- Vật liệu hấp phụ bentonit. - Các loại vật liệu hấp phụ tự nhiên. - Tính chất hấp phụ/ trao đổi ion của bentonit. - Phƣơng pháp nghiên cứu quá trình hấp phụ. - Nghiên cứu quá trình hấp phụ. - Nghiên cứu các đặc trưng hóa lý của quá trình hấp phụ. - Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nito. - Xác định nồng độ ion urani trong dung dịch hấp phụ. - Vật liệu hấp phụ. - Khảo sát quá trình hấp phụ. - Chuẩn bị dung dịch hấp phụ. - Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ lên quá trình hấp phụ urani trên bentonit biến tính. - Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên quá trình hấp phụ urani trên bentonit biến tính. - Nghiên cứu thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ của urani trên vật liệu bentonit biến tính. - Nghiên cứu khả năng hấp phụ thori trên vật liệu bentonit biến tính. - Các đặc điểm của vật liệu hấp phụ Bảng 3.1. - Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ U(VI) trên Ben-BT Bảng 3.2. - Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ U(VI) trên Ben-BT Bảng 3.3. - Số liệu hấp phụ cân bằng của U(VI) trên Ben-BT Bảng 3.4. - Số liệu hấp phụ cân bằng của thori (IV) trên Ben-BT Bảng 3.5. - Khả năng hấp phụ các nguyên tố phóng xạ của một số loại khoáng sét Hình 1.6. - Sơ đồ công nghệ sản xuất vật liệu hấp phụ trên nền bentonit Hình 2.7. - Sản phẩm vật liệu hấp phụ Hình 3.1. - Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến quá trình hấp phụ U(VI) trên Ben-BT Hình 3.2. - Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ U(VI) trên Ben-BT Hình 3.3. - Đường cong hấp phụ U(VI) trên Ben-BT Hình 3.4. - Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của U(VI) trên Ben-BT Hình 3.5. - Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của U(VI) trên Ben-BT Hình 3.6. - Đường cong hấp phụ Th(IV) trên Ben-BT Hình 3.7. - Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính của Th(IV) trên Ben-BT Hình 3.8. - Các kết quả mong muốn đạt đƣợc - Xác định được dung lượng hấp phụ của các nguyên tố phóng xạ U(VI) và Th(IV) trên vật liệu bentonit biến tính - Đánh giá được khả năng ứng dụng vật liệu bentonit biến tính để xử lý nước thải sinh ra trong quá trình chế biến quặng urani - Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ U(VI) trong nước bằng vật liệu bentonit biến tính. - Xác định được các thông số động học và nhiệt động lực học, đường đẳng nhiệt hấp phụ. - Kết quả cho thấy, các khoáng này khi được biến tính và hoạt hóa đều có khả năng hấp phụ các đồng vị phóng xạ [12]. - Một nghiên cứu khác của Humelnicu, D và cộng sự “Nghiên cứu hấp phụ ion uranyl trên bentonit biến tính bằng oxit titan”. - Nghiên cứu đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ: nồng độ ban đầu của urani, thời gian tiếp xúc, 14 tỷ lệ rắn/lỏng. - Kết quả cho thấy đã khẳng định khả năng hấp phụ các ion U của đất sét sau khi được biến tính và hoạt hóa [17]. - Vương Hữu Anh thuộc Viện Công nghệ xạ hiếm đã nghiên cứu khả năng ứng dụng vật liệu nano oxit sắt từ của Việt Nam để hấp phụ urani và thori trong nước thải từ quá trình xử lý quặng urani [1]. - Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của pH, thời gian khuấy trộn và nồng độ urani trong dung dịch ban đầu đến 17 khả năng hấp phụ của vật liệu NiFe2O4, Fe3O4. - Vật liệu hấp phụ bentonit 1.3.1. - Các nghiên cứu về khả năng và điều kiện hấp phụ tối ưu của các vật liệu khoáng này đối với các chất phóng xạ chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam. - Các hydrocacbon chỉ hấp phụ ở bề mặt ngoài tinh thể MMT. - Đây cũng là điểm khác nhau giữa chất hấp phụ khác và bentonit. - Do đó, để nhận được một vật liệu MMT tối ưu (độ axit, độ hấp phụ. - Chất hấp phụ tồn tại lơ lửng trong dung dịch nhờ khuấy trộn hay lắc. - tại T = const