nghiên cứu tổng hợp oxít sắt từ (fe3o4), ứng dụng làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng trong nước

CH:-Hg có khả năng di chuyển qua màng sinh học Hg”” trong các hợp chất khác không có khả năng này gây bệnh: phân liệt thần kinh, giảm trí tuệ, mất trí nhớ, gây chứng co giật và gây nhiều

BO GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC CAN THO

KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

NGHIÊN CỨU TỎNG HỢP OXÍT SẮT TỪ

(FezO¿), ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HÁP

PHỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC

ThS Huynh Thu Hanh Nguyễn Lý Huỳnh

MSSV: 2063962 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32

Tháng 11/2010

MUC LUC

&) ©) (3

Trang

PHAN 1 TONG QUAN cece cecceccceececeeccuccevecccusccuececaeceueceuseeueeeueseaeas 1

1 Giới thiệu sơ lược về kim loại Ting cv 1 1.1 Các kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng lên cơ thê sông hữu cơ và

2 Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong môi trường nước 5

2.1 Phương pháp kết tủa .- cc c1 S* này 6

2.1.1 Cơ chế của phương pháp -‹ - cccccccc< << cc 6

2.1.2 Quá trình oxi hóa khử 6

2.1.3 Quá trình kết tỦa - - - -c nSnSnn nh nhe 7

2.1.4 Ưu nhược điểm của phương pháp -‹- << <2 8

2.2 Phương pháp hấp phụ và trao đôi ion -.- << cc << cS 9

2.2.1 Phương pháp hấp phụ - cccc c c1 cse4 9 2.2.1.1 Khái niệm -c.c << S2 9 2.2.1.2 Cơ chế quá trình hấp phụ - -‹- -‹<<< =5: 9

2.2.1.3 Giới thiệu một số chất hấp phụ kim loại nặng 10 2.2.1.4 Ưu nhược điểm của phương pháp hấp phụ 10

2.2.2 Phương pháp trao đổi ion cc cccccsccse 11

2.2.2.1 Cơ chế của phương pháp trao đổi ion 11

2.2.2.2 Giới thiệu một số chất trao đổi ion 12

2.2.2.3 Ưu nhược điểm của phương pháp hấp phụ và trao đổi 01017 13

Hạ, AI - On nh nu nh kh xa 16 3.2 Oxít sắt từ (Fe:Ou) dạng Nano - -cc-ccSSSŸcscsỉ 16

4 Các phương pháp điều chế nano oxít sắt từ (FezO¿) 18

4.1 Điều chế oxít sắt từ FezO¿ kích thước hạt nano bằng phương pháp nghiÊn - ĐH ng HH HH HH nh nh sà 18

4.2 Điều chế oxít sắt từ FezO¿ kích thước hạt nano bằng phương pháp

điện hÓa - ch ng na 18

4.3 Điều chế oxít sắt từ FezO¿ kích thước hạt nano bằng phương pháp

HGa hOC 0 cece cece cece cece cee s cee eeeeeeseseeeceeeeeeeeeeeeenenueueesscusegees 18 4.3.1 Nguyén tat Chung cece ccc ceccceeccseeeeseeessaeeseeeeeess 19

4.3.2 Phân loại -. con nhớ, 19 4.3.2.1 Nhóm nhiệt phân muối sắt (II) hữu cơ 19 4.3.2.2 Nhóm oxy hóa muối sắt (II) - - - 20 4.3.2.3 Nhóm khử muối sắt (III) (khử bằng pyrrolidone) 22

4.3.2.4 Nhóm đồng kết tủa muối sắt (II) và sắt (IH) 22

4.4 Điều chế Fe;O¿ bằng phương pháp đồng kết tủa 25 4.4.1 Nguyên tắc tạo FesOa Ăn nỲssrsn 25

4.4.2 Cơ chế phản ứng - - CC CS Sky sư 26

4.4.3 Cơ chế hình thành tỉnh thể S22 ssss2 27 4.4.3.1 Sự tạo mẫầm cv vớ 27

4.4.3.2 Sự tạo hạt s 28

4.4.3.3 Sự làm già hạt - << 28

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm - 30

6 Phương pháp, kỹ thuật áp dụng trong nghiên cứu 31

6.1 Phương pháp đánh giá sơ bộ - - 31 6.1.1 Cảm quan - << << 31 6.1.2 pH sau phản Ứng - << <<‹ 31

6.1.3 Ty 16 mol Fe**/Fe™ o.oo ee ceeccceccceeeceecceesceeeeeeeeeaean 31

6.1.4 Phân tích đo kích cở hạt 31

6.2 Phương pháp đánh giá đây đủ - - -cccc c1 ‡2 32

6.2.1 Cau gớaaớdtIƯI—Aaiaaan 32

6.2.2 Kích thước hạt - 32

6.2.3 Hiệu suất chung - -Lc CS n sa 32

7 Ứng dụng của vật liệu nano FesOx - -c << c c2 33 7.1 Làm vật liệu hấp phụ dé tách loại ion kim loại nặng (Mn?*) trong dung dịch nƯỚcC cc cv xi 33 7.1.1 Cơ chế quá trình hấp phụ của vật liệu nano oxít sắt từ

(Fe3O,) wee e cece ee 8 6 0 0 6 0 6 6 6 6600 04 0 6 6 6 024 19 8 0 8 6 6 6 8 4 0 0 0 0 6 6 8 00 8 6 6 6 8 0 0 0 4 0 8 9 6 6.69 000 6 8 68 33

7.1.2 Nhiệt động học của quá trình hấp phụ 33 7.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion kim loại nặng (Min ”) - - - cckc 12190111111 1111 1v 1 vn ch 33

7.1.3.1 Ảnh hưởng của pH - -. .-ccc-c sa 33 7.1.3.2 Ảnh hưởng của thời gian -‹- <- 33

7.1.3.3 Ảnh hưởng của kích thước hạt, điều kiện khuấy

TYỘT c0 Ọ Ọ n Đ ĐH HH HH HH ng nà 34

7.1.3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng chất bị hấp phụ và thể

tích dung dịch hâp phụ - 34 7.2 Các ứng dụng khoa học quan trọng khác của vật liệu Nano

2.2 Mô tả quy trình - cư 37

2.3 Tiến hành thí nghiệm - CC c SE Y se, 38

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khao sát ảnh hưởng của nhiệt độ ở 25°C với tốc độ thêm dung dịch NHa 2ml/phút cho dén hét 180ml 38

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng khi thực hiện ở 80°C với tôc độ thêm dung dịch NHạ 2ml/phút cho đên hệt 1&§0mI 38 2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng khi thực hiện ở 25°C x

80ml đầu và ở 80°C x 100ml còn lại với tốc độ thêm dung dịch NH; 2ml/phút cho đến hết 180ml cee ccc eecceeccaeceeaeeeaeeees 38

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng khi thực hiện ở 25°C x

80ml đầu và ở 80°C x 100ml còn lại với tốc độ thêm dung dich NH; lần lược là 2ml/phút x 80ml đầu và 180ml/phút x 100ml còn lại 39 2.3.5 Phân tích đánh giá - S Ăn S1 csH 39 2.4 Thí nghiệm xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm 40 2.4.1 Sơ đồ qui trình - - - cc n1 SH SH n Hs cày 40 2.4.2 Thuyết minh - - c2 S S2 2S Y1 Sssr se 40 2.4.3 Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm - 41 2.4.3.1 Nguyên tẮc - ccc CS nh se 41

2.4.3.2 Thực hiện cà 41 2.4.3.3 Tính kết quả - cc c1 sàa 42

3 Các phương pháp phân tích hóa lý - -. - 42 3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD) - - -. 42

3.2 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) - cc- 7c ccccccsccsè 43

3.3 Kích thước hạt 43

3.4 Phương pháp quang phổ UV — Vis c2 s‡2 43 3.4.1 Nguyên tẮC - -cLQQQnnn HH n HS nh chen 44 3.4.2 Định luật về hấp thụ ánh sáng ( Định luật Lambert - Beer) 44 3.4.3 Phương pháp trắc quang phân tích mangan 45

4 Khảo sát khả năng hấp phụ ion Mn”” trong nước bằng vật liệu FezO¿ 46 4.1 Quy trình hấp phụ Mñ”” 2 S1 S S1 S Y2 s2 46

4.2 Tiến hành thí nghiệm - - 5c S S222 S12 41 4.2.1 Xây dựng đường chuẩn xác định Mn”” 41 4.2.2 Xác định thời gian đạt cần bằng hấp phụ 48 4.2.3 Ảnh hưởng của nông d6 Mn** dén kha nang hap phu 49

4.2.4 Ảnh hưởng của khối lượng Fe;O„ đến khả năng hấp phụ 49

4.2.5 Ảnh hưởng của môi trường pH đến khả năng hấp phụ 49 PHAN 3 KÉT QUÁ VÀ BIỆN LUẬN CC {S121 ce4 50

