Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường nghiên cứu biến tính quặng laterit bằng lac2

LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn PGS. Đỗ Quang Trung và PGS. Đào Ngọc Nhiệm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận án. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Khoa học vật liệu, Viện Công nghệ kỹ thuật môi trường và Học viện Khoa học Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện luận án.

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, lãnh đạo khoa Cơ – Điện, lãnh đạo Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước cùng toàn thể các thầy cô đồng nghiệp Trường Cao đẳng thủy lợi Bắc Bộ đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn các anh, chị em cùng các bạn đồng nghiệp của phòng Vật liệu vô Cơ – Viện Khoa học vật liệu, iện àn lâm khoa học Công nghệ iệt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Nhân dịp này, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới gia đình, đã cổ vũ, động viên và giúp đỡ em hoàn thành luận án. TÁC GIẢ LUẬN ÁN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.

Đỗ Quang Trung và PGS. Đào Ngọc Nhiệm, các số liệu trích dẫn đều có nguồn gốc, các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT QCVN Quy chuẩn Việt Nam BYT Bộ y tế WHO Tố chức y tế thế giới HVKH&CNVN Học Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam KHTN Khoa học tự nhiên ĐHQG Đại học Quốc gia Hà Nội KL i ại PVA PolyVinyl Ancol BET Brunauer-Emmett-Teller (Tên riêng của ba nhà khoa học) SBET Diện tích bề mặt BET DTA Differential Thermal Analysis: Phân tích nhiệt vi sai FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy: Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier SEM Scanning Electron Microscopy: Hiển vi điện tử quét TEM Transmission Electron Microscopy: Hiển vi điện tử truyền qua TGA Thermal Gravity Analysis: Phân tích nhiệt trọng ượng XRD X-ray Diffraction: Nhiễu xạ tia X AAS At ic Abs rpti n Spectr ph t etric: Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử Qmax Dung ượng hấp phụ cực đại đơn ớp HĐBM H ạt động bề ặt nd t detected: h ng giới hạn qan t n Dung ượng an t n qcột Dung ượng hấp phụ tr n cột H Hiệu suất hấp phụ C0 ồng độ ban đ u Cf ồng độ sau hấp phụ  h i gian uất hiện PZC P int f er Charge: Điể điện t ch h ng TG ác gi AOT Chất hoạt động bề mặt ỤC ỤC MỞ ĐẦU. Ô nhiễm asen và photphat trong nước ngầm.

n m sen on n ớc. Sự ăn nồn ộp op on n ớc ngầm. C c p n p p xử lý sen và p o p on n ớc. Vật liệu hấp phụ xử l asen và photphat trong nước.

Vật liệu h p phụ từ tự nhiên. Vật liệu h p phụ chứa lantan. Vật liệu h p phụ chứa xeri. Phương pháp t ng hợp vật liệu nano.

n p p ồng kết tủa. Tiền chất gelatin .25 CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, THỰC NGHIỆM. Hóa chất, vật liệu và thiết bị nghiên cứu. Chế tạo vật liệu.

Chế tạo vật liệu nano La2O3, nano CeO2, và nano La2O3-CeO2. Biến tính vật liệu nano La2O3-CeO2 trên laterit. Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu. n p pn u xạ tia X-ray [93].

Ph tán xạ năn l ng tia X [92]. n p p kín ển v ện tử [92]. n p pp hồng ngoại (FT-IR) [92]. n p pp tán xạ Raman [92].

n p p x c ịnh diện tích bề mặt vật liệu BET. n p p x c ịn ểm ẳn ện của vật liệu. Khảo sát khả năng hấp phụ asen, photphat trên vật liệu chế tạo. Khảo sát khả năn p phụ photphat.

Khảo sát khả năn p phụ asen. Phương pháp phân t ch asen, photphat và kim loại trong dung dịch. n p pp h p phụ nguyên tử x c ịn àm l ng asen (AAS) [94]. n p p so mà x c ịn àm l ng photphat [93] .39 CHƢƠNG 3: T TH N.

T ng hợp vật liệu nano La2O3 và đánh giá khả năng hấp phụ photphat và asen. T ng h p vật liệu nano La2O3. Nghiên cứu khả năn p phụ photphat và asen vật liệu nano La2O3. T ng hợp vật liệu nano CeO2 và đánh giá khả năng hấp phụ photphat, asen.

T ng h p vật liệu nano CeO2. Nghiên cứu khả năn p phụ photphat và asen vật liệu nano CeO2. T ng hợp vật liệu nano La2O3-CeO2 và đánh giá khả năng hấp phụ asen, phophat. T ng h p vật liệu nano La2O3-CeO2.

Đặc tính vật liệu nano La2O3-CeO3 khi h p phụ photphat và asen. Kết quả h p phụ photphat và asen vật liệu nano La2O3-CeO2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano La2O3-CeO2 trên chất mang laterit ứng dụng hấp phụ photphat và asen trong nước. Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano La2O3-CeO2 trên ch t mang laterit.

Kết quả n k ả năn p phụ ĩn sen và p o p n vật liệu nano La2O3-CeO2/laterit. Nghiên cứu khả năn p phụ ộng của vật liệu nano La2O3-CeO2/laterit với asen và photphat. Nghiên cứu khả năn sử dụng vật liệu nano La2O3-CeO2/Laterit. Nghiên cứu xử lý mẫu thực tế trên mô hình thí nghiệm tại Phủ Lý - Hà Nam.93 NH NG Đ NG G P I CỦ N ÁN.95 MỤC HÌNH H nh 1.

