Tải bản đầy đủ (.pdf) (27 trang)

Nghiên cứu biến tính quặng laterit bằng la2o3 và ceo2 để xử lý asen và photphat trong môi trường nước tt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.89 MB, 27 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

ĐÀO HỒNG ĐỨC

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH QUẶNG LATERIT BẰNG La2O3 VÀ CeO2
ĐỂ XỬ LÝ ASEN VÀ PHOTPHAT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

T M T T LU N N TIẾN S

THU T MÔI TRƯỜNG

Hà Nội, năm 2020


C n tr n
Vi n
N

o

ời

ớn

o nt


n t i P

ọ v C n n
n

o



n V t i u V C , Vi n

o

ọ V t i u,

Vi t N m
PGS TS Đ Qu n Trun
PGS TS Đ o N ọ N i m

P

n i n

P

n i n2

P

n i n


: Họ vi n
o



C n n

, Vi n H n

m

o

ọ v C n n
ă

- T
- T
- T

Q

2020

Vi t N m


DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
1.


2.

3.

4.

5.

6.

7.

Đ o Hồn Đức, Đ
c Nhi , Đ
T
Dũ ,
ê ứu h p phụ anion
photphat từ dung dịch bằng v t li u nano La2O3
c chế t o bằ
ơ
t
cháy gel sử dụng gelatin, Tạp chí Hóa học, 2016, T 54, S 5e1,2, 136 – 139.
Đ o Hồn Đức, Đ
c Nhi m, Nguyễn Quang Bắ , Đỗ Quang Trung Nghiên
cứu h p phụ As(III) từ dung dịch bằng v t li u CeO2, t p chí Hóa h c, 2017, T55
(5E1,2), 59-63.
Đ o Hồn Đức, Đ
,
ễn Quang Bắ , Đỗ Q

T
,D ơ
Thị Lị ,
ă
ê ứ




nano La2O3, Tạp chí Hóa học, 2017, T. 55, s 3e12, 178-183.
Đ o Hồ Đức,
ọc
ỗ Quan Trun Dươn T ị Lị Ca Văn
Hoàng,
ê ứ




ỗn h p
oxit La2O3-CeO2, Tạp chí Hóa học, 2017, T. 55, s 3e12, 133 – 138.
Dao Hong Duc, Dao Ngoc Nhiem, Nguyen Quang Bac, Do Quang Trung, Study sn
adsorption of phosphate from aqueous solution by nano waterial CeO 2 Viet Nam
journal of chemisty international edition 2017, T55(4), 499 – 503.
Dao Hong Duc, Dao Ngoc Nhiem, Do Quang Trung, Nguyen Quang Bac adsorption
of asenic anion from aqueous solution on nanomixed oxide La2O3-CeO2, The 3rd
International Workshop on Corrosion and Protection, 2018 Ha Noi, Vietnam, PS.5,
69- 78.
Đ o Hồn Đứ , Đ o N ọc Nhi m, nghiên cứu
ởng của m t s yếu t ến

kh ă
p phụ asen trên v t li u hỗn h p nano oxit La2O3-CeO2, Vietnam
Journal of Catalysis and Adsorption T p chí xúc tác và h p phụ Vi t Nam, 2019T4, 81-86


MỞ Đ U
1. T n
pt i t
u n n
Ô nhiễm ngu
c sinh ho
ặc bi t là ngu
c ngầm làm
ởng t i sức
khỏ
i khi sử dụng. Hi n nay ngu
c ngầm bị ô nhiễm bởi các thành phầ
asen, amoni, flo, nitorat, photphat...Về v
ề ô nhiễm asen trong
c ngầm ở Vi
ã
c nhiều nhà khoa h
c nghiên cứu, kết qu chỉ ra ở Vi t Nam có
nhiều tỉnh thành trong c
c có n
t quá tiêu chuẩ
é
i,
ĩ P ú ,
...T

ê ầ
ề photphat trong
c ngầm và diễn biến
n
c ngầ ă
c nhiều sự quan tâm nghiên
cứu ở Vi t Nam. Sự có mặt của photphat trong ngu
c làm
ởng t i ch
ng
ngu
c,
ởng t i sức khỏ
i khi sử dụng. Nguyên nhân dẫ ến photphat
t nt
c ngầm hi
ng từ
ử dụng phân hóa h c
trong nông nghi ,
c th i sinh ho ,
c rỉ ,
c th
ă
...
Đ ử
,
c có nhiề
ơ
:
ơ

ng
kết tủ ,
ơ
p phụ
ơ
,
ơ
... T
ơ
p phụ
ơ
c sử dụng r ng rãi hi n nay vì có hi u qu
xử
,
ơ
ng, ngu n v t li
ng...Vi c sử dụng các
loai v t li u từ tự nhiên hay sử dụng các kim lo
ị, hóa trị
ắt, oxit
,
... ều cho kết qu kh ă
ử lý t
.

nhiều nghiên cứ
c cho th y các oxit của nguyên t
t hiếm có nhiề
vi ,
c ứng dụng nhiều trong thực tiễn, nh t là trong xử

,
,
ặc bi t ở d ng nano. Các nano oxit lantan, nano oxit xeri có kh ă
ử lý t t asen,
,
ê
sử dụng v t li u nano oxit lantan, nao oxit xeri vào trong ứng dụng
xử
c sinh ho

ều ki n hi u qu kinh tế, v t li
,
c
ê ê
t mang laterit. V t li u laterit có nhiề
ế ơ
i các lo i v t li u
khác trong tự nh ê

ng phong phú, quá trình khai thác, ho
ơ
n, có kh
ă
ử lý asen, photphat....Vì v y, vi
ử ụ
t
li u xử lý ô nhiễ
,
c tiến hành nghiên cứu trong lu n án
"Nghiên cứu biến tính quặng Laterit bằng La2O3 và CeO2 để xử lý Asen và Photphat

o
ớc”


.
2. Nội un n i n ứu u n n
Nghiên cứu t ng h p, ặ
u trúc v t li u nano La2O3, nano CeO2, nano
La2O3-CeO2 và biến tính v t li u nano La2O3-CeO2 trên laterit bằng
ơ
– gel
sử dụng gelatin tiền ch t.
Kh o sát kh ă
p phụ và gi i h p asen, photphat trên v t v t li u nano La2O3,
nano CeO2, nano La2O3-CeO2 và v t li u nano La2O3-CeO2 trên laterit
Thử nghi m kh ă
ử lý asen và photphat trong mẫ
c ngầm t i Phủ Lý Hà
Nam bằng v t li u nano La2O3-CeO2/laterit trên mô hình thí nghi m.
N n
n
p mới
u n n
Đã
ê ứ
4
2O3, nano CeO2,
nano La2O3-CeO2 và biến tính v t li u nano La2O3-CeO2 ê

ơ

ử ụ
.