1 kết quả tổng hợp oxít sắt từ FezO¿ -c- CS créy 50

1.1 Thí nghiệm Ì - - cc- C12111 11113 11111 nxycre 50 1.1.1 Nhận xết 2L L2 1S HS ng nh kg 50 1.1.2 Biện luận - CS 1S HS SH kg 50 1.2 Thí nghiệm 2 - CC c 1312223112111 1111111311111 xrkg 51 1.2.1 Nhận Xét -L CC Q11 nSnSn SH Hy nen 51 1.2.2 Biện luận - TQ Q9 S S1 Sky kè 52 1.3 Thí nghiệm 3 . CC C12112 11 1v xkt 53 1.3.1 Nhận XÉt . LLc TQ n SH S S1 HH Sky ven 53

1.3.2 Biện luận ch sxg 54 1.4 Thí nghiệm 4 nh khen 55 1.4.1 Nhận xét HS HS HH nh re 55 1.4.2 Biện luận -. -c<cẶ s22 56 1.5 Kết quả phân tích đánh giá - - - - - 5 SSS {S312 56

2 Kết quả hiệu suất thu hồi sản phẩm - c2 cc2- S S112 56

3 Kết quả các phương pháp phân tích hóa lý . - << << 52 57

3.1 Kết quả nghiên cứu nhiễu xạ tia X - - << csS¿ 57

3.2 Kết quả chụp SEM - CC 21112111 S111 ven 59 3.3 Kết quả đo cở hạt - c TQ S S1 nYSnnv vn ch 59

4 Kết quả khảo sát khả năng tách loại ion Mn”” trong nước bằng vật liệu

9 PP .4 60

4.1 Kết quả xây dựng đường chuẩn của Mn”” -<- 60 4.2 Kết quả xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ - 61

4.3 Kết quả ảnh hưởng của nông độ Mn”” đến khả năng hấp phụ 62

4.4 Ảnh hưởng của khối lượng FezOu khả năng hấp phụ 63

4.4 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ 64

PHẢN 4 KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ c2 2511 ss2 65

1 KẾT LUẬN 2202200101210 2210111111111 111v vn ke 65

2 KIÊN NGHỊ, c c 2222212212111 1 1111111111111 1 11k rrkt 65

LOI MO DAU

Trong một vài thập kỷ gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đất

nước, ngành công nghiệp Việt Nam đã có những tiến bộ không ngừng cả về số lượng và chất lượng sản phẩm cũng ngày càng được cải thiện Ngành công nghiệp phát triển đã đem lại cho nhân dân những hàng hóa rẻ hơn mà chất lượng không thua kém so với hàng ngoại nhập Bên cạnh những tác động tích cực do ngành công nghiệp mang lại thì cũng phải kể đến những tác động tiêu cực Một trong những mặt tiêu cực đó là các loại chất thải do các ngành công nghiệp thải ra ngày càng nhiều làm anh hưởng đến môi trường sống và sức khoẻ của người dân Hầu hết các hồ, ao sông, ngòi đi qua các nhà máy công nghiệp ở Việt Nam đều bị ô nhiễm đặc biệt là các ao, hỗ trong các đô thị lớn như Hà Nội và Thành phố Hỗ Chí Minh Một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước ở Việt Nam là nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng như: thủy ngân, chì, kẽm, đồng, crôm, nikel,

mangan ảnh hưởng của các kim loại này gây ra rất lớn (ngay cả khi chúng ở nồng

độ rất thấp) do độc tính cao và khả năng tích luỹ lâu đài trong co thé sống

Tác động của kim loại nặng tới môi trường sống là rất lớn, tuy nhiên hiện nay

ở Việt Nam việc xử lý các nguồn nước thải chứa kim loại nặng từ các nhà máy vẫn

chưa có sự quan tâm đúng mức Bởi các nhà máy ở Việt Nam thường có quy mô

sản xuất vừa và nhỏ do vậy khả năng đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải là hạn

chế Hầu hết các nhà máy chưa có hệ thống xử lý hoặc hệ thống xử lý quá sơ sài do

vậy nồng độ kim loại nặng của các nhà máy thải ra môi trường đều vượt quá tiêu

chuẩn cho phép

Trước hiện trạng trên, đòi hỏi phải có những phương pháp thích hợp, hiệu quả

để xử lý kim loại nặng nhằm tránh và hạn chế những tác động xấu của nó đến môi

trường và sức khỏe cộng đồng Chính vì vậy đã thúc đây tôi thực hiện đề tài

“Nghiên cứu tong hop oxit sat từ (Fe:O¿), ứng dụng làm vật liệu hấp phụ kừn

loại nặng trong nước” Vật liệu FezOx được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết

tủa kết hợp với sóng siêu âm và được phân tích bằng các phương pháp hóa lý như:

nhiều xạ tia X, chụp SEM, xác định kích cở hạt Qua đó, ứng dụng xử lý kim loại

nặng trong nước và có thể ứng dụng trong lĩnh vực y sinh học

Phan 1 TONG QUAN

1 Giới thiệu sơ lược về kim loại nặng [1 ]

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm” Các kim

loại quan trọng nhất trong việc xử lý nước là Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, NI, Cr, As, Mn

Một vài các kim loại trong số này có thê cần thiết cho cơ thê sống (bao gồm động

vật, thực vật, các vi sinh vật) khi chúng ở một hàm lượng nhất định như Zn, Cu, Fe, Mn Tuy nhiên khi ở một lượng lớn hơn hoặc nhỏ hơn nó sẽ trở nên độc hại Những nguyên tố như Pb, Cd, Ni khi đi vào cơ thể động vật, thực vật và con người

ngay cả ở dạng vết cũng có thê gây độc hại

Trong tự nhiên, kim loại nặng ton tai trong ba môi trường: môi trường khí,

môi trường nước và môi trường đất

Trong môi trường khí thì các kim loại nặng thường tồn tại ở dạng hơi kim loại Các hơi kim loại này phần lớn là rất độc, có thé di vao co thé con người và động vật khác qua đường hô hấp Từ đó gây ra nhiều bệnh nguy hiểm cho con người và động vật

Trong môi trường đất thì các kim loại nặng thường tổn tại đưới đạng kim loại

nguyên chất, các khoáng kim loại, hoặc các ion Kim loại nặng có trong đất dưới dang ion thường được cây cỏ, thực vật hấp thụ làm cho các thực vật này nhiễm kim loại nặng Và nó có thể đi vào cơ thể con người và động vật thông qua đường tiêu hóa khi người và động vật tiêu thụ các loại thực vật này

Trong môi trường nước thì kim loại nặng tồn tại dưới dạng 1on hoặc phức

chất Trong ba môi trường thì môi trường nước là môi trường có khả năng phát tán

kim loại nặng đi xa nhất và rộng nhất Trong những điều kiện thích hợp kim loại

nặng trong môi trường nước có thể phát tán vào môi trường đất hoặc khí Kim loại

nặng trong nước làm ô nhiễm cây trồng khi các cây trồng này được tưới bằng nguồn

nước có chứa kim loại nặng hoặc đất trồng cây bị ô nhiễm bởi nguồn nước có chứa

kim loại nặng đi qua nó Do đó kim loại nặng trong môi trường nước có thể đi vào

cơ thê con người thông qua con đường ăn hoặc uống

Với các ion có điện tích là +1 (các kim loại kiềm), lực tương tác giữa chúng

với các proton lớp vỏ không đủ để tách proton này ra Do vậy các ion kim loại có điện tích +1 chỉ tồn tại ở trang thai hidrat hoa

Với các 1on có điện tích là +2 thì lực tương tác có mạnh hơn, tuy nhiên nó chỉ

có khả năng đây proton ra ở vùng pH cao (tức là các phân tử nước xung quanh có

khả năng tiếp nhận proton cao), ở trong nhóm này thì các ion kim loại có kích thước

nhỏ, mật độ điện tích lớn có khả năng đây cac proton và tạo thành cac hidroxit kim loai

Đối với các ion kim loại có điện tích là +3, lực tương tác của chúng đủ mạnh

để tách cả 3 proton ở điều kiện pH trung hòa, thậm chí có thể tách được cả proton

thứ tư khi ở pH cao, ví dụ như sắt (II) ở pH > 8,5

Fe” 6H;O > FeOH’*.5H,O —> FeOH,* 4H,O0 > Fe(OH);.3H,0 >

Đối với các ion có điện tích là 4 hay cao hơn, việc tách các proton ra hết sức

dễ dàng, chúng có thể tách cả 2 proton trong một phân tử nước và tạo thành các

phức oxo: Cr,0,”, CrO,”, MnO,

1.1 Các kim loại nặng va ảnh hưởng của chúng lên cơ thể sống hữu cơ và con

hiện dưới dạng Cr”*, Cr”' hoặc đưới dạng các hợp chất CrO¿” (pH >7) CrạO;” (pH<

7) Crom cũng được sử dụng trong các quá trình sản xuất như : Tạo màu, nhuộm,

mạ kim loại, ngành công nghiệp hóa chất,

Crom khi ở nồng độ nằm ngoài khoảng cho phép đi vào cơ thể con người thì người nhiễm độc sẽ cảm thấy có vị kim loại, ớn lạnh, đau cơ Crom được tích lũy trong gan thận, gây tôn thương gan thận và làm tổn thương các cơ quan khác

1.1.2 Chì

CTHH: Pb (Pb™*)

