Tạp chí khoa học: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý nitrat trong nước

Báo cáo này nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano được nhóm tác giả tự chế tạo bằng phương pháp khử pha lỏng bởi NaBH4 để xử ô nhiễm nitrat và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lí như thời gian, pH và nồng độ nitrat ban đầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tạp chí khoa học: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý nitrat trong nước Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 16-23 Nghiên c u ng d ng v t li u Fe0 nano trong nư c 1 x lý nitrat Nguy n Xuân Huân1, Nguy n Như Quỳnh2 2 Trư ng Khoa Môi trư ng, Trư ng i h c Khoa h c T nhiên, HQGHN, 334 Nguy n Trãi, Thanh Xuân, Hà N i, Vi t Nam i h c Khoa h c và Công ngh Hà N i, 18 Hoàng Qu c Vi t, C u Gi y, Hà N i, Vi t Nam Nh n ngày 05 tháng 8 năm 2013 Ch nh s a ngày 19 tháng 8 năm 2013; ch p nh n ăng ngày 20 tháng 12 năm 2013 Tóm t t: ng d ng v t li u Fe0 nano (nZVI) trong x lý ô nhi m môi trư ng là m t hư ng quan tâm m i c a nhi u nhà khoa h c trên th gi i. Báo cáo này nghiên c u ng d ng v t li u Fe0 nano ư c nhóm tác gi t ch t o b ng phương pháp kh pha l ng b i NaBH4 x ô nhi m nitrat và nitrat ban u. nghiên c u các y u t nh hư ng t i hi u qu x lí như th i gian, pH và n ng c tính v t li u ư c xác nh b ng phương pháp ph nhi u x tia X, kính hi n vi i n t truy n qua TEM, kính hi n vi i n t quét (SEM) và phương pháp Brunauer Emmett Teller (BET). Phân tích n ng nitrat còn l i sau khi x lí b ng phương pháp so màu quang i n t i bư c sóng λ = 430nm. K t qu phân tích nhi u x tia X cho th y, v t li u Fe0 nano ư c ch t o là khá thu n nh t, ch có duy nh t hi u ng c a Fe0 (2θ = 44,7). V t li u Fe0 nano có di n tích b m t riêng là 60m2/g, ư ng kính 10 – 18,6 nm. Hi u qu x lí t 98,9% nư c ô nhi m nitrat có n ng ban u là 30 mg N-NO3-/L trong 40 phút t i pH 2 và t l v t li u h p ph Fe0 nano là 1 g/L. T khóa: Fe0 nano, v t li u, x lý, nitrat, nư c. 1. M u1 Phú dư ng là s gia tăng hàm lư ng nitrat và ph t phát trong các th y v c gây ra s tăng trư ng c a các lo i th c v t b c th p (t o, vi t o…) và t o ra nh ng bi n ng l n trong h sinh thái nư c, làm cho ch t lư ng nư c b suy gi m và ô nhi m [1]. Vì v y, vi c nghiên c u làm gi m hàm lư ng nitrat trong nư c nh m x lý phú dư ng, ngăn ch n s phát tri n c a t o c ang ư c cho là hư ng nghiên c u mang ý nghĩa th c ti n cao c n ư c khuy n khích hi n nay. x lý nitrat có nhi u phương pháp khác nhau ã ư c áp d ng như: phương pháp trao i ion, l c th m th u ngư c, sinh h c và phương pháp kh nitrat…[2]. M t trong nh ng hư ng nghiên c u m i hi n nay ang ư c r t nhi u nhà khoa h c trong nư c và trên th gi i quan tâm ó là công ngh s d ng s t nano (Fe0 nano) x lý nitrat. 