Nghiên cứu sử dụng bentonit tuy phong bình thuận làm chất hấp phụ xử lý kim loạI nặng trong môI trường nước Nghiên cứu sử dụng bentonit tuy phong bình thuận làm chất hấp phụ xử lý kim loạI nặng trong môI trường nước luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Hà Thị Hồng Hoa NGHIấN CU SỬ DỤNG BENTONIT TUY PHONG-BÌNH THUẬN LÀM CHẤT HẤP PHỤ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Hà Nội - Nm 2012 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Hà Thị Hồng Hoa NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BENTONIT TUY PHONG-BÌNH THUẬN LÀM CHẤT HẤP PHỤ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước nước thải Mã số: 62.85.06.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Hướng dẫn khoa học: GS.TS ĐẶNG KIM CHI GS.TS NGUYỄN HỮU PHÚ Hà Nội - Năm 2012 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn GS-TS Đặng Kim Chi GS-TS Nguyễn Hữu Phú Các số liệu kết nghiên cứu công bố luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình tác giả Tác giả Hà Thị Hồng Hoa ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc tới GS-TS Nguyễn Hữu Phú, GS-TS Đặng Kim Chi - người Thầy tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo, cán giảng dạy nghiên cứu Viện Khoa học công nghệ Môi trường, Viện Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Quan trắc - Phân tích Mơi trường biển Hải qn ln động viên, nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để thực luận án Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn tới TS Lê Minh Cầm, TS Nguyễn Thị Thu tập thể cán bộ, nhân viên mơn Hố lý thuyết Hố lý - khoa Hoá học trường Đại học Sư phạm I nhiệt tình giúp đỡ tơi thực thí nghiệm Luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn Giáo sư, nhà khoa học đọc đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho việc hồn thiện luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Bộ Tư lệnh Hải quân, Bộ Giáo dục Đào tạo, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ tơi q trình học tập nghiên cứu Cuối tơi xin dành tình cảm đặc biệt cho người thân gia đình bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tôi, giúp thêm nghị lực để hoàn thành luận án này! Hà Nội, tháng 10 năm 2012 Tác giả Hà Thị Hồng Hoa iii Môc lôc Trang i ii iii Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU vii viii x Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu bentonit 1.1.1 Thành phần hoá học cấu trúc mạng tinh thể 5 1.1.2 Tính chất trương nở hấp phụ MMT 1.1.3 1.1.4 Tính chất trao đổi ion Các phương pháp biến tính bentonit 10 1.1.4.1 1.1.4.2 1.1.5 1.1.5.1 Hoạt hóa axit Làm bền cấu trúc lớp “trụ” (pillar) polycation Giới thiệu bentonit Việt Nam Một số mỏ bentonit lớn thăm dò, khai thác nước ta 10 11 12 13 1.5.5.2 Sơ lược công nghệ sản xuất sản phẩm bentonit 1.2 1.2.1 Giới thiệu số ion kim loại nặng Giới thiệu chung 13 15 15 1.2.2 Độc tính số ion kim loại nặng 1.2.2.1 Chì 15 15 1.2.2.2 1.2.2.3 1.2.2.4 1.2.2.5 1.2.3 Cadimi Niken Kẽm Đồng Trạng thái ion kim loại nặng môi trường nước 1.3 1.3.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ Giới thiệu chung 16 16 17 17 18 20 20 1.3.2 Cân hấp phụ 1.3.2.1 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 21 21 1.3.2.2 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 24 iv Trang 1.3.2.4 Phương trình hấp phụ BET 1.3.3 Một số phương trình động học hấp phụ 25 26 1.3.3.1 Phương trình động học biểu kiến hấp phụ bậc Lagergren 1.3.3.2 Mơ hình động học biểu kiến hấp phụ bậc 26 27 28 1.4 1.4.1 Tình hình nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng bentonit Tổng quan hấp phụ ion kim loại nặng dung dịch nước 1.4.2 1.5 Cơ chế hấp phụ ion kim loại dung dịch nước montmorillonit Các nguồn gây ô nhiễm trạng ô nhiễm kim loại nặng nước Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp nghiên cứu trình hấp phụ 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu trình hấp phụ 2.1.2 Nghiên cứu đặc trưng hố lý q trình hấp phụ 2.1.2.1 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 2.1.2.2 Động học hấp phụ 2.