Đồ thị Eh-pH các dạng tồn tại của asen trong nước ở 25 oC và áp suất 1 bar [2]. T nh h nh nhiễm asen ở Hà Nội (Hong Con Tran, et al 2001. Sơ đồ khối của phương pháp sol – gel. Thiết bị thủy tinh khảo sát khả năng hấp phụ asen, photphat.

Mô hình thiết bị chứa vật liệu hấp phụ trong mô hình thí nghiệm. Hình ảnh hệ thống xử l nước ngầm trong phòng thí nghiệm. Sơ đồ t ng hợp vật liệu nano La2O3, CeO2 và La2O3-CeO2. Giản đồ phân tích nhiệt DTA và TGA mẫu gel La(NO3)3/gelatin.

Giản đồ XRD của gel La(NO3)3-gelatin nung ở nhiệt độ khác nhau. Giản đồ XRD của mẫu vật liệu nano La2O3 được chế tạo ở các pH khác nhau. Giản đồ XRD của vật liệu nano La2O3 được chế tạo ở nhiệt độ tạo gel khác nhau. Ảnh TEM của mẫu vật liệu nano La2O3.

Giá trị pHpzc của vật liệu nano La2O3. Thời gian cân bằng hấp phụ photphat bằng vật liệu nano La2O3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ photphat của vật liệu nano La2O3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ photphat của vật liệu nano La2O3.

Ph FT-IR của vật liệu nano La2O3. a trước hấp phụ; b) sau hấp phụ photphat. Nồng độ asen còn lại theo thời gian. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen của vật liệu nano La2O3. Giản đồ XRD của mẫu gel Ce(NO3)4 nung ở nhiệt độ khác nhau. Giản đồ XRD của mẫu vật liệu CeO2 ở giá trị pH khác nhau. Giản đồ XRD mẫu tạo gel của vật liệu nano CeO2 ở nhiệt độ khác nhau.

Ảnh TEM của mẫu vật liệu nano CeO2. Giá trị pHpzc của vật liệu nano CeO2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ photphat trên vật liệu nano CeO2. Đường đẳng nhiệt hấp phụ photphat của vật liệu nano CeO2.

Ph FT-IR của vật liệu nano CeO2. a trước hấp phụ photphat; b) sau hấp phụ photphat. Nồng độ asen còn lại sau phản ứng theo thời gian. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen trên vật liệu nano CeO2. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu gel La(NO3)3-Ce(NO3)4/gelatin. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu gel La(NO3)3-Ce(NO3)4/Gelatin nung ở nhiệt độ khác nhau. Giản đồ RD mẫu gel (La2O3-CeO2 ở nhiệt độ khác nhau.

Giản đồ RD của mẫu vật liệu nano La2O3-CeO2 được chế tạo ở các pH khác nhau. Giản đồ XRD tỉ lệ kim loại (La2O3-CeO2 /gelatin được chế tạo ở các tỉ lệ khác nhau. Ảnh TEM của mẫu vật liệu nano La2O3-CeO2. Giá trị pHpzc của vật liệu nano La2O3-CeO2.

Ph tán xạ tia X (EDS) của vật liệu nano La2O3-CeO2 a trước và b) sau khi hấp phụ photphat. Ph chồng FTIR của vật liệu nano La2O3-CeO2.a trước hấp phụ; b) sau hấp phụ photphat. Ph Raman của vật liệu nano La2O3-CeO2 a trước hấp phụ; b) sau hấp phụ photphat. Ph EDX của vật liệu nano La2O3-CeO2 a trước hấp phụ; b) sau hấp phụ asen.

Ph FT-IR của mẫu vật liệu nano (La3+-Ce4+ /gelatin b trước hấp phụ Asen, a) sau hấp phụ asen. Ph Raman của vật liệu nano La2O3-CeO2 a trước hấp phụ; b) sau hấp phụ asen. Đường đẳng nhiệt hấp phụ photphat của vật liệu nano La2O3-CeO2. a Đồ thị động học bậc 1 biểu kiến; b Đồ thị động học bậc 2 biểu kiến hấp phụ photphat trên vật liệu nano La2O3-CeO2.

Nồng độ của asen còn lại sau phản ứng. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen. Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen của vật liệu nano La2O3-CeO2. a Đồ thị động học bậc 1 biểu kiến; b Đồ thị động học bậc 2 biểu kiến hấp phụ asen trên vật liệu nano La2O3-CeO2.

Ảnh SEM vật liệu laterit trước và sau biến tính; a) Laterit b) ảnh vật liệu nano La2O3-CeO2/laterit và c) ảnh TEM vật liệu nano La2O3-CeO2/laterit. Dung lượng hấp phụ photphat của vật liệu nano La2O3-CeO2 biến tính trên laterit. Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen trên vật liệu nano La2O3-CeO2/laterit .49 kết quả phân tích nồng độ asen đầu ra chạy trên hệ thống xử lý .92 MỤC B NG Bảng 1. Thành phần, hàm lượng trong laterit ở một số địa phương 51].

Một số oxit nano t ng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa. Một số vật liệu được điều chế bằng phương pháp thu nhiệt [83]. Vật liệu chế tạo bằng phương pháp mixen đảo. Thành phần quặng laterit được lựa chọn trong nghiên cứu.

Bảng t ng hợp thông số chế tạo và đặc trưng vật liệu La2O3. Số sóng đặc trưng cho giao động nhóm chức. Bảng t ng hợp thông số chế tạo và đặc trưng vật liệu CeO2. Ảnh hưởng thời gian cân bằng hấp phụ photphat.

Bảng t ng hợp thông số chế tạo vật liệu La2O3-CeO2. Thành phần hóa học của vật liệu nano La2O3-CeO2 trước và sau hấp phụ photphat .