Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu hydroxit lớp kép (LDHs) nhằm xử lý và thu hồi phốt phát từ một số nguồn thải chứa phốt phát

Abstract

Vật liệu hydroxit lớp kép Mg/Al và Zn/Al dễ dàng tổng hợp thành công bằng cách kết tủa hỗn hợp muối nitrat của cặp kim loại hóa trị II và hóa trị III tương ứng trong môi trường muối Na2CO3 hoặc K2CO3 để tạo lớp anion CO3 2- đan xen trong cấu trúc lớp kép. Quá trình đồng kết tủa được thực hiện bằng NaOH và duy trì ở pH = 10±0,5 ở nhiệt độ 65oC trong 2,5 giờ. Kết tủa tạo thành màu trắng, kích thước đồng đều. Quy trình tổng hợp đơn giản, dễ dàng thay đổi tỉ lệ M2+:M3+ cũng như lớp anion đan xen. Vật liệu LDH Mg/Al và Zn/Al sẽ chuyển hoàn toàn thành LDO ở nhiệt độ nung 600oC và 400oC. Quá trình hấp phụ phốt phát trên hydroxit lớp kép thuận lợi, thời gian đạt cân bằng hấp phụ nhanh (sau 4 giờ đối với hệ Mg-Al và 2 giờ đối với hệ Zn-Al), pH tối ưu của quá trình hấp phụ là từ 4-6. Dung lượng hấp phụ cực đại đạt 62,89 mg/g đối với vật liệu Mg-Al nung ở 600oC và 78,74 mg/g đối với vật liệu Zn-Al nung ở 200oC. Vật liệu dễ dàng giải hấp gần như hoàn toàn bằng dung dịch NaOH 0,3M hoặc NH4OH 1,0M. Mức độ ảnh hưởng của một số anion lần lượt là Cl‒ < NO3 ‒ < SO4 2‒ < CO3 2‒ . Quá trình hấp phụ theo nhiều cơ chế khác nhau như sự trao đổi ion, trao đổi phối tử và tương tác tĩnh điện, trong đó trao đổi ion là cơ chế chính. Vật liệu LDH chế tạo được có khả năng thu hồi phốt phát trên 83,8% trong nước thải chăn nuôi sau biogas có nồng độ phốt phát 111,76 mg/L, gần 81% khi nồng độ phốt phát trong dịch chiết bùn thải là 48,92 mg/L và đạt 98,3% khi nồng độ phốt phát là 23,46 mg/L. Quy trình hấp phụ, thu hồi phốt phát trong nước thải và bùn thải đều đơn giản, dễ tiến hành