Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
----------------------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
BENTONIT BIẾN TÍNH, ỨNG DỤNG HẤP
PHỤ PHỐTPHO TRONG NƯỚC
Mã số : B2010-20-23
Chủ nhiệm đề tài: Th.S Bùi Văn Thắng
Đồng Tháp – 11/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
----------------------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
BENTONIT BIẾN TÍNH, ỨNG DỤNG HẤP
PHỤ PHỐTPHO TRONG NƯỚC
Mã số : B2010-20-23
Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài
(ký, họ tên, đóng dấu)
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)
Th.S Bùi Văn Thắng
Đồng Tháp – 11/2011
DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ
PHỐI HỢP CHÍNH
1. Danh sách những người tham gia đề tài
Họ và tên
Đơn vị công tác
Trần Quốc Trị
Khoa Hóa học - Trường Đại học Đồng
Tháp
2. Đơn vị phối hợp
Phòng thí nghiệm - Khoa Hóa
Ông Dương Huy Cẩn
học, Trường Đại học Đồng Tháp
Trung tâm xử lý quặng – Viện
Ông Thân Văn Liên
Công nghệ Xạ - Hiếm – Hà Nội
i
DANH MỤC THÀNH VIÊN THAM GIA VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH………....i
MỤC LỤC………………………………………………………………………………….ii
DANH SÁCH CÁC BẢNG……………………………………………………………….vi
DANH MỤC CÁC HÌNH………………………………………………………………..vii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………..ix
THÔNG TIN VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU…………………………………………....x
PHẦN MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 1
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu................................................................................. 1
2. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 2
3. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................................... 3
4. Cách tiếp cận ............................................................................................................... 4
5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 4
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .............................................................. 5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................... 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 6
1.1. Hiện tượng phú dưỡng ......................................................................................... 6
1.1.1. Khái niệm về hiện tượng phú dưỡng............................................................... 6
1.1.2. Nguyên nhân và cơ chế................................................................................... 6
1.1.3. Phân loại trạng thái phú dưỡng...................................................................... 8
1.1.3.1. Phân loại theo hàm lượng phốtpho trong thủy vực..................................... 8
1.1.3.2. Phân loại theo mật độ tảo.......................................................................... 8
1.1.3.3. Phân loại theo hiện tượng nở hoa của nước .............................................. 9
1.1.4. Ảnh hưởng của hiện tượng phú dưỡng ........................................................ 10
1.1.4.1. Ảnh hưởng tích cực ................................................................................. 10
1.1.4.2. Ảnh hưởng tiêu cực ................................................................................. 10
1.1.5. Sinh lý dinh dưỡng, tầm quan trọng của tỉ lệ N:P và giới hạn dinh dưỡng.. 12
1.1.5.1. Sinh lý dinh dưỡng và tầm quan trọng của tỉ lệ N:P................................. 12
1.1.5.2. Giới hạn dinh dưỡng ............................................................................... 13
1.1.6. Các phương pháp xử lý phốtpho nhằm kiểm soát phú dưỡng ...................... 14
1.1.6.1. Các phương pháp kỹ thuật và vật lý......................................................... 14
1.1.6.2. Các phương pháp sinh học ...................................................................... 16
1.1.6.3. Các phương pháp hoá học....................................................................... 19
1.1.6.4. Bentonit biến tính bằng các cation kim loại (La, Al, Fe) là vật liệu hấp phụ
phốtpho hiệu quả ................................................................................................. 22
1.2. Giới thiệu về vật liệu bentonit biến tính............................................................. 23
1.2.1. Tổng quan về bentonit................................................................................... 23
ii
1.2.1.1. Thành phần khoáng và thành phần hoá học............................................. 23
1.2.1.2. Cấu trúc montmorillonit .......................................................................... 23
1.2.1.3. Tính chất lý – hoá của bentonit................................................................ 25
1.2.1.4. Một số ứng dụng của bentonit ................................................................. 27
1.2.2. Giới thiệu về vật liệu bentonit biến tính bằng kim loại ..................................... 27
1.2.2.1. Bentonit biến tính với lantan ....................................................................... 28
1.2.2.2. Bentonit biến tính với hỗn hợp Al/La ........................................................... 30
1.2.2.3. Bentonit biến tính với hỗn hơp Al/Fe ........................................................... 32
1.2.2.4. Ứng dụng bentonit biến tính hấp phụ loại bỏ phốtpho trong nước ............... 35
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 37
2.1. Hoá chất, dụng cụ, thiết bị sử dụng.................................................................... 37
