Nghiên cứu chế tạo màng phủ hỗn hợp oxit thiếc và antimon trên nền thép hợp kim cao và khả năng ứng dụng1046

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HUỲNH THU SƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG PHỦ HỖN HỢP OXIT THIẾC VÀ ANTIMON TRÊN NỀN THÉP HỢP KIM CAO VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 9520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HỐ HỌC Hà Nội - 2018 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS La Thế Vinh GS TSKH La Văn Bình Phn bin 1: PGS Phạm Đức Roãn Phn bin 2: PGS Bùi Duy Cam Phn bin 3: PGS Đỗ Ngọc Liên Luận án bo v trước Hội đng đánh giá luận án Tiến sĩ cp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hi: 14 00 ngày 27 tháng năm 2018 Có th tìm hiu luận án thư vin: Thư vin Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư Vin Quốc gia Vit Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Huỳnh Thu Sƣơng, La Văn Bình, La Thế Vinh, Trần Thị Hiền (2016) Ảnh hưởng q trình tạo màng đến số tính chất thép hợp kim cao Tạp chí Hóa học, số 54 (5e1,2), pp 318322 Huỳnh Thu Sƣơng, La Văn Bình, La Thế Vinh, Trần Thị Hiền (2017) Ảnh hưởng chế độ tạo màng đến cấu trúc tính chất thép hợp kim cao phủ hỗn hợp oxit SnO 2-Sb2O3 Tạp chí Hóa học, số 55(2e), pp 55-59 Huỳnh Thu Sƣơng, La Văn Bình, La Thế Vinh, Trần Thị Hiền (2017) Ảnh hưởng nhiệt độ ủ nhiệt đến cấu trúc tính chất lớp màng phủ hỗn hợp oxit thép hợp kim cao Tạp chí Hóa học, số 55 (3e12), pp 184-188 Huỳnh Thu Sƣơng, La Văn Bình, La Thế Vinh, Trần Thị Hiền (2017) Ảnh hưởng trình xử lý nhiệt đến cấu trúc tính chất lớp màng phủ hỗn hợp oxit thép hợp kim cao phủ hỗn hợp oxit SnO 2-Sb2O3 Tạp chí Hóa học, số 55(3e12), pp 273-277 Huynh Thu Suong , Dang Trung Dung, Bui Thi Thanh Huyen, La The Vinh (2017) Study on highly alloyed steel anode coated by mixed metal oxides SnO2-Sb 2O3 thin film and application in wastewater treatment Vietnam Journal of Science and Technology, Vol 55, № 5B, pp 132-139 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong năm gần ngành công nghệ dệt may có bước tiến phát triển mạnh mẽ số ngành khả cạnh tranh với quốc gia khác Tuy nhiên theo thống kê có nhà máy dệt nhuộm lớn có hệ thống xử lý nước thải Rất nhiều làng nghề, sở sản xuất nhỏ chưa có hệ thống thu gom, xử lý nước thải gây ô nhiễm môi trường trình sản xuất, làm ảnh hưởng lớn đến nguồn nước mặt, môi trường đời sống người dân Nước thải phát sinh từ trình dệt nhuộm thường chứa hàm lượng cao chất hữu cơ, thuốc nhuộm, chất hoạt tính bề mặt phụ gia Các chất thải mồi trường làm giảm nồng độ oxy hòa tan nước, ảnh hưởng đến trình hơ hấp lồi động vật thủy sinh; gây mùi hôi thối, làm mỹ quan môi trường Đặc biệt thành phần thuốc nhuộm có chất mơi trường kỵ khí bị khử tạo thành vòng amin thơm, loại chất độc gây ung thư biến dị cho người động vật Đối với nước thải dêt nhuộm, sử dụng phương pháp truyền thống để xử lý phương pháp sinh học, hóa học, hấp phụ hayphương pháp kết hợp chúng khơng có hiệu khó phân hủy triệt để chất hữu có phân tử lượng lớn với cấu trúc nhiều vịng thơm hay chuyển từ trạng thái nhiễm sang trạng thái ô nhiễm khác… Ứng dụng công nghệ điện hóa để xử lý nước thải dệt nhuộm nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu có nhiều ưu điểm như: xử lý hiệu chất màu hữu cơ, phạm vi áp dụng rộng, thiết bị đơn giản gọn nhẹ, điều khiển dịng điện nên dễ tự động hóa; sản phẩm phụ, bã thải sau q trình xử lý; nước thải sau xử lý tái sử dụng trình sản xuất Các vật liệu thường dùng để chế tạo điện cực anot sắt, thép, chì, titan, graphit Mỗi loại vật liệu có hạn chế định Sắt, thép, nhơm có độ hịa tan lớn; chì hợp kim chì độc hại trình chế tạo sử dụng, titan có giá thành cao… Vì lĩnh vực nghiên cứu phương pháp điện hóa xử lý nước thải cơng nghiệp người ta thường sử dụng anot trơ dựa sở hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp, vật liệu vừa có khả dẫn điện vừa có độ bền hóa học điện hóa cao, độc với môi trường Điện cực thép hợp kim cao vật liệu có độ bền cơ, bền hóa cao, khả dẫn điện tốt Nếu phủ màng hỗn hợp oxit SnO 2-Sb2O3, vật liệu trở thành điện cực anot trơ ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp với giá thành thấp màng hỗn hợp SnO 2-Sb2O3 phủ titan Ngoài ra, có cơng trình nghiên cứu ứng dụng vật liệu thép hợp kim cao (đặc biệt thép hợp kim cao phủ màng hỗn hợp SnO 2-Sb 2O3) làm điện cực anot xử lý nước thải Vì lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo màng phủ hỗn hợp oxit thiếc antimon thép hợp kim cao khả ứng dụng” Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu trình tạo màng đơn đa oxit thép hợp kim cao nhằm chế tạo điện cực anot trơ khảo sát cac yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc tính chất màng - Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền anot thép hợp kim cao có phủ hỗn hợp oxit kim loại - Khảo sát khả ứng dụng vật liệu điện cực xử lý chất màu, nước thải dệt nhuộm Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án: Luận án khảo sát ảnh hưởng thông số nhiệt độ nhúng phủ, thời gian nhúng phủ, thời gian ủ nhiệt, nhiệt độ ủ nhiệt, chế độ tạo màng đến hình thái, cấu trúc, khả liên kết màng với nền, độ dẫn màng Ngoài luận án cịn nghiên cứu số tính chất đặc trưng điện cực bước đầu thử nghiệm xử lý chất màu, nước thải dệt nhuộm Các kết nghiên cứu luận án số liệu mới, có giá trị mặt lý luận thực tiễn Luận án đóng góp kiến thức vào sở liệu khoa học lĩnh vực nghiên cứu vật liệu anot trơ dùng xử lý môi trường Luận án có tính thực tiễn cao ứng dụng nguồn vật liệu nước tự sản xuất để chế tạo vật liệu anot dùng xử lý mơi trường phương pháp điện hóa, phù hợp với xu hướng phát triển xanh, giới nói chung Việt Nam nói riêng Điểm luận án: - Đã nghiên cứu, chế tạo màng hỗn hợp oxit SnO Sb2O3 thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti làm điện cực anot phương pháp nhúng phủ - nhiệt phân từ dung dịch SnCl SbCl3 môi trường isopropanol HCl Kết nghiên cứu chưa tác giả khác công bố tài liệu phương tiện thông tin đại chúng - Đã lựa chọn chế độ, điều kiện tạo màng hỗn hợp oxit SnO Sb2O3 thích hợp thép hợp kim Cr18Ni12Ti Màng phủ không xuất hiện tượng bùn khô (crack-mud), có độ dẫn điện cao, bền cơ, bền hóa, bền điện hóa, bám dính tốt thép, đáp ứng yêu cầu làm vật liệu anot xử lý mơi trường phương pháp oxi hóa điện hóa - Đã thử nghiệm vật liệu anot phủ màng hỗn hợp oxit SnO 2-Sb2O3 xử lý chất màu Rhodamin B nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc phương pháp oxi hóa điện hóa Kết cho thấy vật liệu xử lý tốt chất màu Rhodamin B (hiệu suất tách màu đạt 90%, giảm 94% độ màu sau 40 phút), hàm lượng TOC giảm xuống mức cho phép nước mặt.Với nước thải làng nghề Vạn Phúc, sử dụng vật liệu tách 92,46% chất màu, giảm 96,7% độ màu hiệu suất xử lý COD đạt 98% sau 50 phút điện phân Nước thải sau xử lý đạt yêu cầu tiêu màu sắc, COD để thải môi trường theo QCVN 13:2015 Cấu trúc luận án: Luận án gồm 114 trang với phần: Mở đầu (03 trang); Chương - Tổng quan (36 trang); Chương - Thực nghiệm phương pháp nghiên cứu (11 trang); Chương - Kết thảo luận (63 trang); Kết luận (01 trang); Tài liệu tham khảo (168 tài liệu); Danh mục cơng trình cơng bố luận án (05 cơng trình); Luận án có 33 bảng, 86 hình vẽ đồ thị CHƢƠNG TỔNG QUAN - Sơ lược vật liệu điện cực anot dùng kỹ thuật điện hóa Các phương pháp chế tạo màng phủ vật liệu anot Vật liệu điện cực thép hợp kim cao Tình hình nghiên cứu nước Tổng quan nước thải dệt nhuộm xử lý nước thải phương pháp điện hóa CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thiết bị dụng cụ, hóa chất vật liệu Mẫu nghiên cứu: thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti hình trụ có đường kính mm Dung dịch tạo màng với gồm SnCl 4, SbCl3, HCl isopropanol Mẫu nghiên cứu: thép hợp kim cao hình trụ đường kính mm dạng có kích thước 100mmx25mmx5 mm 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu Nhiễu xạ tia X (XRD), Hiển vi điện tử quét (SEM), phổ tán xạ lượng tia X (EDX), hiển vi quang học; Potentiodynamic (đo đường cong phân cực, quét vòng CV), đánh giá độ bền điện cực phương pháp gia tốc, quét với mật độ dòng cao, đo điện mạch hở theo thời gian; Độ cứng Vicker, phương pháp đo độ cứng bốn mũi dò, xác định độ bám dính, phổ tử ngoại khả kiến 2.3 Điều kiện, chế độ thí nghiệm Nhiệt độ nhúng phủ: 25-90 oC; Thời gian nhúng phủ: – 30 phút; Nhiệt độ ủ nhiệt: 100oC – 600 oC; Thời gian ủ nhiệt: 1h – 7h; pH dung dịch: 0,7 1,5 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu tạo màng đơn oxit SnO thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti Thép hợp kim cao nhúng phủ tạo màng dung dịch chứa 172 g/L SnCl4, HCl, isopropanol có độ pH 1; phân hủy nhiệt 450 oC Chụp hình thái cấu trúc bề mặt, kết trình bày hình 3.1 a b c d Hình 3.1 Hình thái cấu trúc bề mặt thép hợp kim cao trước sau tạo màng Hình 3.1 cho thấy sau nhúng bề mặt thép hợp kim cao vào dung dịch, bề mặt xuất lớp màng phủ đồng sít đặc Ở độ phân giải 10.000 lần, lớp màng phủ quan sát mịn, đồng đều, có xuất số vết vi nứt với độ rộng lớn khoảng 0,5 µm bề mặt Kết cho thấy màng oxit SnO phủ bề mặt thép hợp kim cao không bị tượng crack-mud số tài liệu công bố Kết chụp kim tương bề mặt mặt cắt ngang mẫu thép hợp kim cao sau lần nhúng phủ (hình 3.2) cho thấy có vết lõm bề mặt mẫu không sâu tương đối đồng bề mặt Điều chứng tỏ có phản ứng dung dịch tạo màng với thép hợp kim cao Nền thép Kim tương bề mặt Mặt cắt đứng mẫu sau nhúng phủ Hình 3.2 Ảnh kim tương bề mặt mặt cắt ngang mẫu thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti sau lần nhúng phủ (độ phóng đại 200 lần) Tiến