................................ 38

K T LU N VÀ KHUY N NGH -------------------------------------------------------- 41

TÀI LI U THAM KH O ------------------------------------------------------------------ 43

PH L C ------------------------------------------------------------------------------------- 46

Hình 7. nh ch p SEM m u s t nano.......................................................................27

Hình 8. nh ch p SEM m u s
c t ng h p b i Yunfei Xi, Megharaj
Mallavarapu, Ravendra Naidu..................................................................................28

Hình 9. nh c p TEM m u s t nano........................................................................28

Hình 10.

ng ph

..

30

Hình 11. Hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano theo th i gian...............................31

Hình 12. Kh
lý c a s
i v i ph t phát theo th i gian c a Talal
Almeelbi, Achintya Bezbaruah.................................................................................32

Hình 13.

n hi u qu x lý ph t phát b ng v t li u Fe0 nano..33

ng c

Hình 14. Kh
Ta

p ph ph t phát b i v t li u Fe0 nano

Hình 15. Kh

lý ph t phát

ng h p ph

in

pH khác nhau theo

c a v t li u Fe0 nano.......35

ng nhi t Langmuir c a ph t phát v t li u Fe0 nano......37

Hình 17. N
ph t phát sau x lý b i v t li u Fe0 nano và hi u su t x lý theo
các n
ph t phát

ng c a ion Fe2+ hi u qu x lý ph t phát b i v t li u Fe0 nano....39

Hình 18.

Hi n

iii

K54 Khoa h

ng

Hi n

iv

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

ng

DANH M C B NG

M

x lý b i Fe0

B ng 1. Các h p ch t gây ô nhi m có kh

B ng 2. Tích s tan c a m t s h p ch t photphat v i canxi, s t, nhôm

B ng 3. K t qu

m

n m nh m , ngành công nghi

...9

250oC....16

quang D

m t ph n to l n cho n n kinh t qu c dân c
các v
v ô nhi
ng, suy ki t nhi u ngu n tài nguyên quý giá và các

.29

s c

ik

B ng 4. Kh

lý ph t ph

c b ng v t li u Fe nano theo th i gian
30

ngu

B ng 5. Kh

lý ph

c b ng v t li u Fe0 nano theo pH .......32

m i ho

B ng 6.

ng c

B ng 7.

ng c a n

B ng 8.

ng c a ion Fe2+

0

ng Fe0

n kh

ph

n hi u qu x lý ph

c là tài nguyên thiên nhiên quý giá, là y u t không th thi

ng s ng trên tr

t. V y mà ngu

v

n c th i c
xà phòng

n hi u qu x lý

.

n th c tr ng ô nhi m

c m t hi n nay.

vì nhi

lý ph t phát

U

ã th i vào ngu

39

ày càng c t ki t

nhi m b n ngu

c b i các dòng

i và các nhà máy. Các ho
ng công nghi
n xu t
t l a, công nghi p d t may, x
c và phân bón

cm

ng l n các ch

ch

ph t phát

m t trong nh ng nguyên nhân chính gây ra hi

ng không nh

c cho

cs

n môi sinh và cu c s

quy trình x lý nh m lo i b các ch

kh

c m t,

i.

c tìm ra các

c h i nói chung và

nói riêng ra

t s c to l n.

ra

khoa h

M t trong nh
ng nghiên c u m i hi
c và trên th gi

nano) trong vi c x lý ô nhi m

h

c r t nhi u nhà
s d ng s t nano (Fe0

c th i có ch a các h p ch t

, ph t phát, kim lo i n ng, hoá ch t b o v th c v

c [11,13-23]. Theo các tài li u này Fe0 nano

ng, vi c s d ng Fe0 nano trong x lý ô nhi

t và

c và an toàn v i

t hi u su t r t cao,

v i giá thành h p lý.

Hi n nay, vi c nghiên c u s d ng v t li u Fe0
x lý ph t phát trong
c
c ta m
c p nghiên c u và còn r t m i m . Vì v y, c n ph i có

Hi n

v

K54 Khoa h

ng

Hi n

1

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

nghiên c u c th cho vi c ng d ng công ngh v t li u Fe0

c.

lý ph t phát

c,

Nghiên c u x lý ph t phát

li u Fe0 nano là m t trong nh

ti p nh

M c tiêu c

-

Nghiên c u m t s y u t

n kh

[4]
Công ngh nano (nanotechnology) là ngành công ngh

u ch

c.

p ph ph t phát c a v t

ng ng d ng trong công ngh x

n vi c

phân tích, thi t k , ch t o và ng d ng các c u trúc, thi t b và h th ng b ng vi c

c nghiên c u ch t o v t li u Fe0 nano.

n c a v t li u Fe0 nano

li u Fe0 nano nh

c.

tài là:

ng d ng quy trình công ngh

1.1. Khái

ng ph t phát

n s phát tri n c a t

-

-

c b ng v t

c công ngh tiên ti n, góp ph n cho vi c làm gi

T NG QUAN TÀI LI U

x

ng nghiên c u có tri n v ng th c ti n cao,

c nh m x

ng

x lý ph t phát

ng d ng v t li u Fe0

góp ph n tìm hi u thêm v v

Khóa lu n t t nghi p 2013

c.

u khi
c trên quy mô nano mét (nm, 1nm =10-9m). V t li u
nano là v t li u mà trong c u trúc c a các thành ph n c u t o nên ph i có ít nh t m t

chi

c nano mét. V t li u nano t n t i

t li u nano r

3 tr ng thái: r n, l ng, khí.

c quan tâm nghiên c u nhi u nh

n

v t li u l ng và khí. Có th phân chia v t li u nano thành 3 lo i (d ng) sau:

V t li u nano m t chi u là v t li u ch có m t chi u duy nh t có kích th

c

nano mét, hai chi u còn l i t do. Ví d

V t li u nano hai chi u là v t li
mét. Ví d

c 3 chi

c nano

V t li u nano ba chi u (còn g i là v t li u nano không chi u) là v t li u có
c nano mét. Ví d

Ngoài ra, còn có v t li u có c

có m t ph n c a v t li
chi u, m t chi u, hai chi

c nano mét, ho c c u trúc c a nó có nano không
n nhau.

Phân lo i theo tính ch t v t li u th hi n s khác bi t

c nano:

- V t li u nano kim lo i

- V t li u nano bán d n

- V t li u nano t tính

- V t li u nano sinh h c

[4]
M

m vô cùng quan tr ng c a v t li
c ch c
nano mét (nm). Chính vì v y mà t ng s nguyên t phân b trên b m t v t li u nano
và t ng di n tích b m t c a b m t c a v t li u l
t nhi u so v i v t li u

t hi n

c bi t là kh

Hi n

2

K54 Khoa h

ng

Hi n

, h p ph . V

v t li u nano nhi

c nh

3

c

c tính d

ng,

phân t , v t li u

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

nano xu t hi n ba hi u ng chính: hi u

Các nghiên c u cho th y các tính ch

ng t , hi u ng b m t và hi u ng
li

c.
Hi u

i v i v t li

m r t nhi u nguyên t , các hi u

ng t

b

u trúc nano có ít nguyên t

ng t th hi

m t ch

i nguyên t , nó có các m

ng t có th

ng gi

c coi

t nguyên t .

u có bi u hi

u ch v t li u nano [2]

bi n d
v các kim lo

n là s d ng k thu
cl

nd

nb

m t, g i t t là hi u ng b m t s tr nên quan tr ng làm cho tính ch t c a v t li u

c nanomet khác bi t so v i v t li u d ng kh i. Chính vì v y các hi u
nb m
n
p ph
ho
ng b m
av t

li u nano s l
ra nh ng ng d ng m
tác, h p ph và nhi u hi u ng khác mà các nhà khoa h

c xúc

c s d ng v i các k thu

Các v t li u truy n th

lý, hóa h

im ts

d

n c a kim lo i, nhi

nóng ch y, nhi

ng lý, hóa

c l i chúng s

c mà
c t i h n. Ví d

th y h ng ngày s

i. Hi

trên không còn

ng này g i là hi u ng kích

t li u b
u có s
i các tính ch
n tr c a m t kim lo i

nh lu t Ohm. N u ta gi

xu ng nh

ng t do trung bình c

nh lu t Ohm s

c a v t li

c nano s tuân theo quy t

Hi n

sôi,

ng v t lý và hóa h c này ch b t bi n n
c
ng là l
n 100nm). Khi gi
c c a v t li u

nano mét (nh

là b t bi n n

ng v t

4

c g i là

c c a v t li u

n t trong kim lo

ng là
n tr

ng t .

K54 Khoa h

t li u nano t các

t ot
h c ho c k t h p c hai g

i lên có th
- lý.

t phân:

phân b

t hi u qu

có th ch t o h t

g pháp nh là nhi t

t phân laser.
pha khí:

c bi

o ra các h t s

n v i tên g i RNIP (Reactive Nanoscale Iron Particles)
hematit ho c geolit b ng H2 nhi
cao (350-

6000). Sau khi làm l nh và chuy n h t s

i d ng khí, m t l p v b ôxy

hoá hình thành trên b m

t v t li u hai pha g m Fe3O4

c bi

và £-FeO.

ng k t t a: là m t trong nh ng
t o các h t ôxít s
t o ôxít s t b

c

hydroxit s t b ô xi hóa m t ph n b ng m t ch

nh p

dung d ch có t l Fe+2 và Fe+3

c.

c dùng khá
ph bi

t o h t Fe3O4 nano do kh

c-trong-d
ho t hóa b m t trong d u.

u khi

t dung d

c h t d dàng. V i

c b b y b i các phân t ch t

t o các h t nano kim

lo

c hình thành tr c ti p t dung

d ch mu i kim lo i có ch

ng

c ch

t lý, hóa

nano v i quy mô l

c s n xu t t

ct ih n

l

c bi t nh m t o ra s bi n

nguyên t ho c ion. Ph n l n các v t li u nano mà chúng ta dùng hi

ph

c u.

c a v t li

phá
c micro ho c nano.

d ng c l n (có th >10) mà không làm phá hu v t li u.

c nm, các s nguyên t n m trên b m t s chi m t

so v i t ng s nguyên t . Chính vì v y các hi u

a các v t

v t li u nano

ng so v i v t li u truy n th ng.

i lên:

Khi v t li

xu ng c

n 100nm, nên

trên xu ng: Bao g

Hi u ng b m t

l

n, t , quang, hóa h

c t i h n trong kho ng t

c

trung bình hóa v i r t nhi u nguyên t (1 µm3 có kho ng 1012 nguyên t ) và có th

các tính ch

u có kíc

các tính ch

ng t

ng

Hi n

c).