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng yếu tố pH đến trình hấp phụ 2.2 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5 2.3.2 Các phương pháp phân tích thành phần, cấu trúc vật liệu nồng độ ion kim loại dung dịch Các phương pháp đặc trưng cấu trúc vật liệu hấp phụ Phương pháp phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X (XRD) Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ, khử hấp phụ Nitơ Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) Phương pháp phân tích nhiệt Phương pháp xác định phân bố cấp hạt Phương pháp xác định hàm lượng kim loại phổ khối 28 31 35 40 40 40 42 42 43 44 44 44 44 45 47 48 49 49 Plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS) 2.3 2.2.1 2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 Thực nghiệm Hoá chất thiết bị Vật liệu hấp phụ Tinh chế bentonit (Bent-TC) Chế tạo bentonit hoạt hoá axit (Bent-H) Điều chế bentonit trụ chống polioxo nhôm (Bent-Al) 2.3.2 Khảo sát trình hấp phụ 2.3.2.1 Chuẩn bị dung dịch hấp phụ 50 50 50 51 52 52 53 53 v Trang 2.3.2.2 Giới hạn khảo sát 2.3.2.3 Nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải thực tế 54 54 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần, cấu trúc tính chất hố lý vật liệu hấp phụ 3.1.1 Thành phần hoá học 3.1.2 Nghiên cứu cấu trúc 55 55 55 57 3.1.3 Phân bố cấp hạt 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ ion kim loại nặng bentonit Thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ ion Pb2+ bentonit Thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ Cu 2+ bentonit Thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ Zn 2+ bentonit Thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ Ni2+ bentonit 65 66 3.2.5 3.3.6 Thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ Cd 2+ bentonit Tổng hợp thảo luận kết nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 3.3 3.3.1 3.3.2 3.33 3.3.4 Nghiên cứu động học hấp phụ kim loại nặng bentonit Động học hấp phụ Pb2+ bentonit Động học hấp phụ Cu2+ bentonit Động học hấp phụ Zn2+ bentonit Động học hấp phụ Ni2+ bentonit 3.3.5 Động học hấp phụ Cd2+ bentonit 3.4 3.4.1 Cơ chế hấp phụ cation kim loại bentonit Nghiên cứu ảnh hưởng pH lên trình hấp phụ ion kim loại bentonit 66 71 75 77 80 82 87 88 89 91 93 94 97 97 3.4.1.1 Ảnh hưởng pH lên trình hấp phụ Pb2+ 97 3.4.1.2 Ảnh hưởng pH lên trình hấp phụ Cu2+ 98 3.4.1.3 Ảnh hưởng pH lên trình hấp phụ Zn2+ 98 3.4.1.4 Ảnh hưởng pH lên trình hấp phụ Ni2+ 99 3.4.1.5 Ảnh hưởng pH lên trình hấp phụ Cd2+ 3.4.2 Hấp phụ ion KLN bentonit trụ chồng polyoxo nhôm 100 102 3.4.2.1 Các đặc trưng hoá - lý vật liệu Bent-Al 103 3.4.2.2 Nghiên cứu đặc trưng hấp phụ cation KLN Bent-Al 105 3.4.2.3 Nhận xét chung hấp phụ cation kim loại nặng Bent-Al 107 vi Trang 3.5.3 Kết luận chung nghiên cứu nhiệt động học, động học chế hấp phụ 108 3.6 Nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải chứa kim loại nặng bentonit 109 3.6.1 Các mẫu nước thải thực tế 109 3.6.2 Xử lý nước thải mạ niken 109 3.6.2.1 Dung lượng hấp phụ 110 3.6.2.2 Tốc độ hấp phụ 111 3.6.3 Hấp phụ xử lý nước thải sản xuất ắc-quy 113 3.6.4 Hấp phụ xử lý nước thải sản xuất sơn 114 3.6.5 Một số kết luận xử lý nước thải thực tế chứa kim loại nặng bentonit 115 MỘT SƠ KẾT LUẬN CHÍNH CA LUN N KIN NGH Tài liệu tham khảo 116 117 vii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt AAS : Phổ hấp thụ nguyên tử BET: Bent-T: Bent-TC: Bent-H: Bent-Al: BTNMT: C: Brunauer - Emmett - Teller Bentonit nguyên khai Bentonit tinh chế từ Bent-T phương pháp học Bentonit hoạt hoá axit Bentonit trụ chống (pillared) polyoxo nhôm Bộ Tài nguyên Môi trường Nồng độ chất bị hấp phụ nước Co: Ce: CEC: Nồng độ chất bị hấp phụ thời điểm ban đầu Nồng độ chất bị hấp phụ thời điểm đạt cân Dung lượng trao đổi ion (cation exchange capacity) G: Biến thiên lượng tự H: Biến thiên Entanpy S: DTA: Biến thiên Entropy Phân tích nhiệt vi sai DrTG: HĐBM: ICP: IUPAC IR: KLN: Vi phân nhiệt - khối lượng Chất hoạt động bề mặt phổ plasma cảm ứng cao tần (Inductively Coupled