hành xác định cấu trúc màng phủ phương pháp nhiễu xạ tia X (hình 3.3) Kết cho thấy màng có pha tinh thể SnO2 với đỉnh nhiễu xạ vị trí 2θ = 26,59o ; 33,88o 52,78o, tương ứng với mặt họ (110), (101) (211) Trong đỉnh (110) có cường độ lớn Các pic xuất không mạnh SnO2 xuất tinh thể dạng tứ phương với hệ số = 0,387956 (radian), Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X bước sóng = 1,5405, kích thước tinh thể màng SnO2 thép hợp kim cao trung bình 3,9 nm Đo điện trở suất độ cứng HV vật liệu thép hợp kim cao trước sau phủ màng, kết trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Tính chất lý màng đơn oxit SnO thép hợp kim cao M ẫu Thép hợp kim Cr18Ni12Ti Điện trở suất ( cm) 5,4.10-7 Độ cứng HV (KG/mm2) 239 2,2.10 289 Thép tạo màng đơn oxit SnO Kết đo bảng 3.1 cho thấy phủ màng SnO thép hợp kim cao, màng phủ có độ dẫn tương đối nhỏ, độ cứng vật liệu tăng lên Như vậy, dung dịch tạo màng có SnCl 4, HCl isopropanol màng hình thành thép hợp kim cao có tinh thể với cấu trúc dạng tứ diện rutile Tuy nhiên, kích thước tinh thể khơng lớn độ dẫn điện màng không cao 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng việc bổ sung SbCl đến trình tạo màng hỗn hợp oxit thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng phủ tới hình thái cấu trúc tính chất màng dung dịch tạo màng chứa 10g/l SbCl 3.2.1.1 Ảnh hưởng đến hình thái cấu trúc bề mặt độ sâu chân bám màng o 25 C 50oC 90oC Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng phủ đến hình thái cấu trúc bề mặt màng phủ thép hợp kim cao (độ phóng đại 200 1.000 lần) Từ hình 3.4 cho thấy nhúng phủ tạo màng 25 oC, nung 450oC thời gian giờ: bề mặt màng xốp đồng Khi tăng nhiệt độ nhúng phủ lên 50 oC, bề mặt màng phẳng Tuy nhiên, nhúng phủ tạo màng 90 oC, bề mặt màng bắt đầu xuất vết lõm sâu Điều tăng nhiệt độ nhúng phủ, tốc độ phá vỡ cấu trúc q trình ăn mịn tăng nên vết lõm ăn mòn bề mặt sâu Tiến hành chụp kim tương bề mặt mặt cắt đứng để xác định cấu trúc liên kết màng nền, kết trình bày hình 3.5 Nền thép Nền thép Nền thép Hình 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng phủ tới bề mặt (a) cấu trúc liên kết màng thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti (độ phóng đại 200 lần) a 25 oC b 50o c 90o C Từ hình 3.5 bảng 3.2 cho thấy Bảng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng phủ dung dịch tạo màng nhúng phủ đến chiều cao chân bám 25oC, bề mặt gần không thay đổi Nhiệt độ nhúng Chiều cao o (chiều cao chân bám đạt 2,1 µm) phủ ( C) chân bám (µm) Nhưng tăng nhiệt độ nhúng phủ lên 25 2,1 o o 50 C 90 C bề mặt thay đổi rõ rệt, 50 3,5 đặc biệt nhiệt độ nhúng phủ 90oC Ở 90 5,8 nhiệt độ bề mặt xuất vết lõm sâu (5,8 µm) đồng bề mặt ăn mòn dung dịch tạo màng với Như nhiệt độ nhúng phủ cao, độ sâu chân bám lớn (độ bám dính màng với tăng) 3.2.1.2 Ảnh hưởng tới tính chất màng hỗn hợp oxit thép hợp kim cao a Ảnh hưởng tới tính chất lý: Tiến hành đo độ cứng màng Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng nhúng phủ nhiệt độ khác phủ tới độ cứng màng (bảng 3.3) cho thấy độ cứng màng Nhiệt độ Độ cứng hỗn hợp oxit thép hợp kim tăng o nhúng phủ ( C) (KG/mm2) tăng nhiệt độ nhúng phủ Giá trị độ 25 128 cứng nhúng phủ 90 oC cao gấp 50 300 lần so với nhúng phủ 25 oC độ cứng màng đạt giá tr ị cao 375 90 375 KG/mm , điện trở riêng màng đạt 44,399 mm2/m Như nhúng phủ dung dịch có bổ sung 10 g/L SbCl3, điện trở màng giảm đáng kể nhúng phủ dung dịch chứa SnCl b Ảnh hưởng tới độ bền điện hóa Kết đo điện ổn định màng phủ 25oC, 50 oC 90 oC (hình 3.6) cho thấy mẫu nhúng phủ dung dịch có nhiệt độ 25oC 50oC có điện ổn định âm Với mẫu nhúng phủ 90oC, điện ổn định, dương nhiều so với mẫu nhúng phủ 25oC 50o C Ban đầu điện ổn định khoảng +90 mV, sau giảm dần giá trị gần Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nhúng phủ đến điện ổn định màng phủ mV thay đổi không đáng kể dung dịch NaCl 3,5% suốt trình đo lớp màng hình thành phủ kín bề mặt liên kết màng tốt so với 25 oC 50 oC Như vậy, nhiệt độ nhúng phủ có ảnh hưởng lớn tới hình thái bề mặt, khả liên kết màng nền, độ dẫn điện mà độ bền điện hóa màng 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian nhúng phủ tới cấu trúc độ bền màng bổ sung 10g/l SnCl dung dịch tạo màng chứa 162g/l SnCl 3.2.2.1 Ảnh hưởng tới hình thái bề mặt màng Tiến hành nhúng phủ tạo màng mẫu tạo màng 90 oC, nung 450oC với thời gian nhúng phủ thay đổi từ phút đến 30 phút Kết chụp SEM trình bày hình 3.7 phút 15 phút 30 phút Hình 3.7 Ảnh hưởng thời gian nhúng phủ tới hình thái bề mặt màng Kết hình 3.7 cho thấy thời gian nhúng phủ có ảnh hưởng nhiều tới hình thái cấu trúc lớp màng Thời gian nhúng phủ lâu bề mặt xuất vết lõm sâu rộng nhúng phủ Fe, Ni, Cr thép chuyển thành Fe2+, Ni2+ Cr2+ Thời gian phản ứng lâu bề mặt bị phá vỡ nhiều (ăn mòn diễn mạnh) Trong khoảng thời gian nhúng phủ từ - 30 phút, nhúng phủ phút có bề mặt màng tương đối đồng đều, vết lõm không sâu đảm bảo cho màng bám tốt Do bề mặt nhúng phủ 30 phút gồ ghề, không đảm bảo độ bền cơ, bền hóa, bền điện hóa nên hình thái kim tương bề mặt nghiên cứu sâu với mẫu có thời gian nhúng phủ từ phút đến 15 phút Kết trình bày hình 3.8a,b phút phút phút 15 phút Hình 3.8a Ảnh hưởng thời gian nhúng phủ tới bề mặt kim tương thép HKC giờ, điện ổn định dương nhiều so với mẫu ban đầu có xu hướng chuyển phía âm Mẫu nung giờ, ban đầu điện ổn định âm sau ổn định dương so với mẫu nung Điện ăn mịn dương mẫu bền Như vậy, mẫu nung cho độ bền tốt mẫu khác Hình 3.14 Ảnh hưởng thời gian nung đến điện ổn định màng b Ảnh hưởng tới đường cong phân cực thép hợp kim cao có phủ màng Mẫu ban đầu mẫu sau xử lý nhiệt 450 oC đo đường cong phân cực dung dịch NaCl 3,5 % (Hình 3.15) Kết đo cho thấy dịng điện mẫu ban đầu thấp, có xu hướng tăng dần tăng điện không ổn định đến khoảng 1,3 V Ở khoảng 1,5 V điện mẫu gần trùng với mẫu nung Hai mẫu ủ nhiệt có điện bắt đầu thụ động nhỏ (0,15 V) khoảng thụ Hình 3.15 Ảnh hưởng thời gian nung động lớn Để làm rõ khả đến đường cong phân cực thép hợp kim chống ăn mòn mẫu xử lý cao Cr18Ni12Ti mẫu sau ủ nhiệt dung dịch NaCl 3,5 % nhiệt ủ 450oC giờ, thông số điện hóa xác định phương pháp ngoại suy Tafel đường cong phân cực (Bảng 3.6) Kết cho thấy tăng thời gian nung dịng điện ic giảm điện trở phân cực Rp tăng lên, nhiên giá trị thay đổi không nhiều Bảng 3.6 Các thơng số điện hóa ngoại suy từ đường cong phân cực Thời gian xử lý ủ nhiệt iC (µA/cm2) Điện trở phân cực Rp ( cm2 ) Mẫu ban đầu giờ 0,301 0,224 0,128 370,52 380,03 895,02 Như nung giờ, mẫu có độ bền tốt hẳn so với mẫu ban đầu mẫu nung 3.2.4 Ảnh hƣởng phƣơng pháp tạo màng đến cấu trúc tính chất lớp màng phủ thép hợp kim cao Tiến hành khảo sát cấu trúc tính chất mẫu tạo màng theo phương pháp (rửa mẫu sau lần nung nước cất, sấy khô 70 oC 15 phút quay lại nhúng phủ) Kết trình bày sau: 11 3.2.4.1 Ảnh hưởng đến cấu trúc lớp màng phủ thép hợp kim ca b a Hình 3.16 Hình thái cấu trúc bề mặt màng khơng rửa (a) có rửa (b) sau lần nhúng phủ (độ phóng đại 1000 lần) Kết chụp SEM mẫu nung 450 oC, thời gian nung cho thấy bề mặt màng mẫu chế tạo theo phương pháp có liên kết dải đồng sít chặt so với mẫu chế tạo theo phương pháp Điều tiến hành rửa bề mặt màng sau lần ủ nhiệt loại bỏ chất tạo màng dư chưa bị phân hủy khỏi lớp màng, bề mặt trước lần rửa Hình 3.17 cho thấy cường độ pic độ rộng pic hai phương pháp tạo màng có thay đổi, hai mẫu xuất pic đặc trưng màng oxit SnO2 – Sb2O tương ứng với góc 2θ 270, 34 0, 500 , 520 SnO2 , Sb2O3 xuất tinh thể tương ứng dạng cấu trúc tứ diện hình thoi Như vậy, phương pháp tạo màng ảnh hưởng tới cấu trúc tinh thể màng thép hợp Hình 3.17 XRD màng nhúng kim cao Do hàm lượng SbCl3 cho vào phủ chế độ khơng rửa (a) có rửa (b) dung dịch tạo màng nên cường độ pic Sb2O3 giản đồ nhiễu xạ tia X nhỏ để xác định thơng số tính tốn kích thước tinh thể theo phương trình Scherer T phổ nhiễu xạ XRD tính kích thước tinh thể mẫu khơng r ửa nhỏ mẫu có r ửa (4,7 nm 6,5 nm) 3.2.4.2 Ảnh hưởng đến độ dày màng phủ thép hợp kim cao a b Hình 3.18 Hình ảnh mặt cắt ngang mẫu không rửa (a) mẫu có rửa (b) sau lần nhúng phủ (độ phóng đại 1000 lần) 12 Tiến hành tạo màng theo hai phương pháp chụp hình thái mặt cắt ngang Kết hình 3.18 cho thấy, độ dày màng sau lần nhúng phủ phương pháp tạo màng có khác Với mẫu tạo màng theo phương pháp 1, độ dày màng 61,7 µm với số lần nhúng phủ tạo màng theo phương pháp độ dày màng giảm xuống cịn 44,6 µm có phần đặc sít Như tạo màng màng theo phương pháp 2, cấu trúc màng thay đổi, độ dày màng giảm xuống 3.2.4.3 Ảnh hưởng chế độ tạo màng đến thành phần hóa học màng phủ Các mẫu sau tạo màng theo hai phương pháp chụp Phổ tán xạ lượng EDS Kết hình 3.19 hình 3.20 Hình 3.20 Kết đo EDS mẫu có rửa sau nung Hình 3.19 Kết đo EDS mẫu khơng rửa sau nung Từ kết phân tích EDS cho thấy, thành phần hóa học nguyên tố màng thay đổi thay đổi chế độ tạo màng Thành phần bề mặt màng chế tạo theo phương pháp có xuất Sn với khối lượng tương đối lớn so với trình tạo màng theo phương pháp 1, thành phần nguyên tố khác, đặc biệt Cl hai chế độ nghiên cứu khác lớn Điều làm cho màng sản phẩm theo phương pháp có độ dày mỏng đặc sít Vì mẫu rửa sau ủ nhiệt loại bỏ tạp chất tồn dư lớp màng 3.2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ nhiệt đến hình thái, cấu trúc tính chất màng phủ hỗn hợp oxit thép hợp kim cao 3.2.5.1 Ảnh hưởng đến hình thái cấu trúc màng phủ Để nghiên cứu ảnh hưởng chụp hiển vi điện tử quét với mẫu sau lần nhúng phủ với nhiệt độ nung lần cuối thay đổi từ 100 o C đến 600oC, thời gian nung Kết hình 3.21 100oC 300oC 450 oC 600 oC Hình 