1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ mn – fe kích thước nanomet ứng dụng để xử lý as, fe và mn trong nước sinh hoạt

10 474 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 10
Dung lượng 340,29 KB

Nội dung

Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ Mn Fe kích thước nanomet ứng dụng để xử As, Fe Mn trong nước sinh hoạt Phạm Ngọc Chức Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Khoa Hóa học Chuyên ngành: Hóa vô cơ; Mã số: 60 44 25 Người hướng dẫn: PGS.TS. Lưu Minh Đại Năm bảo vệ: 2011 Abstract. Tổng quan về công nghệ nano; nước ngầm sự ô nhiễm; các giải pháp xử As, Fe, Mn; một số phương pháp điều chế vật liệu nano; tổng hợp vật liệu oxit sắt vật liệu oxit mangan kích thước nanomet. Trình bày các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: phương pháp tổng hợp vật liệu; các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu; phương pháp hấp phụ; phương pháp xác định sắt, mangan asen trong dung dịch. Đưa ra kết quả thảo luận: vật liệu Mn2O3 Fe2O3; đánh giá khả năng hấp phụ As trên vật liệu Mn2O3 Fe2O3; đánh giá khả năng hấp phụ sắt trên oxit hỗn hợp Mn2O3 Fe2O3; đánh giá khả năng hấp phụ mangan trên oxit hỗn hợp Mn2O3 Fe2O3; một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phu của vật liệu; vật liệu oxit phức hợp hệ Mn Fe trên nền cát thạch anh (TA). Keywords. Hóa học vô cơ; Nước sinh hoạt; Công nghệ Nano Content: Vật liệu oxit sắt, oxit mangan kích thước nanomet được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau nhằm điều chế oxit sắt ở nhiệt độ thấp như: phương pháp sol gel, phương pháp thủy nhiệt, nhiệt phân trong dung môi không nước, phương pháp đốt cháy gel polime Tùy theo nhu cầu ứng dụng mà sử dụng các phương pháp điều chế để tạo ra sản phẩm có những đặc trưng riêng về hình thái tính chất. Oxit α Fe 2 O 3 γ Fe 2 O 3 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: xúc tác, làm chất màu, sensor, xúc tác hấp phụ để xử kim loại nặng Oxit Mn 2 O 3 MnO 2 được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu vì ứng dụng phong phú của chúng trong nhiều lĩnh vực, MnO 2 được chế tạo ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ. Mn 2 O 3 được xử dụng làm vật liệu xúc tác cho quá trình xử CO và NO x từ khí thải, xúc tác cho quá trình đốt cháy metan ứng dụng làm chất hấp phụ xử môi trường Vật liệu oxit phức hợp Mn Fe được nghiên cứu ứng dụng xử lí asen với q max = 1,77mmol/g đối với As (III) 0,93 mmol/g đối với As (V) ở pH = 5. Dựa trên cơ sở phân tích ứng dụng vật liệu oxit sắt, oxit mangan kích thước nanomet trong lĩnh vực xử lí môi trường vì vậy chúng tôi chọn đề tài “Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ Mn Fe kích thước nanomet ứng dụng để xử As, Fe Mn trong nước sinh hoạt” luận văn được thực hiện với các nội dung chính: - Tổng hợp oxit hỗn hợp Mn 2 O 3 Fe 2 O 3 kích thước nanomet. - Xác định các đặc trưng của vật liệu tổng hợp bằng phương pháp XRD, SEM, BET. - Nghiên cứu khả năng hấp phụ As, Fe, Mn trên vật liệu oxit hỗn hợp Mn 2 O 3 – Fe 2 O 3 . - Nghiên cứu khả năng hấp phụ As, Fe, Mn trên vật liệu oxit hỗn hợp Mn 2 O 3 – Fe 2 O 3 trên nền cát thạch anh. Từ đó chúng tôi thu được kết quả sau đây: - Bằng phương pháp đốt cháy gel đã tổng hợp được oxit hỗn hợp Fe 2 O 3 Mn 2 O 3 ở nhiệt độ 550 0 C, kích thước hạt cỡ 25nm, với diện tích bề mặt là 68,5 m 2 /g. - Đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo pha oxit phức hợp Fe 2 O 3 Mn 2 O 3 như: nhiệt độ nung, pH, tỷ lệ mol (Mn 2+ + Fe 3+ )/PVA, tỷ lệ mol Fe/Mn. Đối với pha oxit hỗn hợp Fe 2 O 3 Mn 2 O 3 , các điều kiện thích hợp là: nhiệt độ nung 550 0 C, tỷ lệ mol Fe/Mn = 1:1, pH = 4, tỷ lệ mol (Mn 2+ + Fe 3+ )/PVA = 1:3. Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu tối ưu Hình 2. Ảnh SEM của mẫu nung ở 550 0 C - Đã ứng dụng oxit phức hợp Fe 2 O 3 – Mn 2 O 3 có kích thước nanomet để hấp phụ As(III), As(V), Fe(III) Mn(II) ở pH = 7 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của oxit phức hợp Fe 2 O 3 – Mn 2 O 3 có kích thước nanomet đối với As(III) là 41,117 mg/g, đối với As(V) là 48,437 mg/g, đối với Fe(III) là 111,04mg/g, đối với Mn(II) là 98,09mg/g. - Đã tổng hợp oxit phức hợp Fe 2 O 3 Mn 2 O 3 /cát thạch anh ứng dụng xử lí sắt, mangan, asen. Dung lượng hấp phụ cực đại tương ứng đối với As(III), As(V), Fe(III) Mn(II) lần lượt là: 1,36; 1,53; 3,19; 2,62mg/g. Vật liệu oxit hỗn hợp Mn 2 O 3 Fe 2 O 3 kích thước nanomet hấp phụ kim loại nặng là rất khả quan. Tuy nhiên, để triển khai vào thực tiễn cần tìm kiếm chất mang thích hợp để phân tán các oxit hỗn hợp này. Trong số các chất mang thì cát thạch anh có ưu điểm là: thành phần khá tinh khiết, cấu trúc bền vững, không bị biến dạng, chịu áp lực cao, ít bị mài mòn trong quá trình sử dụng, kích thước hạt đa dạng… đặt biệt là giá thành thấp. Do đó, chúng tôi chọn chất mang để phân tán oxit là cát thạch anh, vì các thiết bị hấp phụ tách asen, sắt mangan cần giải quyết bài toán công suất thích hợp chất lượng nước sau xử hay nói cách khác là kích thước vật liệu đủ lớn để đảm bảo tốc độ dòng không gây tắc nghẽn dòng chảy. Cát thạch anh có kích thước hạt 0,5 1 mm là thích hợp được lựa chọn có khả năng ứng dụng thực tế. References. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 1. Phạm Hùng Việt, Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (1999), Giáo trình Hoá học môi trường cơ sở, Trường ĐHKHTN. 2. Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo dục. 3. Đặng Kim Chi (1998), Hoá học môi trường, NXBKHKT Hà Nội. 4. Bộ Khoa học công nghệ Môi trường (1994), Tổng quan hiện trạng môi trường Việt Nam, Hà Nội. 5. Lưu Đức Hải, Đỗ Văn ái, Võ Công Nghiệp, Trần Mạnh Liễu (2005), Chiến lược quản giảm thiểu tác động ô nhiễm asen tới môi trường sức khoẻ con người, Tuyển tập hội thảo Quốc tế “Ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khoẻ con người giải pháp phòng ngừa”, Hà Nội. 6. Lê Văn Ca ́ t (2002), Hấp phu ̣ va ̀ trao đô ̉ i ion trong ky ̃ thuâ ̣ t xư ̉ ly ́ nươ ́ c va ̀ nươ ́ c thải, Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội. 7. Nguyễn Hữu Phú (1998), Các tạp chất ô nhiễm thường gặp trong các nguồn nước, Hội thảo quốc gia: Hóa học công nghệ hóa học với trương trình nước sạch vệ sinh môi trường. Ban chỉ đạo quốc gia Viện hóa học. 8. Nguyê ̃ n Hư ̃ u Phu ́ (2003), Ha ha keo, nhà xuất bản KHKT, Hà Nô ̣ i. 9. Đinh Hải Hà (2010), Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. 10. Nguyễn Đình Bảng (2004), Các phương pháp xử nước, nước thải. Khoa Hóa học Trường Đại học KHTN Đại học QGHN. 11. Phan Văn Tường (2004), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm. Khoa Hóa học Trường Đại học KHTN Đại học QGHN. 12. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Ha học nano công nghệ nền vật liệu nguồn. Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội. 13. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích Vật Hoá lý, Trường ĐHKHTN. 14. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Đào Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh (2008), “Tổng hợp Mn 2 O 3 kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy gel ở nhiệt độ thấp”, Tạp chí ha học, T.46 (4), Tr.451 455. 15. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Đào Ngọc Nhiệm (2009), “Tổng hợp α Fe 2 O 3 kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy gel sử dụng để hấp phụ asen”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Xúc tác Hấp phụ toàn quốc lần thứ 5, Tr.213 216. 16. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Đào Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh (2008), “Tổng hợp MnO 2 kích thước nanomet bằng phương pháp bốc cháy gel nghiên cứu khả năng sử dụng MnO 2 kích thước nanomet để hấp phụ asenic”, Tạp chí Ha học, T46 (2A),Tr451 455. 17. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan (2009), “Tổng hợp γ Fe 2 O 3 kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy gel nghiên cứu khả năng hấp phụ sắt, mangan, asen”, Tạp chí Ha học, T.47 (6A), Tr.260 264. 18. Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm, Nguyễn Thị Tố Loan (2009), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen, mangan sắt bằng α Fe 2 O 3 kích thước nanomet trên nền silicat”, Tạp chí Ha học, T.47 (6A), Tr.265 268. 19. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011), “Chế tạo vật liệu cát thạch anh phủ nano oxit β MnO 2 γ Fe 2 O 3 để hấp phụ asen”, Tạp chí Ha học, T.49 (3A), Tr.6 10. TÀI LIỆU TIẾNG ANH 20. McGraw-Hill (1997), Encyclopedia of Science and Technology, 8 th edition. 21. J.C. Miller (2005), The handbook of nanotechnology, Wiley VCH, pp.26. 22. C. Meldrum et al (1991), “Synthesis of inorganic nanophase materials in supramolecular protein cages”, Nature, Vol. 394, pp.684-687. 23. K.J. Klabunde (1994), Free Atoms, Clusters and Nanoparticles, Academic Press, San Diego. 24. E.M. Lucas and K.J. Klabunde (1999), “Nanocrystals as destructive absorbants for mimcs of chemical warfare agents”, Nanostructured Materials, Vol. 12, pp.1. 25. C. Wang, A. Cui, Z. Deng (2001), “Preparation of Cuprous oxide particles of different crystallinit”, Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 243, pp.85-92. 26. B. Balamurugan, B. R. Mehta (2001), “Optical and structural properties of nanocystalline copper oxide thin films prepared by actived reactive evaporation”, Thin solid films, Vol. 396, pp.90-96. 27. R. Smalley (1992), Congressional Hearing, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, Vol. 27, pp. 361-370. 28. T. Boronina, K.J. Klabunde, G. Sergeev (1995), “Destruction of Organohalides in Water Using Metal Particles: Carbon Tetrachloride/Water Reactions with Magnesium, Tin, and Zinc”, Environ. Sci. Technol, Vol. 29, pp.1511-1517. 29. E.M. Lucas and K.J. Klabunde (1999), “Nanocrystals as destructive absorbants for mimcs of chemical warfare agents”, Nanostructured Materials, Vol. 12, pp.179-182. 30. M. McGehee, Stanford Univ (2003), Organic and Polymericphotovollatic Cells, Presented at NSF Organic, available at http://www. mrc.utexas.edu/. 31. L. Schlapbach and A. Züttel (2001), “Hydrogen-storage Materials for mobile applications”, Nature, Vol. 414, pp.353-358. 32. M. Peter (2005), “Ion exchange. An over view of technologies useful for arsenic removal”, Vetrapure water, 22(5), pp.42-43. 33. Kim, M. J and Nriagn, J (2000), “Oxidation of arsenic in ground using ozone and oxygen”, Science of the total environment, 247, pp.71 79. 34. M. Bissen, F. H. Frimmel, Arsenic areview. Part II (2003), “Oxidation of arsenic and its removal in water treatment”, Acta hydrochim. Hydrobiol. 31(2), pp.97 107. 35. Dinesh Mohan, Charles U.Pittman Jr (2007), “Review arsenic removal from water/waste water using adsortbents critical review”, J Hazard Mater. 2007. 01.006. 36. Daus,R.Wennrich, H. Weiss (2004), “Sorption materials for arsenic removal from water: a comparative study”, water Res. 38(12), pp.2948 2954, 2004. 37. T.Yuan, J. Y. Hu, S.L.Ong, Q.F.Luo, W.J.Ng (2001), “Arsenic removal from household drinking water by adsorption”, J. Environ. Sci. Health A37(9), pp.1721 1736. 38. Lucy M. Camacho, Ramona R. Parra, Shuguang Deng (2011), “Arsenic removal from groundwater by MnO2-modified natural clinoptilolite zeolite: Effects of pH and initial feed concentration”, Journal of Hazardous Materials 189, pp.286–293. 39. Altundoan, S.; Tỹmen, F.; Bildik, M (2002), “Arsenic adsorption from aqueous solutions by activated red mud”, Waste Management 22, pp.357-363. 40. A. G. Merzano (1993), “Theory and Paractice of SHS”: Worlwide state of the art and Newest Results, International Journal of Self Propagating High Temperature, 2 (2), pp.113 158. 41. P. Deb, A. Basumallick, P. Chatterjee, and S.P. Sengupta (2001), “Preparation of α Fe 2 O 3 nanoparticles from a nonaqueous precursor medium”, Scripta Materialia, 45, pp.341 346. 