Lớp: MT1201 Ngành: Kỹ thuật Môi trường Tên dự án: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong biến tính”. Nội dung giảng dạy: "Điều tra khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong biến tính." Vì vậy, đề tài tôi lựa chọn là: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong biến tính”.
TỔNG QUAN
Giới thiệu chung
- Nước và vai trò của nước …
- Một số vấn đề chung về ô nhiễm nước
- Các loại nước bị ô nhiễm
- Các thông số môi trường chính xác định nước bị ô nhiễm
Nguồn rác thải chứa nhiều chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa, dầu mỏ… Thay đổi thành phần hóa học (pH, hàm lượng các chất hữu cơ và vô cơ, xuất hiện các chất độc hại...). Lượng oxy hòa tan (DO) trong nước giảm do quá trình sinh hóa oxy hóa các chất ô nhiễm hữu cơ mới thải ra.
Các chất hòa tan trong nước ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sinh vật. Chất tẩy rửa tổng hợp là các chất hữu cơ phân cực và không phân cực. Hầu hết các loại thuốc trừ sâu hiện đại là chất hữu cơ tổng hợp.
Nhiều chất thải công nghiệp chứa chất màu, chủ yếu là thuốc nhuộm hữu cơ, làm giảm khả năng sử dụng và giá trị thẩm mỹ của nước. Khi có quá nhiều chất hữu cơ bị phân hủy, ô nhiễm trong nước sẽ có màu sắc, mùi vị lạ. DO là yếu tố quyết định các quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm trong nước xảy ra trong điều kiện kỵ khí hoặc hiếu khí.
Các quá trình sản xuất công nghiệp và các chất được sử dụng trong đời sống hàng ngày cũng gây ra lượng ô nhiễm asen lớn.
Giới thiệu chung về amoni
- Sự tồn tại của các hợp chất nito trong nước
Tuy nhiên, nó có thể xảy ra do ăn thực phẩm và nước uống bị nhiễm asen. Quy trình sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón có chứa asen trong nông nghiệp và quy trình bảo quản gỗ. Quá trình hòa tan các khoáng chất chứa asen tự nhiên và lắng đọng asen trong khí quyển.
Asen trong nước uống gây ra: Ung thư da, tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, phổi… Khi amoni trong nước uống vượt tiêu chuẩn cho phép, không ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe nhưng đó là dấu hiệu nguồn nước bị ô nhiễm. chất thải có nguồn gốc động vật và có thể chứa vi khuẩn gây bệnh. Hợp chất nitơ trong nước có thể gây ra một số bệnh nguy hiểm cho người sử dụng nước.
Nitrat gây thiếu hụt vitamin và khi kết hợp với amin có thể tạo thành nitrosamine, chất được biết là gây ung thư ở người cao tuổi. Khi tương tác với các amin hoặc alkyl cacbonat trong cơ thể con người, chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư.
Một số phương pháp xử lí amoni
- Phương pháp Clo hóa
- Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng
- Phương pháp ozon hóa với xúc tác Bromua (Br - )
- Phương pháp trao đổi ion
- Phương pháp sinh học
Sau khi vào cơ thể, nitrat nhanh chóng được vi khuẩn đường ruột chuyển hóa thành nitrit. Đầu tiên, amoni bị oxy hóa thành nitrit bởi vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus. Sau đó các ion nitrit bị oxy hóa thành nitrat bởi vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus.
Vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn hóa tự dưỡng. Năng lượng được tạo ra bởi phản ứng nitrat hóa (nitơ amoni là chất cho điện tử) được vi khuẩn sử dụng trong quá trình tổng hợp tế bào. Nguồn carbon cho quá trình sinh tổng hợp tế bào vi khuẩn mới là carbon vô cơ (HCO3. - là nguồn chính).
Vi khuẩn nitrat hóa có khả năng liên kết thấp nên việc lựa chọn vật liệu lọc nơi màng vi sinh bám vào cũng có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả làm sạch và mối tương quan giữa sản phẩm với các phản ứng sinh hóa. . Nếu trong nước không có oxy nhưng có các hợp chất hữu cơ có thể được vi sinh vật hấp thụ, trong môi trường thiếu oxy thì vi khuẩn dị dưỡng sẽ sử dụng NO3-.
Phương pháp hấp phụ
Mô tả quá trình hấp phụ một lớp phân tử trên bề mặt vật rắn. Các hạt được hấp phụ thành một lớp đơn phân tử trên bề mặt chất hấp phụ (các hạt bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại mỗi trung tâm xác định). Không có sự tương tác giữa các hạt hấp phụ.
Bề mặt của chất hấp phụ là đồng nhất về mặt năng lượng, nghĩa là dù quá trình hấp phụ diễn ra ở đâu thì nhiệt hấp phụ vẫn không đổi hoặc không có trung tâm hoạt động trên bề mặt chất hấp phụ. Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên, đường đẳng nhiệt được biểu diễn dưới dạng đường cong. Sinh viên: Trần Việt Anh - MT1201 29 Bằng cách vẽ đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào C1 xác định được hằng số trong phương trình Langmuir.