3.21 Hình thái bề mặt màng phủ nhiệt độ nung khác 13 Kết chụp cho thấy nhiệt độ nung có ảnh hưởng lớn đến hình thái cấu trúc bề mặt lớp màng Với mẫu xử lý nhiệt 100o C, màng có cấu trúc xốp, lớp phủ hình thành rãnh, kẽ trình nước vật lý Ở nhiệt độ nung 300oC, cấu trúc bề mặt màng mịn đỡ xốp xử lý nhiệt 100oC Khi nung mẫu 450oC, màng đồng sít chặt Nhưng nâng nhiệt độ nung lên 600oC, cấu trúc bề mặt màng thay đổi nhiều, bề mặt xuất hạt có cấu trúc hình cầu Hình 3.22 XRD màng hỗn hợp oxit nhiệt độ ủ nhiệt khác Hình 3.23 Giản đồ nhiễu xạ tia X màng phủ xử lý nhiệt 100oC o Kết phân tích XRD (hình 3.22, 3.23) cho thấy xử lý nhiệt 100 C 300oC, màng có cấu trúc vơ định hình Khi tăng nhiệt độ nung lên đến 450 oC, xuất pic đặc trưng SnO Sb2O3 Ở nhiệt độ nung 600 oC, ngồi pic đặc trưng SnO2 cịn xuất tinh thể Fe 2O3 Fe3O4 Điều chứng tỏ ngồi q trình hình thành màng hỗn hợp oxit SnO 2-Sb2O3 cịn có phá hủy dung dịch tạo màng dẫn đến hình thành oxit sắt Tinh thể SnO dạng tứ diện xuất nung khoảng 450 oC Khi nâng nhiệt độ nung lên 600oC, SnO2 dạng vơ định hình, có xuất thêm tinh thể Fe2 O3 Fe 3O4 dạng mặt thoi lập phương chứng tỏ nhiệt độ này, bị phân hủy tạo thành oxit sắt Kết phân tích EDS mẫu ủ nhiệt thay đổi từ 100 o C đến 600oC (hình 3.24) cho thấy có thay đổi rõ thành phần nguyên tố màng tăng nhiệt độ ủ nhiệt từ 300 đến 600o C Khi tăng nhiệt độ ủ nhiệt từ 300oC lên 450oC, hàm lượng Sn O gần không thay đổi, hàm lượng Sb tăng lên hàm lượng Fe giảm xuống Nhưng tăng nhiệt độ ủ nhiệt lên 600o C, hàm lượng Fe tăng nhẹ, Sb giảm nhẹ O Sn thayđổi mạnh Sn giảm từ 50,17% xuống Hình 3.24 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ nhiệt 14,57%; O tăng từ 22,12% lên 64,20% tới thành phần nguyên tố màng Kết phù hợp với nghiên 14 cứu 600oC không xuất tinh thể SnO mà xuất tinh thể oxit sắt Fe2O3 Fe3O4 Như vậy, nhiệt độ nung có ảnh hưởng lớn đến hình thái bề mặt màng, cấu trúc tinh thể, kích thước tinh thể thành phần lớp màng hỗn hợp oxit.Cấu trúc tinh thể màng tạo tốt khoảng 450oC 3.2.5.2 Ảnh hưởng đến độ bền màng phủ hỗn hợp oxit thép hợp kim cao Kết đo điện ăn mòn màng với thời gian nung khác (hình 3.25) cho thấy điện ổn định hai mẫu nung 100o C 600oC giảm nhanh giá trị âm sau xuống cịn gần -180 mV, sau điện thay đổi không đáng kể suốt thời gian 60 Với mẫu nung 300o C, điện ban đầu dương Hình 3.25 Ảnh hưởng thời gian nung thấp so với mẫu xử lý nhiệt đến điện ổn định thép hợp kim cao 100o C Tuy nhiên sau điện dung dịch NaCl 3,5% màng dương ổn định 30 đầu giảm dần có xu hướng dịch chuyển phía âm, đạt khoảng -10mV sau 50 đo Ở nhiệt độ nung này, mẫu có điện khơng ổn định, thay đổi nhiều theo thời gian Với mẫu nung 450oC, điện ổn định ban đầu khoảng 45 mV sau giảm khơng đáng kể có xu hướng chuyển dịch phía dương ổn định khoảng 40 mV suốt trình đo tới 60 Như nhiệt độ ủ nhiệt có ảnh hưởng lớn tới hình thái bề mặt, cấu trúc, thành phần độ bền điện hóa lớp màng oxit thép hợp kim cao Màng ủ nhiệt 450o C có cấu trúc đồng đều, đặc sít bền điện hóa hẳn so với chế độ ủ nhiệt lại 3.2.6 Ảnh hưởng nồng độ SbCl đến cấu trúc tính chất màng g/L 10 g/L 15 g/L Hình 3.26 Hình thái bề mặt màng phủ thép hợp kim cao tạo màng dung dịch có chứa nồng độ SbCl khác Kết chụp SEM mẫu có nồng độ SbCl thay đổi khoảng từ đến 15 g/L (hình 3.26) cho thấy nồng độ SbCl dung dịch tạo màng phủ hỗn hợp oxit có ảnh hưởng tới hình thái cấu trúc bề mặt màng Nồng độ SbCl dung dịch tạo màng lớn bề mặt màng đồng 15 Tiến hành chụp XRD mẫu nhúng phủ dung dịch có nồng độ SbCl3 thay đổi từ đến 15 g/L (hình 3.27), kết cho thấy nồng độ có xuất pic đặc trưng SnO2 vị trí 2θ 27 , 340, 500, 52 Điều chứng tỏ SnCl4 bị phân hủy nhiệt thành SnO2 Giản đồ XRD cho thấy mẫu khơng bổ sung SbCl3 có cường độ píc họ mặt (110) lớn Khi có bổ sung SbCl3 vào dung dịch Hình 3.27 XRD màng phủ tạo màng, cường độ pic đặc trưng họ mặt (110), (101) (211) màng nồng độ SbCl3 khác giảm rõ Mặt ưu tiên (110) xuất dung dịch bổ sung 10 g/L SbCl , hai nồng độ lại pic mặt tương đối đồng đều, khơng xuất mặt ưu tiên Tính kích thước tinh thể theo phương trình Scherer, kết bảng 3.7 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ SbCl dung dịch tới hình dạng kích thước tinh thể SnO Sb2O3 Nồng độ SbCl3 dung dịch (g/l) 10 15 Kích thước tinh thể SnO2 (nm) 3,9 4,2 6,5 4,5 Cấu trúc Sb2O3 vơ định hình hình thoi vơ định hình Bảng 3.7 cho thấy pha tạp Sb với nồng độ nhỏ (5 g/L) vào dung dịch tạo màng, kích thước tinh thể thay đổi không đáng kể (4,2 nm so với 3,9 nm không bổ sung) Nhưng tăng nồng độ Sb lên 10 g/L kích thước tinh thể tăng lên đáng kể (6,5 nm) Điều với nồng độ cao, Sb pha tạp vào dạng Sb 3+ có bán kính 0,076 nm thay vị trí Sn 4+ có bán kính 0,071 nm làm cho kích thước tinh thể tăng lên Khi tăng hàm lượng Sb lên đến 15 g/L, kích thước