Đã
ê ứ ứ

2O3, nano CeO2,
La2O3-CeO2 và v t li u nano La2O3-CeO2 ê
ế

.
3. B
u n n
95
25
, 49
98
.
ế
ở ầ 2
,
28
,
ê ứ

12
, ế
54
ế

2 trang.
NỘI DUNG C A LU N N
C
n
T n qu n
Tê ơ ở
,
ơ

ế

ầ ,


,


.
Đặ

ă . Quá trình xử lý
có nhiề
ơ
ơ
ế ủ ,
ơ
,
ơ
ụ. Đ xử
c tri

ế
ơ
ế ủ ,
ắ , .
ơ
p phụ
c áp dụng r ng rãi hi n nay vì có hi u qu xử
,
ơ
nv
ng,

c mụ
ê ầu xử lý...
Vi c sử dụng các loai v t li u từ tự nhiên hay sử dụng các kim lo
ị, hóa trị cao
ắ,
,
... ều cho kết qu kh ă
ử lý t t asen và photphat.

ều nghiên cứ
c cho th y các oxit của nguyên t
t
hiếm có nhiề
,
c ứng dụng nhiều trong thực tiễn, nh t là trong xử
,
, ặc bi t ở d ng nano. Các nano oxit lantan, nano oxit xeri có kh ă
ử lý t t

,
,
ê
sử dụng v t li u nano oxit lantan, nao oxit xeri vào trong ứng dụng
xử
c sinh ho

ều ki n hi u qu kinh tế, v t li
,
lên trên ch t mang laterit. V t li u laterit có nhiề
ế ơ
i các lo i v t li u khác trong
tự
ê

ng phong phú, quá trình khai thác, ho
ơ
n, có kh ă
ử lý
asen, photphat....Vì v y, vi
ử ụ
v t li u xử lý ô
nhiễ
,
c tiến hành nghiên cứu trong lu n án "Nghiên cứu biến
tính quặng Laterit bằng La2O3 và CeO2 để xử lý A e v P o p a o
ớc”
ĩ

ũ

ự ễ .
C
n 2 C p
n p p n i n ứu v t
n i m
ơ 2 ề
ế :
C
,
ế ị ử ụ
ê ứ ủ
.
ơ
ê ứ

:
P ơ
,p ơ

-ray, p
ă
,
p ơ
ử,
ơ
T-IR), p ơ
R
,p ơ



.Q
ế
nano La2O3, nano CeO2, nano La2O3-CeO2
ế
2O3-CeO2/laterit.


2.4. Sơ
ơ
P
P

ơ
ơ

t ng h p v t li u bằng
- gel sử dụng gelatin
,




ê

2.5. Sơ
t ng h p v t li u nano
trên nền laterit

và kim lo




t hiếm.
(AAS), p

ơ

.

P ơ
ụ.
P ơ
ụ ĩ ,p ơ

.
C
n
t qu v t o u n
3.1. T ng h p v t li u nano La2O3 v
n i
năn
p ph photphat và asen
3.1.1. T ng h p v t li u nano La2O3

ựa chọn nhi độ nung vật li u đến sự hình thành pha La2O3.

Hình 3.1. Gi
phân tích nhi t DTA
Hình 3.2. Gi
XRD của gel La(NO3)3và TGA mẫu gel La(NO3)3/gelatin

gelatin nung ở
ế
DT ừ hình 3.1
ế
RD

3.2 ủ

gel La(NO3)3
ế
o
o
La2O3

550 C.
ẫ ở 550

t li u nano La2O3 tiến hành các thí nghi p tiếp theo.
Ản ưởng của pH n
độ ạ e đến quá trình hình thành pha La2O3.

Hình 3.3. Gi
nano La2O3

XRD của mẫu v t li u
Hình 3.4. Gi
XRD của v t li u nano
c chế t o ở các pH khác
La2O3
c chế t o ở nhi

t o gel khác
nhau
nhau
Kết qu phân tích nhiễu x tia X trên hình 3.3 cho ế
pH 5
ê ứ ế
.
2 O3
ế
ê
RD trên hình 3.4
ế

2 O3
o
ế

80 C.
2 O3


Hình thái học và cấu trúc vật li u nano La2O3


V t li


T

T


3.5. Ảnh TEM ủ ẫ
t li u nano La2O3
ể đ n tích không vật li u nano La2O3


3.5 .


50
ơ
Di n tích bề mặt v t li
ơ
B T

,
ế
2 O3



ề .
ịnh theo
c 37,8 m2/g

Kết qu
c th hi n trên hình
3.6, v t li u nano La2O2 có giá trị
pHpzc 7,1.


Hình 3.6. Thế zeta của v t li u nano La2O3
3.1.2. Đ
ết qu h p phụ photphat và asen v t li u nano La2O3
Kết quả hấp phụ photphat của vật li u nano La2O3
Ản ưởng của thời gian cân bằng
đến ả năn ấ
ụ photphat
ế
ởng của th i gian cân bằng
ế
ă
ụ photphat
ê
3.7. 3.8.
2 O3

Hình 3.7. Ả
ởng th i gian cân bằng
Hình 3.8. Ả
ởng củ
ến kh
h p phụ photphat- bằng v t li u nano
ă
p phụ photphat của v t li u nano
La2O3
La2O3
ế




2 O3

90 ú .
Kết qu


ế
ă

2O3 thu
c trên hình 3.8 nh n th y, quá trình h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3 phụ thu c
nhiều vào pH, khi giá trị pH ở giá trị từ 2 ế 7,1
ng h p phụ photphat của v t li u
ă
ng h p phụ gi m dần từ từ giá trị pH 7,1 ến 9.
Ản ưởng của nồn độ photphat ban đầu


Đường đẳng nhiệt hấp phụ Lăngmuir

200

200

150

150

100


100

Dung lượng hấ p phụ phố t phát q (mg/g)

250

50

50

0
0

50

100

Dung lượng hấ p phụ phố t phát q (mg/g)

r^2=0.979431 DF Adj r^2=0.97061571 Fi tStdErr=13.798889 Fstat=190.46738
Qmax = 210,05 mg/g
b = 0,059
250

Sử ụ


T

curve tính toán h i qui các kết qu thực

nghi m h p phụ photphat của v t li u
nano La2O3
Qmax 210,05
2
= 0,96.

