NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU THAN HOẠT TÍNH BÃ MÍA GẮN KẾT NANO Fe3O4 VÀ Fe3O4@ZnO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG  (Pb, As, Cr, Cd) TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Văn Hữu Tập; Nguyễn Văn Đăng; Phạm Hoài Linh

doi:10.34238/tnu-jst.5677

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU THAN HOẠT TÍNH BÃ MÍA GẮN KẾT NANO Fe3O4 VÀ Fe3O4@ZnO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG (Pb, As, Cr, Cd) TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 14/03/22 Ngày hoàn thiện: 12/05/22 Ngày đăng: 19/05/22

Các tác giả

1. Văn Hữu Tập, Trường Đại học Khoa học – ĐH Thái Nguyên
2. Nguyễn Văn Đăng , Trường Đại học Khoa học – ĐH Thái Nguyên
3. Phạm Hoài Linh, Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, than hoạt tính (THT) bã mía và than hoạt tính bã mía gắn kết các nano Fe₃O₄ và Fe₃O₄@ZnO đã được tổng hợp bằng phương pháp tẩm ướt. Đồng thời, các vật liệu tạo thành được sử dụng nhằm loại bỏ các kim loại nặng (Pb, As, Cr và Cd) ra khỏi dung dịch nước. Đặc điểm bề mặt của vật liệu than hoạt tính bã mía Fe₃O₄/THT bã mía và Fe₃O₄@ZnO/THT bã mía được đánh giá bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), phép đo phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), XRD và diện tích bề mặt riêng Brunauer – Emmett – Teller (BET). Các thí nghiệm đã được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ gắn kết nano với than hoạt tính bã mía và pH dung dịch đến khả năng hấp phụ các kim loại nặng của than hoạt tính bã mía Fe₃O₄/THT bã mía và Fe₃O₄@ZnO/THT bã mía. Kết quả chỉ ra rằng, than hoạt tính bã mía, Fe₃O₄/THT bã mía và Fe₃O₄@ZnO/THT bã mía có khả năng hấp phụ các kim loại nặng tốt. Kết quả cho thấy, hiệu suất hấp phụ các kim loại nặng bởi than hoạt tính bã mía, Fe₃O₄/THT bã mía và Fe₃O₄@ZnO/THT bã mía đạt được tương ứng là 38,91%, 42,43%, 47,59% (Cd), 29,77%, 45,84%, 57,93% (As), 41,72%, 70,45%, 77,41% (Pb) và 46,52%, 55,31%, 61,82% (Cr). Đồng thời, dung lượng hấp phụ đạt được của các vật liệu than hoạt tính bã mía, Fe₃O₄/THT bã mía, Fe₃O₄@ZnO/THT bã mía đạt tương ứng là 28,64 mg/g, 31,44 mg/g, 35,56 mg/g (Cd), 22,24 mg/g, 34,33 mg/g, 43,20 mg/g (As), 30,70 mg/g, 52,69 mg/g, 57,42 mg/g (Pb) và 34,28 mg/g, 40,27 mg/g, 45,29 mg/g (Cr). Các điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ đạt được ở tỉ lệ gắn kết nano 20%, pH dung dịch 7-8 đối với hấp phụ Pb, As, Cd và 3 đối với Cr.

Từ khóa

Bã mía; Hấp phụ; Kim loại nặng; Nano; Than hoạt tính

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] G. Yu, D. Sun, and Y. Zheng, "Health effects of exposure to natural arsenic in groundwater and coal in China: an overview of occurrence," Environ. Health Perspect., vol. 115, pp. 636–642, 2007.

[2] S. D. Rylan and E. B. Joanna, "Biological treatment of precious metal refinery wastewater: A review," Miner. Engin., vol. 20, pp. 519-532, 2007.

[3] J. Monisha, T. Tenzin, A. Naresh, B. M. Blessy, and N. B. Krishnamurthy, "Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals," Interdiscip. Toxicolo., vol. 7, no. 2, pp. 60-72, 2014.

[4] R. Arora, "Adsorption of Heavy Metals–A Review," Mater. Today Proc., vol. 18, pp. 4745-4750, 2019.

[5] D. R. Gaikwad, "Ion exchange system design for removal of heavy metals from acid mine drainage wastewater," Acta Montan. Slovaca Ročník., vol. 15, pp. 298-304, 2010.

[6] S. R. Dhokpande, "Biological Methods for Heavy Metal Removal- A Review," Int. J. Eng. Sci. Innov. Technol., vol. 2, pp. 304-309, 2013.

[7] D. Nibou, H. Mekatel, S. Amokrane, M. Barkat, and M. Trari, "Adsorption of Zn²⁺ ions onto NaA and NaX zeolites: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies," J. Hazard. Mater., vol. 173, pp. 637-646, 2010.

[8] K. O. Adebowale, I. E. Unuabonah, and B. I. Olu-Owolabi, "The effect of some operating variables on the adsorption of lead and cadmium ions on kaolinite clay," J. Hazard. Mater., vol. 134, pp. 130-139, 2006.

[9] T. T. D. Ngo, "Research on treatment of Cr and Ni from plating wastewater by adsorbent from rice husk," Journal of Technology and Food Science, vol. 21, no. 4, pp. 75-84, 2021.

[10] C. Tong, D. Huihui, L. Xiaoli, T. Baiqing, and Z. Zhaoxia, "Insights into the removal of Cd and Pb from aqueous solutions by NaOH–EtOH-modified biochar," Environ. Technol. Inno., vol. 24, pp. 102031-102042, 2021.