tinh thể giảm mạnh, nhiên giá trị cao so với bổ sung 5g/L SbCl3 Tiến hành đo điện trở suất màng theo phương pháp bốn mũi dò Kết đo cho thấy điện trở suất màng nhúng phủ dung dịch không pha tạp Sb lớn 2,2.103 ( cm), có pha tạp Sb vào dung dịch tạo màng, điện tr suất màng giảm Điện trở suất màng nhỏ dung dịch Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ SbCl bổ sung tới điện trở suất màng Nồng độ SbCl3 dung dịch (g/L) 10 15 16 Điện trở suất ( cm) 2,2.103 3,9.102 4,3.10 -2 1,4.103 -2 cm) Tuy nhiên tăng nồng độ SbCl lên 15 bổ sung 10 g/L SnCl (4,3.10 g/L điện màng tăng lên Điều tăng nồng độ Sb3+ lên 15g/L, lúc kích thước tinh thể giảm xuống Sb 3+ có khả thay Sn 4+ nồng độ định 3.2.6.2 Ảnh hưởng đến độ bền màng phủ hỗn hợp oxit thép hợp kim cao Bảng 3.9 Các thơng số điện hóa ngoại suy từ đường cong phân cực Nồng độ SbCl3 (g/L) 10 15 Hình 3.28 Đường cong phân cực màng nồng độ SbCl3 khác dung dịch NaCl 3,5% iC Điện trở (µA/cm ) phân cực Rp ( cm2) 1,666 581,90 0,128 895,02 0,627 151,99 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ SbCl đến tính chất điện hóa màng (hình 3.36 bảng 3.14) cho thấy điện ổn định mẫu bổ sung từ 510g/L SbCl3 có điện bắt đầu nhỏ khoảng thụ động lớn Tuy nhiên bổ sung 10 g/L SbCl3 dịng điện i C có giá trị nhỏ điện trở phân cực R p lớn Do mẫu có bổ sung 10 g/L SbCl có độ bền cao so với mẫu bổ sung g/L 15 g/L SbCl3 3.2.7 Ảnh hưởng độ pH dung dịch tạo màng có bổ sung 10g/l SbCl hình thái cấu trúc màng hỗn hợp oxit thép hợp kim cao 3.2.7.1 Ảnh hưởng độ pH tới hình thái bề mặt màng pH = 0,7 tới pH = pH = 1,2 pH = 1,5 Hình 3.29 Hình thái bề mặt màng pH khác Từ hình 3.29 cho thấy pH dung dịch tạo màng có ảnh hưởng lớn đến hình thái bề mặt màng Ở pH = 0,7 pH = 1,5 hình thái bề mặt màng phủ tương đối phẳng Tuy nhiên phóng đại lên 1000 lần bề mặt màng phủ pH = 1,5 n lại xuất nhiều vết vi nứt tượng bong tróc màng sau lần nhúng phủ Ở pH = 1,2 bề mặt màng phủ có độ gồ ghề cao xuất vết nứt có độ rộng 1µm Trong mẫu khảo sát, mẫu phủ màng dung dịch có pH =1 có độ đặc sít cao nhất, diện tích bề mặt riêng lớn bề mặt đồng 17 3.1.7.2 Ảnh hưởng độ pH tới hình thái khả bám dính màng vào Nền thép pH = 0,7 Nền thép Nền thép pH = pH = 1,2 pH = 1,5 Hình 3.30 Ảnh kim tương bề mặt mặt cắt đứng mẫu thép hợp kim cao pH dung dịch khác Hình 3.30 cho thấy pH dung dịch cao, độ nhẵn mẫu trê n hình kim tương lớn Ở pH = 0,7 chiều cao chân bám lớn (13,1 m), bề rộng vết lõm lớn hình thái bề mặt màng phẳng Ở pH = 1,2 bề mặt kim tương tương đối nhẵn, vết lõm xuất không đều, độ sâu chân bám nhỏ làm khả liên kết màng với Đây nguyên nhân làm cho màng sau nung xuất màng bong tróc Trong mẫu mẫu nhúng phủ dung dịch có pH = 1, bề mặt bị ăn mòn đồng cả, độ sâu chân bám không lớn khả liên kết màng cao 3.1.7.2 Ảnh hưởng tới cấu trúc màng hỗn hợp oxit thép hợp kim cao Tiến hành XRD mẫu nhúng phủ dung dịch tạo màng có pH thay đổi từ 0,7-1,5 Kết (hình 3.31) cho thấy giản đồ nhiễu xạ XRD giá trị pH xuất pic đặc trưng SnO2 – Sb2O với góc o 2θ 27 , 34 o, 50o , 52o tương ứng với mặt họ (110), (101), (211), (212) Với pH thay đổi từ 0,7 đến 1,2, cấu trúc màng thay đổi không nhiều Tuy nhiên pH = 1,5, ngồi pic Hình 3.31 Giản đồ nhiễu xạ tia X đặc trưng SnO2, Sb 2O3 cịn có thêm pic o màng hỗn hợp oxit pH Fe0,98O vị trí θ = 43,5 tương ứng với mặt họ (102) Kết phân tích cho khác thấy Fe0,98O có tinh thể dạng lục giác Sự xuất tinh thể Fe0,98O pH màng bám không tốt vào thép nên có phá hủy dung dịch tạo màng dẫn đến hình thành oxit sắt 18 3.1.7.3 Ảnh hưởng độ pH tới độ bền điện hóa màng Kết đo điện ổn định màng theo thời gian dung dịch NaCl 3,5% (hình 3.32) cho thấy pH dung dịch nhúng phủ có ảnh hưởng lớn tới điện ổn định màng Ở pH = 1,2, sau đo điện từ giá trị âm có xu hướng tăng lên nhiên giảm đột ngột sau 40 đo Đây mẫu không ổn định bền điện hóa mẫu Với mẫu nhúng phủ Hình 3.32 Ảnh hưởng pH dung pH = 1, điện ban đầu dương, sau dịch đến điện ổn định màng giảm nhẹ xuống 10mV có xu hướng chuyển dịch phía dương ổn định khoảng 40 50mV suốt trình đo tới 60 Đây mẫu ổn định có khả bền điện hóa Các kết nghiên cứu cho thấy pH có ảnh hưởng lớn tới hình thái bề mặt, cấu trúc tinh thể, khả liên kết với màng độ bền điện hóa màng Từ kết nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố cho thấy chế độ tối ưu để tạo màng hỗn hợp oxit thép hợp kim cao có độ bền cơ, bền hóa cao là: nhúng phủ dung dịch chứa 10g/L SbCl 3, 162 g/L SnCl4 mơi trường isopropanol có bổ sung HCl với thời gian nhúng phủ phút, nhiệt độ nhúng phủ 90oC, nhiệt độ nung 450 oC giờ, pH = 3.3.1 Độ bền lý điện cực anot hợp kim cao phủ màng oxit SnO -Sb2O3 (HKC/SnO 2-Sb2 O3 ) Tiến hành đo độ cứng, độ bám dính điện trở suất mẫu thép hợp kim cao khơng có phủ màng Kết bảng 3.10 cho thấy độ cứng vật liệu nghiên cứu