kl le thi ngoc thao 811723h

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hịa tận tình hướng dẫn em thực tốt luận văn Đồng thời em xin cảm ơn gia đình bạn bè bên cạnh ủng hộ giúp đỡ em suốt thời gian làm luận văn Do điều kiện làm thí nghiệm cịn nhiều hạn chế báo cáo cịn nhiều thiếu sót mong thầy thơng cảm hướng dẫn em thêm Em xin gởi lời chúc sức khỏe đến quý thầy cô lời cảm ơn sâu sắc LỜI MỞ ĐẦU Hiện với mức độ ô nhiễm ngày trầm trọng thị lớn việc tìm biện pháp xử lý chất gây ô nhiễm trở nên cấp bách Một biện pháp sử dụng chất oxy hóa chất bẩn mà khơng gây hại đến sức khỏe người không làm ô nhiễm môi trường Được phát lần Stahl vào năm 1702, nói muối ferrate đáp ứng tất yêu cầu nhà môi trường xử lý chất gây nhiễm Nó có khả oxy hóa dãy rộng tạp chất như:các hợp chât carboxy, amino acid, phenol, hợp chất nito hữu cơ, sunfua, thiourea, hydrazine…mà không tạo sản phẩm phụ gây hại Mặt khác liều lượng sử dụng lại ít, mà hiệu lại cao Nhìn chung muối ferrate chon lựa lý tưởng cho nhà môi trường Tuy nhiên việc tổng hợp ferrate quy mơ phịng thí nghiệm chưa thực quy mô công nghiệp, việc sử dụng muối ferrate chất oxi hóa mạnh chưa phổ biến mong đợi Có phương pháp để tổng hợp K2FeO4 • Phương pháp ướt • Phương pháp khô • Phương pháp điện hóa Ở ta tổng hợp K2FeO4 phương pháp ướt phương pháp khô cho hiệu suất khơng cao, cịn phương pháp điện hóa khơng có điều kiện để tiến hành Với điều kiện thí nghiệm tài liệu cịn hạn chế khơng thể tránh sai sót, mong thầy hướng dẫn bảo em thêm Luận văn tốt nghiệp PHẦN TỔNG QUAN SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp A.Giới thiệu Sắt (Fe) nguyên tố người biết đến từ sớm Trải qua phát triển hàng ngàn năm nhân loại kim loại sử dụng phổ biến ngày tạo cách mạng công nghiệp giới Sắt nguyên tố thứ tư có trữ lượng dồi lớp vỏ trái đất sau Oxy, Silic, Nhơm Nó thành phần chủ yếu lõi trái đất với Niken Sự phong phú Sắt vỏ trái đất khoảng 5,63% Trong nước biển nồng độ Sắt khoảng 0,002mg/l Quặng chủ yếu Hematite Fe2O3, Pyrite FeS2, Ilmenite FeTiO2, Magnetite Fe3O4, Siderite Fe2CO3, Limonite [FeO(OH)] Sắt cịn tìm thấy số khống khác Corundum dạng tạp chất Ngồi cịn tìm thấy vẩn thạch Sắt tồn tế bào động vật có vú yếu tố cần thiết cho trình sống Sắt liên kết với protein tìm thấy mô máu Việc sử dụng Sắt công nghiệp luyện kim thép carbon phổ biến với số lượng lớn chiếm ưu so với loại hợp kim khác Thép carbon hợp kim Sắt với carbon với tỷ lệ khác nhau, thông thường carbon chiếm khoảng 1,7% Một ứng dụng quan trọng khác Sắt chất xúc tác công nghiệp Được sử dụng xúc tác quy trình Haber sản xuất amoniac, quy trình Fischer-Tropsch để tổng hợp gasoline B Các hợp chất Fe(II).[15] I FeO Tồn khống Wustite, sử dụng q trình hấp thu nhiệt thủy tinh xanh Thường sử dụng hỗn hợp gốm men, chất xúc tác I.1 Tính chất vật lý Tinh thể khối màu đen, khối lượng riêng 5,7g/cm3 Nóng chảy 13770C Khơng tan nước dung dịch kiềm Tan axit I.2 Phản ứng Dễ dàng oxy hóa tạo oxit sắt (III) Oxit bền nhiệt độ cao Ở nhiệt độ thấp FeO phân hủy tạo thành Fe3O4 Fe SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp 4FeO → Fe3O4 + Fe (1) Oxit tan axit tạo thành muối sắt (II) FeO + 2HCl →FeCl2 + H 2O (2) FeO + H2SO4 →FeSO4 + H2O (3) I.3 Tổng hợp Phản ứng thủy phân nhiệt FeC2O4 FeC2O4→ FeO + CO + CO2 (4) Sản phẩm thu nhiều không tinh khiết, chứa lượng nhỏ Fe3O4 carbon Oxit bền 5750C II FeCl2 Trong tự nhiên tồn dạng khoáng Lawrencite FeCl2 sử dụng công nghiệp dệt, tác nhân khử Nó thường sử dụng tổng hợp dược, xử lý nước thải luyện kim II.1 Tính chất vật lý Tinh thể cạnh màu trắng, hút ẩm Nóng chảy 6770C, bay 10230C Tan nhiều nước, athanol ceton Tan benzen II.2 Tổng hợp Được tạo thành cho Clo qua Fe 7000C Fe + 2HCl →FeCl2+H2(5) Có thể sản xuất khử FeCl3 với H2 hay tác nhân khử khác nhiệt độ cao 2FeCl3 + H2 →2FeCl2 + 2HCl (6) III FeSO4 Là hợp chất muối quan trọng Fe Là hợp chất ăn màu kỹ nghệ nhuộm, thành phần mực viết, bồn mạ điện, đồng hồ đo xạ Là chất tiêu diệt cỏ dại làm nước Một ứng dụng hợp chất quy trình tổng hợp hợp chất muối sắt khác bao gồm Prussian blue hay ferric ferrocyanua FeSO4 sử dụng tác nhân khử thuốc thử phân tích SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp III.1 Tính chất vật lý Tinh thể hệ thoi màu trắng, hút ẩm, khối lượng riêng 3,65g/cm3, tan nước III.2 Phản ứng FeSO4.7H2O phân tử nước tạo thành FeSO4.4H2O nhiệt độ 560C, nhiệt độ cao FeSO4.4H2O tiếp tục nước tạo thành FeSO4.H2O bền 3000C Nếu nâng nhiệt độ cao thu FeSO4 Phân hủy mạnh tạo Fe2O3, SO2 SO3 2FeSO4→ Fe2O3 + SO2 + SO3 (7) FeSO4 phản ứng với H2SO4 đặc tạo thành Fe2(SO4)3 SO2, H2O 2FeSO4 + 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O (8) FeSO4 tác nhân khử Trong dung dịch nước khử nitrat ion nitrit tạo thàng vịng [Fe(NO)]SO4 màu nâu Phản ứng ứng dụng cho kiểm tra định tính nitrat ion nitrit dung dịch FeSO4 bị oxy hóa khơng khí ẩm tạo thành Fe2(SO4)3 Dung dịch để lộ sáng gây oxy hóa nhiên phản ứng chậm Tốc độ oxy hóa tăng theo nhiệt độ pH FeSO4 tạo muối kép với sunfat amoni, kali amoni kim loại kiềm thổ FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O, FeSO4.K2SO4.6H2O, FeSO4.MgSO4.6H2O Khi thêm Na2CO3 vào dung dịch FeSO4 tạo kết tủa trắng FeCO3 Fe2+ + CO32- → FeCO3 (9) Kết tủa trắng nhanh chóng chuyển sang màu xanh sau bị oxy hóa thành FeO(OH) màu nâu 4FeCO3 + 2H2O + O2 → 4FeO.OH + 4CO2 (10) III.3 Tổng hợp Trong quy mô công nghiệp hợp chất sản xuất nhiều trình rửa axit, sản phẩm phụ cơng nghiệp thép Nó thu bề mặt thép làm với H2SO4 loãng để loại bỏ kim loại tạp chất Trong phịng thí nghiệm FeSO4.7H2O tổng hợp hòa tan Fe vào dung dịch H2SO4 lỗng khử khơng khí sau kết tinh Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (11) Rượu thêm vào dung dịch để tăng tốc độ kết tinh SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp IV Fe(OH)2 Được sử dụng vật liệu mài mòn, ứng dụng dược IV.1 Tính chất vật lý Tinh thể cạnh xanh gỗ (trong thành phần dạng bị oxy hóa) hay bụi vơ định hình (tinh khiết) Khối lượng riêng 3.4g/cm3 Phân hủy nhiệt, không tan nước, tan axit, tan vừa phải dung dịch muối amoni, không tan kiềm VI.2 Tổng hợp Có thể tổng hợp từ dung dịch muối sắt (II) với KOH hay KOH khơng có khơng khí Hợp chất tinh khiết thu trộn dung dịch KOH với FeSO4, dung dịch tạo nước tinh khiết đun sơi, khử khơng khí H2 C.Các hợp chất Fe(III).