0
150

Nồng độ ion phốt phát còn lại Cf (mg/l)

Hình 3.9. Đ
ng nhi t h p phụ photphat
của v t li u nano oxit La2O3
Kết quả phân tích phổ FT-IR của vật li u oxit nano La2O3 rước và sau hấp phụ
photphat.
ế qu ph FT-IR trên hình 3.10 của của
v t li u nano La2O3
c và sau h p phụ
photphat xu t hi n các píc s sóng 3608 cm1

ng hóa trị của nhóm
– OH thu c trên bề mặt v t li u và các píc
có s sóng 1066 cm-1, 1107 cm-1 ặ
ng của nhóm – OH liên kết v i
v t li u. khi có mặt PO43- píc m

Hình 3.10. Ph FT-IR của v t li u nano
3cho PO4 thay thế nhóm - O
c hình

La2O3.
c h p phụ; b) sau h p phụ
-1
thành là píc 1049 cm .
photphat
Kết quả hấp phụ Asen của vật li u nano La2O3
Ản ưởng của thời gian cân bằng hấp phụ Asen bằng vật li u nano La2O3

Hình 3.11. N

của asen
theo th i gian

c h p phụ

Hình 3.12. Ả
ởng củ
ă
p phụ asen




Kết qu phân tích và hình 3.11,
oxit nano La2O3 120 phút.
Kết qu


hình 3.12 ế
ă

La2O3 phụ thu c vào pH, khi giá trị
i từ 2 ế 7,1
v t li ă v
ng h p phụ có sự gi m ở pH 7,1 ến 9.
Ản ưởng của nồn độ đầu đến khả năn ấp phụ Asen



ến kh



nano
ng h p phụ asen của


Từ ế




curve tính toán h i qui các
thực nghi m h p phụ asen
li u nano La2O3 cho th y
81,47
0,98. Quá trình h p phụ
ơ

Langmuir.



T
kết qu
của v t
Qmax
2
=

3.13. Đ

ng nhi t h p phụ asen của v t
li u nano La2O3
3.2. T ng h p v t li u nano CeO2 v
n i
năn
3.2.1. T ng h p v t li u nano CeO2
Lựa chọn nhi độ nung mẫu đến sự hình thành pha CeO2

Hình 3.14. Gi
phân tích nhi DT T
ủ ẫu gel Ce(NO3)4 /gelatin

p ph photphat và asen

Hình 3.15. Gi
XRD của mẫu nung gel
Ce(NO3)4 nung ở
.

ế


DT ừ hình 3.14
ế
3.15 ủ

gel Ce(NO3)4
o
nano CeO2

550 C.
Ản ưởng của p đến quá trình tạo gel đến sự hình thành pha CeO2
Kết qu phân tích nhiễu x tia X trên hình 3.16 cho ế
pH 3
O2
ê ứ ế
.
ế
ê
RD ủ
O2 ế

, ế


pha CeO2. ế
ở 80o

ế

Hình 3.16. Gi

XRD của mẫu v t li u
CeO2
c chế t o ở các pH khác nhau

RD



ế

O 2.

Hình 3.17. Gi
XRD mẫu t o gel của
v t li u nano CeO2 ở nhi
khác nhau


Hình thái học và cấu vật li u CeO2

3.18. Ả

T





t li u nano CeO2


Kết qu phân tích vât li u nano
CeO2 bằng nh TEM cho th y mẫu
v t li
ơ
i
ều, có d ng tựa cầu v i kích
c < 30 nm và v t li u có nhiều
khe rỗng. Di n tích bề mặt riêng của
mẫu v t li u nano CeO2
c xác

ơ
B T thu
2
c 56,1 m /g.

ể đ n tích không vật li u oxit nano CeO2
Kết qu
c trên hình
3.19 v t li u nano CeO2 có giá
trị pHpzc 6,7

Hình 3.19. Thế zeta của v t li u nano CeO2
3.2.2. Đ
ết qu h p phụ photphat và asen v t li u nano CeO2
Kết quả hấp phụ photphat vật li u nano CeO2
Thời gian cân bằng hấp phụ photphat bằng vật li u nano CeO2
B ng 3.7. Ả
ởng th i gian cân bằng h p phụ photphat bằng v t li u nano CeO2.
t (phút)


Co (mg/l)

Cf (mg/l)

q (mg/g)

Hi u su t h p phụ
H(%)

30

10,01

5,52

8,96

10,4

60

10,10

3,72

12,5

62,5


90

9,99

3,45

13,04

65,5

120

10,0

3,45

13,10

65,5

Kế

ê




90 phút.
Ản


ưởng của

đến khả năn

3.7

ụ photphat ủ
ấp phụ photphat

ụ photphat ă
O2 t i th

m


Kết qu hình 3.20 cho th y, sự h p
phụ photphat trên v t li u hỗn h p
nano CeO2 phụ thu c nhiều vào giá
trị pH của dung dịch. pH từ 2 ến 6,7
ng h p phụ photphat ă
dần từ 32,5
ến 45,8 mg/g. và
pH từ 6,7 ế 9
ng h p phụ
photphat gi m từ 45,8
ến 35,1
mg/g.
Hình 3.20. Ả
ởng củ
ến kh ă

phụ photphat trên v t li u nano CeO2
Dun ư n ấ
ụ photphat bằn ậ

Hình 3.21. Đ

p
u nan Ce 2
Sử ụ


T
– curve tính toán h i qui các kết qu
thực nghi m h p phụ photphat trên
v t li u nano CeO2 cho th y Qmax
2
152,66
=
0,99. Quá trình h p phụ
ơ