[11] I. Muhammad, U. H. K. Zia, M. I. Muhammad, I. Jibran, S. S. S. Noor, S. A. Munawar, M. Behzad, A. N. Muhammad, and R. Muhamma, "Effect of biochar modified with magnetite nanoparticles and HNO3 for efficient removal of Cr(VI) from contaminated water: A batch and column scale study," Environ. Pollut., vol. 261, pp. 114231-114244, 2020.

[12] H. L. Pham, V. D. Nguyen, V. K. Nguyen, T. H. P. Le, N. B. Ta, D. C. Pham, Q. T. Tran, and V. T. Dang, "Rational design of magnetically separable core/shell Fe3O4/ZnO heterostructures for enhanced visible-light photodegradation performance," RSC Adv., vol. 11, pp. 22317-22326, 2021.

[13] H. D. Duong, V. N. Lam, M. T. Le, and H. H. Tran, "Synthesis of Fe₃O₄ superparamagnetic nanoparticles and the coating process on Fe₃O₄nanoparticles," Journal of Science - Can Tho University, vol. 19a, pp. 38-46, 2011.

[14] H. D. Nguyen, M. D. Tran, and T. D. Tran, "Fabrication and study of magnetic properties of Fe₃O₄ Nanoparticles applied in biomedicine," VNU Journal of Science, vol. 23, pp. 231-237, 2007.

[15] J. Wenyan, X. Yihao, Z. Linye, G. Xiaoming, L. Yiwen, Y. Mei, W. Jing, and W. Guangtao, "Polyethylenimine-modified sugarcane bagasse cellulose as an effective adsorbent for removing Cu(II) from aqueous solution," J. Appl. Poly. Scienc., vol. 138, pp. 1-14, 2020.

[16] C. Prinya and R. Ubolluk, "Eco-production of silica from sugarcane bagasse ash for use as a photochromic pigment filler," Scient. Repor., vol. 10, pp. 9890-9897, 2020.

[17] K. S. Loh, A. Musa, and Z. Ishak, "Use of Fe₃O₄ Nanoparticles for Enhancement of Biosensor Response to the Herbicide 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid," Sensors, vol. 8, pp. 5775-5791, 2008.

[18] L. P. Hoang, H. T. Van, H. Nguyen, and D. Mac, "Removal of Cr ( VI ) from aqueous solution using magnetic modified biochar," New J. Chem., vol. 43, pp. 18663-18672, 2019.

[19] Poonam, S. K. Bharti, and N. Kumar, "Kinetic study of lead (Pb²⁺) removal from battery manufacturing wastewater using bagasse biochar as biosorbent," Appl. Water Sci., vol. 8, pp. 1-13, 2018.

[20] L. H. Nguyen, X. H. Nguyen, N. D. K. Nguyen, H. T. Van, V. N.Thai, H. N. Le, V. D. Pham, N. A. Nguyen, T. P. Nguyen, and T. H. Nguyen, "H₂O₂ modified-hydrochar derived from paper waste sludge for enriched surface functional groups and promoted adsorption to ammonium," J. Taiwan Inst. Chem. Eng., vol. 126, pp. 119-133, 2021.

[21] M. S. Alfa-Sika, F. Liu, and H. Chen, “Optimization of key parameters for chromium (VI) removal from aqueous solutions using activated charcoal,” J. Soil Scien. Environ. Manag., vol. 1, no. 3, pp. 55-62, 2010.

[22] B. Buhani, "Adsorption Competition between H+ and Cd²⁺ Ions Toward Active Sites on Ionic Imprinted Mercapto-Silica Hybrid," J. Eksakta., vol. 12, pp. 32-37, 2011.

[23] W. Huang, K. Diao, X. Tan, F. Lei, J. Jiang, B. A. Goodman, Y. Ma, and S. Liu, "Mechanisms of adsorption of heavy metal cations from waters by an amino bio-based resin derived from Rosin," Polymers (Basel), vol. 11, pp. 1–14, 2019, doi: 10.3390/polym11060969.

[24] M. Alimohammady, M. Jahangiri, F. Kiani, and H. Tahermansouri, "Highly efficient simultaneous adsorption of Cd(II), Hg(II) and As(III) ions from aqueous solutions by modification of graphene oxide with 3-aminopyrazole: Central composite design optimization," New J. Chem., vol. 41, pp. 8905-8919, 2017.

[25] H. S. Mohamed, N. K. Soliman, D. A. Abdelrheem, A. A. Ramadan, A. H. Elghandour, and S. A. Ahmed, "Adsorption of Cd²⁺ and Cr³⁺ ions from aqueous solutions by using residue of Padina gymnospora waste as promising low-cost adsorbent," Heliyon, vol. 5,pp. 87-102, 2019.

[26] K. G. Akpomie, F. A. Dawodu, and K. O. Adebowale, "Mechanism on the sorption of heavy metals from binary-solution by a low cost montmorillonite and its desorption potential," Alexandria Eng. J., vol. 54, pp. 757-767, 2015.

[27] E. Chham, M. Khouya, A.Oumam, S. Abourriche, M. Gmouh, S. Larzek, N. Elhammoudi, H. Hanafi, H. Hannache, and S. Mansouri, "The use of insoluble mater of Moroccan oil shale for removal of dyes from aqueous solution," Chem. Int., vol. 4, pp. 67-77, 2018.

[28] Z. Jin, L. Shuang, H. Meiling, S. Qing, and X. Z. H. Lianqiu, "Adsorption Properties of Magnetic Magnetite Nanoparticle for Coexistent Cr(VI) and Cu(II) in Mixed Solution," Water, vol. 12, pp. 446-458, 2020.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.5677

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