5

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

pha l ng:

vào m t dung d ch ion kim lo

kh nó thành các h t kim lo

u su t c

c bi

c nano

i là FeBH. Do s

pha l

th p

Fe0 + 2H2O

n

g pháp

ch t o Fe nano trong các ng

4Fe2+ + 4H+ + O2

pH th

t trong ph n ng kh c a Fe

nano

n

u ki

ng, Fe

nano ph n ng t
c và có th
t ch
tr thành m t v t li u có kh
lý ô nhi m t t [4].

n, b m t ôxit không là v t

b. Di n tích b m t riêng

n t , giúp nó
Cùng v

c v t li u, c u trúc lõi - v , k t c u và di n tích b m t

t y u t quan tr ng

- Ph n lõi bao g m ch y u là Fe0 nano và cung c

ph n ng v i ch t gây ô nhi

ng kh cho các

ng.

phép ph n ng x y ra

- Ph n v này ph n l n là các ôxit s
c hình thành t s ôxi hóa
Fe . L p v

cung c p nh ng thông tin hóa h c ph c t p (ví d : s h p ph

n tính ch t v t lý và hóa h c c a

phân t v t li u. So v i các phân t
nano có di n tích b m t riêng l

c micro thì các phân t
c
1- 2 l n. Di n tích b m t riêng l n cho

t tính ch t làm cho phân t Fe0 nano

nhi

ph n ng v i các ch t ô nhi m v i t

0

b m t phân t

t mang và hút ch y u các anion

tt

mang và nó có th hình thành ph c gi a b m t v i cation (ví d các ion kim lo i).

0

a. C u trúc lõi - v [8]

hóa h c). Các nhà nghiên c

p s t ôxit có kh

ph t phát

0

+ 2H2O

Fe(OH)3 có th b dehydrat thành FeOOH

nano và

Hi n nay, các ng d ng c a Fe0 nano ch y u d

3+

Fe3+ ph n ng v i OH- ho c H2O t o ra các hydroxit và oxyhydroxit;

t o các h t nano, dây nano, ng nano, màng nano, b t nano.
0

Fe2+ + H2 + 2OH-

Fe2+ ti p t c b ôxy hóa thành Fe3+

o v t li u nano d a trên các nguyên
t

ày có th
0

2Fe2+ + 4OH-

0

n nhi u nh t và s d ng r ng rãi nh
ng.

t c v t lý và hóa h

ng

2Fe0 + O2 + H2O

d ng ch t kh m nh (NaBH4)

và hóa tr 0. Các h t s t t ng h

d

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

i các v t li u khác.

c. T tính c a h t Fe0 nano

m t l p m ng ch a ôxit ho c kim lo i quý lên

T tính c a h t Fe0

tránh s ôxi hóa s t.

ng trong nhi

ch t l ng t , các ng d ng trong sinh y và ch
t ng các nhà nghiên c u l
ng mu

b m tl
nh ng phân t l

ng c c, v t li u Fe0
ng k
m di n tích ti p xúc gi a phân t nano và ch t ô nhi m

và gi m s v n chuy n các phân t nano t i nh

v

các phân t nano không b k

u tiên là s t o thành

Fe2+ trên b m t;

Hi n

u qu c a ph n ng này. Các nhà khoa h

[20
d ng tinh b t b c h
chúng ít b k
ck t
qu kh quan. Ngoài ra m t s nhà khoa h c còn s d ng ch t phân tán ho c khu y

v c a phân t Fe0 nano

S hình thành l p v ôxit bao quanh phân t s

m ô nhi m. Vì v

ng vi c phân tán các h t nano t tính là m t trong nh ng y u t quan

tr

Hình 1. C u trúc lõi

c môi
c tính này. Do có di n tích

n chuy n t t t i v trí ô nhi m.

Fe0 nano có kh

Nh nh

t

i v i các ch t và

h p ch t ô nhi m so v i các h t Fe0 micro. Vì v y khi nghiên c u ch t o v t li u
6

K54 Khoa h

ng

Hi n

7

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Fe0 nano, ng d ng trong x

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

ng c

n vai trò c a ch t

phút. Dung

ng h p ph c

nh lu t Freundlich là 3,5mg Asen/g s t

nano 250 C. Xiaomin Dou và nnk (2010) [20

phân tán này.
0

cs d

nano

cao, Fe0

Trong nghiên c u c a J.Cao và W. Zhang (2006) và SM. Ponder J. Gdarab và

T.E. Mallouk (2000) [25
y hi u su t lo i b Cr (VI) r t cao kho ng 65
0
110mg Cr/g Fe nano. Cr (VI) b kh xu
c k t h p vào l p

a clo, kim lo i n ng và các ch

khác.

a) S phân h y c a các h p ch t h

v ôxit s t (Crx Fe1-x) (OH)3 ho c Crx Fe1 x(OOH). Theo nghiên c u c a Yunfei Xi

a Clo

và nnk (2010) [22], Fe0

Fe nano có th kh h u h t các h p ch t h
Poly Clorua
Biphenyl (HCB), Poly Chlorinated Biphenyl (PCB), diclodiphenyltricloetan

pH = 4 sau 15 phút t c

(DDT),trichloroethene (TCE) thành các h p ch

b

0

c.

hsin Shih và nnk (2011) [23

h p ch

c ng m t i m

- S lo i b Selen

c s ch. Fe0 nano có kh

RX + Fe0 + H+

u lo i b Selen b ng Fe0 nano. Trong

Mondal và nnk (2011) [7

thí nghi m sau 5 gi g

Fe0

c lo i b hoàn toàn, s lo i b Selen b i

t 155mg/g.
- S lo i b Nitrat

h i quân c a M . Sau sáu tu n phun

h t Fe0 nano xu ng các gi ng th nghi m, m

t tiêu chu

n b m t ch t xúc tác.
c th nghi
x lý các

Yu-Hoon Hwang và nnk (2011) [24

c ng m sau khi x lý có n

i v i các h p ch t h u

uv

và các s n ph m

t o ra c a quá trình kh nitrat b i Fe0 nano. K t qu nghiên c

RH + Fe2+ + X-

ph m chính c a ph n ng kh nitrat b i Fe0 nano và nó b lo i b kh i dung d ch t i

pH cao.
0

- Lo i b asen

María E. Morgada và nnk

Fe

n hành thí nghi m các n ng

0

TT

c cho th y ngo i tr

n

ng Asen b h p ph trong 7 phút và g n 99% b h p ph sau 60

8

K54 Khoa h

ng

Tên các nhóm ch t và h p

nano

Tên các ch t và h p ch t

ch t

p ph As (III)

pH =7) trên b m t v t li u. K t qu thu

Hi n

c là 97%

c lo i b trong vòng 1gi
c lo i b hoàn toàn trong vòng 1,5 gi . S
ph n c a các d
c nghiên c

n

b) Lo i b các kim lo i n ng

(1mg/l

i

c) S lo i b các ch t ô nhi

Fe0 nano là 400g/l. Patanjali Varanasi và nnk (2007) [17

h y th p có th là do s khu ch tán th p c
Theo Wei xian Zhang và nnk (2003) [19], Fe0 n

Pb. T i

t 99,9%. Hi u su t c a ph n ng là 0,05g Fe0

kh xu ng Ni(0). Hi u su t kh là 0,13g Ni (II)/g Fe0 nano.

c kh sau

nghiên c u quá trình kh PCB b i Fe0 nano. K t qu
c là 38% PCB b phá
h y trong m
n Fe0 nano t i nhi
phòng. Theo các tác gi , t l phá

c t ng h p và nghiên c u kh

lo i b

nano có th lo i b > 99% Pb (401,8 mg/g). Ngoài ra Fe0 nano còn có kh

ng h c và nh

ng pH t i quá trình kh HCB b i Fe0 nano. K t qu

24 gi khi n

ch, ch t h u

- Lo i b Crom và Chì

c. Các ch t ô nhi m mà Fe0 nano

t b ô nhi m, tr m tích và t ng ng

u quá trình lo i b Asen

ng c a các y u t

ph t phát, cacbonat, silicat, nitrat, clorua, sunfat), axit humic.

ng. Fe0 nano có th

x lý nhi u ch t ô nhi

có th x lý bao g m các h p ch t h

c b i Fe0 nano và s

kh

c tính cho electron và kh nhi u ch t ô nhi m v i t

Yang

ng

1

1.1. Cacbontetraclorua (CCl4)

Các h p ch t Clo metan

Hi n

1.2. Cloroform (CHCl3)

9

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

TT

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Tên các nhóm ch t và h p

TT

Tên các ch t và h p ch t

Tên các nhóm ch t và h p

ch t

2

Các h p ch t Trihalo metan

1.3. Diclorometan (CH2Cl2)

8.2. TNT (C7H5N3O6)

1.4. Clorometan (CH3Cl)

9.1. Th y ngân (Hg2+)

2.1. Bromform (CHBr3)

9.2. Niken (Ni2+)
9

2.2. Dibromoclorometan (CHBr2Cl)

9.4. Chì (Pb2+)

3.1. Hexaclorobenzen (C6Cl6)

9.5. Crôm (Cr6+)

3.4. Triclorobenzen (C6H3Cl3)

1.3. T ng quan v ô nhi m ph t phát
Ph t phát (PO43-) là d ng t n t

4.1. Tetracloroeten (C2CL4)

ng th c v t, vi sinh v

4.3. cis- Dicloroeten (C2H2Cl2)

