Nghiên cứu tổng hợp sét hữu cơ từ bentonite (trung quốc) với tetrađecyltrimetyl amoni bromua và bước đầu khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HOÀNG THỊ THIÊN HƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONITE (TRUNG QUỐC) VỚI TETRAĐECYLTRIMETYL AMONI BROMUA VÀ BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METYLEN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2021 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HOÀNG THỊ THIÊN HƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONITE (TRUNG QUỐC) VỚI TETRAĐECYLTRIMETYL AMONI BROMUA VÀ BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METYLEN Ngành: Hóa vô Mã số: 8.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Hà Thanh THÁI NGUYÊN - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp sét hữu từ bentonite (Trung Quốc) với tetrađecyltrimetyl amoni bromua bước đầu khảo sát khả hấp phụ xanh metylen” cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nghiên cứu luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Ngun, tháng 10 năm 2021 Tác giả luận văn Hoàng Thị Thiên Hương ii Xác nhận Trưở ng khoa PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan Xác nhận Giảng viên hướng dẫn T S P h m T h ị H T h a n h ii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo cán phịng thí nghiệm Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên; Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam anh chị học viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ biết ơn TS Phạm Thị Hà Thanh tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ em q trình nghiên cứu thực nghiệm hồn thành luận văn Vì khả thực nghiệm cịn hạn chế số yếu tố khách quan khác nên kết nghiên cứu cịn thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy, giáo để luận văn hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 10 năm 2021 Học viên Hoàng Thị Thiên Hương MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục bảng vi Danh mục hình vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu bentonite 1.1.1 Thành phần cấu trúc bentonite 1.1.2 Tính chất bentonite 1.1.3 Ứng dụng bentonite .7 1.1.4 Nguồn bentonite giới Việt Nam .8 1.2 Sét hữu .9 1.2.1 Giới thiệu sét hữu .9 1.2.2 Cấu trúc sét hữu 10 1.2.3 Biến tính sét hữu 11 1.2.4 Tính chất sét hữu 13 1.2.5 Ứng dụng sét hữu 15 1.2.6 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình điều chế sét hữu phương pháp khuếch tán dung dịch nước .16 1.3 Giới thiệu tetrađecyltrimetyl amoni bromua 18 1.4 Giới thiệu xanh metylen 18 1.5 Giới thiệu phương pháp hấp phụ .19 1.5.1 Hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 20 1.5.2 Cân hấp phụ, dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ 21 Chương THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Hóa chất, dụng cụ 25 2.1.1 Hóa chất .25 2.1.2 Dụng cụ 25 2.2 Thực nghiệm 25 2.2.1 Khảo sát trình tổng hợp sét hữu .25 2.2.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ metylen xanh 26 2.3 Các phương pháp nghiên cứu .27 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 27 2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng cation hữu sét hữu 28 2.3.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 29 2.3.5 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis .29 2.3.6 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 29 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tới trình điều chế sét hữu 31 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng .31 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 33 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng pH huyền phù .34 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 35 3.2 Đánh giá cấu trúc đặc điểm sét hữu điều chế điều kiện tối ưu .37 3.3 Khảo sát khả hấp phụ xanh metylen bentonit-TQ sét hữu điều chế 41 3.3.1 Xây dựng đường chuẩn metylen xanh 42 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH .42 3.3.3 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 44 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng bentonit-TQ sét hữu điều chế 46 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ metylen xanh 47 3.3.6 Khảo sát dung lượng hấp phụ metylen xanh theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 49 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .53 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, viết tắt Tên gọi Bentonit-TQ Bentonite Trung Quốc MMT Montmorillonit TTAB Tetrađecyltrimetyl amoni bromua d001 Khoảng cách hai mặt mạng XRD Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen SEM Phương pháp hiển vi điện tử quét TGA Phương pháp phân tích nhiệt UV-Vis Phương pháp phổ hấp thụ phân tử v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang vi HuongTN 0,2g 100 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 40 30 d=16.695 20 10 10 2-Theta - Scale HuongTN 0,2g - File: HuongTN 0,2g.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,2 HuongTN 0,3g 100 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 d=17.398 40 30 20 10 10 2-Theta - Scale HuongTN 0,3g - File: HuongTN 0,3g.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,3 Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,4 Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,5 HuongTN 0,5g 100 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 d=18.212 40 30 20 10 10 2-Theta - Scale HuongTN 0,5g - File: HuongTN 0,5g.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,5 HuongTN 0,6g d=17.578 100 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 40 30 20 10 10 2-Theta - Scale HuongTN 0,6g - File: HuongTN 0,6g.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,6 Mẫu sét hữu điều chế tỉ lệ khối lượng TTAB/bentonit-TQ 0,7 Giản đồ XRD mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB giá trị pH 6, 7, 8, 9, 10, 11 HuongTN pH6 100 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 40 30 d=16.736 20 10 10 2-Theta - Scale HuongTN pH6 - File: HuongTN pH6.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB giá trị pH Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB giá trị pH HuongTN pH8 d=17.578 100 90 80 70 Lin (Cps) 60 50 40 30 20 10 10 2-Theta - Scale HuongTN pH8 - File: HuongTN pH8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB giá trị pH Mẫu sét hữu điều chế bentonit-TQ TTAB giá trị pH Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB giá trị pH 10 Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB giá trị pH 11 Giản đồ XRD mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB d=18.770 thời gian giờ, giờ, giờ, giờ, giờ, HuongTN TG2t 500 400 Lin (Cps) 300 200 100 2.5 10 2-Theta - Scale HuongTN TG2t - File: HuongTN TG2t.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB thời gian HuongTN TG3t 500 400 Lin (Cps) d=18.917 300 d=12.793 200 100 2.5 2-Theta - Scale HuongTN TG3t - File: HuongTN TG3t.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° Phi: Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB thời gian 10 Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB thời gian Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB thời gian 500 HuongTN TG6t 400 Lin (Cps) 300 d=18.322 200 100 2.5 10 2-Theta - Scale HuongTN TG6t - File: HuongTN TG6t.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB thời gian Mẫu sét hữu điều chế từ bentonit-TQ TTAB thời gian ... tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp sét hữu từ bentonite (Trung Quốc) với tetrađecyltrimetyl amoni bromua bước đầu khảo sát khả hấp phụ xanh metylen? ?? cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết nghiên cứu. .. PHẠM HOÀNG THỊ THIÊN HƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONITE (TRUNG QUỐC) VỚI TETRAĐECYLTRIMETYL AMONI BROMUA VÀ BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ XANH METYLEN Ngành: Hóa vơ Mã số:... có khả hấp phụ tốt, đáp ứng yêu cầu xử lý chất thải hữu môi trường nước chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp sét hữu từ bentonite (Trung Quốc) với tetrađecyltrimetyl amoni bromua bước đầu khảo sát