cao, độ bám dính tốt, điện trở suất nhỏ (độ dẫn cao) đáp ứng yêu cầu vật liệu làm điện cực anot Bảng 3.10 Một số tính chất lý thép hợp kim cao trước sau phủ màng M ẫu Độ cứng HV (kG/mm2 ) Thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti 239 HKC/SnO2-Sb2 O3 475 Độ bám dính Điện trở suất ( cm) 2,2.103 Đạt điểm (TCVN 2097:2015) 4,3.10-2 3.3.2 Độ bền điện hóa điện cực anot hợp kim cao phủ màng oxit SnO – Sb2O3 3.3.2.1 Đo điện ổn định theo thời gian Tiến hành đo điện ổn định mẫu thép hợp kim cao không có phủ màng hỗn hợp oxit theo thời gian Kết cho thấy không tạo màng hỗn hợp 19 oxit, điện ổn định thép hợp kim cao tương đối âm Với điện cực phủ hỗn hợp oxit, ban đầu điện khoảng +45mV, sau điện có xu hướng tăng dần ổn định suốt trình đo Như vậy, vật liệu HKC/SnO2-Sb2O có điện ổn định dương (độ bền điện hóa vật liệu cải thiện hơn) Hình 3.33 Điện ổn định theo thời gian thép HKC khơng có phủ màng hỗn hợp oxit SnO2-Sb2 O3 dung dịch NaCl 3,5% 3.3.2.2 Đo đường cong phân cực theo thời gian mẫu nghiên cứu: Hình 3.34 cho thấy dịng điện anot mẫu thép HKC tăng dần tăng điện điện thụ động khoảng 1,3 V, điện cực có phủ màng điện bắt đầu thụ động nhỏ nhiều (+0,15V) có khoảng thụ động lớn (+1,8V) Như thép HKC/SnO2-Sb2O hoạt động ổn định nhiều so với chưa tạo màng, dòng điện gần khơng thay đổi Hình 3.34 Đường cong phân cực khoảng điện rộng Tiến hành thép HKC khơng có phủ màng hỗn xác định thơng số điện hóa hợp oxit dung dịch NaCl 3,5% phương pháp ngoại suy Tafel đường cong phân cực Bảng 3.11 Các thông số điện hóa ngoại suy từ đường cong phân cực Mẫu Thép hợp kim cao HKC/SnO2-Sb2 O3 iC (µA/cm2) 0,301 0,128 Rp ( cm2) 370,52 895,02 Kết cho điện cực HKC/SnO2-Sb2O3 có dịng ăn mịn i c giảm điện trở phân cực Rp tăng so với chưa tạo màng Như điện cực phủ màng hỗn hợp oxit có độ bền cao so với mẫu thép hợp kim cao ban đầu 3.3.2.3 Đánh giá độ bền điện cực nghiên cứu phương pháp gia tốc, quét với mật độ dòng cao Tiến hành áp mật độ dòng 800 mA/cm lên điện cực nghiên cứu, kết cho thấy điện ban đầu điện cực 5,09 V thay đổi không đáng kể khoảng 6,5 Giá trị điện tăng mạnh sau gần 6,75 cho thấy thời gian sống điện cực áp dòng 800 mA/cm2 đạt 6,5 Nếu thực tế tiến hành điện phân mật độ dịng 0,8 mA/cm thời gian sống thực tế điện cực đạt 650 20 Hình 3.35 Thời gian sống điện cực HKC/SnO 2-Sb2O3 với mật độ dòng i=800mA/cm2 dung dịch nghiên cứu 25 oC 3.3.2.4 Đánh giá khả oxi hóa điện hóa vật liệu điện cực phương pháp quét vòng (CV) Tiến hành quét vòng (CV) với điện cực HKC/SnO2-Sb2O3 dung dịch Rhodamin B (RhB) 20 mg/L (có bổ sung g/L NaCl) với tốc độ quét 50 mV/s Kết (hình 3.36) cho thấy xuất xuất pic oxi hóa điện 1,18V với cường độ pic oxi hóa đạt 4,01 mA/cm2 Điều cho thấy điện cực HKC/SnO2-Sb2O3 oxi hóa Hình 3.36 Qt vịng điện cực chất màu RhB Tuy nhiên pic oxi hóa HKC/SnO 2-Sb2 O3, dung dịch RhB 20 khơng sắc nhọn mà dỗng rộng, có dạng mg/L (có bổ sung g/L NaCl) tù, q trình oxi hóa RhB khơng đến sản phẩm cuối CO2 H2O mà tạo thành sản phẩm trung gian trước sản phẩm trung gian bị oxi hóa đến sản phẩm cuối 3.4 Nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu 3.4.1 Một số kết nghiên cứu xử lý chất màu Rhodamin B (RhB) phương pháp điện phân sử dụng điện cực anot thép HKC/SnO 2-Sb2O3 Dung dịch nghiên cứu Rhodamin 20mg/L có pH = 5,1; hàm lượng TOC 11 mg/L, độ màu Pt-Co 495 3.4.1.1 Ảnh hưởng mật độ dòng điện đến trình xử lý chất màu RhB Tiến hành điện phân dung dịch RhB mật độ dòng thay đổi từ 6- 12mA/cm2 (có bổ sung 2g/L NaCl) Kết nghiên cứu trình bày hình 3.37, 3.38 bảng 3.12 Hình 3.37 Dung dịch RhB 20 mg/L trước sau điện phân xử lý thời gian 20 phút mật độ dòng khác 21 Bảng 3.12 Ảnh hưởng mật độ dòng điện đến độ tiêu hao lượng Mật độ dòng (mA/cm2) 10 12 Hình 3.38 Ảnh hưởng mật độ dòng điện tới hiệu suất tách màu RhB Tiêu hao lượng (Wh/m3) 1,47 1,73 2,34 2,31 Các kết cho thấy sau điện phân màu dung dịch giảm rõ rệt so với ban đầu Hiệu suất tách màu RhB 20 phút đầu phụ thuộc nhiều vào mật độ dòng điện: mật độ dòng lớn hiệu suất tách tăng Tuy nhiên sau 20 phút điện phân mật độ dịng tăng, hiệu suất tách tăng không đáng kể Trong khoảng mật độ dòng từ 6-12 mA/cm 2, điện phân mật độ dịng mA/cm có độ tiêu hao lượng tương đối nhỏ mà có hiệu suất tách màu cao 3.4.1.2 Ảnh hưởng thời gian điện phân đến trình xử lý chất màu Rhodamin B Tiến hành điện phân dung dịch RhB khảo sát khả tách màu, hiệu suất tách màu, hiệu suất tách TOC điện phân mật độ dòng mA/cm 2, bổ sung 2g/L NaCl với thời gian điện phân thay đổi từ – 40 phút Kết nghiên cứu trình bày hình 3.39, 3.40 bảng 3.13, 3.14 RhB phút 10 phút 15 phút 20 phút 30 phút 40 phút Hình 3.39 Sự thay đổi màu sắc dung dịch Rhodamin B theo thời gian điện phân mật độ dòng mA/cm2 với điện cực anot thép HKC/SnO 2-Sb2O3 Bảng 3.13 Ảnh hưởng thời