6

v

4.5. 1,1- Dicloroeten (C2H2Cl2)

s ng. Do v y, P tr thành y u t sinh thái v a mang tính gi i h n, v

l

Ph t pho có m t ph bi n trong v

Hi n

i d ng qu ng

m tích apatit, mu i khoáng. Ngoài

6.2. PCBs

Quá trình phong hóa và khoáng hóa các h p ch t h
i phóng t o
thành các mu i c a axit photphoric ch a các ion PO4 , HPO4 , H2PO4
n,

6.3. Pentaclorophenol

d chuy

i th

i.

a h sinh thái, xây d ng thành các phân t h u

ph t pho

nhi u cation khác

khoáng. M t ph

ng th c v t ch

t bài

ng k t h p v i

t hình thành k t t a mu i
t b r a trôi xu ng sông bi n, tr thành ngu n

ng cho các loài th c v t thu sinh h p th , phân tán vào chu i th
th c v t thu sinh ch
,m tl nn aPh
n hoà thành P

8.1. NNitrosodiummetylamin
(NDMA) (C4H10N2)

K54 Khoa h

ng v

ti t, ch t th i b vi sinh v t phân h y, gi i phóng P tr l

7.3. Tropaeolin

10

t, t n t i ch y

ra trong xác bã th c v

(C12H9N2NaO5S)

Các h p ch t h

u

6.1. Các h p ch t hydrocacbon

7.1. Màu vàng (C16H11N2NaO4S)

8

t sinh

4.8. Lindan (C6H6Cl6)

7.2. Chrysoidin (C12H13ClN4)

Thu c nhu m h

sinh

ng bên

v i trên 200 lo i khoáng khác nhau ch y

6.4. 1,1,1- trichloroetan

7

s ng

ch nh.

4.7. DDT (C14H9Cl5)

Các h p ch t polycloro khác

c.

i. T l P so v i các ch

4.4. trans- Dicloroeten (C2H2Cl2)
4.6. Vinylclorua (C2H3Cl)

Thu c b o v th c v t

lý
n hình c a ph t pho (P)

1.3.1. Vòng tu n hoàn ph t pho trong t nhiên
P là nguyên t
ng có vai trò quan tr

4.2. Tricloroeten (C2HCl3)

5

10.2. Nitrat (NO3-)

Ngu n: Zhang và các c ng s , 2003 [19].

3.5. Diclorobenzen (C6H4CH2)

Các h p ch t Clo eten

10.1. Perclorat (ClO4-)

10

3.3. Tetraclorobenzen (C6H2Cl4)

Các h p ch t clo benzen

9.3. Cadimi (Cd2+)

Các kim lo i n ng

2.3. Diclorobromometan (CHBrCl2)

3.6. Clorobenzen (C6 H5Cl)

4

Tên các ch t và h p ch t

ch t

3.2. Pentaaclorobenzen (C6HCl5)
3

ng

ng

t ph n ti p t c tham gia vòng tu n hoàn, ph n còn l i chìm xu

Hi n

11

K54 Khoa h

y

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

v c.

vùng

c có s

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

ng m nh ho

c tr i, P m

l i t ng

quan ch t ch

c trong t nhiên.

ng

n s phát tri

, nh t là

1.3.2. Nhu c u s d ng ph t pho trên th gi i [9]
Hi n nay trên th gi i, khai thác ph t pho

ng sinh h c, d u sinh h c cùng v i s gia

c châu Á.

-11 t

ng cho nhi u m

nhau. Hình 2 cho ta th y 82% ph t pho dùng trong nông nghi p phân bón, thu c tr
sâu, kho ng 7% làm ch t ph gia th
t ph n nh 11% s d ng

trong ngành công nghi p ch t t y r a, b t gi t, ch t d n xu t và các ng d

c

bi t khác.

nhu c u cung c

c và s d ng P

n ki

s d

nhi m môi

ng và tài nguyên. Bi n pháp x lí, thu h i P và tái

ng P t

ng trong b o v

ng, gi m r i ro
u

m giá c

qu , làm gi

is

c.

1.3.3. Ô nhi m ph t phát

c

các d ng: H2PO4-, HPO42-, PO43-, d ng

c, P t n t i

pôlime ph t phát

3 )6

và P h

i ph t phát

c s d ng

r ng rãi trong các ngành công nghi p bao g m: s n ph m làm s

b t l a, công nghi p d t may, x

ng ph t phát

t quá nhi u, các ion ph t phát s k t h p v i

3+
các ion kim lo
), s t (Fe3+, Fe2+
tiêu di t m t s sinh v t có l i, không t t cho cây tr ng phát tri

ng ph t phát
Hình 2. Nhu c u s d ng P trên th gi i [9]

ng t

c s d ng trong s n xu t nông nghiêp trung bình 13kgP/ha tuy

nhiên, t l

i ph thu c vào lo

B c M kho ng 10kgP/ha,

T

t, ki u khí h u khác nhau.

châu Âu kho ng 6kgP/ha,

châu Á và

ng phân bón P s d ng trên toàn th gi

P

c Brazin, Trung Qu c,

(g
qu và rau màu chi m 18%. H u h

là cao nh

ut n

u này cho th y P quan tr ng v i s n xu t nông nghi p gi

c. S thi u h t P và vi c ti p c

l

n s n xu

Nh

cho h sinh v

c v i ngu n ch

u s d ng phân bón P, ví d

c

Tây Âu l

ng gi m nh

Hi n

ng liên quan t

12

u P có liên

K54 Khoa h

ng

c th

nh

n gây

c.

ng c a nó [1]

ng c

c th i t sinh ho t, ho

i

chu trình tu n hoàn P t nhiên

ng công nghi

ng l n

P và N ch y tr c ti p vào ao h , sông su i, gây h u qu nghi m tr ng t
i s ng các sinh v t trong th y v
i.

c th i sinh ho t giàu các h p ch t c a P, ch y u t

ng,

c t y r a t ng h p

ch a kho ng 2-3mgP/l và các h p ch
i protein và
gi i phóng ph t phát t
c ti u. H u h t các b t gi t t ng h p trên th
ng ch a

m

Nam M

ng

Ngày nay ho

n y sinh v n

c toàn c u.

ng ph t phát

1.3.4. Hi

v
c

ng. Trong môi

di n ra t t , quá trình tiêu th ph t phát di n ra cân b ng t o s phát tri n

, M chi m 65%. T l l n phân bón P

c, b p; riêng cây l y d u chi
c có nhu c

gây nên hi

t,
ng

i, hoà tan ph t phát t d ng k t t a ho c ph c b n

hi

châu Phi là 2kgP/ha.

n chai c

ng l n pô li ph t phát, kho ng >

c th i t

a

t 6-20mgP/l.

Hi n

13

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng ch y u c a vi c giàu P

hóa các th y v

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

c là gây nên hi

c bi t là các th y v

CH2O106(NH3)16H3PO4 + 138O2

ng

g n khu v

thành ph , khu công nghi

phân hu

a, Khái ni m

làm gi m pH c

tri n bùng n c a các loài t o, t o ra nh ng bi
làm cho ch
c b suy gi m [11]

Hi

ng l n trong h

ng có th x

c,

ng th i gi i phóng m

c, làm

ng

c b nhi m b n, có màu xanh, mùi hôi th i, cá

i thành ph n qu n th t o trong th y v c,

làm bùng phát các lo i t o lam và m t s loài có th
ct
là m t lo
c t gây t
các vi s i, thoát d ch t bào, gây ung

n:

C th m t s

ng tiêu c c c a vi

ng th y v

Phá v h th

n 2: Rong, t o phát tri n

gi i phóng ch

c,

c tiêu t n oxi khi phân h y, gây ch t th y sinh v t).

n 3: Phân h y hi u khí

ng tr c ti p t

ru

n 4: Phân h y k khí

i, gây nhi

ct o

Gây nên n n th y tri

, nhi

th c hi n ph n ng quang

n hoa c a t

ng v t liên quan t i s

c t gây b nh.

n giá tr s d ng th y v c cho các m
n hóa thành cacbon h

n thành

phân t c a t bào. Thành ph n ch y u c a rong, t o, cây xanh là C, H, O.

ng

n sán lá.

ng v t b

c chuy

i, r i lo

ng hô h p.

sinh hóa là ph n ng quang hóa

-

ti n hành ph n ng

CO2

ch t hàng lo t.

n 1: Ô nhi

hóa t CO2 và H2O.

106CO2 +122H2O + 16HNO3 +H3PO4

C 1 phân t th c v t phù du s d ng 276 nguyên t

tr n,

ng (eutrophication) là hi
ng các ch
ng,
c bi t là N và
c nh p vào các th y v c, gây ra s phát

ng

nghi p, nuôi tr ng th y s n và gi i trí du l ch ngh

cho ngu

t, công

ng. Gi m ch

u vào

c u ng và sinh hoat. Gây t c ngh n b l c các nhà máy, xí nghi p.

Ph n ng quang hóa c a th c v t phù du:

Gây m t th m m , gây mùi khó ch u.

106 CO2+ 16NO3- + HPO42- +122H2O +18H+ C106H263ON16P +138O2
T ph n ng cho th y t s C: N: P là 106:16:1. T sô N:
cg

S
ch
và các dòng sông, kênh d
c th i g n các thành
ph l
thành hi
ng ph bi n và là v
b c xúc h u h
c
trên th gi i (Úc, Trung Qu c, Nam Phi, M
.

tr

ut l

ng N: P > 7 thì P tr thành y u t h n ch

l i thì N tr thành y u t h n ch . Ph t phát

c ng

ng h n ch

u t h n ch ch y u

ng N > 30 (mg/l), P > 6 (mg/l) thì x y ra hi
ng c a hi
ng [12]

c bi n. N u

ng [10].

iv

i, nhi u nghiên c u cho th y s h p th nhi u ch t ph t phát

kích thích các kh i u ác tính ph i, vi c lo i b các th c ph m ch a
ph t phát nhân t o s có th là y u t then ch
u tr
ph

a

i, cung c p th

sinh khác. Nó là 1 ph n c a qu

c

ng trong các

t th y

ng x y ra trong các th y v c

ph t phát

trong ch bi n th c ph m v i vai trò làm t

c s d ng nhi u

ng canxi và s t, c

c,

giúp th c ph m không b khô.

c ng t

Vì v y, vi c tìm ra các quy trình x lý nh m lo i b ph t phát và h n ch quá

c ch a nhi u P và N s làm cho th c v t phù du

phát tri n m

c bi t là t o que, t o xanh hoa và nhi u t

c bi t là vào mùa xuân. Hà
ng ch t di p l
khi b th i r a, phân h y làm gi m nghiêm tr
Hi n

14

và
c.