Hàm lượng chì trong vỏ trái đất 10-20 mg/kg Trong nước ngầm và nước mặt

nồng độ của chì không vượt quá 10 ug/1 Trong không khí lượng chì đưa vào khí

quyển khoảng: 330.000 tắn/năm, trong đó 80-90% bắt nguồn từ chất phụ gia akyl

chì Các nguồn thải chính có mặt chì như: khai thác quặng có chứa chì, luyện kim,

sản xuất pin hay acquy, sử đụng xăng có pha chì, thuốc trừ sâu có sử dụng Pb

Các tác động của chì lên quá trình sinh hóa, đặc biệt lên quá trình tổng hợp

heme cả ở người lớn và trẻ em gây bệnh thiếu máu, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ sinh sản Chì tích luỹ trong xương, mè và máu Trẻ em đễ bị ngộ độc chì hơn người lớn vì cơ thê của trẻ em hấp thụ chì dễ dàng hơn và ít có khả năng đào thải chúng 1.1.3 Thủy ngân

CTHH : Hg.(Hg', Hg”)

Thủy ngân tự nhiên chủ yếu do quá trình thoát khí của vỏ trái đất và sự phun

trào núi lửa Thủy ngân có nguồn gốc tự nhiên đưa vào môi trường 2700-6000

tắn/năm Hàng năm thế giới khai thác khoảng 10.000 tấn thủy ngân kim loại Trong

quá trình khai thác một phần thủy ngân bị mắt trong môi trường và có phân thải trực

tiếp vào khí quyền Một số các nguồn sau cũng đóng góp vào ô nhiễm môi trường

do thủy ngân như: luyện quặng kim loại sunñt, tinh luyện vàng, sản xuất xi măng,

thiêu chất thải ran,

Trong cơ thể người và một số loài động vật khác thì thường là xảy ra các quá

trình biến đổi Hg trong cơ thể như: oxi hóa Hg kim loại thành Hg””, methyl hóa

thủy ngân vô cơ thành metyl thủy ngân (CH:-Hg)”, các muối Hg đễ dàng chuyển

hóa thành metyl thủy ngân do các vi khuẩn yếm khí tạo mêtan gây nên lon Hg”" kết hợp với gốc SH- trong các enzim, trong các amino axit có chứa S và các protein gây trở ngại và kìm hãm hoạt động của các enzim Trong các hợp chất của Hg” thi

CH:-Hg là chất gây độc nhất, sở dĩ CH;-Hg có độc tính cao vì nó có khả năng hòa

tan trong các mô mỡ, tích tụ trong các mô mỡ, não tủy do đó nguy hiểm cho hệ thần

kinh CH:-Hg có khả năng di chuyển qua màng sinh học (Hg”” trong các hợp chất khác không có khả năng này) gây bệnh: phân liệt thần kinh, giảm trí tuệ, mất trí nhớ, gây chứng co giật và gây nhiều rối loạn không phục hồi được ở hệ thần kinh

trung ương, phá vỡ các nhiễm sắc thể, phân lập các nhiễm sắc thể và ngăn cản phân

Cd thâm nhập vào cơ thê qua con đường hô hấp và ăn, uống vào cơ thể Cd tồn tại ở dạng Cd”” liên kết với các protein tạo thành metalthionein rồi được giữ lại trong thận khoảng 1% và thải ra ngoài khoảng 99% Phần còn lại này được tích luỹ

tăng dân theo tuổi và đến một lúc nào đó lượng Cd”* nay du 1én cé thé thay thé Zn”*

trong các enzim và gây ra rỗi loạn trao đổi chất Ở nông độ cao Cd gây các bệnh

thiếu máu, đau thận và phá hủy tủy xương Nông độ ngưỡng của Cd gây tác hại thận

1a 0,2 mg/l

1.1.5, Asen

CTHH: As (As**, As”*)

Trong vỏ trái đất nồng độ Asen trung bình khoảng từ 2-10 mg/kg nằm trong

thành phần nhiều loại khoáng, quặng như photphat và khoáng As;Sạ, FeAsS,

AszOa Các nguồn phát sinh ra chất thải có chứa Asen là: tinh luyện quặng, sản

xuất năng lượng, sản xuất xỉimăng, thuốc trừ sâu có chứa Asen,

Trong môi trường nước Asen thường ton tại ở dạng muối Asenat(AsO¿”) hoặc

Asenic(AsOx”) Trong sinh quyển Asen thường tổn tại ở dạng asenmetyl đo chuyển

hóa sinh học

Trong các hợp chất thì As(IJ) là hợp chất có độc tính nhất As(II) tắn công vào nhóm -SH của các enzim làm cản trở hoạt động của các enzIm này

Đặc biệt là các enzim sản sinh năng lượng của tế bào do đó quá trình tổng hợp

ATP bị cản trở Do có tính chất tương tự so với phốtpho đo vậy asen can thiệp vào

một số quá trình sinh hóa làm rối loạn quá trình phát triển của sinh học As(II) ở

nồng độ cao làm đông tụ các protein

Asen khi đi vào cơ thê người gây rôi loạn quá trình sinh hóa trong cơ thê

người, nêu ở nông độ cao có thê gây ra bệnh ung thư hoặc quái thai đôi với các bào thai

1.1.6 Niken

CTHH: Ni (Ni**)

Trong tự nhiên niken thường phát sinh từ các nguồn như sau: từ các nham

thạch của núi lửa, từ các muối ở biển,từ các vụ cháy rừng Nước thải chứa Niken

chủ yếu có nguồn gốc từ nước thải mạ điện, trong công nghiệp mạ điện niken thường tồn tại chủ yếu dưới đạng muối niken sunRt, clorua, hay citrat Ngoài ra

Niken còn có trong một số các ngành công nghiệp sau: sản xuất pin hay acquy,

luyện kim, công nghiệp dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ

Đối với cơ thể người tiếp xúc lâu dài với niken gây ra hiện tượng viêm da và

có thể xuất hiện dị ứng ở một số người Ngộ độc niken qua đường hô hấp gây khó

chịu và buôn nôn, đau đầu, nếu kéo đài sẽ ảnh hưởng tới phôi, hệ thần kinh trung

ương, gan và thận Chất hữu cơ nikel cacbonyl có độc tính cao và gây ung thư

Niken có độc tính cao với cá, nồng độ niken trên 0,03 mg/l gây tác hại cho các

cơ thể sống bậc thấp trong nước

1.1.7 Mangan

CTHH: Mn ( Mn”*, Mn**, Mn’*)

Mangan được tìm thấy trong tự nhiên ở đạng tự đo (đôi khi kết hợp với sắt) và trong một số loại khoáng vật Mangan là kim loại quan trọng được sử dụng nhiều trong các ngành cộng nghiệp như: công nghiệp luyện kim, công nghiệp nhuộm, sản

xuất pin hay acqui, sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu

Xét về mặt dinh đưỡng mangan là nguyên tố vi lượng, nhu cầu dinh đưỡng

mỗi ngày từ 30-50 ug/kg trong lượng cơ thể con người Nhưng nếu hàm lượng lớn

mangan gây độc mạnh với nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ

thần kinh trung ương, gây tổn thương thận và bộ máy tuân hoàn, phổi, ngộ độc nặng

dẫn đến tử vong

1.2 Tiêu chuẩn cho phép của các kim loại nặng trong nước

Báng 1.1 Một số các kim loại nặng và tiêu chuẩn cho phép (theo TCVN 5495-

2 Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong môi trường nước

Có nhiều phương pháp xử lý kim loại nặng trong môi trường nước như:

phương pháp kết tủa, phương pháp sinh học, phương pháp điện hóa, phương pháp

hấp phụ và trao đổi ion Trong quyến luận văn này chúng tôi chỉ giới thiệu 2

phương pháp quan trọng, và có nhiều ưu điểm hơn đó là phương pháp kết tủa và

phương pháp hấp phụ và trao đổi ion

2.1 Phương pháp kết tủa [1]

2.1.1 Cơ chế của phương pháp

M™ + A™ = MnAw act tia) (2.1)

MF”: ion kim loại nặng

A”: tác nhân gây kết tủa

T;: tích số tan

Trong phương pháp này người ta có thể sử dụng nhiều các nhân để tạo kết tủa với kim loại như: S”, SO¿7, POx”, CI, OH-

Đối với mỗi kim loại khác nhau có pH thích hợp để kết tủa khác nhau tùy thuộc vào

kha nang tạo kết tủa của M(OH)» và tùy thuộc vào nồng độ các kim loại có trong nước thải cần xử lý

2.1.2 Quá trình oxi hóa khứ

Đề xử lý kim loại nặng trong nước bằng phương pháp kết tủa có hiệu quả thì

ta cần phải chuyển các kim loại khó kết tủa với tác nhân làm kết tủa và có tính cực

độc về dạng dễ kết tủa hơn và ít độc hơn

* Co ché

M (héa trị n) + tác nhân oxi hóa (khử) = M(hóa trị m) + chất mới (nếu có)

M: kim loại dưới dạng hợp chất hoặc ion

* Các tác nhân sử dụng phải thỏa mãn các yêu câu

+ Có tính oxi hóa hoặc khử đảm bảo có thê chuyên hóa hêt được kim loại vê dạng mong muôn

+ Không tạo ra các chât mới có độc tính hoặc khó xử lý

+ Kim loại sau quá trình phải ở dạng phù hợp, đễ xử lý cho quá trình tiếp theo

(quá trình tạo kết tủa)