Langmuir.

ng nhi t h p phụ photphat của
v t li u nano CeO2
Kết quả phân tích phổ FT-IR của vật li u nano CeO2 rước và sau hấp phụ photphat
Qua kết qu phân ph FT-IR của v t
li u nano CeO2 h p phụ
,
ê

c và sau h p phụ
photphat (hình 3.22a, 3.22b) xu t hi n
các píc s sóng 3480 cm-1 ặ
ng hóa trị của nhóm – OH trên bề
mặt v t li u, píc s sóng 1647 cm-1
c
gán cho phân tử
c (H-O-H) và píc s
1sóng 1114 cm , 1146 cm1- ặ
nhóm – OH liên kết v i v t li u. Khi có
mặt PO43- trên ph FT – IR sau khi v t
li u h p phụ photphat có sự thay thế
Hình 3.22. Ph ch ng FT-IR của v t li u nano nhóm – OH thành píc m i 1058 cm-1.
CeO2.
c h p phụ photphat; a) sau h p phụ


O2 có th
photphat

ơ ế t o phức trên bề
mặt v t li u.
Kết quả hấp phụ asen của vật li u nano CeO2
Khảo sát thờ an đạt cân bằng hấp phụ a en của ậ
u nan Ce 2


Kết qu phân tích hình 3.23, m i
liên h th i gian ph n ứng và
n

asen sau ph n ứng cho
th y quá trình h p phụ x y ra
90 ú ầ
t
cân bằng ở 120 phút. Vì v y 120
ú
c l y là th
t cân
bằng h p phụ asen cho các nghiên
cứu tiếp theo
asen còn l i sau ph n ứng theo
th i gian
ưởng của pH

Hình 3.23. N
Ản

Kết qu phân tích
ởng của pH
ế
ng h p phụ asen trên v t
li u nano CeO2 ũ
ơ

quá trình h p phụ asen trên v t li u
nano La2O3. Khi giá trị
i từ
2 ến 6,7
ng h p phụ asen
của v t li

ă
ng h p
phụ gi m khi pH từ 6,7 ến 9

Hình 3.24. Ả
ởng củ
ến kh ă
h p phụ asen
X c địn dun ư ng hấp phụ asen cực đại của vật li u nano CeO2
Sử ụ


T

curve tính toán h i qui các kết qu thực
nghi m h p phụ asen trên v t li u nano
CeO2 cho th y Qmax 45,07
2
= 0,99. Quá trình h p
phụ
ơ

uir.

Hình 3.25. Đ

ng nhi t h p phụ asen trên v t
li u nano CeO2
3.3. T ng h p v t li u nano La2O3-CeO2 v
n i

asen
3.3.1. T ng h p v t li u nano La2O3-CeO2.
Kết quả phân tích nhi t lựa chọn nhi độ nung mẫu.

năn

p ph photphat và


Hình 3.26. Gi
phân tích nhi t củ

O3)3-Ce(NO3)4/gelatin
ế

Ản

La2O3-CeO2
ưởn của
n

3.28.

DT ừ hình 3.26
ế
RD
3.27 ủ

gel La(NO3)3-Ce(NO3)4/gelatin
ế

o

550 C.
độ ạ e đến sự tạo thành pha La2O3-CeO2

RD ủ



2 O3 -

3.29.
li u nano La2O3-CeO2

RD ủ ẫ
ế




t


nhau.
.
Kết qu phân tích nhiễu x tia X trên hình 3.29 cho ế
pH 4
nano La2O3-CeO2
ê ứ ế
.

ế
ê
RD ủ
nano La2O3-CeO2 ế

o
hình 3.28,
ở 80

ế
CeO2.
Khảo sát tỉ l kim loại rên e a n đến quá trình hình thành pha La2O3-CeO2
Quá trình nghiên cứu
ởng của
tỷ l mol kim lo i v i gelatin, tác gi
tiến hành nghiên cứu tỷ l mol
La(NO3)3/Ce(NO3)4
ơ
ứng là
1/1, tỷ l
mol (La(NO3)3 Ce(NO3)4
ơ ứng là 1/2;
1/3; 1/1; 2/1; 3/1. Tác gi ã ựa
ch n
tỉ
l
(La(NO3)3Ce(NO3)4)/
11
nghiên
cứu tiếp theo

Hình 3.30. Gi
XRD tỉ l kim lo i (La2O3CeO2
c chế t o ở các tỉ l khác nhau
CeO2

ế

Hình 3.27. Gi
nhiễu x tia X của mẫu gel
La(NO3)3-Ce(NO3)4/Gelatin nung ở


Hình thái học vật li u nano La2O3-CeO2
ế
ề ặ
CeO2 ằ


2 O3



T



ơ
50
. Làm rõ
c u trúc v t li

ịnh di n
tích bề mặ ê
ơ
BET. Kết qu phân tích cho SBET = 78
m2/g.
3.31. Ảnh T
ủ ẫ
t li u nano
La2O3-CeO2
3.3.2. Đặc tính v t li u nano La2O3-CeO3 khi h p phụ photphat và asen
Kết quả nghiên cứu đ ể đ n tích không vật li u nano La2O3-CeO2
3
Kết qu
c trên hình

3.32 cho th y, giá trị pHf giao
2
v i giá trị pHi t
Δ
1
5,8. V y v t li u nano La2O3pH i
CeO2 có giá trị pHpzc 5,8
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.51010.5
-1
-2

Hình 3.32. Giá trị pHpzc của v t li u nano La2O3-CeO2
ặc tính vật li u nano La2O3-CeO3 khi hấp phụ photphat.
Phổ tán xạ tia X (EDS) của vật li u nano La2O3-CeO3 rước và sau hấp phụ photphat


a)
b)
Hình 3.33. Ph tán x tia X (EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2
khi h p phụ photphat

c và b) sau

Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2
c và sau
h p phụ ều có mặt thành phần La, Ce và O. Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) của
v t li u nano La2O3-CeO2
c khi h p phụ photphat không th y xu t hi n sự có mặt của
photphat. V t li u sau khi h p phụ photphat th y xu t hi P O,
ết qu của sự h p
phụ photphat trên bề mặt v t li u nano La2O3-CeO2.


Kết quả phân tích phổ FT-IR ủa vật li u La2O3-CeO2 rước và sau hấp phụ photphat
Qua phân tích ph FT-IR của v t li u
nano La2O3-CeO2
c khi h p phụ
photphat nh n th y có các píc s sóng 3421 cm1

ng hóa trị
-1
nhóm - OH, píc sóng 1118 cm
c gán cho
ng hóa trị nhóm –OH liên kết v i v t li u
nano La2O3-CeO2, khi v t li u h p phụ PO43- có

píc m

PO43- thay thế cho – OH
thành píc 1060 cm-1.

Hình 3.34. Ph ch ng FTIR của v t li u
nano La2O3-CeO2.
c h p phụ; b) sau
h p phụ photphat
Phổ Raman của vật li u nano La2O3-CeO2 rước và sau khi hấp phụ photphat
Trên hình 3.35 cho kết qu phân tích
Raman của v t li u nano La2O3-CeO2
c và sau khi h p phụ photphat cho
th y ph Raman của v t li u
c h p
phụ photphat
ỉnh pic 1510 cm-1
và 1350 cm-1 ặ
ng
nhóm – OH trên bề mặt v t li u. V t li u
sau khi h p phụ photphat nh n th y xu t
hi
ỉnh píc 1045 cm-1 và 1058 cm-1 m i

ê
photphat ều
này chứng tỏ v t li u có kh ă
p
phụ photphat trên bề mặt v t li u.
Hình 3.35. Ph Raman của v t li u nano La2O3CeO2

c h p phụ; b) sau h p phụ photphat
ặc tính vật li u nano La2O3-CeO3 khi hấp phụ asen
Phổ tán xạ tia X (EDS) của vật li u nano La2O3-CeO3 rước và sau hấp phụ asen

a)
Hình 3.36. Ph EDX của v t li u nano La2O3-CeO2
h p phụ asen

b)
c h p phụ; b) sau


Kết qu phân tích ph tán x tia X (EDS) Hình 3.36 của v t li u nano La2O3-CeO2
c và sau h p phụ ều có mặt thành phần La, Ce và O. Kết qu phân tích ph tán x tia X
(EDS) của v t li u nano La2O3-CeO2
c khi h p phụ asen không th y xu t hi n sự có mặt
của asen. V t li u sau khi h p phụ asen th y xu t hi n asen hình 3.36b.
Kết quả phân tích phổ FT-IR của vật li u nano La2O3-CeO2 rước và sau hấp phụ
asen
Kết qu phân tích ph FTIR của v t li u
c và sau khi h p phụ asen
c th hi n
trên hình 3.37. V t li u nano La2O3-CeO2
c và sau h p phụ xu t hi n các píc có s
sóng 3421 cm-1 và 3321 cm-1 s
ặc
ng hóa trị của nhóm – OH
củ
c trên bề mặt v t li u, các píc có s
sóng 1639 cm-1, 1464 cm-1 ặc trung cho dao

ng hóa trị nhóm H – O - H liên kết v i v t
li u. Píc có s 1118 cm-1, 1067 cm1- ặc
ng nhóm – OH liên kết v i
v t li u nano La2O3-CeO2 (MOOH liên kết
v i các kim lo i La và Ce) gi
b [65]. Píc s sóng 831 cm-1 ặc trung cho
ng liên kết t o phức M – O – As trên
bề mặt v t li u [65,98].

Hình 3.37. Ph FT-IR của mẫu v t li u nano
(La3+-Ce4+)/gelatin b
c h p phụ Asen, a)
sau h p phụ asen
Phổ Raman của vật li u hỗn h p La2O3-CeO2 trước và sau khi hấp phụ asen
Trên hình 3.38 cho kết qu phân tích
Raman của v t li u nano La2O3-CeO2
c và sau khi h p phụ asen cho th y
ph Raman của v t li
c h p phụ
asen hình 3.38
ỉnh pic 1008,
1088, 1350, 1510 và 1448 cm-1 ặ
ng H – O – H và – OH. V t li u
sau khi h p phụ asen nh n th y ỉnh pic
có sự
i xu t hi
ỉnh pic m i 831
Hình 3.38. Ph Raman của v t li u nano
-1
cm

ều này gi i thích là có sự thay thế
La2 O3-CeO2 b
c h p phụ; a) sau h p
của nhóm – OH bằng nhóm – O – As trên
phụ asen
bề mặt v t li u.
3.3.3. Kết qu h p phụ photphat và asen v t li u nano La2O3-CeO2
Kết quả hấp phụ photphat của vật li u nano La2O3-CeO2
Thời gian cân bằng hấp phụ photphat
B ng 3.9. Ả
ởng th i gian cân bằng h p phụ photphat bằng v t li u nano La2O3-CeO2
t (phút)
Co (mg/L)
Cf (mg/L)
q (mg/g)
30
9,99
3,41
10,08


60
10,02
90
10,05
120
10,02
Kế
3.9


ầu, ở
90 ú
120 ú
CeO2
.D
ê ứ

ế
Ản ưởng của pH đến khả năn

3,41
3,06
3,06
ụ photphat ă
ụ photphat ủ

ụ 90

10,08
11,88
11,88
60 phút
2O3ú,

ấp phụ photphat
Kết qu th hi n hình 3.39 cho th y, sự
h p phụ photphat trên v t li u nano
La2O3-CeO2 phụ thu c nhiều vào giá trị
pH của dung dịch. Trong kho ng pH từ
2 ế 5,8

ng h p phụ photphat
ă .
ừ 5,8 ế 9
ng
h p phụ photphat gi m

Hình 3.39. Ả
ởng củ
ến kh ă
p
phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2
Ản ưởng của nồn độ photphat ban đầu đến khả năn ấp phụ của vật li u nano
La2O3-CeO2
Sử ụ


Table – curve tính toán h i qui các kết
qu thực nghi m h p phụ photphat trên
v t li u nano La2O3-CeO2 cho th y Qmax
2
= 123,74
=
0,98. Quá trình h p phụ
ơ