[15] I Fe2O3 Tồn tự nhiên dạng khác Hematic Nó quặng chủ yếu sắt để sản xuất kim loại hợp kim sắt Ngồi oxit cịn tồn khống limonit 2Fe2O3.3H2O Một ứng dụng quan trọng hợp chất thuốc nhuộm màu đỏ, cam, vàng kỹ nghệ dệt nhuộm Các ứng dụng khác tạo lớp phủ bề mặt kim loại, thép, cao su, chất xúc tác phản ứng oxi hóa I.1 Tính chất vật lý Tinh thể sáu cạnh màu nâu đỏ, số khúc xạ 2,91 Khối lượng riêng 5,25g/cm3 Chảy 15650C, không tan nước, tan axit I.2 Phản ứng Fe2O3 phân hủy tạo thành Fe đun nóng nhiệt độ cao Fe2O3 → 4Fe + 3O2 (12) Fe2O3 bị khử tác nhân khử phổ biến Khi phản ứng với CO nhiệt độ cao cho kim loại Fe tỏa nhiệt Fe2O3 + 6CO → 4Fe + 6CO2 (13) Fe2O3 bị khử bột Al nhiệt độ cao tạo thành Al2O3 kim loại Fe Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (14) SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp I.3 Tồng hợp Fe(III) tổng hợp kết tủa màu đỏ bị hydrat hóa từ phản ứng dung dịch muối Fe(III) với kiềm 2FeCl3 + 6NaOH → Fe2O3.3H2O + 6NaCl (15) Nó cịn tạo thành phản ứng phân hủy nhiệt FeSO4 oxit hyroxit nâu 2FeSO4 → Fe2O3 + SO2 + SO3 (16) 2FeO(OH) → Fe2O3 + H2O (17) Ở quy mơ cơng nghiệp oxit tổng hợp kết tủa Fe(OH)2 phản ứng dung dịch FeSO4 kiềm Sau Fe(OH)2 oxi hóa thành Fe(OH)3 thổi khí Sau khử nước nhiệt Fe2+ + OH- → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O (18) Oxit cịn sản xuất thơng qua đốt Fe2(C2O4)3 (19) 2Fe2(C2O4)3 + 3O2 → 2Fe2O3 + 12CO (20) II FeCl3 Tồn tự nhiên dạng khoáng molysite Hợp chất sử dụng rộng rãi để tổng hợp muối Fe(III) Ngồi cịn sử dụng trình xử lý nước thải chất thải Nó thường sử dụng q trình dệt, thuốc nhuộm mực, tác nhân clo hóa, xúc tác phản ứng clo hóa hợp chất thơm II.1 Tính chất vật lý Tinh thể cạnh màu đen, có tính hút ẩm Khối lượng riêng 2,898g/cm3 Nóng chảy 3060C Phân hủy 3150C Tan nhiểu nước (74,4g/100g nước 00C) Tan tốt rượu, ete, aceton II.2 Tổng hợp Để tạo thành FeCl3 ta sục khí clo qua mạt sắt 3500C 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (21) Phản ứng Fe2O3 HCl nhiệt độ cao Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O (22) SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp III Fe(NO3)3 Được sử dụng chất ăn màu nhuộm đen đánh bóng Có vài ứng dụng thuộc da tổng hợp mẫu phân tích III.1 Tính chất vật lý Tồn dạng tinh thể tím xám, khối lượng riêng 1,68g/cm3 Có tính hút ẩm Phân hủy 470C Tan nhiều nước, rượu aceton III.2 Tổng hợp Từ phản ứng HNO3 với oxit sắt Fe2O3 + HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (23) IV Fe(OH)3 Dùng chất nhuộm làm nước IV.1 Tính chất vật lý Ở dạng bụi vơ định hình màu nâu đỏ, khối lượng riêng 3,4g/cm3 Tan axit, không tan nước cồn IV.2 Tổng hợp Fe(OH)3 thu dạng keo nâu thêm dung dịch kiềm mạnh vào dung dịch Fe(III) FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaCl (24) B Các hợp chất Fe(VI) Các dạng hợp chất Fe(VI) biết đến thập kỷ tính chất chưa khảo sát hết Tuy trạng thái hóa trị VI khơng phổ biến trạng thái hóa trị II III tương lai hợp chất Sắt hóa trị VI có vai trị quan trọng không hợp chất khác Stahl thu chất có màu đỏ tía khơng ổn định lần năm 1702, ơng thực thí nghiệm làm nổ hỗn hợp natri nitrat mạt sắt, hòa tan kết tủa nấu chảy