nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước Nguyễn Thị Toàn Đại học Công nghệ Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm Người hướng dẫn:
Trang 1nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước
Nguyễn Thị Toàn
Đại học Công nghệ Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm Người hướng dẫn: TS Trần Thị Minh Nguyệt
Năm bảo vệ: 2014
Keywords Linh kiện nano; Hạt nano; Sắt hóa trị 0; Xử lý môi trường nước
Trang 2MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường, suy thoái tài nguyên và biến đổi khí hậu đang là thách thức lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ XXI Các mối nguy hại này đã và đang làm thay đổi toàn diện, sâu sắc các hệ sinh thái tự nhiên, đời sống kinh tế - xã hội,
đe dọa nghiêm trọng đến môi trường, năng lượng, lương thực trên phạm vi toàn cầu Đặc biệt, hiện nay tình trạng ô nhiễm trong môi trường nước và đất đang là mối nguy cơ báo động Các chất ô nhiễm được sinh ra bằng nhiều nguồn Chẳng hạn như việc sử dụng quá nhiều phân đạm chứa nhiều NO-3
trong nông nghiệp, ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp có chứa SO2, NO2 và các kim loại nặng như chì, arsen, crom, cadimi… Tại các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý nước thải Đối với nước thải chưa được xử lý, hàm lượng xyanua vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng ion kim loại trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người Nhiễm độc Asen trong thời gian dài làm tăng nguy có gây ưng thư bàng quang, thận, gan và phổi Asen còn gây ra các chứng bệnh về tim Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm Đặc biệt, với đặc tính tồn tại lâu trong môi trường, không bị vi sinh phân hủy, khi vào cơ thể chất hữu cơ mang màu làm tăng nguy cơ ung thư, sảy thai, dị tật bẩm sinh và các bệnh
về da, hô hấp Sử dụng vật liệu nano Fe0
(nano Zero-valent iron) đang trở thành một sự lựa chọn ngày càng phổ biến cho việc xử lý chất độc hại và khắc phục các khu vực bị ô nhiễm Fe hóa trị 0 là chất khử mạnh, có hoạt tính khá tốt trong các phản ứng phân hủy các hợp chất chứa Clo, Nitơ, hợp chất chứa nhân thơm như benzen, phenol, các hợp chất hữu cơ mang màu Có rất nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu sắt kích thước nano như phương pháp nghiền, phương pháp vi nhũ tương, đồng kết tủa, khử hóa học… Trong đó, phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để chế tạo vật liệu sắt kích thước nano ứng dụng trong môi trường là phương pháp khử borohiđrit Phương pháp này đơn giản, hiệu suất cao, cho hạt có kích thước nhỏ và độ đồng đều cao
Khóa luận được thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe 0 ) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước” Mục đích của khóa
luận là bước đầu nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt kích thước nano bằng phương pháp khử borohiđrit và xem xét khả năng xử lý chất hữu cơ mang màu của vật liệu này
ở quy mô phòng thí nghiệm dựa trên phản ứng phân hủy xanh metylen
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm các nội dung sau:
- Nghiên cứu qui trình chế tạo ZVI kích thước nhỏ hơn 100 nm
- Nghiên cứu quy trình bọc hạt nano ZVI trong môi trường phân tán phù hợp
Trang 3- Nghiên cứu các tính chất hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc, xác định cấu trúc và kích thước hạt nano, hạt bọc
- Nghiên cứu hoạt tính của hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc trong phản ứng phân hủy xanh metylen
Trang 4TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt :
1 Cao Thế Hà (2006), “Giáo trình Công nghệ Môi trường đại cương”
2 Lê Văn Khoa (2004) “Khoa học Môi trường” , Nhà xuất bản Giáo dục
3 http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-qua-trinh-sinh-hoc-ky-khi-63923/
Tiếng Anh
4 Bruce I Dvorak, Sharon O Skipton (2008) “Drinking water treatment :
Reverse Osmosis” – Water Management Drinking, University of Nebraska
-Lincoln Extension, Institute of Agriculture and Natural Resources
5 J Schoeman, and A Steyn (2003) “Nitrate removal with reverse osmosis
in a rural area in South Africa” - Desalination, Volume 155, Issue 1,
pp 15-26
6 Fred Bergsrud, Bruce Seelig, Russell Derickson “Reverse Osmosis” ,
Treatment systems for household water supplies
7 Kuen-Song Lin, Ni-Bin Chang, Tien-Deng Chuang (2008) “Fine structure characterization of zero-valent iron nanoparticles for decontamination of
nitrites and nitrates in wastewater and groundwater” – Science and
Technology of Advanced Materials , pp 1-9
8 Puls, R.W., Paul, C.J and Powell, R.M 1999 The Application of in situ
Permeable Reactive (Zero-valent Iron) Barrier Technology for the Remediation of Chromate Contaminated Groundwater: A Field Test,
Applied Geochemistry, 14, 989-1000
9 Lee T., Lim H., Lee Y and Park J-W 2003 Use of Waste Iron Metal for
Removal of Cr(VI) from Water, Chemosphere, 53, 479-485
10 Sivavec, T.J and Horney, D.P 1995 Reductive Dechlorination of
Chlorinated Ethenes by Iron Metal Proceedings of the 209th ACS National
Meeting, Anaheim, California, April 2-7, 1995
11 Gillham, R.W and O’ Hannesin, S.F 1994 Enhanced Degradation of
Halogenated Aliphatics by Zero-valent Iron, Ground Water, 32, 958-967
12 Matheson, L.J and Tratnyek, P.G 1994 Reductive Dehalogenation of
Chlorinated Methanes by Iron Metal, Environmental Science and
Technology, 28, 2045-2053
13 KMITL Sci Tech J Vol 5 No 3 Jul Dec 2005
14 Ling Li, Maohong Fan, Robert C Brown, J (Hans) Van Leeuwen, Jianji Wang Wenhua Wang “Synthesis, Properties and Environmental
Trang 5Applications of Nanoscale iron-based Materials : A review” Critical
Reviews in Environmental Science and Technology, pp 405-431
15 Zhang, Wang (1997) “Synthesizing Nanoscale Iron Particles for Rapid and Complete Dechlorination of TCE and PCBs” – Environmental Science and
Technology, Vol 31, No.7
16 Carpenter, E.E (2001) “Iron nanoparticles as potential magnetic carriers”,
J Magn Magn Mater 225, 17
17 Li, F., Vipulanandan, C., Mohanty, K.K (2003), “Microemulsion and solution approaches to nanoparticle iron production for degradation of
trichloroethylene”- Colloid Surf A: Physicochem Eng 223, 103
18 Zetasizer Nano series technical note, MRK654-01, Malvern Instruments
19 Frederick R Eirich, Egon Matijević (1969) Surface and colloid science, John Wiley & Sons
20 J Lyklema (2005) Fundamentals of Interface and Colloid Science: Particulate colloids, Science
21 Wei-xian Zhang Nanoscale iron particles for environmental remediation:
An overview, Journal of Nanoparticle Research 5: 323–332, 2003
22
http://www.nanotech.dtu.dk/Research-mega/Forskningsgrupper/Surface_Engineering/Research/KAIST-Projekt
23 Young-Hun Kim, Won Sik Shin, Seok-Oh Ko and Myung-Chul Kim,
Reduction of aromatic hydrocarbons by zera-valent iron and palladium catalyst, Symposia Papers Presented Before the Division of Environmental
Chemistry American Chemical Society, Anaheim, CA March 28 – April 1,
2004