Danh mục

Khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm tần số 40 kHz đối với hiệu quả hấp phụ mangan nồng độ cao của than hoạt tính

Số trang: 3      Loại file: pdf      Dung lượng: 240.77 KB      Lượt xem: 7      Lượt tải: 0    
Thư viện của tui

Xem trước 2 trang đầu tiên của tài liệu này:

Thông tin tài liệu:

Hấp phụ mangan là quá trình lý hóa học quan trọng để xử lý nước khi nồng độ mangan vượt ngưỡng cho phép. Bài viết này trình bày ảnh hưởng của sóng siêu âm lên quá trình hấp phụ mangan của than hoạt tính như một biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả hấp phụ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm tần số 40 kHz đối với hiệu quả hấp phụ mangan nồng độ cao của than hoạt tínhKHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM TẦN SỐ 40 kHz ĐỐI VỚI HIỆUQUẢ HẤP PHỤ MANGAN NỒNG ĐỘ CAO CỦA THAN HOẠT TÍNHEFFECT OF 40 kHz ULTRASOUND WAVE TO HIGH CONCENTRATIONMANGANESE ADSORPTION YIELD OF ACTIVATED CARBONVÕ HOÀNG TÙNG, TRẦN THỊ THU TRANG, NGUYỄN XUÂN SANGViện Môi trường, Trường Đại học Hàng hải Việt NamTóm tắtHấp phụ mangan là quá trình lý hóa học quan trọng để xử lý nước khi nồng độ manganvượt ngưỡng cho phép. Bài báo này trình bày ảnh hưởng của sóng siêu âm lên quátrình hấp phụ mangan của than hoạt tính như một biện pháp nhằm nâng cao hiệu quảhấp phụ. Các kết quả cho thấy với sự tác động của sóng siêu âm, thời gian hấp phụ tốiưu giảm từ 50 phút xuống còn 40 phút, hiệu suất hấp phụ cũng tăng khoảng 20% so vớiđiều kiện hấp phụ thông thường. Nghiên cứu này có thể mở ra một hướng mới trongviệc nâng cao hiệu quả hấp phụ bằng sóng siêu âm.Từ khóa: Hấp phụ, siêu âm.AbstractManganese adsorption is an important physical-chemical process to water treatmentwith over manganese limited concentration. This paper shows the effect of ultrasound tomanganese adsorption of activated carbon to enhance adsorption yield. With ultrasoundtreatment, the time to reach highest adsorption yield reduce from 50 to 40 minutes andthe adsorption yield increases by 20% compared to without ultrasound treatment. Thisresearch may open a new method to enhance adsorption yield by ultrasound.Keywords: Adsorption, ultrasound.1. Giới thiệuMangan là kim loại thường thấy trong nước ngầm và nước mặt dùng trong sản xuất nướccấp. Nồng độ mangan cao trong nước uống có thể gây nên một số bệnh nghiêm trọng đối với hệhô hấp và đặc biệt là suy giảm trí nhớ [1]. Do đó, việc loại bỏ mangan đến dưới ngưỡng cho phéplà yêu cầu cấp thiết được đặt ra. Hấp phụ là một trong những phương pháp được sử dụng để xửlý kim loại này trong nước. Vật liệu hấp phụ được sử dụng phổ biến nhất là than hoạt tính và mộtsố loại phụ phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, xơ dừa hay lõi ngô [2-5]. Tuy nhiên, phương pháp nàyhầu như chỉ được sử dụng khi nồng độ kim loại ở ngưỡng thấp do hiệu suất hấp phụ thấp và chiphí khá cao.Siêu âm là sóng âm có tần số sóng cao, lớn hơn 20.000Hz, được ứng dụng trong một sốlĩnh vực kỹ thuật như xây dựng, khảo sát đại dương,… Quá trình hình thành và phá vỡ bọt khítrong lòng chất lỏng nhờ tác dụng của sóng siêu âm trong thời gian rất ngắn tạo ra một nănglượng khổng lồ. Một vài nghiên cứu đã chứng minh được nhờ năng lượng này mà sóng siêu âmtạo ra hiệu quả tích cực đối với quá trình hấp phụ và giải hấp phụ [6-8].Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm đến quá trình hấp phụ mangan ở cảtrạng thái tĩnh và trạng thái động liên tục của vật liệu hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính vớinồng độ mangan cao.2. Vật liệu và phương pháp2.1. Vật liệuThan hoạt tính sử dụng là than hoạt tính gáo dừa Bến Tre kích thước 0,5-2mm. Các thôngsố hóa lý của than được liệt kê dưới Bảng 1. Than trước khi sử dụng để hấp phụ được rửa sạchbằng nước cất đến khi pH trung tính và nung ở 5000C trong 1h để loại bỏ độ ẩm có trong than.Bảng 1. Thông số hóa lý của than hoạt tính [9]Thông sốKích thước hạtTỷ lệ hấp thụ BenzenHấp phụ IốtHấp phụ xanhmethylenKhử cloĐộ ẩmGiá trị0,5 -2mm≥450mg/g1000 -1100mg/gThông sốTrọng lượng riêngMật độDiện tích bề mặt riêngGiá trị2-2,2g/cm30,45-0,55g/cm3590-1500m2/g100-150mg/gPH giá trị8-10≤5cm≤3%TroNhiệt dung riêng≤8-12%-1,00J / G.°CTạp chí khoa học Công nghệ Hàng hảiSố 55 - 8/201869Các hóa chất được sử dụng trong các thí nghiệm gồm: MnSO4.H2O, H2SO4, H3PO4, HNO3,NaOH, AgNO3, (NH4)2S2O8 đều là hóa chất tinh khiết của Merck (Đức).2.2. Thí nghiệmTất cả các thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện pH = 7 và nhiệt độ phòng.2.2.1. Hấp phụ mangan ở trạng thái tĩnhMuối mangan MnSO4.H2O được pha vào nước cất với nồng độ Mn2+ là 1.000 mg/l, trunghòa dung dịch với NaOH 0,1N đến khi pH=7.Chuẩn bị 6 bình tam giác 25 ml, mỗi bình tương ứng với một mốc thời gian hấp phụ. Cân0,5g than hoạt tính trong mỗi bình và rót 10 ml dung dịch Mn2+ vào từng bình. Giữ bình ở nhiệt độphòng và cứ cách 5 phút lấy một bình đem lọc bỏ than hoạt tính và xác định nồng độ Mn2+ còn lạitrong dung dịch.Thực hiện tương tự các bước trên đối với môi trường siêu âm bằng cách đặt bình tam giáctrong bể rửa siêu âm tần số 40kHz. Mỗi thí nghiệm đều được lặp lại tối thiểu 3 lần.2.2.2. Hấp phụ mangan ở trạng thái động liên tụcCột hấp phụ liên tục được sử dụng bằng xilanh 10 ml bên trong chứa 1g than hoạt tính. Haicột hấp phụ được đặt ở ngoài môi trường và trong bể rửa siêu âm tần số 40kHz, có ống dẫn ở haiđầu cột. Dung dịch Mn2+1000 mg/l được bơm qua cột với lưu lượng 1 ml/phút, cứ cách 10 phútthu dung dịch chảy ra vào một bình tam giác một lần. Dung dịch thu được đem xác định nồng độMn2+ còn lại để tính toán hiệu suất hấp phụ. Mỗi thí nghiệm đều được lặp lại tối thiểu 3 lần.2.3. Phân tích nồng độ manganNồng độ Mn2+ được xác định bằng phương pháp trắc quang UV-Vis bước sóng 525 nmtrên máyUV/Vis Spectrophotometer Model CT-2200 của ChromTech với chất oxi hóa mạnh làamonipersulfat với xúc tác ion Ag+ trong môi trường axit. Đường chuẩn của phương pháp đượcxây dựng có dạng y= 0,082x - 0,012 với hệ số hồi quy R2 = 0,9998.Đường chuẩn phân tích đượcxây dựng trên dải nồng độ từ 0 đến 15 mg/l. Các mẫu dung dịch mangan sau hấp phụ đều đượcpha loãng 100 lần trước khi so màu, do đó nồng độ của các mẫu đều nằm trong khoảng từ 0 đến10 mg/l.Hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức:(%)Trong đó:Co: nồng độ manganban đầu trước khi được hấp phụ (mg/l);Ct: nồng độ mangan sau khi được hấp phụ tại thời điểm t (mg/l).3. Kết quả và thảo luậnNghiên cứu được thực hiện với nồng độ mangan rất cao (1.000mg/l) nhằm tránh hiện tượngcân bằng hấp phụ xảy ra trong quá trình thực nghiệm, làm ảnh hưởng đến các thông số về hiệusuất hấp ph ...

Tài liệu được xem nhiều: