ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
Đề tài:
NGHIÊN CỨU MỘT s ố NGUYÊN LIỆU T ự NHIÊN
DÙNG ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI
Mã số : QT - 99 - 08
Chủ đê tài : TS - Nguyễn Hoàng
Các cộng tác viên:
1. PGS - TS - Nguyễn Xuân Trung
2. CN - Lê Thị Phong
t ' . V v ' •• . • ■■■'■■ :
triỉh:::âv .’li'.i ■ ::.1'
I Ị Ị o . p r / Ì Ã : _
HÀ NỘI - 2002
BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỂ TÀI NGHIÊN cứu KHOA HỌC
MÃ SỐ: QT 99 - 08
a. Tên đề tài :
Nghiên cứu một số nguyên liệu tự nhiên dùng để xử lí nước và nước thải.
b. Chủ trì đề tà i: TS Nguyễn Hoàng
c. Các cán bộ tham gia:
PGS - TS - Nguyễn Xuân Trung
KS - Lê Thị Phong
d. Mục tiêu nội dung nghiên cứu của đề tà i:
• Mục tiêu :do nước và nước thải chứa nhiều nguyên tố có hại, nên có
nhiều tác giả nghiên cứu nhiều chất xử lí khác nhau. Tuy nhiên, đế tìm
được những chất xử lí nước thích hợp như nguyên liệu tự nhiên sẵn có,
không gây hại cho nước thì cần nghiên cứu cụ thể.
• Nội dung :
- Thăm dò khả năng xử lí của một số nguyên liệu sẵn có như
than, pyroluzit, Mn02 hoạt hoá
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ của các

for Wilier Ireatmenl process. Tills study is focused on the use of natural
adsorbent materials which arc available and harmless.
* Conlenls:
- '[Vsling (lie potential lor water treatment ol several available
materials such as: activated carbon, pyiolu/il and activated M nO,.
- Investigating llic Íactors lliat influence adsorption behaviors of
llicsc makTÌals,
- Producing manular activated M iiO t
- Testing the removal oi Fc and Mil clcmcnls by these materials ill
fille d wells of some households ill Hanoi.
c- Results ol llic project:
- Produced granular activated MnO-, lor water and waste waster
li ealincnl.
- Investigated the rapid and accuracy analytical m ethods lor Fe and
Mil ikierm iiKilion ol m ilicalcd and treated water.
- The I1CW materials arc used clTicicnllv to remove l c and M il in
water from drilled wells of Hanoi with household scale.
- Produced sonic simple Wilier IreaUnen devices to remove Fe and
Ml) (lull applied to Wilier purification ill households.
I. GIỚI THIỆU
Hiện nay, do khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển, các khu công nghiệp mọc
lên một nhiều nên lượng chất thải ngày một tăng. Nước thải của các ngành công
nghiệp làm cho nước bị o nhiễm nặng, có hại cho sức khoẻ con người. Vì vậy nước
cần được xử lí để làm giảm đến mức thấp nhất các chất độc hại trước khi đem dùng
hoặc thải ra môi trường. Vì vậy , việc nghiên cứu , tìm ra những nguyên liệu tự
nhiên , sấn có để xử lí nước là rất cần thiết . Ưu điểm của các chất này là giá thành
rẻ , có nhiều trong tự nhiên , không gây độc hại cho nước sau khi xử l í .
Trong công trình này , chúng tôi nghiên cứu thăm dò khả năng sử dụng các
nguyên liệu này để tạo ra các chất có khả năng xử lí hai ion kim loại phổ biến trong
sinh hoạt là Fe và Mn . Đặc biệt Mn2+ rất khó xử lí bằng phương pháp thông

quang với thuốc thử là o - phenantiolin .
F e1+ : + xác định bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử
thiioxxyanat.
M n2+: + nếu hàm lượng lớn , thì ổxi hoá lên M n02 bằng SịCV , sau
đó định lượng M n04 bằng trắc quang .
+ nếu hàm lượng nhỏ , trắc quang với thuốc thử
foocmanoxim .
I I . 2 . Điều chế chất xử lí - y _ Mn02 hoạt hoá
Từ quặng pyroluzit chuyển thành M n2+ theo phản ứng :
MnOn + H2c204 + 2H+ = M n2+ + 2CO, +H20
Chuyển M n2+ thành muối cacbonat :
Mn 2++ C O ; = MnCO, ị
Nung MnCƠỊ ở nhiệt độ 300 - 400° c khoáng 3 giờ . thu được M n02 hoạt
hoá, hiệu suất 60% .
III. KẾT QUẢ NGHIÊN cứu
m . 1 . Nghiên cứu khả năng hấp thụ của M nơ2 với M n2+ , trong
dung dịch .
m .1.1. Khảo sát sự hấp thụ của M n02 ở pH = 3 .
Để xem khả năng hấp thụ của M n02 ở pH = 3 như thế nào , chúng tôi đã tiến
hành thí nghiệm với 3 mẫu sau :
Mẫu 1 : lg MnOz + 14m lM n2+ 8 ,3 .1(T3 M
Mẫu 2 ; lg M nơ2 + 20m lM nz+ 8 ,3 .1 0 ‘3 M
Mẫu 3 : lg MnO, + 34m lM n2+ 8,3.10 3 M
Đưa về thể tích 20ml dung dịch , tạo mồi trường pH = 3 . Lấc 30 p hút, lọc .
Phân tích nước sau khi xử l í , kết quả trình bày ở bảng 1
Bàng ] - Khả năng hấp thụ của M n02 ở pH = 3
Mẫu
VMN 2+ ( m l) Lượng M n2+ ban
đầu (mg)
Lượng Mn sau xử

4 18,4 9,60
8,80
5 23 14,2
8,80
6 27,6
17,7
8,90
Như vậy , ở pH = 5 , khả năng hấp thụ của M n02 đã thể hiện và M n02 không
bị tan ra .
III . 1.3. Khảo sát sự hấp thụ của MnOz trong môi trường trung tính
, pH = 7
Tiến hành tưong tự với 6 mẫu có hàm lượng M n2+ ban đầu khác nhau . Kết
quả được trình bày ở bảng 3 .
Bảng 3 - Sự hấp thụ của M n02 ở pH = 7
Mẫu
Lượng M n2+ ban
đầu ( mg )
Lượng M n2+ sau
xử lí ( mg )
Lượng hấp thụ
( rng )
1
6,5
0,75 5,7
2
9,2
1,52 7,68
3
12 ,0
2,70 9,3

- pH= 12 điều chỉnh bằng lượng NaOH
- Lượng thuốc thử formaldoxim 3ml 4%/25ml
III.2.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định M n2+ thay đổi như trong bảng
4.Tiến hành đo mật độ quang của các mẫu trong điều kiện đã chọn.
Bảng 4. Mật độ quang D phụ thuộc nồng độ M n2+
VMn’+ 1,2.10 4 M
M n2+
mMn2+ ( mg )
D
0,25 1 ,2 0 .1 0
1,7
0,013
0,50
2,4.10
3,4
0,027
1 ,00
4,8.10
6 ,8
0,052
1,50
7,2.10 10,1
0,075
2 ,0 0
9,6.10
13,5
0,109
2,50
1,2 .1 0
16,9

Bột MnO, thu được , rửa sạch , nung trong lò đến 500° c thu được hạt hình
cầu có kích thước nhỏ « 50 nm
111.3.2. Nhiệt phân M nC03
Phân huỷ M nC 03 ở nhiệt độ 280 - 400 c trong lò nung :
MnCO, + - 0 2 — MnOo + c o ,
2
111.3.3. Tạo hạt M n02 dùng để xử lí nước :
Vật liệu lọc phù hợp cho việc xử lí Mn và Fe , Fe trong nước là hỗn hợp có
chứa 20 - 80% MnO., , và 15 - 80% chất kết dính .
Lấy 4 phần về khối lượng M n02 bột trộn với 10 phần chất kết dính , thêm vào
một lượng nước vừa đủ thành hỗn hợp ẩm , tạo hạt trộn trên máy tạo hạt sẽ thu được
những hạt có kích thước như ý muốn . Sau đó , rửa sạch , làm khô , đóng gói .
Hạt tạo ra phải đạt yêu cầu : không mất tính hoạt hoá của M n02 , có độ xốp
tố t, không bị biến dạng , không bị tan trong quá trình xử lí nước .
m .4. Xử lí M n2+ trong một sô nguồn nước ở Hà Nội bằng hạt M n02
hoạt hoá .
III.4.1. Lấy mẫu nước và xử lí mẫu :
ở một số vùng ở Hà Nội : Cầu Giấy, Bưởi, Thanh Xuân hàm lượng M n2+
trong nước giếng khoan ở các hộ gia đình khá lớn . Do đó việc xử lí M n2* là cần
thiết . Việc lấy mẫu nước được tiến hành như sau :
- Lấy mầu vào bình polietylen , được oxit hoá bằng một lít HNO3 đặc để tránh
hiện tượng hấp phụ các ion lên thành bình , đồng thời hoà tan các dạng keo và kết
tủa của Mangan.
in.4.2. Xác định M n2+ trước và sau khi xử lí mẫu :
Dùng phương pháp phân tích đã nêu ở mục III.2 để xác định hàm lượng M n2+
trước và sau khi xử lí nước bằng hạt Mn02.
III.4.3. Lắp đặt hệ thống xử lí M n2+ với qui mô hộ gia đình :
Qua thí nghệm và tính toán , có thể lắp đặt hệ thống xử lí Mn trong nước sinh
hoạt ( nước giếng khoan , nước máy ) trong gia đình theo mô hình sau :
Nước sạch

3,4
khoan)
Hoàng Hoa Thám ( 3,0
1,6
giếng khoan )
Thái Hà ( giếng khoan )
4,0
2 ,2
Sông Kim Ngưu
1,4
0 ,8
Hồ Ba Mẫu Vết
Vết
Lượng Mn2+ quá mức cho phép ở hầu hết các giếng khoan trong thành phố .
Các sông hồ ít Mn vì ở bề m ặ t, M ir+ tiếp xúc các tác nhân oxi hoá sẽ biến thành
Mn(OH)4 kết lắng .
Do vậy , việc xử lí Mn2+ trong nước giếng khoan là rất cần thiết .
III.5.2. Xử lí Mn2+ ở một số nước giếng khoan .
Đã tiến hành lắp đặt thiết bị đơn giản như đã mô tả ở mục III.4.3 ờ một số gia
đình sử dụng nước giếng khoan ở Hà Nội và cho kết quả tốt từ một đến hai nãm nay
. Hàm lượng Mn2+ sau khi xử lí còn rất thấp ( < 0,1 mg/1) .
Cụ thể được ghi ở bảng 6 .
Bảng 6 - Kết quả xử lí Mn2+ trong nước giếng khoan ở Hà Nội .
Giếng khoan ở
Hà Nội
Lượng M n02 nạp
cột
Hàm lượng Mn2+
trong nước chưa
xử lí

ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của M n0 2 và có thể tạo hạt ở nhiệt độ thường , ít
tốn kém . Đã triển khai dạng sản xuất nhỏ dạng vài tạ hạt M n02 dùng cho qui mô
xử lí nước ở gia đình .
4. Thử đưa hạt M nơ2 hoạt hoá vào cột xử lí nước ở hộ gia đình dùng nước giếng
khoan ở Hà N ộ i, cho kết quả khả quan , Hàm lượng Mn2+ sau khi qua cột xử l í ,
còn lại từ 0,06 - 0,08 mg/
1 , dưới giới hạn cho phép .
Thấy rằng , nếu cải tiến chất lượng hạt tốt hơn , ví dụ như phối trộn thêm một
số chất hấp phụ tự nhiên khác như chitin , chitồsan , than hoạt tính , các vật liệu
chất xenlulôzơ thì khả năng xử lí M rr+ , Fe3+ và một số ion kim loại nặng Ni2+,
Cu2+, Pb2+, Cr3 sẽ tốt hơn.
TÁI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Tứ Hiếu , Từ Vọng N g h i, Huỳnh Văn Trung : Phân tích nước . Nhà
xuất bản khoa học kĩ thuật Hà Nội - 1986 .
2. Tiẽu chuẩn môi trường Việt Nam . TCVN 5944 - 1995 .
3. Tanabe , isao , yshiyama . Japan
Manganese dioxide - Chemical apstracts - Vol 84 - 1976 - 47140V .
4. Nicholso , Keith , eley , Mark
Geochemistry of manganese oxxides ; metal adsorption in fresh
water and marine evironments - Chemical Abstracts - Vol -126 -
1997 -1 4 634Id .
5. Gaodeng Xuexiao , Huaxue Xuebao . Synthesis of nanocrystalline Y -M n02
by hydrothermal method and characterzation - Chemical Abstracts - Vo]
127-1997 .
6 . Removal of ion and manganese from well water - Chemical Abstracts - Vol
8 4 - 1976.
7. Filter materials for removing iron and manganese from waters - Chemical
Abstracts - Vol 84 -1976 .
DẠI IIỌC QUỐC (;iA HẢ NỘI
TUƯỜm; DẠI IIỌC KllOA HỌC T ự NHJftN

Trong đó: - Từ ngàn sách nhà nước:
- Kinh phí của trường:
- Vay tín dụng:
- Vốn tự có
- Thu hồi:
Thời gian nghiên cứu: 1 năm
Thời gian bắt đầu : 1/1999
Thờỉ gian kết thúc: 12/1999
Tên các cán bộ phối hợp nghiên cứu:
PGS - TS - Nguyễn Xuân Trung
CN - Lê Thị Phong
Số đăng kí đề tài
Số chứng nhận đăng kỷ
Bảo mật:
a.Phổ biến rộng rãi
Ngày:
Kết quả nghiên cứu:
b.Phổ biến han chế
c.Bảo mật
Tóm tắt kết quả nghiên cứu:
- Đã chế tạo được chất xử lí nước dưới dạng hạt
- Tiến hành nghiên cứu phương pháp phân tích Fe, M n, nhanh, chính xác
để đánh giá chất lượng nước trước và sau khi xử lí
- Tách loại Fe, Mn có hiệu quả ở một số giếng khoan ở Hà Nội với qui mô gia
đình
- Đã chế tạo các thiết bị đơn giản để xử lí Fe, Mn dùng trong gia đình.
Kiến nghị về qui mô và đối tượng áp dụng nghiên cứu:
Có thể triển khai đề tài ở qui mô lớn hơn nhằm chế tạo lượng lớn hạt xử lí
nước dùng cho các vùng nhiễm Fe, Mn lớn trong nước, ngoài phạm vi Hà Nội,
nếu có kinh phí.