Tổng quan về đá ong (laterit)
Cấu trúc của đá ong bao gồm hai phần chính: bộ xương và đất sét đa dạng trong khuôn khổ. Tỷ lệ khung với đất sét thay đổi từ 1 đến 1,5 và tỷ lệ này tăng dần từ đáy đến mặt cắt. Trong thực tế hiếm khi có thể quan sát được toàn bộ mặt cắt đá ong-đá ong; tiếp xúc tự nhiên và nhân tạo thường chỉ đạt đến vùng đất sét loang lổ.
Nhưng ngoài xu hướng điển hình đó, thành phần và tính chất của đá ong có sự khác biệt và được xác định bởi tính chất vật lý và hóa học của đá mẹ. Có thể phát hiện sự phụ thuộc rõ ràng giữa hàm lượng Al2O3 và thành phần đá gốc. Trong đá phiến kết tinh và trầm tích lục nguyên, hàm lượng SiO2 dao động trong khoảng rộng, từ 26 đến 55.
Tuy nhiên, đối với đá ong ong, thành phần vỏ xương và lõi đất sét rất khác nhau, đặc biệt là Fe2O3, trong khi Al2O3 khá ổn định. Ở lớp vỏ, hàm lượng Fe2O3 thường cao gấp 5-10 lần ở lõi đất sét dẫn đến có sự chênh lệch về các thành phần khác, đặc biệt là SiO2.
THỰC NGHIỆM
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn
- Mục tiêu nghiên cứu
- Nội dung nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp vật liệu
- Phương pháp xác định amoni trong nước
- Nguyên tắc xác định
- Hóa chất
- Xây dựng đường chuẩn amoni
Cân 150g Laterit biến tính nhiệt ngâm trong dung dịch axit HCl 2M trong 2 giờ. Sau đó loại bỏ lượng axit dư rồi cho vào dung dịch NaOH 2M trong 1 giờ. Rót thật chậm dung dịch H2O2 5% vào cốc cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang màu nâu sẫm trong suốt rồi dừng lại (hết khoảng 6 ml dung dịch H2O2 5%).
Cân 100 g Laterit đã biến tính bằng nhiệt hoạt tính nêu trên rồi ngâm vào dung dịch vừa chuẩn bị. Năm 1856, J. Nessler lần đầu tiên đề xuất phương pháp xác định amoni bằng phương pháp so màu với dung dịch kiềm thủy ngân (II) iodua. Nó phản ứng với thuốc thử Nessler, một dung dịch kiềm của thủy ngân kali tetraiod, với amoni.
Dung dịch Xenhet: Hòa tan 50g Kalitactrate (KNaC4H4O6.4H2O) trong nước cất thành 100ml (gia nhiệt cho tan) Lọc dung dịch sau đó thêm 5ml dung dịch NaOH 10% và đun nóng một lúc để loại bỏ hết NH3. di dời. , thể tích dung dịch sau khi đun sôi là 100ml. Dung dịch A: Cân chính xác 3,6 g AI, hòa tan trong nước cất rồi chuyển vào bình định mức 100 mL.
Khảo sát các điều kiện tối ưu hấp phụ amoni của vật liệu
- Khảo sát ảnh hưởng pH
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ amoni đầu vào
- Khảo sát khả năng giải hấp – tái sinh của vật liệu
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ amoni của vật liệu. Tiếp tục tìm điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ của vật liệu. Bước 2: Lấy 50 ml dung dịch amoni chuẩn (10 mg/l) cho vào mỗi bình tam giác trên, điều chỉnh đến giá trị pH tối ưu như đã xét ở trên.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ amoni đưa vào đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Bước 2: Cho 1 g nguyên liệu vào mỗi lọ và lắc trong 1 giờ. Cho 50 mL dung dịch NaOH 1 M vào chai chứa 1 g vật liệu hấp phụ và lắc trong 1 giờ.
Sau đó đo lượng amoni đã giải hấp trong dung dịch, tiếp tục làm như trên cho đến khi lượng amoni hòa tan hoàn toàn. Đổ vật liệu vừa mới giải hấp vào bình chứa 50 ml dung dịch amoni 10 mg/l.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
- Kết quả biến tính vật liệu
- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH
- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian
- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ amoni đầu vào
- Kết quả khảo sát khả năng giải hấp – thu hồi vật liệu
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ amoni của vật liệu. Khi vật liệu được ứng dụng vào xử lý nước thải, pH là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Nhận xét: Từ kết quả trên ta thấy: ở giá trị pH = 6 vật liệu đá ong biến tính hấp thụ amoni tốt nhất.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp thụ NH4+ của vật liệu. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ amoni đầu vào đến khả năng hấp phụ của tá dược nguyên liệu. Kết quả thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NH4+ đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ ong biến tính được trình bày ở bảng 3.3.
Đối với vật liệu hấp phụ đá ong biến tính, giá trị pH thích hợp để hấp phụ NH4+ là 6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH4+ đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ đá ong biến tính: tải lượng hấp phụ tối đa của vật liệu đối với NH4+ là 17,24mg/g.