2. Nguyên li u và phương pháp 2.1. Nguyên li u - FeSO4.7H2O - Bohi rua (NaBH4) 16 _______ * Tác gi liên h . T: 84-983665756. E-mail: huannx@hus.edu.vn N.X. Huân, N.N. Quỳnh /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 16-23 17 - Etanol 100 % - Polyacrylamid (PAA) - Các m u nư c b gây nhi m nitrat nhân t o v i các n ng t 30 - 70 mg N-NO3-/L 2.2. Phương pháp nghiên c u 2.2.1. Phương pháp i u ch v t li u Fe0 nano [3] V t li u nZVI ư c i u ch b ng phương pháp kh pha l ng thông qua s kh mu i FeSO4.7H2O b ng natri borohydrat (NaBH4) khi có m t c a ch t phân tán Polyacrylamid (PAA). C th : Bư c 1: Cân 4g FeSO4.7H2O hòa tan trong 50mL nư c c t trong bình tam giác 150 mL. L c h n h p trên máy l c 20 phút v i t c 150 vòng/phút ư c dung d ch A. Bư c 2: Cân 0,1 g Polyacrylamid (PAA) hòa tan trong 1000 mL nư c ư c dung d ch PAA có n ng 0,01%, dung d ch này qua êm. Bư c 3: Cân 2g NaBH4 hòa tan trong 18mL nư c c t trong bình tam giác 100, sau ó thêm 2mL dung d ch ch t phân tán PAA 0,01% ã ư c chu n b bư c 2 và khu y t trong 5 phút v i t c 300 vòng/phút, ư c dung d ch B. Bư c 4: Nh t t dung d ch B vào bình ch a dung d ch A trên máy khu y t v i t c nh gi t kho ng 5 mL/phút. K t t a m u en c a Fe0 nano ư c hình thành, s d ng các thanh nam châm tách Fe0 nano ra và r a s ch 3-4 l n b ng c n. Sau ó v t li u Fe0 nano ư c ưa vào bình hút m phơi khô và b o qu n s d ng cho các thí nghi m x lý nitrat. 2.2.2. Phương pháp ki m tra v t li u B-nZVI c tính c a thành ư c ki m tra c tính thông qua phương pháp phân tích nhi u x tia X (XRD) trên máy o nhi u x tia X (D5005, Bruker, c) ch p nh trên kính hi n vi i n t quyeeets (SEM, JSM-5410LV), kính hi n vi i n t truy n qua (TEM) và phân tích di n tích b m t riêng theo phương pháp Brunauer Emmett Teller (BET) trên máy BET Micrometrics Gemini VII. 2.2.3. Phương pháp b trí thí nghi m kh o sát kh năng x lý c a Fe0 nano v i nư c b gây nhi m nitrat nhân t o V i m c ích xác nh cơ ch x lý c a Fe0 nano i v i nitrat, nghiên c u ã b trí thí nghi m cho Fe0 nano tác d ng tr c ti p v i nitrat ư c gây nhi m nhân t o trong nư c c t (không b tác ng b i các y u t khác). Sau ó l n lư t thay i th i gian x lí, n ng nitrat ban u, pH c a dung d ch và phân tích n ng nitrat còn l i sau x lý. - Kh o sát nh hư ng c a th i gian Hút 50mL dung d ch nitrat có n ng 50 mg N-NO3-/L vào 4 bình tam giác có dung tích 100 mL, i u ch nh v pH 2. Cân chính xác 0,05g Fe0 nano (tương ng t l Fe0 nano/ dung d ch c n x lý là 1 g/L) cho l n lư t vào 4 bình tam giác trên. L c trên máy l c v i t c 250 vòng/phút trong các kho ng th i gian khác nhau là: 10, 20, 40 và 60 phút. Ly tâm v i t c 2.500 vòng/phút g n l y ph n dung d ch. Xác nh n ng nitrat trong dung d ch sau ph n ng b ng phương pháp so màu quang i n t i bư c sóng λ = 430nm. - Kh o sát nh hư ng c a pH Hút 50 mL dung d ch nitrat có n ng 50 mg N-NO3-/L vào 4 bình tam giác có dung tích 100 mL. i u ch nh giá tr pH c a các dung d ch trong bình tam giác v 2, 4, 6 và 8 b ng Sau khi l a ch n ư c các i u ki n t t nh t i u ch v t li u Fe0 nano, v t li u t o 18 N.X. Huân, N.N. Quỳnh /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 16-23 dung d ch H2SO4 và NaOH tiêu chu n 0,01N. B sung vào m i bình tam giác trên 0,05g Fe0 nano (tương ng t l Fe0 nano/ dung d ch c n x lý là 1 g/L). L c trên máy l c v i t c 250 vòng/phút trong th i gian 40 phút. Ly tâm v i t c 2.500 vòng/phút g n l y ph n dung d ch. Xác nh n ng nitrat trong dung d ch sau ph n ng. - Kh o sát nh hư ng c a n ng u nitrat ban nano/ dun ...