NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP DẪN ĐỂ XỬ LÝ FLORUA TRONG NƯỚC TỪ KHOÁNG TỰ CHẬM. Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất vật liệu hấp phụ xử lý florua trong nước từ khoáng đá ong tự nhiên. Nội dung và yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ làm luận văn tốt nghiệp (lý thuyết, thực hành, số liệu cần tính toán và hình vẽ).
13 Bảng 3: Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ cân bằng của nguyên liệu đá ong thô. 20 Bảng 4: Kết quả đo tải lượng hấp phụ tối đa của nguyên liệu đá ong thô. 23 Bảng 6: Kết quả đo tải lượng hấp phụ cực đại của vật liệu đá ong chứa L2.
Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin gửi đến thầy TS. Xin chân thành cảm ơn Phương Thảo đã tin tưởng giao đề tài và tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu luận án. Đối với fluoride, nồng độ của nó trong nước có thể có lợi hoặc có hại cho sức khỏe con người. Mặt khác, việc phân tích, xác định hàm lượng Flo trong nước thải không phải là bài toán dễ dàng đối với các cơ sở sản xuất.
Xuất phát từ thực tế đó, tôi thực hiện đề tài nghiên cứu sản xuất vật liệu hấp phụ florua trong nước từ khoáng đá ong tự nhiên.
TỔNG QUAN
- Flo
- Tính chất của flo
- Độc tính của florua
- Sự ô nhiễm florua
- Các phương pháp xử lý florua
- Phương pháp hấp phụ
- Phương pháp hóa học sử dụng magie oxit
- Phương pháp keo tụ
- Khoáng laterite
- Giới thiệu về khoáng laterite
- Ứng dụng của laterite làm vật liệu hấp phụ xử lý chất ô nhiễm
- Lý thuyết về phương pháp hấp phụ
- Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt
- Ứng dụng của phương pháp hấp phụ
Ôxít nhôm hoạt tính là vật liệu hấp phụ phổ biến vì nó không bị biến dạng và không tan trong nước. Nhược điểm là quá trình hấp phụ chỉ hiệu quả ở pH hẹp và thấp, nếu pH cao hơn 5,5 thì hiệu quả hấp phụ sẽ giảm. Hấp phụ là quá trình liên kết khí hoặc chất lỏng trên bề mặt vật thể rắn hoặc xốp.
Các chất bị hấp phụ có thể được tách ra khỏi chất hấp phụ bằng quá trình giải hấp [1,2,5]. Hấp phụ vật lý: quá trình hấp phụ xảy ra do lực liên phân tử (lực Van der Waals). Hấp phụ hóa học: Quá trình hấp phụ xảy ra do sự hình thành liên kết hóa học giữa các phân tử trên bề mặt chất hấp phụ và chất hấp phụ.
Để mô tả quá trình hấp phụ ở nhiệt độ không đổi, người ta thường sử dụng các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt. Mỗi phân tử chất hấp phụ chỉ chiếm một trung tâm chất hoạt động bề mặt. Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai khoảng nồng độ trên thì phương trình Langmuir là một đường cong.
Đây là một phương trình thực nghiệm có thể được sử dụng để mô tả nhiều hệ thống hấp phụ hóa học hoặc vật lý. Sự hấp phụ tại vị trí hoạt động tỷ lệ thuận với hàm số mũ của nồng độ. Γ, C: là khả năng hấp phụ và nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng.
Phương trình Freundlich phản ánh chặt chẽ dữ liệu thực nghiệm cho vùng đầu và vùng giữa của đường cong hấp phụ đẳng nhiệt, tức là ở vùng nồng độ thấp của chất hấp phụ. Hấp phụ là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Quá trình hấp phụ được sử dụng để tách hỗn hợp hơi và khí và làm sạch dung môi.
Đặc biệt trong lĩnh vực xử lý nước thải và cấp nước sinh hoạt, phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi và rất phổ biến. Nước dùng để uống và sinh hoạt được lọc sạch kết hợp với quá trình hấp phụ và khử trùng bằng clo.
THỰC NGHIỆM
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
- Đối tượng của luận văn
- Phân tích florua bằng phương pháp trắc quang
Hóa chất và dụng cụ
- Hóa chất
Từ dung dịch gốc được sử dụng để pha chế các dung dịch có nồng độ thấp hơn. Hòa tan 0,958 SPADNS (natri 2-(parasulflophenylazo)1,8-dihydroxy-3,6-naphthalenedisulfonate) bằng nước cất và định mức đến 500 ml. Trộn một lượng bằng nhau hai dung dịch zirconi trong môi trường axit và SPADNS đã trộn ở trên, bảo quản trong chai tối màu.