K54 Khoa h

ng trong

c

ng

1.3.5.

t s c to l n.

lý ô nhi m ph t phát [1]

Hi n

15

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Bi n pháp hi u qu nh t hi

c. Trong m t s

th s d

p ph

ng h p có

ng

- C 3 lo i ion (Ca2+, Al3+, Fe3+

x lý ph t phát là t o ra mu i ph t phát

ít tan v i s

a)

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

r t th

- Hydroxit s t, nhôm tan tr l

K t t a ph t phát

t ph n lo

canxi t o ra các mu

i các ion nhôm, s t,

tan th

i d ng ch t r n.

ng nh t c a m t quá trình k t t a là tích s tan. Tích s tan c a
m t ch t càng nh thì hi u qu c
ng 2 ghi giá tr

[(Fe(OH)4-, Al(OH)4- )]

b)

S d

H

T ( tích s tan)

3+

AlPO4.2H2

+ PO4

2+

CaHPO4
2+

Ca4H(PO4)3
2+

+
2+

Ca10(PO4)6F2
CaHAl(PO4)2

2+

3-

+ 2H2O

10

10-6,6

+ 3PO43- + H+

10-46,9

s lo i có th h

6-

ph n ph
ph t pho d a trên hi

MgNH4PO4

tách ra kh

c tr c ti p thông qua th

(PO43-). Quá trình lo i b
ng. Ph t phát
c

(vi sinh ch a nhi u ph t pho) ho c

i d ng mu i không tan sau khi x lý y m khí v i m t h k t t a kèm theo

(ghép h th ng ph ).

c)

H p ph

H p ph

10-11,4

i ion

i ion là nh

lý ph t phát r t có tri n

v
s d

thu h i ph t phát m t cách ch n l c, thu h i l i t dung d ch tái sinh và tái
+
i các thành ph
,

NH4+

t o ra struvite MgNH4PO4 hay kali trucvite MgKPO4 dùng làm phân nh

10-118

+ Al3+ + H+ + 2PO43-

10-39

ch

ng nghiên c

10-8,3

m

công ngh REMNUT có ng d ng trong th c t

+ CO32+ 2F-

10-10,4

+ NH4+ + PO43- (Struvit)

c chú ý t th p k

3+

+ 3OH-

10-36

Al(OH)3

3+

+ 3OH-

10-32

c

m và tri n v ng

i pH c a dung d ch

c x lý.

10-12,6

Fe(OH)3

ng t bào thô, m t

u ki n y m khí chúng l i th i ra

+ 6PO43- + 2F- (apatit)

2+

2+

u ki n hi u khí. Thông

i d ng ph t phát
ng trên g i là lo i b ph

c
CaF2

ng là m t s lo i vi sinh v

chúng c

ng ph t pho trong t bào chi m 1,5-2,5% kh

-21

+ HPO42-

6PO43- + OH- (hydroxylapatit)

2+

CaCO3

10-23

+ 2H2O

s d ng mu i s t,

c

ng ph t pho nhi

250C

nt i

mu i nhôm khi k t t a so v i s d ng vôi.

c d a trên hi n t

B ng 2. Tích s tan c a m t s h p ch t ph t phát v i canxi, s t, nhôm

vùng th

d ng k t t a, keo t , h p ph có vai trò quan tr

pháp k t t a v i mu i, nhôm, s t, và canxi (vôi).

3+

i d ng ferrat ho c aluminat

vùng pH cao (trên 8,5),

tích s tan c a m t s h p ch t liên quan trong quá trình x lý ph t phát b

Fe.PO4.2H2

tan

vùng pH cao

nên nhi u lo i h p ch t c a canxi v i ph t phát có ch a thêm nhóm OH.

i ion.

K t t a ph t phát

Ca10(PO4)6(OH)2

u t o ra các h p ch t ph t phát

c bi t là hydroxylappatit và apatit. Ph n ng này t o thành

d)

M ts

Tách lo i ph t phát ng th i v i các t p ch t khác qua quá trình màng thích
h p: Màng nano, màng th m th
c, ho
n th m tách. V nguyên t c hi u

qu l c qua màng có hi u su
Ngu

t nên h

y

ng d ng trong th c t .

T b ng 2 có m t s nh n xét sau:
Hi n

16

K54 Khoa h

ng

Hi n

17

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

.

ng

nó có th kh c mu i Fe2+ và Fe3+ t o thành Fe0

NG, N
NGHIÊN C U

4Fe3+ + 3BH4- +9H2O

u ch t i phòng thí nghi m c a B môn Th

i h c Khoa h c T nhiên.

- Các m

c gây nhi m ph t phát nhân t

m quan tr ng c a Fe nano cho phép nó có ph n ng có hi u qu

v i nhi u ch t ô nhi

ng g p ph i trong x

c gây nhi m ph t phát nhân t

th nghi m các y u t

0

c.

s t (II) sunphát b
ng c a th i gian t i hi u qu x lý

ng c a pH dung d

-

Nghiên c u

ng c a n

ph t phát

Nghiên c u

ng c

ng Fe0

-

Nghiên c u

ng c a ion Fe2+

2.4.

có th b o v Fe nano kh i quá trình ôxy hóa

nhi

2.4.3.

m c a v t li u Fe0 nano

n hi u qu x lý

-

n hi u qu x lý

ph m t

u ch , b o qu n c a v t li u Fe0

ch p

ng,

x lý ph t phát

trên internet, sách, báo và các báo cáo khoa h c liên quan.

2.4.2.

t o và b o qu n v t li u Fe0 nano

nh Transmission electron

u x tia X (Xray diffracsion: XRD)

n hóa, kh

bi n

ti u nhi u x . K thu t nhi u x tia X

d

(kh pha l ng) là thêm m t ch t kh m nh vào m t dung d ch ion kim lo

kh nó

i và c c

ng vi t g n là nhi u x tia X

cs

phân tích c u trúc ch t r n, v t li u... Xét v b n ch t v t lý, nhi u x tia X

s khác nhau v
t và nguyên t .

Xét m t chùm tia X

nc

ng các chùm tia X nhi u x trên các m t tinh

th c a ch t r n do tính tu n hoàn c a c u trúc tinh th t o nên các c

n gi ng v i nhi u x

c t ng h p t nhi

thành các h t kim lo i có hóa tr

u x tia X (XRD),

nh Scaning electron microscopy (SEM),

Nhi u x tia X là hi

b ng v t li u Fe0

nh t

u ch v t li u Fe0 nano, s n

c ki

a)

p, phân tích và t ng h p các tài li u
Các tài li u liên quan t i v
ng, bi n pháp x

c nano có th

u ki n t t nh

phòng.

n hi u qu x lý

u

Hi n

um ts

Sau khi l a ch

n hi u qu x lý

ng. Vì

có s d ng ch t phân tán là polyacrylamid (PAA

0

Nghiên c u nh

cs

n kém, ph c t p, và t o ra nh ng tr ng i trong các

ng d ng khác nhau c a Fe0
lo i b các ch t ô nhi
v y, trong nghiên c u này ti n hành ch t o v t li u Fe0 nano b

0

Fe nano
- Nghiên c u

nh y cao trong không khí. Khi

và b o v Fe0 nano trong quá trình làm khô sau khi t ng h p, ch ng h

t t c nh

0

V t li u s

i v i v t li

k thu t chính

d ng m t bu ng k khí, làm l nh khô và k thu t s

2.2. N i dung nghiên c u

2.4.1.

tr ng thái hóa tr không. Các v

ti p xúc v i không khí, Fe0 nano nhanh chóng b ôxi hóa và m t kh
n ng
cao c a nó Vì v y, nhi u k thu
c phát tri
n quá trình ôxy hóa

n hi u qu x lý ph t phát b ng Fe

-

Fe0 + H2BO3- + 12H+ +6H2
0

th nghi m kh

x lý ph t phát b ng Fe0 nano.

- Các m

4Fe0 + 3H2BO3- +12H+ +6H2

Fe2+ + BH4- + 9H2O

ng nghiên c u
- V t li u Fe0

n ng

sau:

n t , s khác nhau trong tính ch t ph nhi u x là do

a tia X v i nguyên t và s

c sóng

chi u t i m t tinh th ch t r

a

n

i góc

t i . Do tinh th có tính ch t tu n hoàn, các m t tinh th s cách nhau nh ng kho ng
nd
cách t nhi u x và t o ra hi
ng nhi u x

c nano. NaBH4 là m t ch t kh m nh

18

K54 Khoa h

ng

Hi n

19

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

c a các tia X. N u ta quan sát các chùm tia tán x

v

i nhi u x thì góc t i ph i th

trên nguyên lý, nh c a TEM v

u ki n:

c t o theo các

quang h

nh

ch t nh tùy thu c vào t ng ch
ghi
n c a nh TEM so v i
nh quang h c là
n khác so v i nh trong kính hi n vi quang h c và các

L = 2.d.sin = n.

n là s nguyên nh n các giá tr 1, 2,...

nh lu t Vulf-Bragg mô t hi

t o nh

i l n (có th t i hàng tri u l n), nh có th t o ra trên màn hu nh

quang, hay trên film quang h c, hay ghi nh n b ng các máy ch p k thu t s . Xét

L = 2.d.sin

có c

ng cao chi u xuyên qua m u v t r n m ng và s d ng các th u kính t

n x (b ng góc

t i) thì hi u quang trình gi a các tia tán x trên các m t là:

ng

ng nhi u x tia X trên các m t tinh th .