Các đẳng nhiệt hấp phụ được biểu diễn bởi nhiều hệ thức toán học. - Từ phương pháp mẻ, người ta có thể xác định (lựa chọn) các vật liệu hấp phụ tối ưu (dung lượng hấp phụ lớn, tốc độ hấp phụ cao. - 26 Đối với các vật liệu như zeolit, than hoạt tính, silicagel người ta thường hay sử dụng phương pháp hấp phụ động. - để xác định điều kiện hấp phụ tối ưu và đánh giá khả năng hấp phụ urani (thori) của vật liệu. - Lượng ion urani (thori) được hấp phụ bởi bentonit biến tính (mg/g) được xác định từ sự chênh lệch nồng độ trước và sau hấp phụ. - m – khối lượng bentonit biến tính dùng để hấp phụ. - V – thể tích dung dịch hấp phụ (100ml). - Các nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ được thực hiện với các dung dịch có nồng độ ion urani (thori) ban đầu (C0) khác nhau ở cùng một điều kiện hấp phụ: lượng chất hấp phụ bentonit m (g), thời gian tiếp xúc t (giờ), pH xác định, nhiệt độ phòng và thể tích dung dịch V (ml). - Nhiệt hấp phụ là một hàm số logarit của θ (độ hấp phụ). - Phƣơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Nito (phương pháp BET) Nghiên cứu tính chất bề mặt và cấu trúc mao quản của vật liệu bentonit biến tính được thực hiện bằng phương pháp hấp phụ - khử hấp phụ N2 ở 77K. - Đó là phương pháp tiêu chuẩn trong nghiên cứu vật liệu hấp phụ hiên nay. - Các hóa chất sử dụng để pha chế dung dịch hấp phụ: UO2(NO3)2.6H2O (PA), Th(NO3)4.5H2O (PA. - Sấy khô ở 80 – 900C, nghiền mịn đến cỡ µm ta được Ben-H để chế tạo vật liệu hấp phụ. - Hạt được sấy khô ở 2000C trong khoảng thời gian 2 giờ và thu được vật liệu hấp phụ trên nền bentonite. - Các đặc điểm của vật liệu hấp phụ chế tạo được chỉ ra trong bảng 2.1 và hình 2.6: 38 Hình 2.7 . - Khảo sát quá trình hấp phụ 2.3.3.1. - Từ kết quả phân tích và xử lý số liệu thu được giá trị pH tối ưu cho quá trình hấp phụ trong khoảng thời gian t. - Khảo sát xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ của urani trên vật liệu bentonit biến tính Việc thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ của urani trong nước trên bentonit biến tính nhằm mục đích. - Xác định khả năng hấp phụ urani cực đại của vật liệu bentonit biến tính (theo Langmuir hoặc Freundlich. - Xác định ảnh hưởng của hàm lượng urani có trong dung dịch tới khả năng hấp phụ của vật liệu bentonit biến tính. - Khảo sát đánh giá khả năng hấp phụ thori trên vật liệu bentonit biến tính - Sử dụng muối Th(NO3)4.5H2O (PA), cân một lượng chính xác và hòa tan trong nước cất 2 lần, phân tích dung dịch vừa pha ta có nồng độ ion Th(IV) trong dung dịch là 2g/l. - Các số liệu được xử lý theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich để xác định xem phương trình đẳng nhiệt nào phản ảnh chính xác hơn quá trình hấp phụ urani và thori trên bentonit biến tính. - Đánh giá khả năng ứng dụng bentonit biến tính xử lý nƣớc thải của quá trình chế biến quặng urani Mục đích của thử nghiệm này là nhằm khảo sát khả năng hấp phụ các nguyên tố phóng xạ của vật liệu bentonit biến tính đối với nước thải của quá trình chế biến quặng urani. - Tiến hành hấp phụ các ion kim loại nặng và các nhân phóng xạ bằng vật liệu bentonit. - Đánh giá khả năng hấp phụ các kim loại nặng và các nguyên tố phóng xạ của bentonit biến tính và đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cho quá trình chế biến quặng urani. - Ảnh hƣởng của thời gian hấp phụ lên quá trình hấp phụ urani trên bentonit biến tính Nồng độ urani trong dung dịch trước và sau hấp phụ được xác định bằng phương pháp so màu (dựa vào đường chuẩn). - Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ U(VI) trên Ben-BT STT Thời gian lắc thực nghiệm tcb (giờ) Ce (mg/l) Hiệu suất. - Kết quả thực nghiệm cho thấy, bentonit biến tính là một chất hấp phụ tốt ion U(VI). - Quá trinh hấp