2.1.1. Hoá chất........................................................................................................ 37
2.1.2. Dụng cụ......................................................................................................... 37
2.1.3. Thiết bị .......................................................................................................... 37
2.1.4. Mẫu quặng sử dụng trong nghiên cứu ......................................................... 37
2.2. Phương pháp làm giàu quặng bentonit.............................................................. 38
2.3. Phương pháp điều chế vật liệu bentonit biến tính ............................................. 40
2.3.1. Điều chế vật liệu bentonit biến tính với La ................................................... 40
2.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và tỷ lệ LaCl3/Bent............................ 41
2.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình điều chế................................. 42
2.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình điều chế ............................... 42
2.3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng trong dung dịch đến quá trình điều
chế....................................................................................................................... 42
2.3.2. Điều chế vật liệu BAlLa ................................................................................ 43
2.3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ (Al3++La 3+)/bentonit............................. 44
2.3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian già hoá dung dịch chống................ 45
2.3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình điều chế..................... 45
2.3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ OH-/(Al3++La3+).................................... 45
2.3.3. Điều chế vật liệu BAlFe ................................................................................ 45
2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ phốtpho của vật liệu bentonit biến tính ............... 45
2.5. Thử nghiệm loại bỏ phốtpho từ nước hồ với B90-La ........................................ 47
2.6. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu bentonit và bentonit biến tính.............. 49
2.6.1. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX – Engergy Dispersive analysis of
X-ray)...................................................................................................................... 49
2.6.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................................. 49
2.6.3. Phương pháp xác định bề mặt riêng theo phương pháp hấp phụ (BET) ...... 49
iii
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
----------------------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
BENTONIT BIẾN TÍNH, ỨNG DỤNG HẤP
PHỤ PHỐTPHO TRONG NƯỚC
Mã số : B2010-20-23
Chủ nhiệm đề tài: Th.S Bùi Văn Thắng
Đồng Tháp – 11/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
----------------------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
BENTONIT BIẾN TÍNH, ỨNG DỤNG HẤP
PHỤ PHỐTPHO TRONG NƯỚC
Mã số : B2010-20-23
Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài
(ký, họ tên, đóng dấu)
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)
Th.S Bùi Văn Thắng
Đồng Tháp – 11/2011
DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ
PHỐI HỢP CHÍNH
1. Danh sách những người tham gia đề tài
Họ và tên
Đơn vị công tác
Trần Quốc Trị
Khoa Hóa học - Trường Đại học Đồng
Tháp
2. Đơn vị phối hợp
Phòng thí nghiệm - Khoa Hóa
Ông Dương Huy Cẩn
học, Trường Đại học Đồng Tháp
Trung tâm xử lý quặng – Viện
Ông Thân Văn Liên
Công nghệ Xạ - Hiếm – Hà Nội
i
DANH MỤC THÀNH VIÊN THAM GIA VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH………....i
MỤC LỤC………………………………………………………………………………….ii
DANH SÁCH CÁC BẢNG……………………………………………………………….vi
DANH MỤC CÁC HÌNH………………………………………………………………..vii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………..ix
THÔNG TIN VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU…………………………………………....x
PHẦN MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 1
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu................................................................................. 1
2. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 2
3. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................................... 3
4. Cách tiếp cận ............................................................................................................... 4
5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 4
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .............................................................. 5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................... 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 6
1.1. Hiện tượng phú dưỡng ......................................................................................... 6
1.1.1. Khái niệm về hiện tượng phú dưỡng............................................................... 6
1.1.2. Nguyên nhân và cơ chế................................................................................... 6
1.1.3. Phân loại trạng thái phú dưỡng...................................................................... 8
1.1.3.1. Phân loại theo hàm lượng phốtpho trong thủy vực..................................... 8