lo i kính hi n vi khác. N
nh trong kính hi n vi quang h c
n
ch y
i do hi u ng h p th
n c a nh TEM l i ch

y u xu t phát t kh

các h t

tán x

n t . Ch p nh TEM có th cho ta bi

c

kích c nano.

d)

n tích b m t riêng theo BET

Di n tích b m t riêng có nhi

không x

i v i ch t r n x p hay

i v i ch t r n không x p thì di n tích b m t riêng là b m t ngoài, còn

i v i ch t r n x p thì di n tích b m t riêng là t ng di n tích b m t ngoài và b
m t bên trong, Di n tích b m t bên trong là t ng di n tích c a nhi u l x p và nó

l

nhi u so v i b m

ph v
Hình 3. Hi

ng các tia X nhi u x trên các m t tinh th ch t r n

b)

Kính hi

n t quét (Scanning Electron Microscope

n t có th t o ra nh v

ng vi t t t

phân gi i c

c

c

nt h it

t

phân gi i c a SEM còn ph thu c vào
n t . Khi
nt
ib

m t m u v t, s có các b c x phát ra, s t o nh trong SEM và các phép phân tích

ta bi t c u trúc b m t v t li u.

i n t truy n qua TEM

Kính hi
n t truy n qua (transmission electron microscopy, vi t t t:
TEM) là m t thi t b nghiên c u vi c u trúc v t r n, s d ng chùm
nt

Hi n

20

K54 Khoa h

ng

màu c a dung d ch tiêu chu n

m h p th ánh sáng c a các h p ch t màu là s h p th ch n l c. H

s h p th c a các h p ch t màu và m

v i chù

quang c a các dung d

i

c sóng khác nhau.

nh n

các ch

ng chu

t. Ti

ng chu

xây d ng

ch chu n c a dung d
i các n
ho c
quang (D) c a dãy dung d ch và xây d ng

ng chu n c a dung d ch này b

p nh kính hi

n

nh.

c th c hi n thông qua vi c phân tích các b c x này. Ch p nh SEM có th cho

c)

c b ng p

màu c a dung d ch nghiên c u v

có n

c

n t này b h n ch b i quang sai, chính vì th mà SEM không th

phân gi i t
a v t li u t i b m t m u v

nh ph t phát

a trên s so sánh

nt v ib m tm uv

nh t kích

2.4.4.

phân gi i cao c a b

m t m u v t b ng cách s d ng m t chùm n t (chùm các electron) h p quét trên
b m t m u. Vi c t o nh c a m u v
c th c hi n thông qua vi c ghi nh n và

phân tích các b c x phát ra t

d ng h p ph , gi i h p

770K. B m

tích s c a s phân t b h p ph v i ti t di n ngang c a m t phân t chi m ch trên
b m t ch t r n.

n t quét (SEM)

là SEM), là m t lo i kính hi n vi

nhi

i tuy n tính. Tr c hoành

bi u di n giá tr D, tr c tung bi u di n n
ho
ng các ch t chu n. Sau
m
quang c a dung d ch màu nghiên c u, d
ng chu n xác

cn

Hi n

c a dung d

21

K54 Khoa h

ng

Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

ph n ng t o m

nh n

ph t phát

PO43- +12 (NH4)2MoO4 + 24H+

L y 50 ml dung d ch ph t phát n

c:
3-

ng axit, ph t pho t n t
h p v i amoni molipdat t o ph c ch t ph

i d ng ion ph t phát (PO4 ), s k t
at

(NH4)3PO4.12MoO3 +21NH4+ + 12H2O

at gi m do k t h p v i ion ph t phát t o ph

ng

n quá trình phân tích.

khác nhau v

c

cc

c dung d ch

c dung d ch làm vi c

2

c 3: Cho 5ml H2SO4
và vài h t tinh th

u ch nh pH dung d ch v kho ng 3-4, thêm
c c t t i 1/2 bình.

n xu t hi

so màu b

cc

ch chuy n

nv

nh m c r

n L-VIS 400,
ng chu

c sóng 710nm.
n tính b ng ph n

trí thí nghi m kh o sát kh

lý c a Fe0

c 5: Xây d

i

v i ph t phát.

x lý c a Fe0

V im

i v i ph t phát, nghiên

trí thí nghi m cho Fe0 nano tác d ng tr c ti p v i ph t phát

c

nhân t

c c t (không b

a)

ng c a th

Hi n

50 mgP/l vào 4 bình tam giác 100 ml.
0

c gây nhi m

Fe0

ng c a n

t vào 4 bình trên.

nh nh

n hi u qu x lý

50 mgP/l vào 6 bình tam giác 100 ml.

t cho 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08 và 0,09 g Fe0

1,6 và 1,8 gFe0/l) nano vào 6 bình trên. L c trên máy l

b ng gi y l
nh

d)

ng c a

c

nh n
ph t phát còn l i trong dung d ch, t
ng Fe0 nano n hi u qu x lý.

ng c a n

L

ph t phát

u

n hi u qu x lý

t cho vào 6 bình tam giác dung d ch KH2PO4 n
0

50 và 60 mgP/l, Cân chính xác 0,05 g Fe nano

n

gFe /l) cho l

t

c b ng gi y l

nh n
ph t phát còn l i trong dung d ch. T
ph t phát
u n hi u qu x lý.

ng c a ion Fe2+

e)

10, 20, 30, 40,
0

vào 6 bình trên. L c trên máy l

nh

ng c a

n hi u qu x lý

50 mgP/l vào 5 bình tam giác 100 ml.

Cân chính xác 0,05 g Fe0 nano
Thêm l
t 0, 1, 2, 3 và 4 ml Fe2+ 0,05M

0

/l) cho l
ng n

t vào 5 bình trên.
ion Fe2+ trong dung

d ch là 0; 2,8; 5,6; 8,4 và 11,2 mgFe2+/l). L c trên máy l

b ng gi y l

nh n

ng c a ion Fe2+

nh

ng b i các y u t khác).

/l) cho l

nh n
ph t phát còn l i trong dung d ch, t
n hi u qu x lý.

L y 50 ml dung d ch ph t phát n

m m excel.

2.4.5.

ng c a th

n hi u qu x lý

L y 50 ml dung d ch ph t phát n

KH2PO4

p cách cát

ng c

c)

L

c 2:
nh m c 50ml l
t 0, 2, 4, 6, 8, 10 và 12 ml
ng ng là 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 và 0.12 mgP

ngu

nh n ng

n hi u

u ch nh pH l n
t 4 bình trên trên v các giá tr 2, 4, 6 và 8 b ng dung d ch
H2SO4 0,1N và NaOH 0,1N. L c trên máy l
c b ng gi y l c

c

0,01 mgP/ml.

c 4:

c b ng gi y l
nh

L y 50 ml dung d ch ph t phát n

ng c a pH

at, KH2PO4

p 10 l

sang màu xanh, l

b)

ph t phát.

Hóa ch t: dung d ch H2SO4 0,1N, axit ascobic, amoni
pha thành dung d ch làm vi c có n
0,01 mgP/l.

0,1

t vào 4 bình trên. L c trên máy l c v i các kho ng th i gian

khác nhau là 5, 10, 20 và
ph t phát còn l i trong dung d ch, t

i quy tuy n tính. Tr c

c ti n hành
c 1: Cân 0,4393g KH2PO4 tan trong 1000

Fe0 nano trong dung d ch c n x

Cân chính xác 0,05 g Fe nano

các n

hoành bi u di n giá tr D, tr c tung bi u di n giá tr n

có n

lý là 1 gFe /l) cho l

50 mgP/l vào 4 bình tam giác 100 ml.

ng n

0

quang D (hay ph n

ng chu n b

0

en t o
c càng cao thì

m

truy n qua) c a dãy dung d ch ph t phát

sóng 710 nm và xây d ng

Cân chính xác 0,05 g Fe0 nano

qu x lý.

Dùng axit ascobic kh ph c ch t ph
at gi
h p màu xanh trong môi
ng axit
ng ion ph t phát
m.

n, ti

ng

c

ph t phát còn l i trong dung d ch. T

n hi u qu x lý.

n hi u qu x lý

22

K54 Khoa h

ng

Hi n

23

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Khóa lu n t t nghi p 2013

- Cho nam châm khu y t vào dung d ch A. Nh t t dung d ch C vào dung

K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N

d ch A v i t
3.1. K t qu
3.1.1. Fe0

u ch s t nano và nh ng thu c tính c a s
u ch
c theo

cs d

ch t o các h t s

c a Glavee và nnk (1995) [11]. Ch t kh

là s

c

pha l ng)

c nano trong nghiên c u

c s d ng là NaBH4. Dung d ch s d ng

-

Fe + BH4 + 9H2O

0

Fe +

H2BO43-

n và hi u su

u ch

u ch

u ch

u ki n ch t o, làm khô,

4

c c t theo t l

s m sau 4

kh . S d ng bình hút chân không

l c ph n h t s t, r a s n ph m b ng ethanol 99% ít nh t 3 l n và làm khô trong lò

0

d ng, t

nh

NaBH4 vào dung d ch mu i s

dung d ch

u ki n

b o qu n. Các h t s t nano v n gi

b o qu n khác nhau và k t qu
nnk (2008) [16] hòa tan FeCl2.4H2O trong dung d

th tích 4:1,

nhi

c h t nano, thành ph n h t,

phân tán s

4Fe0 + 3H2BO3- +12H+ +6H2

u có nh

m

và phân tán t t khi b o qu n

kh
n tích b m t h t Fe0
nano ph thu c nhi u vào các y u t
t

c s d ng là mu i Fe3+ :

Tuy nhiên, m i tác gi

:

u ch xong m

u ki n t nhiên,

phòng

4Fe3+ + 3BH4- +9H2O

ng th i tách s t nano bám vào nam châm
nhi
phòng.

Tr c quan cho th y, các h t Fe nano

c ng d ng nhi

Trong các nghiên c u khác, mu i s

o qu n

i cùng c

0

s t nano.

s y 75

- Dùng c n r a s ch s
khu y t . L c s

+ 12H +6H2

o ra Fe nano có th b o qu

c cùng

tách bi t các h t nano

n i trên m t v
c t ng h p. Khi t t c các h
ck tt
peptri, m t phút sau các h t n i trên b m
c lo i b .