Plasma: Hiệp hội quốc tế hoá học ứng dụng (International Union of Pure and Applied Chemistry Phổ hồng ngoại Kim loại nặng MMT: MS : pHpzc: QCVN: SBET: UV-vis: XRD: Montmorillonit Phổ khối lượng Điểm điện tích khơng Quy chuẩnViệt Nam Diện tích bề mặt riêng theo phương trình BET Phổ tử ngoại - khả kiến Phương pháp phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X TG: TGA: Biến đổi khối lượng theo nhiệt độ (Thermogravimetry) Phân tích nhiệt khối lượng (trọng lượng) viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số nguồn phát sinh nước thải chứa kim loại nặng Bảng 1.2 Hàm lượng kim loại nặng nước thải số sở mạ điện Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng nước tưới số khu vực trồng rau Thái Nguyên Bảng 1.4 Hàm lượng kim loại nặng nước sông Kim Ngưu-Tô Lịch Bảng 1.5 Hàm lượng kim loại nặng nước mặt ngoại thành Hà Nội Bảng 3.1 Thành phần oxit bentonit Bảng 3.2 Thành phần oxit bentonit số vùng khai thác Bảng 3.3 Thành phần khoáng chất bentonit nguyên khai Bảng 3.4 Kết phân tích bề mặt loại vật liệu hấp phụ Bảng 3.5 Kết phân tích nhiệt vật liệu hấp phụ Bảng 3.6 Các số liệu thực nghiệm xác định dung lượng hấp phụ Pb2+ BentTC Bent-H Bảng 3.7 Các tham số hấp phụ Freundlich Bảng 3.8 Số liệu hấp phụ cân Cu2+ bentonit Bảng 3.9 Các tham số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich mơ tả q trình hấp phụ Cu2+ bentonit Bảng 3.10 Số liệu hấp phụ cân Zn2+ bentonit Bảng 3.11 Các tham số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich mô tả trình hấp phụ Zn2+ bentonit Bảng 3.12 Số liệu hấp phụ cân Ni2+ bentonit Bảng 3.13 Các tham số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich mơ tả q trình hấp phụ Ni2+ bentonit Bảng 3.14 Số liệu hấp phụ cân Cd2+ bentonit Bảng 3.15 Các tham số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich mơ tả q trình hấp phụ Cd2+ bentonit Bảng 3.16 Tổng hợp kết nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ cation kim loại nặng bentonit Bảng 3.17 Kết thí nghiệm hấp phụ đồng thời Ni2+ Cu2+ Bent-TC Bảng 3.18 Kết hấp phụ đồng thời ion kim loại nặng Bent-TC Bảng 3.19 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ Pb2+ bentonit ... tạo Trường đại học bách khoa hà nội Hà Thị Hồng Hoa NGHIấN CU SỬ DỤNG BENTONIT TUY PHONG- BÌNH THUẬN LÀM CHẤT HẤP PHỤ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Chuyên ngành: Công nghệ môi trường. .. kiến hấp phụ bậc 26 27 28 1.4 1.4.1 Tình hình nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng bentonit Tổng quan hấp phụ ion kim loại nặng dung dịch nước 1.4.2 1.5 Cơ chế hấp phụ ion kim loại dung dịch nước. .. hấp phụ kim loại nặng bentonit Động học hấp phụ Pb2+ bentonit Động học hấp phụ Cu2+ bentonit Động học hấp phụ Zn2+ bentonit Động học hấp phụ Ni2+ bentonit 3.3.5 Động học hấp phụ Cd2+ bentonitNghiên cứu sử dụng bentonit tuy phong bình thuận làm chất hấp phụ xử lý kim loạI nặng trong môI trường nước
142
15
0
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
| Định dạng | |
|---|---|
| Số trang | 142 |
| Dung lượng | 4,41 MB |
Nội dung
Ngày đăng: 30/04/2021, 17:23
Nguồn tham khảo
| Tài liệu tham khảo | Loại | Chi tiết | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [14]. Đặng Đình Kim, Lê Văn Cát và cộng sự (2000), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng (Pb, Hg, Ni, Cr, Cu) bằng phương pháp hoá học và sinh học. Đề tài khoa học cấp Nhà nước | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [15]. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [16]. Trương Minh Lương (2001),“Nghiên cứu xử lí và biến tính bentonite Thuận Hải làm xúc tác cho phản ứng alkyl hoá”, Luận án Tiến sĩ hoá học, Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [17]. Nguyễn Trung Minh (2010) Nghiên cứu chế tạo sản phẩm hấp phụ trên cơ sở nguyên liệu khoáng tự nhiên bazan, đá ong, đất sét để xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng và Asen. Đề tài KC.02/06-10 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [18]. Lê Thị Mùi (2007). Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lượng Cd, Zn, Pb trong nước thải khu công nghiệp Hòa Khánh, Liên Chiểu, Đà Nẵng bằng phương pháp Von-Apme hòa tan. Tạp chí KH & CN, ĐH Đà Nẵng, số 20 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [19]. Kiều Quý Nam. (1991). Khoáng sét Tây Nguyên - Đặc tính và khả năng sử dụng. Tuyển tập báo cáo Hội nghị địa chất Đông Dương lần thứ 2, Hà Nội, 1991 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [20]. Phan Thanh Sơn Nam, Vương Quang Thạo (2008). Nghiên cứu sử dụng bentonit Bình Thuận biến tính làm xúc tác cho phản ứng ghép đôi Heck giữa idotoluene và styrene. Tạp chí Phát triển KH&CN, 11 (8), tr. 19-23 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [21]. Nguyễn Trọng Nghĩa, Ngô Sĩ Lương, Thân Văn Liên (2008), “Điều chế sét hữu cơ từ bentonite Bình Thuận và cetyltrimetylamoni bromua”, Tạp chí Hóa học, tập 46 số 2 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [22]. Phan Ngọc Nguyên (2004) Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [23]. Nguyễn Hữu Phú (1998). Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao quản. NXB Khoa học kỹ thuật | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [25]. Đặng Tuyết Phương (1995), Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hoá lý và một số ứng dụng của bentonit Thuận Hải Việt Nam. Luận án Phó Tiến sĩ hoá học, Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [26]. Lê Thanh Sơn và đtg (2009), Nghiên cứu quá trình hấp phụ Cd 2+ bằng vật liệu mao quản trung bình Fe-SBA-15, Tuyển tập báo cáo khoa học, Hội nghị Xúc tác - Hấp phụ toàn quốc lần thứ V, Hải Phòng, 8/2009, trang 751 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [27]. Đỗ Quý Sơn (1987), Nghiên cứu khả năng trao đổi ion trên cơ sở các aluminosilicat tự nhiên để hấp phụ một số ion kim loại nặng, Viện Công nghệ xạ hiếm , Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [28]. Trịnh Thị Thanh, (2008), Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [29]. Hồ Sĩ Thắng, (2011) Luận án tiến sĩ Hoá học, Huế | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [30]. Ngô Kế Thế (2010), “Chuyên đề Hóa học vật liệu”, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [31]. Tô Văn Thiệp (2010), Nghiên cứu đặc điểm quá trình hấp phụ từ pha lỏng của một số hợp chất hữu cơ là thành phần của thuốc phóng, Luận án tiến sĩ hoá học, Viện KH&CN quân sự, Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [32]. Phạm Ngọc Thụy và nhóm tác giả (2004). Hiện trạng về kim loại nặng trong đất, nước và một số rau trồng trên khu vực huyện Đông Anh, Hà Nội. Tạp chí KHKT Nông nghiệp. Đại Học Nông nghiệp I Hà Nội, số 2, 2004 | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [33]. Quách Đăng Triều (2003), Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano polyme- composit, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [34]. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hoá học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội | Sách, tạp chí |
|
||||||||
| [35]. Phạm Văn Tư (2006), Hàm lượng một số kim loại nặng trong nước mặt sử dụng cho chăn nuôi và trong một số mô bào vật nuôi vùng ngoại thành Hà Nội. Tạp chí Khoa học kỹ thuật thú y. Tập 13, tháng 4/2006 | Sách, tạp chí |
|
HÌNH ẢNH LIÊN QUAN
![Hình 1.3. Sơ đồ kiến trúc mạng tinh thể của MMT , nhìn từ mặt [134]. - Nghiên cứu sử dụng bentonit tuy phong bình thuận làm chất hấp phụ xử lý kim loạI nặng trong môI trường nước](https://media.store123doc.com/figures/006/680/hinh-do-kien-truc-mang-the-nhin-mat-6680606.webp)
![Bảng 1.2. Hàm lượng kim loại nặng trong nước thải một số cơ sở mạ điện [12] - Nghiên cứu sử dụng bentonit tuy phong bình thuận làm chất hấp phụ xử lý kim loạI nặng trong môI trường nước](https://media.store123doc.com/figures/006/680/bang-ham-luong-loai-nang-nuoc-thai-dien-6680608.webp)
TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG
-
62 5 0
-
67 6 0
-
62 27 0
-
131 20 0
-
170 10 0
-
85 4 0
TÀI LIỆU LIÊN QUAN
-
72 690 2
-
110 77 0
-
40 398 0
-
13 865 3
-
13 788 1
-
79 1,3K 0
-
66 358 0
-
45 562 0