+ Các tác nhân dê kiêm, dê sử dụng và rẻ tiên

+ Càng tạo ra ít chất mới càng tốt

2.1.3 Quá trình kết tủa

Sau khi đã dùng phương pháp để chuyển các kim loại về dạng dễ xử lý và ít

độc hơn thì ta tiến hành phương pháp kết tủa

* Két tia dang OH

Ở một vùng pH nhất định (pH >7) các kim loai két hop voi OH tạo thành các

hidroxit kim loại kết tủa:

Nguyên tắc để tạo kết tủa là [M"*].[OH']" > Ti morn

Bảng L2 pH tại điểm bắt đầu kết tủa của các kim loại

pH trong quá trình phải đảm bảo để quá trình có thể tạo kết tủa đễ đàng, thuận

lợi Để tạo pH > 7 ta có thể dùng các chất có tính kiềm như NaOH, KOH,

Tương tự như kết tủa dùng OH để tạo kết tủa thì [M"*J”.[S”]" > Ti msan néu n chia

hết cho 2, ngược lại thì [M"”]Ÿ.[S]” >Tewzsn

Hinh 1.1 Kha nang hoa tan ca hidroxit kim loại theo pH

Nhìn trên đồ thị trên ta thấy các kim loại thường kết tủa cực đại ở pH = 9-11

Khi pH tăng quá khoảng này thì độ kết tủa giảm đo các kim loại này có thể tạo phức

khi ở mức pH cao, tức là nông độ kiêm cao (phức này có thê là phức của lon kin

loại với một chât khác không phải chỉ với OH)

+ Rẻ tiền, nguyên vật liệu để kiếm

+ Chất lượng nước sau xử lý đáp ứng được chất lượng TCVN 5495- 1995

+ Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại

+ Xử lý được nước thải đối với các nhà máy có quy mô lớn

* Nhược điểm

+ Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để

+ Tạo ra bùn thải kim loại

+ Tốn kinh phí như vận chuyền, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý

+ Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH' thì khó điều chỉnh pH đối với nước

thải có chứa kim loại nặng lưỡng tính Zn

2.2 Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion [1]

2.2.1 Phương pháp hấp phụ

2.2.1.1 Khái niệm

Hấp phụ là quá trình hút khí (hơi) hoặc chất hòa tan trong chất lỏng lên bề mặt

chất rắn xốp Chất khí (hơi) được gọi là chất bị hấp phụ, chất răn xốp dung để hút

khí (hơi) gọi là chất hấp phụ và những chất không bị hấp phụ gọi là khí tro.[7]

Phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong xử

lý nước thải nói chung và nước thải chứa kim loại nặng nói riêng Phương pháp hấp

phụ được sử dụng khi xử lý nước thải chứa các hàm lượng chất độc hại không cao

Quá trình hấp phụ kim loại nặng xảy ra giữa bề mặt lỏng của dung dịch chứa kim

loại nặng và bề mặt rắn

Hiện nay người ta đã tìm ra nhiều loại vật liệu có khả năng hấp phụ km loại nặng như: than hoạt tính, than bùn, các loại vật liệu v6 co nhu oxit sắt (FeO, Fe;Oa, FezO¿), oxit mangan, tro bay, xi than, bằng các vật liệu polyme hóa học hay polyme sinh học

2.2.1.2 Cơ chế quá trình hấp phụ

Trong hấp phụ thường diễn ra 2 kiểu hấp phụ:

- Hấp phụ vật lý: được thực hiện bởi các tương tác yếu và thuận nghịch giữa các phân tử và các tâm hấp phụ trên bề mặt than hoạt tính

- Hấp phụ hóa học: được thực hiện bởi các liên kết hóa học

+ Quá trình hấp phụ vật lý đối với chất hấp phụ và các ion kim loại nặng trong

nước thường xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại này với các tâm hấp

phụ Mối liên kết này thường yếu và không bên Tuy nhiên chính vì yếu đo vậy quá

trình giải hấp phụ để hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và thu hỗi các kim loại diễn ra thuận lợi

+ Quá trình hấp phụ hóa học xảy ra nhờ các phản ứng tạo liên kết hóa học giữa 1on kim loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ, thường là các ion kim loại nặng phản ứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ Mối liên kết này thường là rất bền và khó bị phá vỡ, do vậy rất khó cho quá trình giải hấp phụ + Tái sinh chất hấp phụ: Khi chất hấp phụ đã bão hòa người ta tiễn hành nhả

hấp thụ để tái sinh vật liệu hấp phụ và đôi khi có thể thu hồi các chất có giá trị

* Tdi sinh bang phương pháp vật lý

+ Nhờ nhiệt độ: người ta thường dùng hơi nước bão hòa hay hơi quá nhiệt,

hoặc bằng khí trơ nóng

+ Nhờ phương pháp trích ly (nhả pha lỏng) bằng các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi thấp và dễ chưng bằng hơi nước như metanol, benzen, toluen

* Tái sinh bằng phương pháp hóa học

Trong một số trường hợp, trước khi tái sinh các chất bị hấp phụ được chuyển hóa hóa học thành dạng dễ tách từ chất hấp phụ hơn Tái sinh bằng phương pháp

hóa học thường phải phá vỡ cấu trúc của chất bị hấp phụ đôi khi là cả chất hấp phụ 2.2.1.3 Giới thiệu một số chất hấp phụ kim loại nặng

Chất hấp phụ là những vật liệu rắn dạng hạt có cầu trúc rất xốp và diện tích bề mặt riêng lớn

* Các vật liệu có nguôn gốc vô cơ

- Chất hấp phụ oxi sắt (FeaOy Fe:O¿): Đôi với Oxit sắt ở dạng bột mịn, cỡ hạt vào khoảng nhỏ hon 100um, người ta đã đo được bằng phương pháp BET diện tích bề mặt của nó là 3,07 mg Một điểm thuận lợi khi sử dung oxit sắt là chất này chính là chất thải của quá trình đốt quặng pyrit (FeS) hay từ các mãnh vụng sắt phế

thải

- Chất hấp phụ tro bay, xỉ than: trong quá trình đốt than đá, một lượng bụi min bay lén và tích tụ lại ở trong ống khói được gọi là tro, còn phan than bi thiéu kết và nằm lại phía đưới (đáy lò) gọi là xỉ than Diện tích bề mặt đo theo phương

pháp BET là 5,39 m”/g đối với xi than, còn đối với tro bay 14 10,15 m’/g

- Chất hấp phụ dioxit Mangan: có công thức hóa học là MnO; Lượng quặng

Mangan ở nước ta có trữ lượng khá cao và có loại quặng hàm lượng Mangan đạt tới 76%

* Các chất polyme : Người ta sử dụng nhiều chất polyme làm chất hấp phụ Các chất polyme thường có các nhóm chức có khả năng hút hoặc giữ các kim loại vào trong thành phân liên kết

* Chất hấp phụ sinh học: chất hấp phụ sinh học là những chất có bắt nguồn từ

sinh học do vậy nó rất đa dạng và phong phú

2.2.1.4 Ưu nhược điểm của phương pháp hấp phụ

*Uu điểm

+ Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nồng độ thấp

+ Đơn giản, dễ sử dụng

+ Có thể tận dụng một số vật liệu là chất thải của các ngành khác

+ C6 thé nha hp phu dé tái sinh vật liệu hấp phụ

*Nhược điểm

+ Thường chỉ áp dụng cho xử lý kim loại nặng ở nồng độ thấp

+ Chi phí xử lý vẫn còn cao

2.2.2 Phương pháp trao đổi ion

2.2.2.1 Cơ chế của phương pháp trao đổi ion

Thực chất phương pháp trao đổi ion cũng là một phần của phương pháp hấp

phụ, nhưng là quá trình hấp phụ có kèm theo trao đổi ion giữa chất hấp phụ với ion

của dung dịch Có thể nói trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt

của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với

nhau Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

* Cơ chế trao đổi ion

- Trao déi cation

B gồm các ion kim loại: Ni”, Cu”*, Zn”*, Cr**, Fe”

- Trao đổi anion

+ Khuyéch tan cac ion qua lép mang

+ Khuyéch tan các ion tdi vi tri trao doi ion

+ Quá trình trao đôi ion

+ Khuyếch tán của các ion được giải phóng từ vị trí trao đổi ion đến bề mặt

hạt

+ Khuyếch tán các ion được giải phóng qua màng

+ Khuyếch tán các ion đó vào dung dịch

Quá trình động học của một quá trình được quyết định bởi bước chậm nhất

Trong hầu hết các quá trình thì quá trình phản ứng trao đổi ion là quá trình nhanh

nhất Nói chung là chỉ có hai quá trình ảnh hưởng mạnh mẽ đến động học trao đôi

ion là: khuyếch tán ion qua màng, khuếch tán ion vào hạt trao đổi ion

Các chất có khả năng hút và trao đổi ion đương từ dung dịch điện ly gọi là cationit Những chất này mang tính axit

Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và chúng có tính kiềm Các ionit mà có khả năng trao đổi cả ion đương lẫn ion âm thì gọi là ionit

lưỡng tính

- Cũng giỗng như các kiểu hấp phụ khác thì trao đỗi ion cũng có tái sinh + Các cationit thì thường được tái sinh bằng các dung dịch axit có nồng độ từ 2-8% Sau đó các cation sẽ được nạp điện tích bằng các muối ăn (NaC]) và lúc này

các ion Na” sẽ vào chiếm chỗ, đây các ion H” vào dung dịch

+ Các anionit thì được tái sinh bằng dung dịch kiềm, và sau đó cũng được nạp điện tích bằng muối ăn NaCI, lúc đó các ion CT sẽ thay thé cdc ion OH’ day cdc ion

OH vào dung dịch

2.2.2.2 Giới thiệu một số chất trao đổi ion

* Các ionit có nguôn gốc vô cơ

- Tự nhiên: Các loại zeolit (thường là người ta sử dụng zeolit A và X) có

công thức dưới dạng Na;O Al;Os nSiO;.mH;O, các kim loại khoáng, đất sét,

fenspat, các chất mica khác nhau

- Tổng hợp: Silicagen, pecmutit, các oxit khó tan và hiđroxit của một số kim loại như crôm, nhôm, ziricon1

* Các ionit có nguôn gốc hữu cơ

+ Tự nhiên: gồm axit humic của đất mùn và than đá, chúng mang tính axit

yếu, để tăng tính axit và dung lượng trao đôi người ta nghiền nhỏ than và lưu hóa ở

điều kiện dư oleum Than sunfo là các chất điện ly cao phân tử rẻ và chứa cả các nhóm axit mạnh và axit yếu Các chất trao đôi ion này có nhược điểm là độ bền hóa

học và độ bền cơ học thấp, dung lượng thê tích không lớn đặc biệt là trong môi trường trung tính

+ Tổng hợp: là các nhựa có bề mặt trao đổi lớn, chúng là những hợp chất cao

phân tử Các gốc hyđrocacbon của chúng tạo nên lưới không gian với các nhóm

chức năng trao đổi ion cô định Lưới không gian đó được gọi là ma trận và thường

được kí hiệu là R nối với các nhóm chức ví dụ nhu RSO3H, RCOOH

2.2.2.3 Ưu nhược điểm của phương pháp hấp phụ và trao đổi ion

* Ưu điểm

+ Khả năng trao đổi ion lớn, do vậy xử lý rất hiệu quả đối với kim loại nặng

Đây là một trong những phương pháp tốt nhất trong xử lý kim loại nặng

+ Đơn giản, dễ sử dụng

+ Thích hợp để xử lý nước thải có chứa nhiều hơn một kim loại

+ Không gian xử lý nhỏ

+ Có khả năng thu hồi các kim loại có giá trị

+ Không tạo ra chất thải thứ cấp

*Nhược điểm

+ Đắt tiền, đặc biệt là đối với các nhà máy có quy mô lớn, lượng nước thải

nhiều thì phương pháp này đòi hỏi chỉ phí khá lớn

Trên đây là các phương pháp xử lý nước thải chứa kim loại nặng, các phương

pháp này đều có những ưu, nhược điểm riêng Do vậy, tùy từng điều kiện, từng

hoàn cảnh mà ta có thể lựa chọn phương pháp nào để xử lý hợp lý nhất hoặc có thể kết hợp hai thậm chí là ba phương pháp để có thê xử lý triệt để và hiệu quả nhất Nhằm khắc phục tình trạng ô nhiễm này đòi hỏi cấp bách phải có những biện

pháp xử lý nước thải kim loại nặng hiệu quả và phải phù hợp với điều kiện hoàn

cảnh của các nhà máy ở Việt Nam như: diện tích xử lý nhỏ và hiệu quả xử lý rất tốt

Do đó để có thể thực hiện được những tiêu chí trên, việc nghiên cứu, thăm dò khả năng xử lý nước thải chứa kim loại nặng bằng vật liệu nano FezOx được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa Trong phần tiếp theo tôi xin giới thiệu về nghiên

cứu thăm dò khả năng hấp phụ ion kim loại nặng (Mn”) bằng vật liệu nano FezO¿

và đây cũng là một trong các nghiên cứu khoa học mới hiện nay đang rất được quan tam Vat ligu nano Fe;Q, là vật liệu đang được một số nhà khoa học ứng dụng dé chế tạo các bộ phận lọc nước uống sử dụng hạt nano là chính và sau khi lọc cho

chúng ta nước uống có độ tinh khiết rất cao

3 Oxit sat tir (Fe;0,)

3.1 Vat liệu nano

Kích thước nano: Nano là thang đo vật chất có kích thước trong khoảng một

đến vài trăm nm (1nm = 10”um = 10”mmm = 10m ; 1Ả = 10nm).[2]

Cuối thập niên 80, công nghệ nano bắt đầu phát triển và thu được nhiều thành

quả to lớn không chỉ trong nghiên cứu mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực [13] Ở các vât liệu và linh kiện nano xuất hiện nhiều hiện tượng, tính chất vật lý và hóa học mới mẻ không có trong các loại vật liệu khối Công nghệ

nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng đụng

cdc cau trúc, thiết bị và hệ thống, bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên

quy mô nano Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn các tính chất của vật liệu Các tính chất như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính chất hoá học khác đều có độ dài

tới hạn trong khoảng nano Chính vì vậy, khi kích thước giảm tới mức nano, các

hiệu ứng lượng tử xuất hiện, nhờ vậy có thé thay đổi các đặc trưng của vật liệu như màu sắc, các tính chất nhiệt, từ, điện, quang mà không cần thay đổi thành phần hoá học Đó là điều kiện lý tưởng để tạo ra các vật liệu oxít sắt từ kích thước nano có tác

dụng xúc tác, hap phu [14]

Oxít sắt từ là một hợp chất rất quan trọng trong kỹ thuật, được ứng dụng để chế tạo vật liệu từ, vật liệu xúc tác, phụ gia, chất màu đặc biệt, oxít sắt từ kích thước nano còn có tính hất phụ mạnh và có khả năng tách loại các 1on kim loại nặng trong nước.| l4]

3.2 Oxít sắt từ ( FezOa) dạng thường [2]

s Công thức: FezOx hay FeO.Fe;O;

s Phân tử lượng: 231,533 g/mol

s Tên gọi: Ferrosoferric oxide; Ferric ferrous oxide; Triiron tetraoxide; Black

iron oxide; Magnetic iron oxide; Ethiops iron; Magnetite; oxit sắt từ

¢ Thanh phan: Fe: 72,36% ; O: 27.64%

Trong đó thành phần Fe”? là 24,2% va Fe** 14 48,24%

+ Dạng tỉnh thể lập phương hay dạng bột vô định hình, màu đen tuyên

+ Là thành phần chủ yếu trong quặng Magnetite

+ Không tan trong nước và các dung môi hữu cơ Tan được trong dung dịch

axít loãng (chậm) Không tan trong dung dịch kiềm

+ Bị oxy hóa chậm trong không khí và chuyển dan sang dang Fe.0; cé mau nâu đỏ

Fe30, + 8 HCl — FeCl, + 2 FeCl; + 4 H,O (3.1)

- Đối với dung dịch H;SO¿:

+ nông độ dung dịch H;SO¿ < 10% chỉ xảy ra phản ứng trao đôi

FezOa+ 4 HạSO¿ (loang) — FeSO, + Fe2(SO,)3 + 4 H,O (3.2)

+ nồng độ dung dịch H;SO¿ > 10% và có đun nóng: phản ứng oxy hóa xảy ra

2 Fe30, +10 H,SO, (dac) — 3 Fe,(SOx.)3 + SOT + 10 HạO ( 3.3)

- Đối với axít HNO;: Nông độ loãng hay đậm đặc, nguội hay đun nóng đều

xảy ra phản ứng oxy hóa

FezOx + 10 HNO2; — 3 Fe(NQ3)3 + NO;† +5 HO ( 3.4)

3.2.2.2 Tác dụng với oxy

Trong không khí phản ứng xảy ra nhanh hơn Oxy trong không khí oxy hóa Fe** — Fe**,

Fe3;0, + 1/2 O, — 3 (a-Fe203) ( 3.5)

3.2.2.3 Tác dụng với các chất khử thông thường như: C, CO, H;, AI

Khử oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao Trong lò cao, sắt bị khử dần theo sơ đồ

Fe;Oa => Fe:Ox => FeO => Fe Quá trình khử của Fe;Ox được ứng dụng làm giảm

quặng FezO¿ bởi CO trong một lò đứng được sử dụng để sản xuất chất sắt như một

phần của quá trình sản xuất thép ở nhiệt độ khoảng 720°C:

3.2 Oxit sắt từ (FezOx) dạng Nano [2]

Hình 1.2 Các cấu trúc thường gặp của Ferrite - FezO¿

Oxít sắt từ (Fe:O¿) là 1 oxít hỗn hợp FeO.FezOs thuộc nhóm ceramic từ, được

goi 1a ferrite Cong thirc chung cua ferrite 14a MO.Fe,O03, voi cac ferrite thường có

cầu trúc spinel thuận hoặc nghịch Nhưng dù spinel thuận hay nghịch thì trong một

ô đơn vị đều có 8 vị trí tứ diện và 16 vi trí bát diện

Trong mỗi ô đơn vị của cấu trúc spinel thuận, những ion hóa trị 3 chiếm các vị

trí bát diện, còn những 1on hóa trị 2 chiếm các vị trí tứ điện

Trong mỗi ô đơn vị của cầu trúc spinel nghịch, những 1on hóa tri 2 va 8 ion hóa trị 3 sẽ chiếm các vị trí bát diện; những lon hóa trị 3 còn lại sẽ chiếm các vị trí

tứ diện

Trong mang ferrite có 2 loại lỗ hổng: loại thứ nhát là lỗ hổng tứ điện (nhóm A)