+

0

n h t. Dung d ch chuy n t màu xanh sang màu

thanh khu y t

K t qu Fe0

c th hi
2+

3-

t k t t a). Sau khi NaBH4 ph n ng xong, chuy n dung d

c
t ch t kh m nh vào m t dung d ch
kh nó thành các h t kim lo i có hóa tr

ion kim lo

ng

Hình 4. S
theo

u ch .

m c a h t Fe0

u ch

c

c
0

a,

nano

María E. Morgada và nnk (2009) [15

s d ng máy li tâm v i t
M
c làm khô trong lò s y

thu h t Fe0 nano.
c b o qu n trong khí N2.

400

Heesu Park và nnk (2009) [13] s d ng các dung d ch s d
u ch Fe0 nano
i ôxi b
lo i b dung d ch và r a ch
c t ng h p

b

ion hóa và b

n s ôxy hóa và làm khô trong chân

không. Choi, Hee- chul (2008) [8] s d ng NaBH4

dung d ch ethanol 30% v i t l kh

ph

kh FeSO4.7H2O hòa tan trong

ng c a NaBH4/ FeSO4.7H2O là 1/10. S n

cr ab

Quá trình t ng h p Fe0 nano theo

- Hòa tan 4 g FeSO4

cc

- Hòa tan 2 g NaBH4

cc

c dung d ch A.

c dung d ch B.

- Thêm 2ml PAA 0,01% vào dung d

c dung d ch C.

24

K54 Khoa h

Hi n

Hình 5. nh nhi u x tia X c a v t li u Fe0 nano

ng

Hi n

25

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

nh nhi u x tia X cho bi t thành ph n chính c a v t li u v a ch t o là Fe0
nano r t tinh khi t, không b l n b i các t p ch t khác và không th y xu t hi n các
nh FeO, Fe2O3
nh Fe(OH)3
ym us
u ch
không b ôxy hóa b
u ch
sung thêm ch t
phân tán PAA vào dung d ch NaBH4, ch t phân tán có tác d
t chi c màng
b o v bao b c l y các h t Fe0
ti p xúc tr c ti p c a chúng v i oxi
không khí.

Fe2+ ti p t c b ôxy hóa thành Fe3+

4Fe2+ + 4H+ +O2

4Fe3+ + H2O

Fe3+ ph n ng v i OH- ho c H2O và t o thành hydroxit ho c oxyhydroxit:

Fe3+ + 3OH3+

b

Fe(OH)3

FeOOH + 3H+

Fe + 2H2O

Fe(OH)3

So sánh v i k t qu ch p nhi u x tia X m u Fe0 nano

ng

o thành d ng FeOOH

c t nghiên c u

0

c a Yuan-Pang Sun và nnk (2006) [21].

nano

Hình 7. nh ch p SEM m u s t nano

Hình 6: nh nhi u x tia X m u s
u ch b i Yuan-Pang Sun, Xiao-qin
Li, Jiasheng Cao, Wei-xian Zhang, H.Paul Wang (2006) [21]

Ta th y các h t s
là do gi a các phân t s

M u ch p cho th y phân t s t nano ch a c Fe0 và FeO nh
sát th y Fe (III), FeO hình thành do s ôxy hóa c a Fe0. Các tác gi

0
l Fe0 và FeO c a m u sau 3 tu
chi
v phân t s t nano ch a ch y u là FeO còn l p lõi là Fe0
thì l p v ch a ch y u là FeOOH.

t

S hình thành l p v oxit bao quanh phân t s
thành Fe2+ trên b m t

2Fe0 + O2 + H2O

Fe0 + 2H2O

Hi n

không quan

ng k

t s t nano có c u trúc m

c u ng d ng các h t nano vào x

p
c

g ng h n ch s k

i và r t x p. Trong nghiên

ng các nhà khoa h c luôn luôn ph i c

i vì khi k

làm gi m b m t ph n ng c a

phân t
các phân t này tách r i, có th s d ng các ch
PV3A. Trong các nghiên c

mu i s t còn trong nghiên c

u tiên là s t o

o thành chu i, nguyên nhân
ng, d
n chúng hút nhau và

AA,
t phân tán vào

t phân tán vào dung d ch NaBH4 .

2Fe2+ + 4OH-

Fe2+ + H2 + 2OH-

26

K54 Khoa h

ng

Hi n

27

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Khóa lu n t t nghi p 2013

80nm thì

ng

ch

c là khá nh

c h t càng nh thì kh

n ng c a các h

n tích b m t. Nói cách khác,

di n tích b m t t l ngh ch v

c h t.

d,

i n tích b m t c a v t li u Fe0

K t qu

Emmett Teillor (BET) là 60 m2/g. Di n tích b m t l n cho th y Fe0 nano có kh

i Fe0 micro hay Fe0

ph n ng nhanh v i các ch
khác. Di n tích b m
v trí ph n ng. Mu

So v

Hình 8. nh ch p SEM m u s
c t ng h p b i Yunfei Xi, Megharaj
Mallavarapu, Ravendra Naidu [20]

So sánh v i k t qu ch p SEM m u s t nano c a nhóm nghiên c
ng. Các h t s

ng t

u ch

0

n tích b m t ph i làm gi

ng kính c a h t.

t o s t nano c a Yuan-Pang Sun và nnk (2006) thì di n tích

b m t là 12,82 m2/g [23

u ch c a Yu-Hoon Hwang và nnk

(2011) là 46,27 m2/g [24

u ch này cho k t qu di n tích b m t

c a h t Fe0

n 4,7 l n. Nguyên nhân có th là do các h t s t

u ch
h t phân tán t

c phân t nh t 12 20 nm và các
u ch
c có kh

n ng

ym us

t t v i ch t ô nhi m do có b m t ph n ng l n.

ch p là 2µm.

c,

cl

ph n

3.2. K t qu xây d
ng chu n ph t phát
ng chu n ph
ng th ng th hi n m
an
ng) ph t phát v i m
h p ph
c xây d ng trên dung d ch
ph
cn
là 0,01mg/ml

nano

Ti

quang các m u dung d ch ph t phát v

bi t: 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 và 0,12 mgP ti

c sóng 710

c k t qu sau:

B ng 3. K t qu

Hình 9. nh ch p TEM m u s t nano

Qua nh TEM c a v t li

c cho th

c h t trong kho ng t

10 18,6 nm (trung bình 16,7 nm). So v
c các h t s
ct
nghiên c u c a Zhang là 10- 100 nm; c a Yang-hsin Shih và nnk (2011) [23] là 50Hi n

28

K54 Khoa h

ng

n

m

quang D

c sóng 710 nm

STT

V(ml)

1

0

0

0

2

2

0,02

0,123

3

4

0,04

0,253

4

6

0,06

0,377

5

8

0,08

0,473

6

10

0,10

0,612

7

12

0,12

0,768

Hi n

mg P

29

D D0

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

ng

T s li u th c nghi

thu c c a th

Hình 10.

V

Trong

Qua bi

c kh

phát là r t l n. Sau 40 phút n

ph t phát

n

3.3.
3.3.1.

nano

ng c a th

Các m u dung d ch ph t phát

ng ph t phát còn l i, k t qu

B ng 4. Kh

STT

c gây nhi m trong

cc tv in

gFe0/l) trong nh ng kho ng
nh

ph t phát x
phút sau (5

lý c a Fe0

i v i ph t

m t 50

P/l,

c

c là 1,053 mgP/l, tuy nhiên t
u (0

x
ng

i 6,264 mgP/l trong 1 phút; 5

ng ph t phát b h p ph là 3,34 mgP/l

mgP/l trong 1 phút. Sau 10 phút ti

c

ng ph t phát b h p ph là

i 0,373 mgP/l trong 1 phút; sau 20 phút ti p theo (20 40
c b ng Fe0 nano theo th i gian

lý ph t phát

ng ph t phát b h p ph là 3,71 mg

phút.
d n

(phút)

u tiên kh
u này có th

5

50

18,68

62,64

2

10

50

15,34

69,31

3

20

50

11,61

76,79

K t qu

4

40

50

7,90

84,20

nhà khoa h c v kh

30

K54 Khoa h

mgP/l trong 1

lý là nhanh nh
m
ng Fe0 gi m xu ng theo th i gian,

m t ph n b ôxi hóa thành Fe(II), Fe(III), m t ph n b ôxy hóa b

1

Hi n

hình 11:

ph t phát

trung bình 1 phút
ng ph phát x
lý là không gi ng nhau m

n hi u qu x lý

50mgP/l cho x lý b ng 0,05 g Fe0 nano
th
nh là 5, 10, 20 và

th hi n s ph

c th hi n

Hình 11. Hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano theo th i gian

R² = 0.9973
quang (Abs)

y là s mg P
0

c

ng ph t phát
ph t phát còn là:

ng chu n c a
nh n
y = 0.1595x

V ih s

c t i b ng 4, xây d ng bi

n hi u su t x lý ph t phát

ct o

thành FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeO(OH).

ng

Hi n

c hoàn toàn phù h p v i nhi u nghiên c

a các

lý ph t phát b i Fe0 nano. Theo k t qu nghiên c u c a

31

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Talal Almeelbi, Achintya Bezbaruah (2011), hi u qu x lý c a Fe0

phát theo th i gian v i n

c th hi n

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

i v i ph t

Fe0 nano là 400mg/l

5 mgP/l, 10 mgP/l và n

N

ph t phát sau x lý (mg/l)

hình 12 [16].

Hình 13.