Langmuir
3.40. Đ
ng nhi t h p phụ photphat
của v t li u nano La2O3-CeO2
Kết quả đ n

ự ản ưởng của các yếu tố cạn ran đến quá trình hấp phụ photphat
của vật li u nano La2O3-CeO2.
B ng 3.10. Ả
ởng của Fe(III), Mn(II), SO42-, Cl- ến kh ă
p phụ photphat trên
v t li u nano La2O3-CeO
N
(mg/L)
0
10
20
30
1 Fe(III) D
ng h p phụ photphat q
49,64 55,27 62,51 67,34
(mg/g)
N
(mg/L)
0
0,5
1,0
5
2 Mn(II) D
ng h p phụ photphat q
49,64 64,12 65,73 68,14
(mg/g)
3
SO42- N
(mg/L)
0

50
100
200
250


D
(mg/g)
N

ng h p phụ photphat q

47,76

(mg/L)

47,66 47,66 47,66 47,66

0

100

150

200

250

-


D
ng h p phụ photphat q
49,64 44,53 40,25 33,83 31,69
(mg/g)
Kết qu trên b ng 3.10 cho th y, khi n
ă
ă
p phụ
photphat của v t li ă
ũ
ởng của Fe(III), khi n
ă
ă
p phụ
photphat của v t li u ă .
Đ i v i SO42- kết qu trên b ng 3.10 cho th y, khi n
SO42- ă
nh
ởng nhiều ến kh ă
p phụ photphat của v t li u.
V i ion Cl kết qu trên b ng b ng 3.10 cho th ,
in
Cl- thì kh ă
h p phụ photphat của v t li u gi m.
Mô ìn động học trong quá trình hấp phụ photphat
4

Cl

Hình 3.41.

Đ thị ng h c b c 1 bi u kiến;
Đ thị ng h c b c 2 bi u kiến h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2
B ng 3.11. M t s tham s củ
ơ
ng h c b c nh t bi u kiến h p phụ
photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2
Nồn ộ
photphat
(mg/l)

P
k1 (phút-1)

n tr n

R2

ộng học b c 1

χ2

qtn (mg/g)

qlt (mg/g)

5
2,16.10-2
0,952
0,0169
9,4

4,58
-2
10
2,99.10
0,934
0,0153
17,04
3,98
B ng 3.12. M t s tham s củ
ơ
ng h c b c hai bi u kiến h p phụ
photphat trên v t li u nano La2O3-CeO2
Nồn ộ
photphat (mg/l)

P
k2 (g/mg.phút)

n tr n
R2

ộng học b c 2
χ2

qtn (mg/g)

qlt (mg/g)

10
4.67.10-2

0,999
0,1
9,4
10,00
-2
10
1.51.10
0,999
0,05
17,04
17,54
Kết qu nghiên cứ
ng h c h p phụ photphat trên B ng 3.11
ng h c b c
1) và B ng 3.12
ng h c b c 2) nh n th y, giá trị hằng s
ơ
R2 = 0,999
củ
ng h c b c 2 l
ơ
ng h c b c 1 v i R2 = 0,952 và R2 =


0,934
ều ki n kh
.
y, sự h p phụ photphat trên v t li u nano La2O3CeO2
ơ
ng h c b c hai bi u kiến.

Kết quả hấp phụ asen của vật li u nano La2O3-CeO2
Ản

ưởng của thời gian cân bằng hấp phụ asen bằng vật li u nano La2O3-CeO2
Kết qu phân tích hình 3.42, m i
liên h th i gian ph n ứng và n ng
asen sau ph n ứng cho th y quá
trình h p phụ x y ra nhanh trong 90
ú ầ
t cân bằng ở 120 phút.

của asen còn l i sau ph n ứng
theo th i gian
ưởng của pH

Hình 3.42. N
Ản

Kết qu phân tích
ởng của pH
ến d
ng h p phụ asen trên v t
li u nano La2O3-CeO2 nh n th y khi
ă
ừ 2 ế 5,8
ng h p
phụ asen trên v t li
ă
ừ 18,4
ến 19,52 mg/L

ng
h p phụ có sự gi m từ 19,52 mg/L
xu ng 12,4 mg/L ở giá trị pH từ 5,8
ến 9
Hình 3.43. Ả
ởng củ
ă
p phụ asen
Dung ư n ấ
ụ asen bằn

Hình 3.44. Đ

ến kh


u nan

ng nhi t h p phụ asen của v t
li u nano La2O3-CeO2

a2O3-CeO2
Sử ụ


T

curve tính toán h i qui các kết qu
thực nghi m h p phụ asen trên v t
li u nano La2O3-CeO2 cho th y Qmax

2
= 90,06
=
0,99. Quá trình h p phụ
ơ

Langmuir


Kết quả đ n
của vật li u.
B ng 3.13. Ả
1

Fe(III)

2

Mn(II)

3

SO42-

4

Cl-

ự ản


ưởng của các yếu tố cạn

ran đến quá trình hấp phụ asen

N
D

ởng Fe(III), Mn(II), SO42-, Cl- ến kh ă
p phụ asen bằng
v t li u nano La2O3-CeO2
(mg/L)
0
5
7
10
ng h p phụ q (mg/g)
1,76
1,82
1,94
2,04

N

(mg/L)

D

ng h p phụ q (mg/g)

N


(mg/L)

D
N
D

ng h p phụ q (mg/g)
(mg/L)
ng h p phụ q (mg/g)

0

5

7

10

-

1,76

1,82

1,90

2,02

-


0

50

100

200

150

1,76
0
1,76

1,76
50
1,45

1,76
100
1,12

1,74
250
1,02

1,74
-


Kết qu b ng 3.13 cho th y
in
của Fe(III) từ 0 ến 10 mg/L th y
ng h p phụ asen bằng v t li u nano La2O3-CeO2 ă từ 1,76 mg/g lên 2,04 mg/g.
Đ i v i Mn(II), khi tiế
ă
Mn(II) thì th
ng h p phụ asen
của v t li u nano La2O3-CeO2 ũ
ă . Hi
ng này là do Mn(II) trong dung dịch có
th oxi hóa As(III) thành As(V) giúp cho quá trình h p phụ asen trên v t li u t
ơ .
2V i ion SO4 kết qu trên b ng 3.13 cho th
ng h p phụ asen gi m khi

SO4
gi
.
y, ion SO42- gầ
không
ởng nhiề ến kh ă
p phụ asen trong vùng n
nghiên cứu.
Kết qu b ng 3.13 cho th y, khi n
Cl ă từ 0 ến 250 mg/L làm gi m dung
ng h p phụ asen của v t li u nano La2O3-CeO2 từ 1,76 mg/g xu ng còn 1,02 mg/g.
ộng học hấp phụ asen
Mô ìn động học trong quá trình hấp phụ asen


Hình 3.45. Đ thị ng h c b c 1 bi u kiến
h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2

Hình 3.45. Đ thị ng h c b c 2 bi u kiến
h p phụ asen trên v t li u nano La2O3-CeO2

B ng 3.14. M t s tham s củ
ơ
ng h c b c nh t bi u kiến h p phụ
asen trên v t li u nano La2O3-CeO2
P ơ
ng h c b c 1
N
asen (mg/l)
k1 (phút-1)
R2
χ2
qtn (mg/g)
qlt (mg/g)
-2
5
2.76,10
0,967
0,014
9,48
3,90


10
4.15,10-2

B ng 3.15. M t s tham s củ
v t li u nano La2O3-CeO2

0,978
ơ

0,017
18,99
7,36
ng h c b c hai bi u kiến h p phụ asen trên

P ơ
ng h c b c 2
N
2
2
asen (mg/l)
k2 (g/mg.phút)
R
χ
qtn(mg/g)
qlt(mg/g)
-2
5
4.67.10
0,99
0,10
9,48
10,00
-2

10
1.21.10
0,99
0,05
18,90
19,61
Kết qu nghiên cứ
ng h c h p phụ asen trên B ng 3.14
ng h c b c 1)
và B ng 3.15
ng h c b c 2) nh n th y, giá trị hằng s
ơ
R2 = 0,999
củ
ng h c b c 2 l
ơ
i mô hì
ng h c b c 1 v i R2 = 0,967 và R2 =
0,978
ều ki n kh o sát.
3.4. Nghiên cứu ch t o v t li u nano La2O3-CeO2 trên ch t mang laterit ứng d ng h p
ph p otp t v sen tron n ớc.
3.4.1. Nghiên cứu chế tạo v t liệu nano La2O3-CeO2 trên chất mang laterit
3.4.1.1.
ê ứ ỉ v t li u nano La2O3-CeO2 trên


photphat
Từ các kết qu nghiên cứu ở trên chúng tôi có 3 lo i v t li u và các yếu t ặ
v t li u, v i kết qu kh

giá kh ă
p phụ asen, photphat từng lo i v t li u.
Qua các kết qu
c chúng tôi lựa ch

ê
2O3-CeO2

ế
ê



,
c
B ng 3.16. D
ng h p phụ asen, photphat và c u trúc v t li
c t ng h p
Qmax(mg/g)
Di n tích Th tích lỗ
c
ST
Tên v t li u
bề mặt
tr ng
lỗ tr ng
T
3
Asen photphat S (m2/g)
(cm /g)

(nm)
BET
1
81,47
210,05
37,8
0,005
19,962
2 O3
2
O2
45,07
152,66
56,1
0,082
16,323
2 O3 3
90,06
123,74
78
0,167
8,629
CeO2


B ng 3.17. Hi u su t phủ
ng lantan
và xeri trên nền laterit
Hàm Hàm Hàm
Hàm

ng
n
n
ng
La2O3
g La g Ce
Hi
-CeO2
ST La2O3
u
-CeO2
T


su t

trên
trên
(%)

trên
lateri lateri
(%)
laterit
t (%) t (%)
(%)
1
2
0,43 0,51
0,94

47
2

3

0,91

1,10

2,01

67

3

5

1,58

1,77

3,06

67

4

7

2,32


2,41

4,73

67,5

B

3.18. ế

ụ photphat và asen ủ



2O3-CeO2

P
ă
STT


trên
laterit
(%)

1

2


2

3

3

5

4

7

D




C0(mg/l)

Photphat
Asen
Photphat
Asen
Photphat
Asen
Photphat
Asen

25
25

25
25
25
25
25
25

(mg/l)


(mg/g)

21,55
21,4
20,2
19,6
20,2
19,8
20,1
19,6

6,9
7,2
9,6
10,8
9,6
10,4
9,8
10,8


f

Kết qu trên B ng 3.18. Cho th y khi tiế
ă
ng nano La2O3-CeO2 từ 2
ế 7%
ng lanta
ũ
ă
ừ 0,43% ế 2,32% i v i
lantan và từ 0,51 % ến 2,41%. Tuy nhiên khi tiế
ă
ng La2O3-CeO2 từ 3%
lên 5% và 7% La và Ce trên laterit có sự
. Mặt khác, kế

photphat

ủ ê

ỷ 2, 3, 5
7% ê
2O3-CeO2
3.17,

ủ t li u nano La2O3-CeO2 ê ê
ở 2%
ụ photphat
asen


ủ 3%, 5%, 7% và kết qu h p phụ asen,
photphat ở các tỉ l ê
ỉ ằ
.D
,
ng nano La2O3-CeO2 phủ trên
laterit là 3%
c lựa ch
nghiên cứu tiếp theo.
Hình thái học và cấu trúc vật li u laterit và vật li u nano La2O3-CeO2/laterit

a)

b)

c)
Hình 3.46. Ảnh SEM v t li
c và sau phủ; a) Laterit; b) nh v t li u nano
La2O3-CeO2/laterit và c) nh TEM v t li u nano La2O3-CeO2/laterit


Kết qu nh chụp SEM của v t li
c và sau phủ v t li u nano La2O3-CeO2,
nh n th y ch t mang laterit sau phủ
x p nhiều hang h
ơ
i v t li u laterit
không phủ. Di n tích bề mặt riêng của v t li u nano La2O3-CeO2
ịnh theo
2

ơ
B T 13,8 /g.
3.4.3. Kết qu
ă
p phụ ĩ asen và photphat trên v t li u nano La2O3CeO2/laterit.
Đ
ă
p phụ photphat của v t li u nano La2O3-CeO2/laterit.