được giới hạn bởi bốn ion oxy, loại thứ hai là lễ hông bát điện (nhóm B) được giới

hạn bởi sáu ion oxy Các ion kim loại M”” và Fe” sẽ nằm ở các lỗ hồng này và tạo nên hai dạng cầu trúc spinel của nhóm vật liéu ferrite Trong dang thir nhất, toàn bộ

các ion MỸ” nằm ở vị trí nhóm A còn toàn bộ các ion Fe”? nằm ở các vị trí nhóm B

Cấu trúc này đảm bảo hoá trị của các nguyên tử kim loại vì số ion oxy bao quanh cdc ion Fe** và MT có tỷ số 3/2 nên nó được gọi là spinel thuận Cấu trúc này được tìm thấy trong ferrite ZnO.Fe;Os Dạng thứ hai thường gặp hơn được gọi là cầu trúc spinel dao Trong cấu trúc spinel đảo một nửa ion Fe”” cùng toàn bộ ion M”” nằm ở các vị trí nhóm B, số ion Fe”? còn lại nằm ở các vị trí nhóm A Oxit sắt tir Fe,0, hay

có thê viết FeO.Fe;Oa là mot ferrite có cấu trúc spinel dao điển hình Cấu trúc spinel

có thể xem như được tạo ra từ mặt phẳng xếp chặt của các ion O7 với các lỗ trống

tứ điện (nhóm A) và bát diện (nhóm B) được lấp đây bằng các ion Fe”' và Fe** (hình 1) Trong đó, các ion Fe” được phân bố một nửa ở nhóm A và một nửa ở nhóm B, cón các ion Fe” đều nằm ở nhóm B.Chính cấu trúc spinel đảo này đã

quyết định tính chất từ của FezO¿, đó là tính chất ferrite từ

4 Các phương phap diéu ché nano oxit sat tir (Fe30,)

4.1 Điều chế oxít sắt từ FezO¿ kích thước hạt nano bằng phương pháp nghiền

[12]

Phương pháp nghiền được phát triển từ rất sớm Hạt nano oxít sắt từ có thể

được chế tạo theo nguyên tắc: vật liệu khối oxít sắt từ FesOx được nghiền nhỏ đến kích thước nano và hình thành hạt oxít sắt từ FezOx kích thước nano từ các nguyên

tử Phương pháp nghiền chủ yếu là nghiền hành tinh, nghiền rung Mục đích để tạo

ra chất lỏng từ dùng cho các ứng dụng vật lý như truyền động từ môi trường không khí vào buồng chân không, làm chất dẫn nhiệt trong các lò công suất cao, Trong những nghiên cứu đầu tiên về chất lỏng từ, vật liệu oxít sắt từ Fe:Ox, được nghiền cùng với chất hoạt hóa bề mặt (acid Oleic) và dung môi (dầu, hexane) Chất hoạt

hóa bề mặt giúp cho quá trình nghiền được đễ dàng và đồng thời tránh các hạt kết tụ

với nhau Sau khi nghiền, sản phẩm phải trải qua một quá trình phân tách hạt rất phức tạp để có được các hạt tương đối đồng nhất Oxít sắt từ (Fe;O¿) chế tạo bằng phương pháp này thường được dùng cho các ứng dụng vật lý

ƯUu điểm của phương pháp nghiền là đơn giản và chế tạo được vật liệu với

khối lượng lớn Việc thay đôi chất hoạt hóa bề mặt và dung môi không ảnh hưởng

nhiều đến quá trình chế tạo

Nhược điểm của phương pháp này là tính đồng nhất của các hạt nano không

cao vì khó có thê khống chế quá trình hình thành hạt nano

4.2 Điều chế oxít sắt từ FezOx kích thước hạt nano bằng phương pháp điện hóa

[12]

Phương pháp điện hóa được dùng để chế tạo hạt nano oxít sắt từ (Fe30,) Dung dịch điện hóa là dung dịch hữu cơ Kích thước của hạt nanô từ 3 — 8 nm được

điều khiển bằng mật độ đòng điện phân Sự phân tán của các hạt nano nhờ vào các

CHĐBM dương Phương pháp này phức tạp và hiệu suất không cao như các

phương pháp khác nên ít được nghiên cứu

4.3 Điều chế oxít sắt từ FezO¿ kích thước hạt nano bằng phương pháp hóa học [2]

Phương pháp hóa học có thể tạo ra các hạt nano với độ đồng nhất khá cao, rất thích hợp cho phần lớn các ứng dụng sinh học Nguyên tắc tạo hạt nano bằng

phương pháp hóa học là kết tủa từ một dung dịch đồng nhất đưới các điều kiện nhất định hoặc phát triển hạt từ thể hơi khi một hóa chất ban đầu bị phân rã

4.3.1 Nguyén tat chung

Các phương pháp hóa học đi từ các tiền chất có chứa Fe”, Fe** hay ca 2 dang

dé tao thanh FeO, theo so dé sau:

Hình 1.3 Sơ đồ điều chế Fe;O,

- Từ Fe””: Thực hiện sự oxy hóa bằng không khí hay các chất oxy hóa yếu

như NOz:,

- Tir Fe**: Thực hiện sự khử bằng các chất khử yếu như diol,

- Tir Fe**/Fe**: Thường dùng phán ứng đồng kết tủa trong môi trường kiềm

Trong một nhóm, các phương pháp khác nhau về tiền chất, điều kiện thực hiện

và kết quả thu được

4.3.2.1 Nhóm nhiệt phân muối sắt (III) hữu cơ [2]

* Nhiệt phân muối sat (IID) acetylacetonate

- lon Fe” trong hợp chất sắt (HI) acetylacetonate bị khử bỡi 1,2-

hexadecanediol ở nhiệt độ cao ( > 200°C) trong môi trường có chất hoạt động bề

mặt (olelc axít và oleylamine), tạo thành FezO¿a

- Phương pháp sử dụng nguyên liệu rất đắt tiền nhưng thực hiện nhanh, qua ít g1a1 đoạn

- Sản phâm có kích thước = 4nm, độ đông đêu rat cao

- Phuong pháp này còn được đùng để điều chế FezO¿ có kích thước nano mong muốn

Ví dụ: Để điều chế Fe:O¿ 6nm, người ta chung cat Immol Fe;0, 4nm voi 2mmol sắt (II) acetylacetonate trong hỗn hợp 10mmol 1,2-hexadecanediol + 2mmol oleic axit + 2mmol oleyamine + 20ml benzyl ether Chưng cất trong 1 giờ ở 300°C

* Nhiệt phân phức sắt-oleate

- FezOx¿ được tạo thành từ sự nhiệt phân phức săt-oleate ở nhiệt độ cao (= 220°C) Phức sắt-oleate được tạo thành từ sự kết hợp giữa FeC]a và Na-oleate

- Muối Na-oleate được tạo thành từ sự trung hòa axit oleic bằng NaOH

- Phương pháp sử dụng nguyên liệu rẻ tiền nhưng phải thực hiện qua nhiều

giai doan, thoi gian kha dài

- Sản phẩm có đường kính = 10 — 30nm, khá đồng đều

4.3.2.2 Nhóm oxy hóa muối sắt (II) [12],[2]

* Oxy hóa muối sắt (II bằng NO: ở nhiệt độ thấp

Ion Fe”, trong môi trường kiềm nhẹ bị oxy hóa hạn chế bỡi NOx, NO;, NO tạo thành FesOa

Phương trình phản ứng qua các giai đoạn:

3 Fe(OH), + NO; — Fe;0, + NOx + 3 HạO (4.2)

3 Fe(OH), + NO, — Fe3;0,+2NO+2H,0+2 0H (4.3)

15 Fe(OH), + 2 NO — 5 Fe;0, + 2 NH3 + 12 H,O (4.4)

- Do hén hop Fe**/2Fe™* khéng theo tỷ 16 mol 1: 2 tu ban dau, Fe** duoc tao ra

do sự oxy héa Fe” nén thanh phan trong san pham phu thudc rat nhiéu vao điều

kién phan tng

- Phản ứng qua nhiều giai đoạn trung gian nên khó kiểm soát các thông số để

có được sản phẩm tốt

* Oxy hóa muối sắt (I) bằng sóng siêu âm có cường độ mạnh

lon Fe” trong dung dịch bị oxy hóa hạn chế bỡi oxy tong không khí và H;O;

tạo thành FezOa (HạO; do sóng siêu âm cướng độ cao tạo ra)

Tiến trình phản ứng qua các giai đoạn:

- Sự tạo thành H;O::

- Oxy hóa Fe”! tạo Fe”:

- Sự đồng kết tủa:

Fe”* + 2Fe** + 80H —› FezO¿| + 4HạO (4.10)