Qua bi

Th i gian (phút)

Hình 12. Kh

lý c a s
i v i ph t phát theo th i gian c a Talal
Almeelbi, Achintya Bezbaruah [16]

3.3.2.

ng c

n hi u qu x lý

Các m u dung d ch ph t phát
mgP/l cho x lý b ng 0,05 gFe0 nano
6 và 8 v i th

B ng 5. Kh

c gây nhi

cc tv in
50
gFe/l) t i các kho ng pH=2, 4,
c k t qu
sau:

c b ng v t li u Fe0 nano theo pH

lý ph t phát

ng c

n hi u qu x lý ph t phát b ng v t li u Fe0 nano

ta th y hi u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano t i các pH khác nhau

là khác nhau. Sau 20 phút, t i pH=2 hi u qu x lý ph t phát là 91,26% và là t t nh t.

Hi u su t x lý th p nh
t 42,6% t i pH= 8. Ta th y khi pH trong dung d ch có môi
ng axit t
m pH th p (pH = 2 và 4) thì hi u su t x lý ph t phát t trên

85%, còn khi pH trong dung d
gi m d n (ch kho
i 70%)

pH = 6 và 8) thì hi u su t x lý ph t phát
u su t x lí v n khá cao

ch ng t r ng hi u su t x lý ph t phát b i v t li u Fe0

ng pH th

u này có th

t k t qu t t nh t trong

c lý gi

Khi pH th p, dung d ch ch a nhi u H+ t

+

trong dung d ch s

0

tham gia vào ph n ng oxi hóa Fe thành Fe(II), Fe(III)
STT

pH

1

2

50

2

4

3

6

4

8

(mg/l)

2Fe0 + O2 + H2O

(%)

4,37

91,26

50

6,36

86,28

50

15,82

68,36

50

19,97

60,05

Fe0 + 2H2O

2Fe2+ + 4OH-

Fe2+ + H2 + 2OH-

Fe2+ ti p t c b ôxy hóa thành Fe3+

4Fe2+ + 4H+ + O2

3+

+ 2H2O

Ph t phát b lo i b ng ph n ng k t t a:
T s li u th c nghi

thu c c

c t i b ng 5, xây d ng

n hi u su t x lý ph t phát

Hi n

32

c

th th hi n s ph

c th hi n

K54 Khoa h

Fe2+ + HnPO43-n

hình 13:

Fe3+ + HnPO43-n

ng

Hi n

+

Fe3(PO4)2

33

FePO4

+

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013
+

b

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

trong dung d ch gi m làm cho hi u qu x

m. Khi

B ng 6.

ng

Fe0

ng c a n

n kh

lý ph t phát

0

m t các h t Fe nano hình thành d ng oxit s t ph c t

(=FeOH(OH); triply (=Fe3O(H)), gothie (FeOOH). Ph t phát

h p ph b m

u su t x

>FeOH

+

>FeOH

>FeOH

+

c lo i b v

lý b

H2PO4-

STT

h kh .

>FePO42- + H+ + H2O

H2PO4

-

>FePO4H

+ H2PO4- + H+

-

+ H2 O

>FePO4H2 + H2O

Theo
phát b h p th b i Fe0 nano pH th p là thu n l
thì gi i h p là hi
ng chi
[14].

u ki n pH khác nhau ph t
u ki n pH cao

Fe0 nano

(%)

(g/l)

(mg/l)

(mg/l)

1

0,8

50

9,81

65,08

2

1,0

50

7,34

85,33

3

1,2

50

6,54

91,53

4

1,4

50

1,52

96,97

5

1,6

50

1,04

97,92

6

1.8

50

0,22

99,57

QCVN
08:2008/BTNMT

0,3 mgP/l

(QCVN 08:2008/BTNMT c t B1: Gi i h n ch

c m t dùng cho m
i tiêu th y l i ho c các m
d ng khác có yêu c u ch
t ho c các m
d
i B2)
T s li u th c nghi
c
ng trên, xây d ng bi u
th hi n s

ph thu c c a n

hi n

3.3.3.

nh

c th

ng c a n

x lý ph t phát
c
x lý vì v y c n có nh ng

có th gi

Fe

0

Các m u dung d ch ph t phát

.

n hi u qu x lý

c gây nhi

cc tv in

0

50

0

mgP/l cho x lý b ng 0,05g v t li u Fe nano

gFe /l) v i các hàm

Hình 15. Kh

ng khác nhau là 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6 và 1,8 gFe0/l trong th

c k t qu

K t qu phân tích

sau:

thì kh

34

K54 Khoa h

ng

lý ph t phát

Hi n

c a v t li u Fe0 nano

in

b ng 6 và hành 15 cho th y, n

Fe0 nano khác nhau

0

N

thì hi u qu x
Hi n

c

p ph ph t phát b i v t li u Fe0 nano pH khác nhau
theo Talal Almeelbi, Achintya Bezbaruah [14]

ng nghiên c u s d ng v t li u Fe0
còn m i nên v n còn nhi u ý ki n khác nhau v

nghiên c u ti p

n hi u su t x lý ph t phát

hình 15:

pH cao

pH th p

Hình 14. Kh

Fe0

Fe nano s d

n 1,8 g/l

n 99,57 %. Hi u su t x
35

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng Fe0 nano t

d ng t

ng

v t li u Fe0 nano có hi u

c h t. V

ph

n hi u qu x lý

Các m u dung d ch ph t phát
0

c k t qu

B ng 7.

lúc cân b ng (mg/l)

a ch t h p ph và ch t b h p ph

chuy n thành d ng sau :
Ce
Qe

1
.Ce
Q max

1
(*)
b.Q max

ng th ng bi u th s ph thu c tuy n tính c a

Ce/Qe vào Ce. Thay các s li u th c nghi m t i b
ng nhi t h p ph ph t phát trên ph n m m excel. K t qu

tl p
c th

hi n hình 17 :

c gây nhi

khác nhau là: 10, 20, 30, 40, 50 và 60 mgP/l

i (mg/g)

b là h ng s

u qu x lý là r t cao.

K t qu nghiên c u cho th y, v
ng Fe0 nano là 1,8 g/l, th i gian x
lí là 20 phút, n
ph t phát ô nhi
u là 50 mgP/l thì n
ph t phát
sau x lí là 0,22 mgP/l t tiêu chu n QCVN 08:2008/BTNMT v ch
c
m t c t B1 (Gi i h n ch
c m t dùng cho m
i tiêu th y l i ho c
các m
d ng khác có yêu c u ch
ho c các m
s d
i B2) là 0,3 mgP/l.

li u Fe0 nano

Ce là n

u này là do

c h t r t nh (kích c nano)

nên chúng có di n tích b m t là r t l

ng c a n

ng h p ph c

n 97,92%). V y

Fe0 nano s d ng thì hi u qu x lý ph t phát

n

ng

ng Fe0 nano s

n 1,0

n 1,6 g/l thì hi u su t x lý ch

3.3.4.

Khóa lu n t t nghi p 2013

c c t v i các

c cho x lý b ng 0,05g v t

/l) trong th

sau:

ng c a n

ph

u

n hi u qu x lý
QCVN

STT phát

, phát

,

phát

/1gFe0 nano

C0 (mg/l)

Ce (mg/l)

1

10

0,24

9,76

2

20

0,80

3

30

1,91

4

40

5

6

Ce/Qe

Qe (mg/g)

s

08:2008/
BTNMT
%

0,025

99,52

19,20

0,042

98,40

28,10

0,068

96,19

6,87

33,14

0,152

86,27

50

8,96

41,04

0,218

82,08

60

13,17

46,84

0,281

73,67

)

0,3 mgP/l

Hình 16

ng h p ph

ng nhi t Langmuir c a ph t phát v t li u Fe0 nano

ng nhi t h p ph ph t phát b i v t li u Fe0 nano có th xác
ng h p ph c
i Qmax = 50 mg/g và h ng s

T

c a ch t h p ph và ch t b h p ph b = 0,658.
T các s li u th c nghi m t i b ng 7, có th

c h ng s c a

ng nhi t h p ph
Qe

Qmax

b.C e
1 b.C e

ng h p ph t i th
Hi n

36

t cân b ng (mg/g)

K54 Khoa h

ng

Hi n

37

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

ng c a ion Fe2+

B ng 8.

n hi u qu x lý ph

c

2+

STT

(mg/l)

phát

mg/l)

(mg/l)

%)

1

0

50

8,73

82,54

2

2,8

50

6,48

87,04

3

5,6

50

5,38

89,25

4

8,4

50

3,11

93,79

5

11,2

50

0,98

98,05

T s li u th c nghi
c t i b ng 8, xây d ng bi u
th hi n s nh
ng c a ion Fe2+ n hi u qu x lý ph t phát
c b i Fe0 nano
c th

0

Hình 17

hi n

hình 18:

K t qu nghiên c u t i hình 17 và b ng 7 cho th y, v i n
Fe0 nano
x lý là 1 g/l, th i gian x lí là 20 phút, n
ph t phát ô nhi
10
mgP/l thì n
ph t phát sau x lí là 0,24 mgP/l t tiêu chu n QCVN
08:2008/BTNMT v ch
c m t c t B1 (Gi i h n ch
c m t dùng
cho m
i tiêu th y l i ho c các m
d ng khác có yêu c u ch
ng
ho c các m
d
i B2) là 0,3 mgP/l.

ng c a ion Fe2+ n hi u qu x lý
Bên c
x lý ph t phát b
p ph trên b m t h t

Fe0
oxi hóa thành c u trúc lõi v theo Chul C.H., Mohammad
A.B., Raj S. (2008) [8] thì còn có
x lý ph t phát b ng h p ph k t t a hóa
h c v i ion Fe2+ trong dung d ch. Vì v y ion Fe2+ trong dung d ch có
n
hi u qu x lý ph t phát b i Fe0
ng c a Fe2+ n hi u qu
x lý ph t phát b i Fe0 thì ti n hành thí nghi m sau:

3.3.5.