Hình 3.47. D
ng h p phụ photphat của Hình 3.48. Đ
ng nhi t h p phụ asen
v t li u hỗn h p oxit nano La2O3-CeO2 phủ trên v t li u nano La2O3-CeO2/laterit
trên ch t mang laterit
Kết qu nghiên cứ
ng h p phụ photphat và asen của v t li u La2O3CeO2
c 86 mg/g và 36,6 mg/g
3.4.2. Nghiên cứu kh ă
p phụ ng của v t li u nano La2O3-CeO2/laterit v i asen và
photphat
B ng 3.19. Th i gian xu t hi n asen trên
B ng 3.20. Th i gian xu t hi n photphat
c t chứa v t li u nano La2O3-CeO2/laterit
trên c t chứa v t li u nano La2O3CeO2/Laterit
N ng
Th i gia
Th i gia
T
N
ầu xu t hi n

T
xu t hi n
TT
dòng
ầu ra
ra asen asen trên
TT
dòng
photphat
(ml/phút)
photphat
(mg/l) c t (phút)
(ml/phút)
trên c t
(mg/l)
(phút)
1
0,5
nd
1
0,5
nd
2
1,0
nd
2
1,0
nd
3
1,5

nd
3
1,5
nd
4
2,0
nd
4
2,0
nd
5
2,5
<0,005
6,55
5
2,5
0,01
5,0
6

3,0

0,01

5,55

6

3,0


0,01

4,5

Kết qu th i gian
ủa v t li u trên c t h p phụ photphat và asen bằng v t li u
nano La2O3-CeO2/laterit ơ ứng là 7 phút và 5 phút, v i t
dòng là 2,5 ml/phút.
B ng 3.21. Th i gian xu t hi n asen và photphat trên c t chứa v t li u nano La2O3CeO2/Laterit


TT

T

dòng
(ml/phút)

N
ầu ra
photphat (mg/l)

N

ầu ra
asen (mg/l)

Th i gia xu t hi n trên
c t (phút)


1

0,5

nd

nd

-

2

1,0

nd

nd

-

3

1,5

nd

nd

-


4

2,0

nd

nd

-

5

2,5

<0,005

nd

5,0

6

3,0

<0,01

nd

6,55


7

3,5

<0,01

<0,005

7,82

8

4,0

<0,01

<0,01

7,35

Kết qu thực nghi m, cho th y th i gian xu t hi n cần thiế
quá trình h p phụ
ng th i asen và photphat trong dung dịch x y ra là 7,82 phút (l y tròn 8 phút) m b o
n
asen và photphat ra khỏi c
ỡng theo tiêu chuẩn 0,01 mgAs/l và
0,01
P .
Nghiên cứu quá trình hấp phụ động của asen và photphat
B ng 3.22. Kết qu

p phụ
i v i asen và photphat
N
N
N
N
photphat
photphat
ầu
asen ầu ra
TT
V (ml)
TT
V (ml)
ầu ra
ầu ra
ra (mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12

500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500

nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd

nd

13
500
nd
nd
nd
14
500
nd
nd
nd
15
500
nd
nd
nd
16
500
nd
nd
nd
17
500
nd
nd
nd
18
500
nd
nd
nd

19
500
nd
nd
nd
20
500
nd
nd
nd
21
100
0,01
0,005
nd
22
100
0,01
0,005
nd
23
100
0,01
0,01
nd
24
100
0,01
0,01
D

ng h p phụ của c t (mg)
2,504
2,00
Kết qu chỉ ra rằng h p phụ ng trên c t của v t li u nano La2O3-CeO2
i
v i asen là cao v
ng c t 2,5 mgAs , i v i photphat
ng h p phụ an
t 2 mgP/g.


3.4.5. Nghiên cứu kh ă
B
3.23. ế
STT

V (ml)

1
200
2
200
3
200
4
200
5
200
6
200

7
50
ng asen, photphat thu
h i (mg)

ử dụng v t li u nano La2O3-CeO2/Laterit



Nồn

ộ asen ầu
ra (mg/l)
5,455
3,162
2,597
1,02
0,045
<0,005
nd
97,6

Nồn

ã

ộ photphat ầu ra (mg/l)
7,241
5,342
2,675

0,065
0,001
0,001
0,001
80

Kết qu thu h i asen bằng dung dị
ã
t 97,6%
t 80 %.
y, v t li u sau khi h p phụ
c sử dụng tiếp tụ
h p phụ asen và photphat.
V t li u sau khi rửa gi
c sử dụ
h p phụ asen và photphat lần 2. Dung
ng h p phụ của c t sau tái sinh lầ 2 t 97,6% so v i lần 1 (th hi n trong phụ lục).
v y có th sử dụng c t kho ng 5 – 6 lần sau khi v t li
c tái sinh bằng dung dịch NaCl
bão hòa
3.5. Nghiên cứu xử lý m u th c trên mô hình thí nghi m t i Ph Lý - Hà Nam
B ng 3.24. B ng phân tích các chỉ tiêu mẫu thự
c khi xử lý
STT
Chỉ tiêu
Đ n vị
K t qu
1.
pH
7, 2

2.
Đ oxy hóa
mg/L
0,73
3.
NH4
1,128
4.
NO2
3,2
25.
NO3
0,404
6.
T ng cứng
192
2+
7.
Mn
0,427
3+
8.
Fe
13,114
29.
SO4
3,50
10.
Cl
10,6

11.
Đ kiềm t ng
mgCaCO3/L
175
12.
CO2 tự do
mg/L
7,10
13.
Asen
0,32
2+
14.
Hg
<0,0005
315.
PO4
mg/L
0
ă ứ vào chỉ s phân tích mẫu thực tế thông s photphat không có chỉ có asen v i
n
0,32 mg/l. Do v y các nghiên cứu tiếp theo chỉ ch
i asen
(mẫ
c giếng khoan).
B ng 3.25. Kết qu phân tích mẫ
c xử lý s b



×