Nghiên cứu biến tính tro bay phả lại với polyme chức năng nhằm tăng cường khả năng hấp phụ crom trong xử lý nước thải

• Tác giả: Trần Thị Minh Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tuấn Dung
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
• Đề tài: Nghiên cứu biến tính tro bay phả lại với polyme chức năng để tăng dung lượng hấp phụ crom ứng dụng xử lý nước thải
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về tro bay
• 1.2. Thành phần và đặc điểm của tro bay
• 1.3. Tình hình nghiên cứu tái sử dụng tro bay
• 1.4. CRÔM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CRÔM
• 1.4.1. Nguồn gốc và phân bố crôm
• 1.4.2. Ứng dụng crôm trong công nghiệp
• 1.4.3. Ảnh hưởng của crôm đối với sức khỏe con người
• 1.4.4. Tình hình ô nhiễm crôm hiện nay
• 1.4.5. Các phương pháp xử lí crôm
• 1.4.5.1. Phương pháp khử - kết tủa
• 1.4.5.2. Phương pháp trao đổi ion
• 1.4.5.3. Phương pháp sinh học
• 1.4.5.4. Phương pháp hấp phụ
• 1.5. ỨNG DỤNG TRO BAY LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ Cr(VI)
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và dụng cụ
• 2.2. Các phương pháp thực nghiệm
• 2.2.1. Biến tính tro bay bằng phương pháp trùng hợp oxi hóa in-situ
• 2.2.2. Nghiên cứu tính chất đặc trưng của vật liệu
• 2.2.2.1. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.2.2.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét
• 2.2.2.4. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)
• 2.2.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI)
• 2.2.3.1. Phương pháp phân tích trắc quang
• 2.2.3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. TRÙNG HỢP in-situ PDAN TRÊN TRO BAY XỬ LÝ AXIT
• 3.1.1. Phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 3.1.2. Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)
• 3.1.3. Phân tính kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM)
• 3.2. TRÙNG HỢP in-situ PDAN TRÊN TRO BAY XỬ LÝ KIỀM
• 3.2.1. Phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 3.2.2. Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)
• 3.2.3. Phân tính kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM)
• 3.2.4. Xác định diện tích bề mặt riêng BET
• 3.3. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) CỦA TBK/PDAN
• 3.3.1. Dựng đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI)
• 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH
• 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
• 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) ban đầu
• 3.3.5. Nghiên cứu mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu biến tính tro bay phả lại với polyme chức năng

Tro bay là một loại chất thải rắn từ quá trình đốt than, chủ yếu từ các nhà máy nhiệt điện. Việc nghiên cứu biến tính tro bay với polyme chức năng nhằm tăng cường khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng, đặc biệt là Cr(VI), đang trở thành một xu hướng quan trọng trong xử lý nước thải. Nghiên cứu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có.

1.1. Đặc điểm và thành phần của tro bay

Tro bay chứa nhiều oxit vô cơ như SiO2, Al2O3, và Fe2O3. Đặc điểm vật lý của tro bay như kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt lớn giúp nó trở thành một vật liệu hấp phụ tiềm năng trong xử lý nước thải.

1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tro bay

Nghiên cứu về tái sử dụng tro bay đang được quan tâm, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng và xử lý nước thải. Việc ứng dụng tro bay làm vật liệu hấp phụ đã được chứng minh là hiệu quả trong việc loại bỏ các ion kim loại nặng.

II. Vấn đề ô nhiễm nước thải và thách thức trong xử lý

Ô nhiễm nước thải do các ion kim loại nặng, đặc biệt là Cr(VI), đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không hiệu quả với nồng độ thấp của Cr(VI). Do đó, cần có các giải pháp mới để cải thiện hiệu quả xử lý.

2.1. Tác động của Cr VI đến sức khỏe con người

Cr(VI) là một chất độc hại, có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư và các bệnh về hô hấp. Việc loại bỏ Cr(VI) khỏi nước thải là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2.2. Các phương pháp xử lý nước thải hiện tại

Các phương pháp xử lý nước thải hiện tại như kết tủa hóa học, trao đổi ion và hấp phụ đều có những hạn chế nhất định. Việc tìm kiếm các vật liệu hấp phụ hiệu quả hơn là một yêu cầu cấp bách.

III. Phương pháp biến tính tro bay với polyme chức năng

Biến tính tro bay bằng polyme chức năng như Polydiaminonaphtalen (PDAN) giúp tăng cường khả năng hấp phụ của vật liệu. Phương pháp này không chỉ cải thiện tính chất vật lý mà còn tạo ra các liên kết hóa học mạnh mẽ với các ion kim loại nặng.

3.1. Quy trình biến tính tro bay

Quy trình biến tính tro bay bằng phương pháp trùng hợp in-situ giúp tạo ra các vật liệu hấp phụ có khả năng hấp phụ cao hơn. Các điều kiện phản ứng như nhiệt độ và thời gian cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả tốt nhất.

3.2. Tính chất của vật liệu sau biến tính

Sau khi biến tính, tro bay có diện tích bề mặt lớn hơn và khả năng hấp phụ các ion Cr(VI) được cải thiện rõ rệt. Các phương pháp phân tích như FTIR và XRD được sử dụng để xác định các tính chất này.

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

Nghiên cứu cho thấy vật liệu biến tính từ tro bay có khả năng hấp phụ Cr(VI) cao hơn so với tro bay chưa biến tính. Kết quả này mở ra hướng đi mới trong việc xử lý nước thải ô nhiễm.

4.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH và thời gian tiếp xúc

Các thí nghiệm cho thấy pH và thời gian tiếp xúc có ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp phụ Cr(VI). Việc tối ưu hóa các điều kiện này là cần thiết để đạt được hiệu quả hấp phụ tối ưu.

4.2. So sánh hiệu quả hấp phụ giữa các mẫu

So sánh giữa các mẫu tro bay biến tính và chưa biến tính cho thấy sự khác biệt rõ rệt về khả năng hấp phụ Cr(VI). Kết quả này khẳng định tính khả thi của việc sử dụng tro bay biến tính trong xử lý nước thải.

V. Ứng dụng thực tiễn và triển vọng tương lai

Việc ứng dụng tro bay biến tính trong xử lý nước thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra giá trị kinh tế từ việc tái sử dụng chất thải. Triển vọng trong tương lai cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các vật liệu hấp phụ mới từ tro bay.

5.1. Ứng dụng trong công nghiệp xử lý nước thải

Tro bay biến tính có thể được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải, giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả xử lý. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.2. Tương lai của nghiên cứu tro bay trong môi trường

Nghiên cứu về tro bay và các ứng dụng của nó trong môi trường sẽ tiếp tục được mở rộng. Các công nghệ mới và vật liệu tiên tiến sẽ được phát triển để giải quyết vấn đề ô nhiễm nước hiệu quả hơn.