Nghiên cứu ứng dụng sét Kaolin làm vật liệu hấp phụ Mangan trong nước

Bài viết trên cơ sở nghiên cứu trước đây của Từ Thị Cẩm Loan và cộng sự (2018) cho thấy sét kaolin tự nhiên tại mỏ sét kaolin Đất Cuốc có khả năng hấp phụ ion Mn2+ trong nước. Tuy nhiên nếu sử dụng sét kaolin ở dạng bột thì nước sau xử lý xuất hiện nhiều huyền phù, không an toàn sức khỏe cho người sử dụng. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết hơn ứng dụng sét Kaolin làm vật liệu hấp phụ Mangan trong nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng sét Kaolin làm vật liệu hấp phụ Mangan trong nước Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000101 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÉT KAOLIN LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ MANGAN TRONG NƯỚC Từ Thị Cẩm Loan1, Hoàng Thị Thanh Thủy1, Hà Thị Thu Trang1, Helen Fournet2 1 Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường thành phố Hồ Chí Minh Email: ttcloan@hcmunre.edu.vn 2 Loyola University Chicago TÓM TẮT Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng sét kaolin làm vật liệu hấp phụ Mn2+. Sét kaolin của mỏ Đất Cuốc, huyện Bắc Tân Uyên, tỉnh Bình Dương sau khi được định hình dạng chén và nung ở nhiệt độ 900 oC. Hiệu quả hấp phụ khá cao (84,5 %) với nồng Mn2+ đầu vào 5,0±0,5 mg/L. Tuy nhiên lưu lượng hấp phụ thấp (2,08ml/giờ/100g). Bổ sung vỏ trấu với tỷ lệ sét kaolin và vỏ trấu (75:25%) thì hiệu quả hấp phụ tương đối cao (84 %) và lưu lượng hấp phụ tăng gấp 32 lần so với sử dụng sét kaolin nguyên thủy (66,7 ml/giờ/100 g). Sự gia tăng hiệu quả hấp phụ của mô hình có thể được giải thích do vỏ trấu sau khi được nung đã tạo thành hỗn hợp SiO2 và cacbon vô định hình có cấu trúc xốp nên đã làm tăng khoảng trống cho khối vật liệu hấp phụ. Do đó, kết hợp sét kaolin và vỏ trấu chế tạo vật liệu thân thiện với môi trường và giá thành thấp để xử lý nước dưới đất bị ô nhiễm Mn2+. Từ khóa: Sét kaolin, vỏ trấu, mangan, vật liệu lọc, nước dưới đất. 1. GIỚI THIỆU Tại Việt Nam, nước sinh hoạt được lấy từ 2 nguồn chính đó là nước mặt và nước dưới đất. Trong đó nước dưới đất cung cấp cho sinh hoạt ở đô thị chiếm 40 % và 70-80 % ở nông thôn. Mangan có mặt trong hơn 100 loại khoáng khác nhau. Thông qua quá trình rửa trôi, phong hóa của đất đá và các hoạt động của con người Mn sẽ được tích tụ trong các nguồn nước khác nhau như ao, hồ sông, suối, biển… gọi chung là nước bề mặt rồi từ nước bề mặt mangan sẽ được ngấm vào những mạch nước trong lòng đất mà ta gọi là nước ngầm. Trên cơ sở nghiên cứu trước đây của Từ Thị Cẩm Loan và cộng sự (2018) cho thấy sét kaolin tự nhiên tại mỏ sét kaolin Đất Cuốc có khả năng hấp phụ ion Mn2+ trong nước. Tuy nhiên nếu sử dụng sét kaolin ở dạng bột thì nước sau xử lý xuất hiện nhiều huyền phù, không an toàn sức khỏe cho người sử dụng. Để khắc phục nhược điểm này, nghiên cứu chế tạo sét kaolin thành vật liệu hấp phụ dạng khối đã được triển khai.Tuy nhiên, nếu chế tạo vật liệu hấp phụ có thành phần sét nguyên thủy sẽ có hạn chế là lưu lượng hấp phụ rất chậm. Chính vì vậy, theo các nghiên cứu trước đây, cần bổ sung thêm phụ gia để gia tăng lưu lượng hấp phụ. Trong các phế phẩm nông nghiệp thì vỏ trấu là vật liệu hấp phụ có khả năng tăng khoảng cách lỗ rỗng khi được gia nhiệt bên cạnh đó giá thành lại thấp (Trương Phương Linh, 2017) nên đã được lựa chọn để thử nghiệm kết hợp với sét kaolin. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là 1) xác định nhiệt độ nung tối ưu để tạo khối vật liệu lọc và 2) khảo sát hiệu quả hấp phụ Mn bằng sét nguyên thủy và khi bổ sung vỏ trấu. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu Mẫu nước thí nghiệm: Mẫu nước thực nghiệm được chuẩn bị từ muối MnSO4.H2O 99 % (Scharlau, Tây Ban Nha) pha trong nước giếng lấy tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. HCM có nồng độ Mn2+ khoảng 5,0±0,5 mg/L được điều chỉnh đến pH: 6,0-7,0 (điều kiện pH sét kaolin hấp phụ tốt nhất). Chế tạo vật liệu hấp phụ: Quá trình tạo vật liệu hấp phụ gồm bốn bước như sau: 124 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” Chuẩn bị vật liệu hấp phụ: Sét kaolin của công ty KT&CBKS Tân Uyên FICO đã qua chế biến và vỏ trấu được công ty TNHH Hòa Kiến Nhân được cho qua rây với kích thước lỗ rây 0,25mm. Tạo hình: 100g sét kaolin (hoặc hỗn hợp sét và vỏ trấu) được nhào trộn với nước cất để vật liệu có thể kết dính. Sau đó, được nặn thành hình phễu phù hợp với chén sứ (Hình 1). Trước khi tạo hình, chén sứ được phủ một lớp vaseline để sau khi cho bay hơi nước hoàn toàn có thể dễ dàng tách phễu lọc ra khỏi chén sứ. Bay hơi nước: Để ngăn ngừa sản phẩm bị rạn nứt sau khi nung, vật liệu hấp phụ được bay hơi nước theo nhiệt độ tăng dần. Nung vật liệu lọc: Sau khi cho bay hơi nước hoàn, vật liệu hấp phụ được nung trong lò nung WiseTherm, Korea đến nhiệt độ khảo sát. Tốc độ gia nhiệt sẽ tăng dần mỗi 100 oC và ứng với mỗi khoảng nhiệt độ được giữ trong 10 phút. 2.2. Thiết kế thí nghiệm Thí nghiệm được triển khai theo 2 giai đoạn như sau: Khảo sát nhiệt độ nung tối ưu: Trên cơ sở nghiên cứu của Kendrto D.R. (2019) và Eehuanga E. (2014) cho thấy nhiệt độ nung tối ưu đối với sét kaolin làm vật liệu lọc tương ứng là 850-900 oC và 950-1.000 oC. Do đó, thí nghiệm khảo sát nhiệt độ nung tối ưu được ...