- Do hỗn hop Fe”*/2Fe** không có tỷ lệ mol 1: 2 từ ban đầu, Fe”* được tạo ra

do sự oxy hóa Fe”" nên thành phần trong sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào điều

Hình I4 FezO¿ kích thước nano theo phương pháp siêu âm

- pH tối ưu là 7,8 Ở pH cao hơn thì hạt hình thành có kích thước to

- Cường độ siêu âm không nhỏ hơn 16W/cm

4.3.2.3 Nhóm khử muối sắt (III) (khir bang pyrrolidone) [2]

- Ở nhiệt độ cao (> 245°C), purrolidone phân hủy tạo thành CO và azetidine

Azetidine thủy phân FeCl;6H;O thành FeOOH Sau đó CO khử FeOOH thành

4.3.2.4 Nhóm đồng kết tủa muối sắt (II) và sắt (II) [2]

* Đông kết tủa trong hệ dung dịch [2]

Hon hop voi tỷ lệ Fe”*/Fe”' = 2 được đồng kết tủa bởi dung dịch kiềm tạo

- Do hén hop Fe**/2Fe** có tỷ lệ mol 1: 2 từ ban đầu, nên thành phần trong sản

phẩm tương đối đồng nhất

- Phản ứng qua nhiều giai đoạn trung gian, phụ thuộc chủ yếu vào pH và nhiệt

độ nên có thể kiểm soát được,

- Ngoài ra, các thông số khác cần chú ý như chế độ kiềm hóa, đánh sóng siêu âm, để có sản phẩm tối ưu

* Đồng kết tủa trong hệ keo [12], [2]

- Về nguyên tắc cũng tương tự như trong dung dịch nhưng phản ứng được

thực hiện trong hệ keo

- Dung dịch kiềm va hén hop Fe**/Fe** được tạo thành trong hệ keo ngược (nước /dầu) với CHĐBM thích hợp Khi dung dịch kiềm và hỗn hợp Fe7/Fe””

tương tác với nhau, sản phẩm hình thành trong hệ keo nên có kích thước nhỏ và đồng đều

Bộ NHI; na pha ngoài: nước

sage i các at nude pha trong: các hại dâu

Hình 1.5 Hệ nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước

- Phương pháp vi nhũ tương cũng là một phương pháp chế tạo hạt nano đã

được thế giới ứng dụng từ lâu do khả năng điều khiển kích thước hạt đễ dàng của

nó Cơ chế cụ thê của phản ứng xảy ra trong hệ vi nhũ tương như sau (hình 1.6)

hệ wi obi hé vi nhũ

tương Ì tương 2

pha nước: [or - vs ' ' A3 Ha à 4 ey ee | Pha nước: P _

Yr1UG1 Sat = Pe eT | cha khử

FeC12: FeC1 3 | at, | Pi Py, NaOH, HH4CH

© ite 5 mo? V | ee Ped

ro = = ta

a fee eh i - ~*~ i ; pha da ul hoa trön a l wa 2 pha da u

Sự xa cham bế” 2 Sư than

wa ket hop „ - qua

Phảu ứng a fec— Ket tua

hóa học |“>z~ Z

may ra | fey Ser]

Hình 1.6 Cơ chế hoạt động của phương pháp vi nhũ tương

- Phản ứng hóa học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta hòa trộn các hệ vi

nhũ tương này lại với nhau Có 2 cách để các phân tử chất phản ứng gặp nhau:

+ Cách thứ nhất: Các phân tử chất phản ứng thắm qua lớp màng chất hoạt hóa

bể mặt ra ngoài và gặp nhau, phản ứng xảy ra Theo cách này thì kích thước hạt sẽ

không đồng nhất, nhưng thực tế thì tỷ lệ sản phẩm tạo thành theo cách này là rất

nhỏ,không đáng kể

+ Cách thứ hai: Khi các hạt vi nhũ tương của các chất phản ứng gặp nhau, nếu

có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ (A,B) có thể tạo thành một hạt lớn hơn(C) Các chất

phản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản

phẩm mong muốn được tạo thành (ở đây là các hạt oxít sắt từ Fe;O¿ kích thước nano theo mong muốn) Các hạt oxít sắt từ FezOx sau khi tạo thành sẽ bị chất hoạt hóa bề mặt bao phủ và ngăn cán không cho phát triển thêm về kích thước

- Cũng băng phương pháp này, người ta có thể chế tạo hạt oxít sắt bao phủ bởi

một lớp vàng để tránh oxy hóa và tăng tính tương hợp sinh học Ở đây người ta dùng cetyltrimethylammonium bromide là chất hoạt động bề mặt CHĐBM và octane là pha dầu dung dịch phản ứng ở trong pha nước

- Phương pháp này khá đơn giản, dễ thực hiện, sản phâm co chất lượng cao Tuy nhiên, do hệ keo ngược (nước/dầu) nên nồng độ tác chất tham gia phản ứng không lớn ==> năng suất không cao

- Phản ứng có nhiều dung môi hữu cơ và tách chiết nên ít nhiều gây ô nhiễm

môi trường

- Ngoài ra, các thông số về thiết bị công nghệ (khuấy trộn, siêu âm, ) có ảnh

hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm

* Đồng kết tủa trong hệ khan [2]

Vẻ nguyên tắc tương tự như trong dung dịch nhưng phản ứng được thực hiện

trong hé khan Axit oleic và oleylamine được phản ứng trước tạo thanh axit oleic - oleylamine là CHĐBM dạng nhão sệt

Fe(II) - axit oleic - oleylamine

FeCl, 4H,O

Hinh 1.7 So dé déng két tia trong hé khan

- Phương pháp khá đơn giãn dễ thực hiện nhưng sản phẩm có chất lượng

không đồng nhất do có nhiều sản phẩm phụ

- Thiết bị công nghệ (nghiền, khuấy trộn ) có ảnh hưởng lớn đến chất lượng

sản phẩm

Dé tong hop hạt nano oxít sắt từ (FezO¿), theo một số tài liệu thì có nhiều

phương pháp để tổng hợp, dựa trên điều kiện vật chất và các trang thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Hóa và phòng thí nghiệm Hóa Vô Cơ thuộc Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, em tổng hợp hạt nano oxít sắt từ bằng phương pháp đồng kết tủa kết hợp với hóa siêu âm, đây cũng là hướng nghiên cứu mới về mặt khoa học, với kinh phí có thể chấp nhận được Tuy nhiên vẫn tổng hợp theo phương pháp đồng kết tủa là chính, chỉ kết hợp đánh siêu âm nhằm mục đích không cho các hạt kết tụ lại, để đạt được hạt kích thước nano đồng điều hơn

4.4 Điều chế Fe;O¿ bằng phương pháp đồng kết tủa[2]

4.4.1 Nguyên tac tao Fe304

H6n hop véi ty 16 mol Fe**/Fe* = 2 duoc déng két tha boi dung dich kiém tao

thanh Fe30,

Phương trình phản ứng qua các giai đoạn:

2 FeOOH + Fe(OH); —› FezO¿| + 2 H;ạO (4.22)

Phương trình phản ứng chung:

4.4.2 Cơ chế phản ứng

* Đối vớiquátình: Fe* + 3OH => Fe(OH;|

(0,02mol) (3x0,02mol) nâu đỏ

Theo Định Luật tác dụng khối lượng: Cần 0,06(mol) OH” ~ 60(ml) dung dich NH,OH 1M để tủa hết 0,02(mol) Fe**

Theo lý thuyết tích số tan: Tích số tan của Fe(OH); = 2,79.10”

Nông độ FeC1; thực hiện phản ứng là 0,2M

Dung môi hòa tan FeC]; là HCI 0,1M

Khi thêm dung dịch kiềm vào phản ứng thì pH tăng dần ( hay [OH] tăng dân) Khi pH = 1,43 ==> pOH =12,57 <==> [OH] = 102"? = 2,4.10” thì

[Fe**][OH]’ = 2.107(2,4.10°")’ = 2,79.10°° = K,, <==> Fe(OH); bắt đầu kết

* Đối với quátrình: Fe* + 2OH -> Fe(OH)

(0,01mol) (2x0,01mol) nau do

Theo Dinh Luat tac dung khéi lwong: Can 0,02(mol) OH” = 20(ml) dung dich NH,OH 1M để tủa hết 0,01(mol) Fe*

Theo lý thuyết tích số tan: Tích số tan của Fe(OH); = 4,87.10”

Nông độ FeC]; thực hiện phản ứng là 0,1M

Dung môi hòa tan FeCl; là HCI 0,1M

Khi thêm dung dịch kiềm vào phản ứng thì pH tăng dần ( hay [OH] tăng dân) Khi pH = 6,34 ==> pOH = 7,66 <==> [OH] = 10 = 2,21.10° thi

[Fe”"][OH ƒ = 107'(2,21.10°) = 4,879.10” = K,, <==> Fe(OH), bat đầu kết

tủa

Tóm lại: Chỉ cần 80(mI]) dung địch NH„OH 1M là đủ để kết tủa hoàn toàn ion Fe”? và Fe” có trong thí nghiệm