42. P. Chauhan, S. Annapoorini, S.K. Trikha (1999), “Humidity sensing properties of nanocrystalline hematite thin films preparared by sol gel processing”, Thin Solid Films, 45, pp.266 268. 43. Bingjie Liu, Dongfeng Wang, Haiyan Li, Ying Xu, Li Zhang (2011), “As(III) removal from aqueous solution using α-Fe2O3 impregnated chitosan beads with As(III) as imprinted ions”, Desalination 272, pp.286–292. 44. M.H. Khedr, K.S. Abdel halim, N.K. Soliman (2009), “Synthesis and photocatalysis activity of nano sized iron oxides”, Materials Letters, 63, pp.598 – 601. 45. Zhou Gui, Rong Fan, Xian Hui Chen, Yi Cheng Wu (2001), “A simple direct preparation of nanocrystalline γ Mn 2 O 3 at ambient temperature”, Inorganic Chemistry Communication, 4, pp.294 296. 46. Shuyuan Zhang, Zhiwen Chen, Shun Tan, Jian Wang and Sizhao Jin (1997), “Prepation and microstructure of nanometer sized Mn 2 O 3 ”, Nanostructured Materials, 8 (6), pp.719 723. 47. P. Julius Pretorius, Peter W. Linder (2001), “The adsorption characteristics of δ – mangansas dioxide: a collection of diffuse double layer constants for the adsorption of H + , Cu 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ and Pd 2+ ”, Applied Geochemistry, 16, pp.1067 1082. 48. Kanaparthi Ramesh, Luwei Chen, Ziyi Zhong, Jianhau Chin, Hongwai Mook, Yi Fan Han (2007), “Preparation and characterization of coral like nanostructured α Mn 2 O 3 catalyst for catalytic combustion methane”, Catalysis Communications, 8, pp.1421 1426. 49. Gaosheng Zhanga,b, Jiuhui Qua, Huijuan Liua, Ruiping Liua, Rongcheng Wua (2007), “Preparation and evaluation of a novel Fe–Mn binary oxide adsorbent for effective arsenite removal”, Water research, 41, pp.1921 1928. 50. Wei Xu, Hongjie Wang, Ruiping Liu, Xu Zhao, Jiuhui Qu (2011), “Arsenic release from arsenic-bearing Fe–Mn binary oxide: Effects of Eh condition”, Chemosphere 83, pp.1020–1027. 51. Jennifer. A, Wilkie, Janet. G. Hering (1996), “Adsorption of onto hydrous ferric oxide: effects of adsorbate/adsorbent ratios and co occurring solutes”, Colloid Surfaces A, 107, pp.97 110. 52. J.N. Moore, J.R. Walker, T.H. Hayes (1990), “Reaction scheme for the oxidation of As(III) to arsenic (V) by birnessite”, Clays Clay Miner, 38, pp.549 – 555. 53. Sunbaek Bang, Manish Patel, Lee Lippincott, Xiaoguang Meng (2005), “Removal of arsenic from groundwater by granular tiannium dioxide adsorbent”, Chemosphere, 60, pp.389 3896. 54. T.Tuutijarvi, J.Lu, M. Sillanpaa, G. Chen (2009), “As(V) adsorption on maghemite nanoparticles”, Journal of Hazardous Materials, 166, pp.1414 1420. 55. Kaushik Gupta, Uday Chand Ghosh (2009), “Arsenic removal using hydrous nanostructure iron (III) titanium (IV) binary mixed oxide from aqueous solution”, Journal of Hazardous Materials, 161, pp.884 892. 56. Yun Fan, Fu Shen Zhang, Yinan Feng (2008), “An effective adsorbent developed from municipal solid waste and co combustion ash for As(V) removal from aqueous solution”, Journal of Hazardous Materials, 159, pp.313 318. . Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ Mn – Fe kích thước nanomet ứng dụng để xử lý As, Fe và Mn trong nước sinh hoạt Phạm Ngọc Chức . vậy chúng tôi chọn đề tài Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ Mn – Fe kích thước nanomet ứng dụng để xử lý As, Fe và Mn trong nước sinh hoạt luận văn được thực

Ngày đăng: 10/02/2014, 20:48

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu tối ưu - Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ mn – fe kích thước nanomet ứng dụng để xử lý as, fe và mn trong nước sinh hoạt
Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu tối ưu (Trang 3)
Hình 2. Ảnh SEM của mẫu nung ở 5500C - Tổng hợp oxit hỗn hợp hệ mn – fe kích thước nanomet ứng dụng để xử lý as, fe và mn trong nước sinh hoạt
Hình 2. Ảnh SEM của mẫu nung ở 5500C (Trang 3)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w