phụ urani trên bentonit biến tính xảy ra nhanh và hấp phụ tăng khi thời gian hấp phụ tăng. - Chỉ sau 1 giờ hấp phụ đã đạt 76,2% giá trị bão hòa. - Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến quá trình hấp phụ U(VI) trên Ben-BT Chọn thời gian lắc là 4 giờ để tiếp tục khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ urani trên bentonit biến tính trong dung dịch. - Nghiên cứu ảnh hƣởng của pH lên quá trình hấp phụ urani trên bentonit biến tính Nồng độ urani trong dung dịch trước và sau hấp phụ được xác định bằng phương pháp so màu (dựa vào đường chuẩn). - Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ U(VI) trên Ben-BT STT pH Ce (mg/l) Hiệu suất. - Kết quả khảo sát cho thấy, pH ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hấp phụ U(VI) trên bentonit biến tính. - Sự biến đổi khả năng hấp phụ của bentonit biến tính đối với urani trong nghiên cứu này khá phù hợp với các kết quả đã được công bố của nhiều tác giả [11, 24]. - Chọn pH = 6 để tiếp tục tiến hành nghiên cứu thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ của urani trên vật liệu bentonit biến tính. - Nghiên cứu thiết lập đẳng nhiệt hấp phụ của urani trên vật liệu bentonit biến tính Nồng độ urani trong dung dịch trước và sau hấp phụ được xác định bằng phương pháp so màu (dựa vào đường chuẩn). - Khi C0 > 6 mg/l sự hấp phụ đã đạt tới mức bão hòa. - Đường cong hấp phụ được mô tả ở hình 3.3 47 Hình 3.3. - Dạng đồ thị hình 3.5 cũng tương tự như dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của urani trên bentonit Jordan [16]. - Tuy nhiên, đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir phù hợp tốt hơn với mô hình thí nghiệm (với hệ số tương hợp là R2 = 0,996) mô tả các số liệu thực nghiệm tốt hơn là phương trình đẳng nhiệt Freundlich (với hệ số tương hợp là R2 = 0,980). - nên sự hấp phụ ion urani trên bentonit thường tuân theo phương trình Freundlich. - Các tâm hấp phụ có năng lượng khác nhau: tâm điện tích. - Do đó, lớp hấp phụ là đơn lớp (không đặc khít). - Kết luận phần hấp phụ urani trên vật liệu bentonit. - Nghiên cứu hấp phụ urani trên bentonit ở tài liệu [24] (qmax = 1,2 mg/g) trong điều kiện: nồng độ urani trong dung dịch ban đầu C0 = 12 (mg/l), pH của dung dịch = 5. - Hấp phụ urani trên bentonit Jordan biến tính trong nghiên cứu [18] (qmax = 15 mg/g) ở điều kiện nồng độ ban đầu C0 = 2 mg/l. - Có lẽ do phương pháp biến tính khác nhau mà có sự khác nhau về dung lượng hấp phụ. - Nghiên cứu khả năng hấp phụ thori trên vật liệu bentonit biến tính Sử dụng các kết quả khảo sát với urani thu được ở trên để đánh giá khả năng hấp phụ thori trên bentonit biến tính. - Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ thori trên bentonit biến tính được trình bày ở bảng 3.4 và hình 3.6: Bảng 3.4. - Số liệu hấp phụ cân bằng của thori (IV) trên Ben-BT STT C0 (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g Hình 3.6. - Từ hình đó, ta có thể xác định được khả năng hấp phụ cực đại thori trên Ben-BT là: qmax = 16,4 (mg/g). - Đã khảo sát được ảnh hưởng của pH, thời gian hấp phụ đến quá trình hấp phụ U(VI) trên vật liệu bentonit biến tính trong hệ đơn ion. - Xây dựng được các đẳng nhiệt hấp phụ U(VI) và Th(IV) trong nước, từ đó xác định được dung lượng hấp phụ cực đại với U(VI) và Th(IV) trên bentonit biến tính lần lượt là: 10,1 (mg/g) và 16,4 (mg/g). - Thực nghiệm xử lý nước thải của quá trình chế biến quặng phóng xạ chứng tỏ rằng, vật liệu bentonit biến tính là chất hấp phụ hiệu quả để xử lý nước thải sinh ra từ quá trình chế biến quặng urani đảm bảo QCVN 40:2011/BTNMT. - Bùi Đăng Hạnh (2004), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion uranyl bằng zeolit A”, Tạp chí hóa học, Hà Nội
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt