Nghiên cứu biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 để xử lý asen và amoni trong nước

LỜI CẢM ƠN

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về Asen

1.2. Ảnh hưởng của asen đến sức khỏe con người

1.3. Tình trạng ô nhiễm Asen

1.4. Ô nhiễm Asen trên thế giới

1.5. Tình hình ô nhiễm asen tại Việt Nam

1.6. Một số công nghệ xử lý asen

1.7. Giới thiệu chung về Amoni

1.8. Ảnh hưởng của Amoni đối với sức khỏe con người

1.9. Tình trạng ô nhiễm Amoni ở Việt Nam

1.10. Nguồn gốc ô nhiễm amoni trong nước ngầm ở Việt Nam

1.11. Hiện trạng ô nhiễm amoni ở Việt Nam

1.12. Một số công nghệ xử lý Amoni

1.13. Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng

1.14. Phương pháp Ozon hóa với xúc tác Bromua (Br-)

1.15. Than hoạt tính

1.16. Đặc tính của than hoạt tính

1.17. Ảnh hưởng của nhóm bề mặt cacbon-oxi lên tính chất hấp phụ

1.18. Tính axit bề mặt của than

1.19. Tính kị nước

1.20. Tâm hoạt động trên bề mặt than

1.21. Phương pháp tính toán tải trọng hấp phụ của vật liệu

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Đối tượng nghiên cứu

2.2. Mục tiêu nghiên cứu

2.3. Danh mục thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.5. Chuẩn bị than hoạt tính

2.6. Oxy hóa bề mặt than hoạt tính (Tạo vật liệu AC-1)

2.7. Tạo vật liệu AC-2

2.8. Tạo vật liệu AC-3

2.9. Phương pháp xác định các ion trong dung dịch

2.10. Phương pháp xác định nồng độ As: Phân tích asen bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân

2.11. Pha dung dịch

2.12. Nguyên tắc xác định của phương pháp

2.13. Quy trình phân tích

2.14. Dựng đường chuẩn

2.15. Xác định nồng độ amoni

2.16. Khảo sát khả năng hấp phụ ion asenat của vật liệu

2.17. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ As của các vật liệu

2.18. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ As của vật liệu

2.19. Xác định dung lượng hấp phụ As cực đại của vật liệu

2.20. Khảo sát khả năng hấp phụ Amoni của vật liệu

2.21. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ amoni của vật liệu

2.22. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ amoni cực đại

2.23. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại

2.24. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu

2.25. Xác định diện tích bề mặt của than

2.26. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác định một số đặc trưng của than biến tính

3.2. Kết quả đo BET

3.3. Kết quả chụp SEM

3.4. Khả năng hấp phụ As của các vật liệu than hoạt tính biến tính

3.5. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ As của các vật liệu AC

3.6. Các mẫu AC-0, AC-1, AC-2, AC-3

3.7. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ As của vật liệu

3.8. Khảo sát dung lượng hấp phụ As cực đại

3.9. Khảo sát dung lượng hấp phụ As cực đại của vật liệu AC-1

3.10. Khảo sát dung lượng hấp phụ As cực đại của vật liệu AC-2

3.11. Khảo sát dung lượng hấp phụ As cực đại của vật liệu AC-3

3.12. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ Amoni của các vật liệu than hoạt tính biến tính

3.13. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ Amoni của các vật liệu AC

3.14. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ

3.15. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu với amoni

3.16. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại amoni của vật liệu AC-1

3.17. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại amoni của vật liệu AC-2

3.18. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại amoni của vật liệu AC-3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

I. Tổng quan về nghiên cứu biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2

Nghiên cứu biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 là một trong những giải pháp tiềm năng để xử lý asen và amoni trong nước. Than hoạt tính, với khả năng hấp phụ cao, đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xử lý nước. Tuy nhiên, việc cải thiện tính chất của than hoạt tính thông qua biến tính bằng các hợp chất như MnO2 và TiO2 có thể nâng cao hiệu quả xử lý. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.1. Tầm quan trọng của việc xử lý asen và amoni trong nước

Asen và amoni là hai chất ô nhiễm phổ biến trong nguồn nước, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Việc xử lý hiệu quả các chất này là cần thiết để đảm bảo an toàn cho nguồn nước sinh hoạt.