Chế tạo vật liệu hấp phụ florua từ khoáng laterite
- Chuẩn bị vật liệu laterite nguyên khai (L1)
Dùng dung dịch NH3 nhỏ giọt cho đến khi Ce3+ chuyển hoàn toàn thành dạng hydroxit (màu nâu đỏ) dùng giấy chỉ thị kiểm tra pH khoảng 7 thì dừng lại. Ủ kết tủa ở nhiệt độ 60-70oC từ 6 trở lên, lọc kết tủa bằng phễu lọc có giấy lọc đá xanh, rửa kết tủa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi dịch lọc không còn ion SO42 (thử bằng dung dịch Ba2+) . Cách tiến hành: Cân các mẫu vật liệu có khối lượng m (g) vào các chai nhựa 100ml được đánh số tương ứng chứa 50ml dung dịch F, lắc đều trong suốt thời gian ghi.
Sau đó dùng giấy lọc lọc dung dịch trong suốt và xác định nồng độ florua dư theo phương pháp SPADNS. Gọi Co là nồng độ ban đầu, C là nồng độ sau thời gian hấp phụ. Nghiên cứu thời gian cân bằng hấp phụ hay nghiên cứu động học hấp phụ giúp chúng ta nhận xét quá trình hấp phụ nhanh hay chậm, xác định thời gian cân bằng hấp phụ để làm thí nghiệm xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ.
Để trả lời câu hỏi mô hình nào mô tả tốt hơn quá trình hấp phụ, chúng ta xét giá trị hệ số tương quan R2 của đường tuyến tính.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
- Hình thái và cấu trúc vật liệu
- Hình thái của vật liệu
- Cấu trúc của vật liệu
- Khảo sát khả năng hấp phụ florua của vật liệu laterite thô
- Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu laterite thô
- Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu laterite thô
- Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu mang MgCl 2
- Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu laterite mang MgCl 2
- Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại
- Khảo sát khả năng hấp phụ florua của vật liệu laterit mang CeO 2 (L3)
- Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu laterite - CeO 2
- Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu laterite mang CeO 2
- So sánh khả năng hấp phụ florua của các loại vật liệu chế tạo được
Dựa trên kết quả XRD của vật liệu L2 và L3, các pic đặc trưng vẫn giữ nguyên như L1, việc bổ sung magie và xeri không làm thay đổi hình thái cấu trúc của vật liệu ban đầu, magie và xeri được hình thành ở dạng phóng xạ.hình thành [8]. Từ đồ thị ta thấy thời gian cân bằng hấp phụ của nguyên liệu đá ong thô là 120 phút. Từ thời điểm cân bằng đã xác định, các nghiên cứu sâu hơn về quá trình hấp phụ của vật liệu này được thực hiện với thời gian 120 phút.
Từ đồ thị trong Hình 11 và Hình 12, chúng ta thấy rằng phương trình Langmuir là một phương trình có thể dùng để mô tả quá trình hấp phụ. Các nghiên cứu tiếp theo về quá trình hấp phụ của vật liệu này sẽ được thực hiện trong 120 phút. Từ Hình 15 và Hình 16, ta thấy phương trình Langmuir mô tả quá trình hấp phụ trên vật liệu L2 phù hợp hơn phương trình Freundich.
Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt gần với phương trình Langmuir hơn phương trình Freundlich, thể hiện cơ chế hấp phụ một lớp, mỗi phân tử chất hấp phụ chỉ chiếm một trung tâm hoạt động bề mặt và không có sự tương tác giữa chất hấp phụ và các phân tử bị hấp phụ của chất hấp phụ. . Vật liệu đá ong chứa CeO2 có khả năng hấp phụ tốt hơn các vật liệu còn lại với tải trọng hấp phụ tối đa gần gấp đôi so với vật liệu đá ong thô ban đầu. Nghiên cứu thành công quy trình biến tính vật liệu đá ong nhằm tăng tải lượng hấp phụ của khoáng vật đá ong tự nhiên bằng cách bổ sung các nguyên tố có lợi cho khả năng hấp phụ florua như magie và xeri.
Khả năng hấp thụ florua của vật liệu đá ong tự nhiên thô và đá ong biến tính đã được nghiên cứu. Đường đẳng nhiệt hấp phụ được xây dựng cho mọi vật liệu theo hai mô hình Langmuir và Freundlich. Kết quả cho thấy quá trình hấp phụ flo trên vật liệu đá ong nguyên chất cũng như trên vật liệu mang MgCl2 và CeO2 phù hợp với mô tả Langmuir hơn mô tả Freundich.
Việc chuyển hóa các vật liệu khoáng thiên nhiên thành chất hấp phụ gây ô nhiễm trong làm sạch môi trường có tiềm năng rất lớn nên cần nghiên cứu thêm để đưa chúng vào thực tế.