* Đối với quá trình: Fe(OH);| —› FeOOH + HạO

Đây thực chất là quá trình tách loại nước của Fe(OH); xảy ra ở nhiệt độ

khoang ~ 80°C va pH > 4

* Đối với quá trình: 2FeOOH + Fe(OH), — Fe;O¿| + 2 H;O

Đây thực chất là quá trình tách loại HạO xảy ra ở nhiệt độ khoảng = 80°C va pH>8

1) Quá trình tách loại HạO của FeOOH va Fe(OH), :

2) Quá trình đồng kết tỉnh của FeO và FeaOs:

4.4.3 Cơ chế hình thành tỉnh thể

Các tiểu phân rắn Fe;O¿ hình thành có bản chất là sự kết tinh Quá trình kết

tinh trãi qua 2 giai đoạn chính: sự tạo mắm và sự tạo hạt

4.4.3.1 Sự tạo mầm

Khi nồng độ chất tan trong dung dịch vượt quá nồng độ hóa bão hòa hay tích nồng độ các ion lớn hơn tích số tan thì xảy ra quá trình chuyển pha tạo nhân Những

tinh thé dau tiên hình thành là những mầm, sau đó xảy ra quá trình phát triển mầm

Quá trình tạo mầm là giai đoạn quyết định kích thước hạt Khi sự tạo mầm xảy

ra nhanh và đồng loạt thì số lượng mầm nhiều và đồng đều nên kích thước hạt sẽ

nhỏ Dé có được điều này cần đưa hệ đến trạng thái bão hòa, sau đó tạo ra sự hóa bão hòa đột biến để chuyên nhanh hệ sang trạng thái tạo mam, su tao mam thì xay

ra đồng loạt

Các tác nhân dẫn đến trạng thái hóa bão hòa có thể là: tăng (hoặc giảm) pH,

nhiệt độ, nồng độ chất tan, nồng độ 1on chung Trong đó, pH và nồng độ chất tan

là yếu tố quyết định

4.4.3.2 Su tao hat

Có 2 quá trình dẫn đến sự tạo hạt là:

- SỰ hấp phụ chất kết tủa lên bề mặt các mầm tinh thể đã tạo ra trong giai đoạn trên, tiếp đến xảy ra sự tinh thể hóa ( là sự sắp xếp, ổn định các thành phần và mạng tinh thể của các tiểu phân)

Dung dịch hóa bão

Quá trình tao mam

Hình I.8 Quá trình tạo mầm và tạo hạt

- Sự kết tụ các tinh thể lại với nhau do lực van der Waals tạo ra Các yếu tố vật

lý như: Nhiệt độ, khuấy trộn, rung động (sóng siêu âm, vi sóng) và các yếu tố hóa

học như: pH, nồng độ chất tan, nồng độ CHĐBM, độ nhớt của hệ đều có ảnh

hưởng đến sự phát triển mầm

4.4.3.3 Sự làm già hạt

Các hạt thứ cấp dưới tác động của các yếu tố vật lý như: nhiệt độ , khuấy trộn,

rung động (sóng siêu âm, vi sóng) sẽ sắp xếp các mạng tỉnh thê dé có trạng thái bên Hạt sau khi làm già có kích thước ổn định, cấu trúc tương đối bền đễ dàng cô

lập và bảo quản

- Định hướng cho sự tạo thành hạt có kích thước nano

Thực hiện theo nguyên tắc:

+ Tăng cường sự tạo mâm nhanh và nhiêu

+ Han ché su phat trién hat

'xLiExezxzwlLsrgfii xi

Te ia! ke oe Ciegrrwifi

+ Tạo sóc nhiệt (tăng hoặc giảm nhiệt độ)

+ Tăng cường độ khuấy trộn, đánh sóng siêu âm

+ Bồ sung CHĐBM thích hợp với nông độ tối ưu

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm [2]

Bảng 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt và từ tính của FezO¿

se pH sau Có ảnh Có ảnh - pH lớn <= phản ứng xảy ra nhanh

phản ứng | hưởng hưởng nhưng có sản phẩm phụ

- pH nhỏ <=> FeO, tao thành ít, có sản

phẩm phụ

-Tốc độ | Có ảnh C6 anh | - Tốc độ nhanh <=> FezO¿ tạo thành

dung dịch | hưởng hưởng | nhiều dễ kết thành các tiểu phân lớn

kiếm - Tốc độ chậm <=> sự kết tụ trên số mầm

ít nên hạt lớn

s Nhiệt độ | Có ảnh Có ảnh - Nhiệt độ cao <=> phản ứng:

phản ứng | hưởng | huong |2FeOOH+Fe(OH»; —› FeO,| +2H;O

- Xảy ra nhanh nhưng nhiệt độ cao cũng

dễ chuyển FezOx —› Fe;O¿ đo bị oxy hóa

bởi không khí

- Thới Có ảnh C6 anh | - Thời gian làm già hạt để sắp xếp lại câu

gian làm hưởng hưởng trúc, loại HO trong phân tử FezOa

già - Ở nhiệt độ cao cũng dễ chuyển FezOxu —

FeO; do bi oxy hóa bởi không khí

°Sựđánh | Cóảnh | Không ảnh | - Sự đánh siêu âm để các hạt FezO„ khó sóng siêu | hưởng hưởng phát triển to —> hạt nhỏ và đồng đều

âm

‹Chếđộ | Có ảnh C6 anh | - Sấy chân không hạn chế Fe:O¿ bị oxy

say hưởng hưởng hóa bởi không khí tạo thành FezOa

‹ Nhiệt độ | Có ảnh Cóảnh | - Nhiệt độ sấy thấp làm thời gian kéo dài,

nhung dé kết tụ các hạt va dé bi oxy hóa

e thay NH3 | Có ảnh | Không ảnh | - NH:ạ tạo dung dịch đệm pH ôn định hơn

bằng hưởng hưởng | NaOH NaOH làm tăng nhanh pH làm hạt

NaOH Fe:O;¿ hình thành ít Ôn định hơn

6 Phương pháp, kỹ thuật áp dụng trong nghiên cứu [2]

6.1 Phương pháp đánh giá sơ bộ

Nhằm so sánh đặc điểm giữa các mẫu trong phòng thí nghiệm khảo sát sự thay đôi các thông sô điêu chê FesO¿

Có thể thực hiện nhanh, thiết bị đơn giản, chỉ phí thấp và có tính tương đối,

nhưng phản ánh được mức độ, tính chất của mẫu cần khảo sát Gồm các phương

pháp: cảm quang: pH sau phản ứng: tỷ lệ mol Fe”!/Fe””; phan tích đo kích cở hạt

6.1.1 Cam quan

FezO¿ tinh khiêt có màu đên tuyên Fe;O có màu vàng nâu Nêu có màu nâu đen thì có lần Fe;Oa

6.1.2 pH sau phan ứng

FezO¿ hình thành trong khoảng pH = 5 —> pH = 11,5

° Nếu pH < 5 : sản phản có lẫn các tiền chất chưa phản ứng như: Fe(OH)¿, FeOOH, Fe(OH)

- Nếu pH > 11,5 : sản phản có lẫn các sản phẩm phụ như: FeOOH, FeO; (vi

các sản phẩm này bền ở pH > 11,5 )

6.1.3 Ty lé mol Fe**/Fe**

¢ Néu san pham có tỷ lệ mol Ee7'/Fe”” < 1/2 <=> sản phẩm có lẫn FezOa

e‹ Nếu sản phẩm có tỷ lệ mol Fe”?/Fe”” > 1/2 <=> sản phẩm có lẫn FeO

==> Chon ty 1é mol Fe”*/Fe** = 1/2 để khảo sát

6.1.4 Phan tich do kich co hat

¢ Nguyén tac: Duong kinh hat va d6 déng đều được đánh giá bằng kết quả đo đường kính hạt

s Thực hiện:

- Khảo sát ít nhất đo cở hạt 2 lần

- Độ đồng đều có 4 mức đánh giá: hạt rất đều, hạt đều, hạt tương đối đều, hạt

kém đều

6.2 Phương pháp đánh giá đầy đủ

e Các trị số đo được có tính chính xác cao, phản ánh được mức độ tính chất của mẫu thử Gồm các phương pháp phân tích: XRD, SEM, đo kích cở hại

se Nhăm xác định đặc diêm của FezO¿ nano trong mâu điêu chê được Gôm cau trúc, kích thước

6.2.1 Cấu trúc Fe:O/„

‹ Cầu trúc hạt được khảo sát bằng phương pháp đo nhiễu xạ XRD

‹ Phố XRD của mẫu thử phải có peak đặc trưng của FezO¿ hay phô XRD của FezO„ chuẩn và mẫu thử phải tương tự nhau

6.2.2 Kích thước hạt

s Qua ảnh chụp SEM

¢ Qua đo kích cở hạt

6.2.3 Hiệu suất chung

° Được đánh giá % theo khối lượng sản phẩm thu được và lượng FezO¿ tạo

Theo thực nghiệm, sử đụng 0,01(mol) Fe” và 0,02(mol) Fe” thì thu được

0.01(mol) FezO¿ = 2,31 (g) FezO¿a khan

° Lượng sản phẩm khan thu được, được xác định bằng cách cân mẫu sản phẩm khi sây đến khối lượng không thay đồi

số øam sản phẩm thu được