1.2. Giới thiệu về than hoạt tính và ứng dụng của nó

Than hoạt tính là một vật liệu hấp phụ hiệu quả, được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước. Việc biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 có thể cải thiện khả năng hấp phụ của nó đối với asen và amoni.

II. Vấn đề ô nhiễm asen và amoni trong nước hiện nay

Ô nhiễm asen và amoni trong nước là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nồng độ asen vượt quá giới hạn cho phép có thể gây ra các bệnh nguy hiểm như ung thư. Tình trạng ô nhiễm này không chỉ xảy ra ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các khu vực có nguồn nước ngầm.

2.1. Tình trạng ô nhiễm asen trên thế giới

Nhiều quốc gia như Bangladesh, Ấn Độ và Trung Quốc đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm asen nghiêm trọng trong nguồn nước sinh hoạt. Các nghiên cứu cho thấy hàng triệu người bị ảnh hưởng bởi các bệnh liên quan đến asen.

2.2. Tình hình ô nhiễm amoni tại Việt Nam

Tại Việt Nam, ô nhiễm amoni trong nước cũng đang gia tăng, đặc biệt ở các khu vực nông thôn. Nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động nông nghiệp và công nghiệp, gây ra nhiều hệ lụy cho sức khỏe cộng đồng.

III. Phương pháp biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2

Biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 là một phương pháp hiệu quả để cải thiện khả năng hấp phụ của nó đối với asen và amoni. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các hợp chất này có thể làm tăng diện tích bề mặt và tính chất hóa học của than hoạt tính, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý.

3.1. Quy trình biến tính than hoạt tính

Quy trình biến tính bao gồm các bước chuẩn bị, oxy hóa bề mặt và tạo ra các vật liệu mới. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng của than hoạt tính biến tính.

3.2. Đặc điểm của vật liệu biến tính

Vật liệu than hoạt tính biến tính bằng MnO2 và TiO2 có đặc điểm nổi bật như tăng cường khả năng hấp phụ, cải thiện tính ổn định và khả năng tái sử dụng. Những đặc điểm này giúp vật liệu trở thành lựa chọn lý tưởng cho xử lý nước.

IV. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính

Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu than hoạt tính biến tính bằng MnO2 và TiO2 có khả năng hấp phụ asen và amoni cao hơn so với than hoạt tính thông thường. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, thời gian cân bằng hấp phụ và dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu biến tính đạt được kết quả khả quan.

4.1. Khả năng hấp phụ asen của vật liệu biến tính

Các thí nghiệm cho thấy vật liệu biến tính có khả năng hấp phụ asen vượt trội, với dung lượng hấp phụ cao hơn nhiều so với than hoạt tính không biến tính. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc xử lý asen trong nước.

4.2. Khả năng hấp phụ amoni của vật liệu biến tính

Tương tự như asen, vật liệu biến tính cũng cho thấy khả năng hấp phụ amoni tốt. Kết quả này cho thấy tiềm năng ứng dụng của vật liệu trong xử lý nước ô nhiễm amoni.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 đã chứng minh được hiệu quả trong việc xử lý asen và amoni trong nước. Kết quả nghiên cứu mở ra nhiều triển vọng cho việc ứng dụng vật liệu này trong thực tiễn. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và đánh giá hiệu quả lâu dài của vật liệu.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình biến tính và đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm chi phí cho người sử dụng.

5.2. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu biến tính

Vật liệu than hoạt tính biến tính có thể được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước, từ quy mô nhỏ đến lớn. Việc áp dụng công nghệ này sẽ góp phần cải thiện chất lượng nước và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Nghiên cứu biến tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 làm vật liệu xử lý asen và amoni trong nước