gian điện phân đến hiệu suất tách màu RhB Hình 3.40 Phổ UV-Vis dung dịch RhB thời gian điện phân khác 22 Thời gian (phút) 10 15 20 30 40 Hiệu suất tách (%) 17,4 59,6 85,1 91,0 92,5 93,9 Từ kết nghiên cứu cho thấy Bảng 3.14 Ảnh hưởng thời gian màu dung dịch RhB giảm dần theo điện phân đến hiệu suất tách TOC thời gian điện phân Sau 40 phút điện Thời gian Chỉ số Hiệu suất phân dung dịch gần màu hoàn điện phân TOC tách toàn, hiệu suất tách màu đo UV-Vis (phút) (mg/L) (%) đạt 93,9% Hiệu suất tách TOC điện 11,0 phân 30 phút đạt 69,1% 20 9,7 11,8 Như điện cực thép hợp kim cao 30 3,4 69,1 phủ màng SnO2-Sb 2O3 khống hóa gần hồn tồn chất màu RhB nồng độ 20mg/L loại bỏ lượng lớn hàm lượng cacbon hữu có dung dịch 3.4.2 Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc phương pháp oxy hóa điện hóa sử dụng điện cực anot thép HKC/SnO 2-Sb2O3 Để nghiên cứu khả xử lý chất màu hữu nước thải dệt nhuộm điện cực thép HKC/SnO 2-Sb2O3, thử nghiệm mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc có pH = 5,5 – 9, hàm lượng COD 361mg/L, độ màu Pt-Co 430 3.4.2.1 Ảnh hưởng mật độ dịng đến q trình điện phân xử lý nước thải Tiến hành điện phân xử lý nước Bảng 3.15 Ảnh hưởng mật độ dòng thải với mật độ dòng thay đổi tử 20 điện tới thời gian điện phân xử lý nước thải – 50 mA/cm2 nước thải Mật độ dịng Thời gian điện có màu trong, ngắt dòng điện điện mA/cm ) phân (phút) tính thời gian điện phân Kết 20 78 cho thấy tăng mật độ dòng điện 30 59 phân thời gian điện phân giảm 40 50 xuống Thời gian điện phân có xu 50 40 hướng giảm mạnh tăng mật độ dòng điện từ 20 lên 40 mA/cm 3.4.2.2 Ảnh hưởng thời gian điện phân đến trình điện phân xử lý nước thải Tiến hành điện phân nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc khảo sát khả tách màu, hiệu suất tách màu, tách COD điện phân mật độ dòng 40 mA/cm2 , với thời gian điện phân thay đổi từ – 50 phút Kết nghiên cứu trình bày hình 3.41, 3.42 bảng 3.16 Hình 3.41 Sự thay đổi màu sắc nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc theo thời gian với điện cực anot thép HKC/SnO 2-Sb2O 23 Bảng 3.16 Ảnh hưởng thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý COD Hình 3.42 Phổ UV-Vis nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc thời gian điện phân khác Kết cho thấy độ màu, khả tách màu, tách COD phụ thuộc vào thời gian điện phân Sau 50 phút điện phân, nước thải gần khơng màu Q trình điện phân tách gần triệt để COD, hợp chất màu hữu nước thải dệt nhuộm Như thép hợp kim cao phủ màng SnO 2-Sb2O3 khống hóa hợp chất hữu độc hại nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc KẾT LUẬN Đã nghiên cứu màng hỗn hợp oxit SnO2 Sb2O3 thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti phương pháp nhúng phủ - phân hủy nhiệt từ dung dịch SnCl SbCl3 môi trường isopropanol HCl Kết nghiên cứu chưa tác giả khác công bố tài liệu phương tiện thông tin đại chúng Đã khắc phục tượng crack-mud thường xảy tạo màng SnO pha tạp Sb phủ bề mặt titan cơng trình nghiên cứu cơng bố Đây nhược điểm làm cho độ bền điện hóa màng phủ bị giảm sử dụng Vật liệu điện cực thép hợp kim cao phủ màng điều kiện: thành phần dung dịch chứa 10g/L SbCl 3, 162 g/L SnCl4 mơi trường isopropanol có bổ sung o HCl với thời gian nhúng phủ phút, nhiệt độ nhúng phủ 90 C, nhiệt độ nung 450o C giờ, pH = vật liệu thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti phủ hỗn hợp oxit SnO2 Sb2O có độ dẫn điện, độ bền cao bền ăn mòn tốt, đáp ứng yêu cầu làm vật liệu anot xử lý môi trường phương pháp oxi hóa điện hóa Đã khảo sát dùng HKC/SnO2-Sb 2O3 làm điện cực anot để oxi hóa điện hóa chất màu RhB Kết cho thấy điện phân RhB nồng độ 20 mg/L mật độ dòng mA/cm 2, tiêu hao lượng nhỏ tách 93,9% chất màu, giảm 94% độ màu sau 40 phút điện phân; hàm lượng TOC giảm từ 11 mg/L xuống 3,4 mg/L sau 30 phút điện phân Bước đầu ứng dụng vật liệu HKC/SnO 2-Sb2O3 làm điện cực anot để oxi hóa điện hóa nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc cho thấy tách 92,46% chất màu, giảm 96,7% độ màu hiệu suất xử lý COD đạt 98% sau 50 phút điện phân Nước thải sau xử lý đạt yêu cầu tiêu màu sắc, BOD COD để thải môi trường theo QCVN 13:2015 (BTNMT) 24 ... tài: ? ?Nghiên cứu chế tạo màng phủ hỗn hợp oxit thiếc antimon thép hợp kim cao khả ứng dụng” Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu trình tạo màng đơn đa oxit thép hợp kim cao nhằm chế tạo điện... nghiệp với giá thành thấp màng hỗn hợp SnO 2-Sb2O3 phủ titan Ngồi ra, có cơng trình nghiên cứu ứng dụng vật liệu thép hợp kim cao (đặc biệt thép hợp kim cao phủ màng hỗn hợp SnO 2-Sb 2O3) làm điện... Điều chứng tỏ có phản ứng dung dịch tạo màng với thép hợp kim cao Nền thép Kim tương bề mặt Mặt cắt ? ?ứng mẫu sau nhúng phủ Hình 3.2 Ảnh kim tương bề mặt mặt cắt ngang mẫu thép hợp kim cao Cr18Ni12Ti