Nghiên cứu xử lý Cr(VI) và Ni(II) trên mô hình hấp phụ dạng cột bằng vật liệu tổ hợp MnFe2O4/biochar từ vỏ quả cà phê

Hiện nay, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp như sản xuất sơn và chất nhuộm, các hoạt động khai thác khoáng sản, mạ kim loại, luyện kim ... vấn đề ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đang ngày càng gia tăng. Bài viết nghiên cứu xử lý Cr(VI) và Ni(II) trên mô hình hấp phụ dạng cột bằng vật liệu tổ hợp MnFe2O4/biochar từ vỏ quả cà phê.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xử lý Cr(VI) và Ni(II) trên mô hình hấp phụ dạng cột bằng vật liệu tổ hợp MnFe2O4/biochar từ vỏ quả cà phê Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 28, Số 4/2022 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Cr(VI) VÀ Ni(II) TRÊN MÔ HÌNH HẤP PHỤ DẠNG CỘT BẰNG VẬT LIỆU TỔ HỢP MnFe2O4/BIOCHAR TỪ VỎ QUẢ CÀ PHÊ Đến tòa soạn 01-08-2022 Đỗ Thủy Tiên*1, Nguyễn Thế Duyến1, Nguyễn Thị Huyền1, Vũ Thị Thanh Huyền1, Văn Hữu Tập2 1. Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 2. Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên Email: dothuytien@hpu2.edu.vn SUMMARY RESEARCH FOR Cr(VI) AND Ni(II) TREATMENT ON COLUMNAR ADSORPTION MODELS USING MnFe2O4/BIOCHAR COMPOSITES FROM COFFEE HUSK In this study, the composite materials were synthesized by mixed ferromagnetic particles MnFe 2O4 and biochar from coffee husk with the ratio 1:2.5 (g:g). The obtained products were studied to find down the best technology in columnar adsorption progress by studying the flow (2 ÷ 4 ml/min), adsorbent material mass (1 ÷ 3 g) and the initial concentration of Cr(VI) and Ni(II). The columnar adsorption model results shows that the adsorption capacity of Cr(VI) on the adsorption column is higher than that of Ni(II). Thus, when simultaneously adsorbed both Cr(VI) and Ni(II) on the columnar adsorption model, there was a competition between Cr(VI) in the form of anion and Ni2+ cation. Besides, the adsorption capacity of Cr(VI) and Ni(II) of composite materials under columnar adsorption condition was lower than that of static adsorption. This loss is due to the influence of the flow rate, the influence of the adsorbent column height. Keywords: composite, biochar, adsorption, coffee husk, columnar adsorption. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ dày [1]. Đặc biệt Cr(VI) và Ni(II) là những kim Hiện nay, cùng với sự phát triển của các ngành loại có tính độc cao, đặc trưng của nước thải công nghiệp như sản xuất sơn và chất nhuộm, công nghệ mạ điện. Hàm lượng kim loại nặng các hoạt động khai thác khoáng sản, mạ kim loại, Cr(VI) và Ni(II) thải ra từ các phân xưởng mạ luyện kim ... vấn đề ô nhiễm nguồn nước do kim điện của một số nhà máy đều cao hơn tiêu chuẩn loại nặng trên thế giới nói chung và ở Việt Nam cho phép và đổ trực tiếp ra môi trường xung nói riêng đang ngày càng gia tăng. Nước thải từ quanh hoặc đã qua xử lí sơ bộ nhưng chưa đạt các ngành công nghiệp nói trên có chứa nhiều tiêu chuẩn qui định [2]. Vì vậy loại bỏ các ion chất ô nhiễm, điển hình là kim loại nặng như Pb, kim loại nặng trong nước thải là rất cần thiết. Cd, Cr, Ni, Zn, Cu và Fe. Các kim loại này Có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để xử không phân hủy sinh học và tồn tại ở sông, hồ, lý các nguồn nước bị ô nhiễm do kim loại nặng suối gây tích lũy sinh học trong cơ thể sống, dẫn như: kết tủa, đông tụ, trao đổi ion, hấp phụ, đồng đến nhiều vấn đề sức khỏe ở động vật, thực vật kết tủa và phương pháp sinh học... Trong đó, và con người như ung thư, nhiễm axit chuyển phương pháp hấp phụ là phương pháp được hóa, loét miệng, suy thận và tổn thương trong dạ 127 đánh giá cho hiệu quả xử lý tốt với hiệu suất hấp 10÷15 (mg/l); Ni2+ = 7,56÷12,86 (mg/l); Cr6+ = phụ cao, chi phí thấp và quy trình đơn giản [3]. 6,36÷15,52 (mg/l). Có 2 kỹ thuật hấp phụ thường được sử dụng là Thiết bị: Máy khuấy từ IKA, tủ sấy Memmert, hấp phụ dạng mẻ (hấp phụ tĩnh) và hấp phụ dạng máy quay li tâm, máy đo pH cầm tay Hach- cột (hấp phụ động). Tính ưu việt của kỹ thuật HQ40d, máy quang phổ UV-Vis JASCO V770 hấp phụ dạng cột đó là có thể xác định được thời (Nhật Bản), máy đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS gian hoạt động của một cột hấp phụ từ các số – novAA 400P (Đức), máy đo phổ IR IMPAC liệu thực nghiệm, đánh giá sự hao hụt dung 410–Nicolet (Đức); máy FESEM Hitachi S - lượng hấp phụ khi sử dụng phương pháp dòng 4800 (Nhật), thiết bị đo diện tích bề mặt BET - chảy so với dung lượng hấp phụ tại thí nghiệm Micromeritics TriStar 3030 (Mỹ). tĩnh [4]. Chính vì vậy, kỹ thuật hấp phụ dạng cột 2.2. Quy trình chế tạo vật liệu tổ hợp được ứng dụng rộng rãi nhất trong nghiên cứu Chế tạo vật liệu tổ hợp MFO/BC bằng phương về hấp phụ để xử lý các chất ô nhiễm trong nước pháp hai bước (đồng kết tủa và thủy nhiệt) với thải. các tiền chất ban đầu là MnCl2.4H2O; Vật liệu MnFe2O4 với các đặc tính nổi trội như FeCl3.6H2O; NaOH và biochar từ vỏ quả cà phê độ từ hóa bão hòa cao, độ bền tốt và hoạt tính (BC). xúc tác cao được sử dụng làm chất hấp phụ hiệu Bước 1: Các dung dịch muối MnCl2.4H2O và quả loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi dung dịch FeCl3.6H2O được trộn lẫn theo tỉ lệ mol nước [5]. Do đó, vật liệu này và các vật liệu dẫn Mn2+:Fe3+ = 1:2 và khuấy trộn với dung dịch xuất của chúng đã được sử dụng làm chất hấp NaOH 2M bằng máy khuấy từ gia nhiệt với tốc phụ hiệu quả để loại bỏ các ion kim loại nặng, độ ổn định ở 80◦C trong 90 phút [9], thu được thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu và các chất gây ô chất rắn kết tủa màu đen là MnFe2O4 (MFO). nhiễm khác [5-7]. Kết quả nghiên cứu hấp phụ Lọc, rửa kết tủa bằng nước cất đến pH = 7 rồi ở điều kiện tĩnh cho thấy vật liệu tổ hợp sấy ở nhiệt độ 80◦C trong 24 giờ. MnFe2O4/biochar từ vỏ quả cà phê (MFO/BC) Bước 2: Trộn các hạt MFO với BC theo tỉ lệ có khả năng ...