Nghiên Cứu So Sánh Khả Năng Hấp Phụ Ion Amoni Trên Zeolite, Than Hoạt Tính Và Silica Biến Tính Amino

• Tác giả: Nguyen Duc Manh
• Người hướng dẫn: Prof. Sue Min Chang, Institute of Environmental Engineering, National Chiao Tung University, Taiwan
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Comparison Study of Ammonium Ions Adsorption on Zeolite, Activated Carbon and Amino-functionalized Silica in Aqueous Solutions
• Loại tài liệu: Bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thai Nguyen

• ACKNOWLEDGMENT
• 1. PART 1: INTRODUCTION
• 1.1. Research rationale
• 1.2. Research’s Objective
• 1.3. Research’s Contents
• 1.4. Research’s Scope
• 2. PART 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. General introduction to ammonium nitrogen
• 2.2. Methods for removing ammonium form water
• 2.3. Basic of adsorption theory
• 2.4. Introduction of Activated Carbon
• 2.5. Introduction of Zeolite
• 2.6. Introduction of Amino functionalized silica
• 3. PART 3: MATERIALS AND METHODOLOGY
• 3.1. Synthesis Amino-functionalized silica
• 3.2. Prepare water sample
• 3.3. Investigate the adsorption capacity
• 3.4. Investigate the kinetic of ammonium adsorption
• 3.5. Investigate the isotherm of ammonium adsorption
• 4. PART 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Effect of contact time
• 4.2. Effect of ammonium concentration
• 4.3. Results of Kinetic model and Isotherm model investigation
• 4.3.1. Results of Kinetic model investigation
• 4.3.2. Results of Isotherm model investigation
• 5. PART 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATION
• 5.1. Conclusion
• 5.2. Recommendation for future study

I. Nghiên cứu so sánh hấp phụ ion amoni

Nghiên cứu này tập trung vào việc so sánh khả năng hấp phụ ion amoni của ba vật liệu: zeolite, than hoạt tính, và silica biến tính amino trong dung dịch nước. Mục tiêu chính là đánh giá hiệu quả của từng vật liệu trong việc loại bỏ ion amoni, một chất gây ô nhiễm phổ biến trong nước thải. Các thí nghiệm được tiến hành dưới các điều kiện khác nhau về thời gian tiếp xúc và nồng độ ion amoni. Kết quả cho thấy silica biến tính amino có tiềm năng lớn như một vật liệu thay thế hiệu quả cho việc xử lý nước thải chứa amoni.

1.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật phân tích như Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) và Brunauer–Emmett–Teller (BET) để xác định các nhóm chức năng và diện tích bề mặt của các vật liệu. Các mô hình động học như pseudo first-order và pseudo second-order được áp dụng để mô tả dữ liệu động học. Kết quả cho thấy silica biến tính amino và than hoạt tính phù hợp với mô hình pseudo first-order, trong khi zeolite phù hợp với mô hình pseudo second-order.

1.2. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng than hoạt tính phù hợp nhất với mô hình Langmuir, zeolite phù hợp với mô hình Freundlich, và silica biến tính amino có thể được mô tả bởi cả hai mô hình. Điều này cho thấy silica biến tính amino có khả năng hấp phụ ion amoni hiệu quả, mở ra tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải.

II. Vật liệu hấp phụ và ứng dụng

Các vật liệu zeolite, than hoạt tính, và silica biến tính amino được nghiên cứu kỹ lưỡng về khả năng hấp phụ ion amoni trong dung dịch nước. Zeolite được biết đến với cấu trúc xốp và khả năng trao đổi ion, trong khi than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ mạnh. Silica biến tính amino được chú ý nhờ các nhóm chức amino có khả năng tương tác mạnh với ion amoni.

2.1. Zeolite trong xử lý nước

Zeolite là một vật liệu tự nhiên có cấu trúc xốp và khả năng trao đổi ion cao. Nghiên cứu cho thấy zeolite phù hợp với mô hình Freundlich, điều này phản ánh khả năng hấp phụ đa lớp của vật liệu. Zeolite được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải nhờ hiệu quả và chi phí thấp.

2.2. Than hoạt tính và silica biến tính amino

Than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn, giúp tăng khả năng hấp phụ ion amoni. Tuy nhiên, chi phí cao là một hạn chế. Silica biến tính amino được đánh giá cao nhờ các nhóm chức amino, giúp tăng cường khả năng hấp phụ ion amoni. Kết quả nghiên cứu cho thấy silica biến tính amino có tiềm năng lớn trong việc thay thế than hoạt tính trong xử lý nước thải.

III. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về khả năng hấp phụ ion amoni của các vật liệu mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu hấp phụ hiệu quả và chi phí thấp. Silica biến tính amino được đánh giá là một vật liệu tiềm năng trong xử lý nước thải, đặc biệt là trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm như ion amoni.

3.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải

Kết quả nghiên cứu cho thấy silica biến tính amino có khả năng hấp phụ ion amoni hiệu quả, mở ra tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Vật liệu này có thể được sử dụng để thay thế than hoạt tính trong các hệ thống xử lý nước, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả.

3.2. Hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp silica biến tính amino và nghiên cứu khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm khác. Điều này sẽ mở rộng ứng dụng của vật liệu trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.