1.1.3.2. Phân loại theo mật độ tảo.......................................................................... 8
1.1.3.3. Phân loại theo hiện tượng nở hoa của nước .............................................. 9
1.1.4. Ảnh hưởng của hiện tượng phú dưỡng ........................................................ 10
1.1.4.1. Ảnh hưởng tích cực ................................................................................. 10
1.1.4.2. Ảnh hưởng tiêu cực ................................................................................. 10
1.1.5. Sinh lý dinh dưỡng, tầm quan trọng của tỉ lệ N:P và giới hạn dinh dưỡng.. 12
1.1.5.1. Sinh lý dinh dưỡng và tầm quan trọng của tỉ lệ N:P................................. 12
1.1.5.2. Giới hạn dinh dưỡng ............................................................................... 13
1.1.6. Các phương pháp xử lý phốtpho nhằm kiểm soát phú dưỡng ...................... 14
1.1.6.1. Các phương pháp kỹ thuật và vật lý......................................................... 14
1.1.6.2. Các phương pháp sinh học ...................................................................... 16
1.1.6.3. Các phương pháp hoá học....................................................................... 19
1.1.6.4. Bentonit biến tính bằng các cation kim loại (La, Al, Fe) là vật liệu hấp phụ
phốtpho hiệu quả ................................................................................................. 22
1.2. Giới thiệu về vật liệu bentonit biến tính............................................................. 23
1.2.1. Tổng quan về bentonit................................................................................... 23
ii
1.2.1.1. Thành phần khoáng và thành phần hoá học............................................. 23
1.2.1.2. Cấu trúc montmorillonit .......................................................................... 23
1.2.1.3. Tính chất lý – hoá của bentonit................................................................ 25
1.2.1.4. Một số ứng dụng của bentonit ................................................................. 27
1.2.2. Giới thiệu về vật liệu bentonit biến tính bằng kim loại ..................................... 27
1.2.2.1. Bentonit biến tính với lantan ....................................................................... 28
1.2.2.2. Bentonit biến tính với hỗn hợp Al/La ........................................................... 30
1.2.2.3. Bentonit biến tính với hỗn hơp Al/Fe ........................................................... 32
1.2.2.4. Ứng dụng bentonit biến tính hấp phụ loại bỏ phốtpho trong nước ............... 35
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 37
2.1. Hoá chất, dụng cụ, thiết bị sử dụng.................................................................... 37
2.1.1. Hoá chất........................................................................................................ 37
2.1.2. Dụng cụ......................................................................................................... 37
2.1.3. Thiết bị .......................................................................................................... 37
2.1.4. Mẫu quặng sử dụng trong nghiên cứu ......................................................... 37
2.2. Phương pháp làm giàu quặng bentonit.............................................................. 38
2.3. Phương pháp điều chế vật liệu bentonit biến tính ............................................. 40
2.3.1. Điều chế vật liệu bentonit biến tính với La ................................................... 40
2.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và tỷ lệ LaCl3/Bent............................ 41
2.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình điều chế................................. 42
2.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình điều chế ............................... 42
2.3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng trong dung dịch đến quá trình điều
chế....................................................................................................................... 42
2.3.2. Điều chế vật liệu BAlLa ................................................................................ 43
2.3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ (Al3++La 3+)/bentonit............................. 44
2.3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian già hoá dung dịch chống................ 45
2.3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình điều chế..................... 45
2.3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ OH-/(Al3++La3+).................................... 45
2.3.3. Điều chế vật liệu BAlFe ................................................................................ 45
2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ phốtpho của vật liệu bentonit biến tính ............... 45
2.5. Thử nghiệm loại bỏ phốtpho từ nước hồ với B90-La ........................................ 47
2.6. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu bentonit và bentonit biến tính.............. 49
2.6.1. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX – Engergy Dispersive analysis of
X-ray)...................................................................................................................... 49
2.6.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................................. 49
2.6.3. Phương pháp xác định bề mặt riêng theo phương pháp hấp phụ (BET) ...... 49
iii