Các m u dung d ch ph t phát
c gây nhi
0
mgP/l cho x lý b ng 0,05g v t li u Fe
2+

ion Fe v i các th tích l

cc tv in
50
0
/l) và b sung thêm
2+

t là 0, 1, 2, 3 và 4ml Fe 0,05M

ng n

ion Fe2+ trong dung d ch là 0; 2,8; 5,6; 8,4 và 11,2 mgFe2+/l), x lý trong th i gian 20

c k t qu

sau:

Hình 18.
ng c a ion Fe2+ hi u qu x lý ph t phát b i v t li u Fe0 nano
K t qu phân tích b ng 8 và hình 18 cho th y, ion Fe2+
u qu x

lý c a Fe0

i v i ph t phát. V i m

i ch ng không b sung thêm ion Fe2+

ion Fe2+ trong dung d ch càng nhi u thì

thì hi u qu x lý ch là 82,54%. N

hi u qu x lý càng cao. V i n
ion Fe2+ trong dung d ch là 2,8mg/l hi u su t
2+
x lý
v in
Fe trong dung d ch là 11,2 mg/l thì hi u su t x lý
Hi n

38

K54 Khoa h

ng

Hi n

39

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

lý ph t phát

ng

y ion Fe2+ có

y hi u su t x

kh

Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

t t t. K t qu nghiên c u hoàn toàn phù h p v i J.

Thistletn, T. Clark (2001) [12].

K T LU N VÀ KHUY N NGH
K T LU N

x lý ph t phát c a ion Fe2+
Ion Fe2+ có th b oxy hóa thành
Fe3+
ng v i oxy phân t . Sau khi oxy hóa thành Fe3+ s x y ra quá trình
th y phân t o ra m t lo t ph c ch t d ng hydroxit.

Có nhi u nghiên c u cho th y Fe3+ hình thành t quá trình oxy hóa Fe2+ có
3+
hi u qu
ngoài vào trong quá trình tách lo i ph t phát.

1. Fe0

là Fe0

S d ng ion Fe2+
k t t a ph t phát
ph m khó l ng ho c là t o ph c v i ch t h
ng.

d ng NaBH4 kh mu i s t pha trong

i nh (10 - 18,6 nm), có di n tích b m t l n (60 m2/g)

c bi t có th làm khô và b o qu n

2. Th i gian

ng không có oxy hòa tan, Fe2+ t o s n ph m s t ph t phát:

Fe2+ + PO43-

c ch t o b

c n có s d ng ch t phân tán là PAA, s n ph m t o thành r t thu n nh t (hoàn toàn

ng rõ r

nhi

phòng.

n hi u qu x lý, Sau 40 phút n

gi m t 50

Fe3(PO4)2

x

u tiên kh

c s d ng trong th c t do s n

c th i không có kh

ph t phát

tuy nhiên t

lý là nhanh nh

md n

các

n sau.
3. pH c a dung d ch

ng l n

n hi u qu x lý. T i pH=2 hi u qu x lý

ph t phát là t t nh t (91,26%). Hi u su t x lý th p nh
0

4. Khi

Fe nano s d ng
0

N

Fe nano s d

x lý thì hi u qu x lý ph t phát

u là 50 mgP/l thì n

ph t phát sau x

08:2008/BTNMT c t B1_ Gi i h n ch

th y l i ho c các m

5.

d

ng h p ph c

.

n 1,8 g/l thì hi u qu x

n

Fe0 nano là 1,8 g/l, th i gian x lí là 20 phút, n

99,57 %. V i n

các m

t 42,6% t i pH= 8.

ph t phát

t tiêu chu n QCVN

c m t dùng cho m

d ng khác có yêu c u ch

i tiêu

ho c

i B2.

i Qmax = 50 mg/g và h ng s

a

ch t h p ph và ch t b h p ph b = 0,658.

6. Ion Fe2+ trong dung d ch

u qu x lý ph t phát b i Fe0 nano. N ng

ion Fe2+ trong dung d ch càng cao thì hi u qu x lý càng t t. Khi n
2+

Fe trong dung d ch là 2,8 mg/l thì hi u su t x lý

khi n

ion

ion Fe2+

trong dung d ch là 11,2 mg/l thì hi u su

KI N NGH
1. Nghiên c
c.

s

ng c

2. Nghiên c u thêm v 1 s y u t

n hi u qu x lý ph t phát

c b ng v t li u Fe0
Hi n

40

K54 Khoa h

ng

Hi n

n hi u qu x lý ph t phát

c h t s t nano, mu i
41

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

ng

Fe3+

Khóa lu n t t nghi p 2013

nh t ph c v cho vi c ng d ng x lý ph t

TÀI LI U THAM KH O

c b ng v t li u Fe0 nano trong th c t .

phát

3. Nghiên c u này m i dùng l i vi c dùng Fe0

ph t phát nhân t

m
c b ô nhi m th c t
phát c a Fe0 nano.

x

c gây nhi m

c c t, vì v y c n ph i có nh ng nghiên c u trên nh ng

có th

ng

TI NG VI T
X

1.

c th i giàu h p ch

t pho, nhà xu t

b n Khoa H c T Nhiên và Công Ngh , Hà N i.

t hi u qu x lý ph t
2.

Nguy n Hoàng H i (2008), Ch t o và nghiên c u ch t l ng t tính

i h c Khoa h c T

3.

tài

i h c Qu c gia Hà N i.

n Xuân C , Bùi Th Ng

c, Tr n Kh c

Hi

c phân bón cây tr ng,

NXB Giáo d c, Hà N i.

4.

Công ngh nano-cu c cách m ng trong khoa h c k

thu t th k 21. T p chí Khoa h c & ng d ng s 12, tr 14

5.

26.

QCVN 08:2008/BTNMT, Quy chu n k thu t qu c gia v ch

c

m t.

6.

Tr

2010), Nghiên c u x lý ph

v t li u Bentonite bi n tính La, Al/La, Lu

c t nhiên b ng

c s Khoa h c, ngành khoa h c

i h c khoa h c t nhiên.

TI NG ANH

7.

Amal Kumar Mondal, Sanjukta Mondal (Parui)*,Sumana Samanta and Sudebi

Mallick (2011), Synthesis of Ecofriendly Silver Nanoparticle from Plant Latex used
as an Important Taxonomic Tool for Phylogenetic Interrelationship, Advances in
bioresearch, vol. 2 [1], 122

8.

133

Chul C.H., Mohammad A.B., Raj S. (2008) Method of sunthesing air-stable

zero-valent iron nanoparticles at room temperature and application, United States
Patent Application 2008/009105
9.

Sustainable use of Phosphorus

seach internaltion,Pages: 1-140
10.

Ferber L.R, Levine S.N, Lini A & Liningston G.P (2004), Do Cyanobacteria

dominate in eutrophic lakes because they fix atmospheric nitrogen ?, Freshwater
Biology, 49, 690-708

Hi n

42

K54 Khoa h

ng

Hi n

43

K54 Khoa h

ng


Khóa lu n t t nghi p 2013

11.

ng

Glavee G.H., Klabunde K.J, Sorensen Ch.M.& Hadjipanayis G. (1995),

Chemistry of borohydride reduction of iron(II) and iron(III) in aqueous and
B

nonaqueous media. Formation of nanoscale Fe, Fe , and Fe

2B

powders. Inorg.

Chem. Vol. 34, pp. 28-35
12.

Khóa lu n t t nghi p 2013

20.

Office

Arsenate removal

from water by zero-

Xiao-qin Li, Daniel W. Elliott, and Wei-

. Solid State and Materials Sciences 31, 111 122.

Heesu Park, Yong-Min Park, Kyoung-Min Yoo and Sang-Hyup Lee (2009),

22.

Yunfei Xi, Megharaj Mallavarapu, Ravendra Na

Reduction of nitrate by resin-supported nanoscale zero-valent iron, Water Science

adsorption of Pb

& Technology

XPS study

WST Vol 59 No 11 pp 2153 2157 © IWA Publishing 2009

doi:10.2166/wst.2009.243
14.

23.

J. Thistletn, T. Clark, P. Pearce and S. A. Parsons (2001), Mechanisms of

Cranfield,

Bedfordshire,

UK

Thames

Water

Research

and

Development, Reading, Berkshire, UK; Publication after revision 22 October 2001.
15.

María E. Morgada, Ivana K. Levy, Vanesa Salomone, Silvia S. Farías, Gerardo

López, Marta I. Litter (2009), Effects of hardness and alkalinity on the removal of

2+

in aqueous solution by nano-zero-valent iron-A SEM, TEM and

1367.

Yang-hsin Shih, Chung-yu Hsu, Yuh-fan Su (2011),

. Separation and Purification Technology 76,268 274.

24.

Yu-Hoon Hwang, Do-Gun Kim, Hang-

Mechanism study of

nitrate reduction by nano zero valent iron

erials 185,

1513 1521.

25.

Y-P Sun, X. Li, J. Cao, W. Zhang, and H. P. Wang (2006),

arsenic(V) from humic acid-deficient and humic acid-rich groundwater by zero-valent

of zero-

iron, Water Research, Volume: 43, Issue: 17, Publisher: Elsevier Ltd, Pages: 4296-4304

Science, vol. 120, pp. 47 56.

16.

Reduction and

hexachlorobenzene by nanoscale zero-valent iron: Kinetics, pH effect, and

chemical phosphorus remove iron (II) salt, School of Water Sciences, Cranfield
University,

Zero-Valent Iron

Nanoparticles for Abatement of Environmental Pollutants: Materials and

for Official Publications of the European Communitites, page 28.
13.

Journal of

Hazardous Materials 182, 108 114.

21.

Günter klein and Prodencio Perera (2002), Eutrophication and health

ng

Journal of Advances in Colloid and Interface

Nazli Efecan, Talal Shahwan, Ahmet E.Eroglu, Ingo Lieberwirth (2008),

Characterization of the adsorption behaviour of aqueous Cd(II) and Ni(II) ions on
nanoparticles of zero-valent iron, School of Enginee

Institute of Technology in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of
MASTER OF SCIENCE in Chemistry
17.

Patanjali Varanasi, Andres Fullana, Sukh Sidhu (2007),

contaminated soils using iron nano-part

18.

Chemosphere 66, 1031-1038.

Aqueous phosphate removal

using nanoscale zero-valent iron

19.

Wei-

remedi

Nanoscale iron particles for environmental

Journal of Nanoparticle Research 5: 323 332

Hi n

44

K54 Khoa h

ng

Hi n

45

K54 Khoa h

ng