nước Màu dung dịch sau nhận K2FeO4 Năm 1834 Eckenberg Becquerel nhận màu tương tự họ nung đỏ hỗn hợp KOH quặng sắt Sau vào năm 1940 Fremy giả thiết màu trạng thái sắt hóa trị cao, cơng thức FeO3 SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp I Tính chất hóa lý [10] + Ion ferrate có cơng thức phân tử FeO42- dung dịch có màu tím Ion FeO42- có cấu trúc tứ diện liên kết Fe-O tương đương với đặc tính cộng hóa trị +Các số nhiệt động kali ferrate tính tốn ∆Hf = -115± 1kcal/mol ∆Gf = -77± 2kcal/mol ∆S = -9± 4eu + Phổ UV/Vis dung dịch Fe(VI) đạt giá trị lớn 510 nm + Tốc độ phân hủy phụ thuộc nhiều vào nồng độ ban đầu Fe(VI), pH, nhiệt độ Hình I.1 Hằng số động học k phân hủy Fe(VI) pH khác + Dung dịch Fe(VI) lỗng bền so với dung dịch đậm đặc + Là tác nhân oxy hóa mạnh mơi trường nước + Dưới điều kiện axit oxy hóa khử ion Fe(VI) cao so với chất oxy hóa khác sử dụng quy trình xử lý nước thải SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo Luận văn tốt nghiệp Hình II.3 Phổ X-Ray mẫu kali ferrate với độ tinh khiết 80% Từ yêu cầu dung môi nêu dựa vào kết thực nghiệm ta thấy n-hexan, iso-propyl, methanol dietyl ete mơi tốt cho q trình rửa tủa để loại bớt tạp chất, làm sản phẩm Việc sử dụng dietyl ete cho lần rửa cuối ngồi tác dụng làm nhanh khơ sản phẩm, cịn có tác dụng loại bỏ bớt dung mơi rửa trước nhằm tránh phản ứng kali ferrate với dung mơi III Ảnh hưởng số lần hịa tách đến độ sản phẩm Ta tiến hành thay đổi số lần hòa tách để khảo sát độ tinh khiết sản phẩm thay đổi Mỗi lần hịa tách gồm cơng đoạn sau: hòa tan kết tủa KOH 2.57M làm lạnh 00C lọc trực tiếp dung dịch hòa tan vào KOH 12M làm lạnh 00C Ta có bảng số liệu sau Số lần hòa tách Độ tinh khiết sản phẩm (%) 62.5 67.2 85.7 90.0 13 11.8 9.2 3.4 Khối lượng sản phẩm (g) Bảng 4: Ảnh hưởng số lần hòa tách đến độ sản phẩm SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 39 Luận văn tốt nghiệp Qua bảng số liệu ta thấy hịa tách nhiều độ tinh khiết sản phẩm cao khối lượng sản phẩm giảm Do trình rửa muối ferrate phần bị phân hủy, phần hòa tan KOH đặc làm giảm hiệu suất Như tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta chọn lựa số lần hịa tách phù hợp Ví dụ: + Dùng kali ferrate để xử lý môi trường cần hịa tách 1-2 lần phải sử dụng + Dùng để điều chế sản phẩm bạc ferrate, bari ferrate dùng pin Super sắt phải hịa tách 3-4 lần IV Sử dụng dung dịch KOH thay cho NaOH Cl2 (khí) + KOHđđ ↔ KClO + KCl (57) Sau sục khối lượng dung dịch tăng lên m = 110.5g Cl2 (khí) + NaOHđđ ↔ NaClO + NaCl (58) Sau sục khối lượng dung dịch tăng lên m = 40g So sánh với kết sục clo vào dung dịch KOH ta thấy khối lượng dung dịch NaOH tăng lên không đáng kể, tức lượng NaClO tạo thành không nhiều Điều giải thích là: Do độ tan KCl phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, cịn độ tan NaCl phụ thuộc nhiệt độ (bảng 5), nhiệt độ thấp KCl kết tinh nhiều nên dễ dàng tách khỏi dung dịch KClO Điều làm cho cân phản ứng (57) dịch chuyển sang chiều thuận Trong phản ứng (58) ngược lại Muối Độ tan theo nhiệt độ, 0C (g/100g nước) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 27.6 31.0 34.0 37.0 40.0 42.6 45.5 48.1 51.1 54 56.7 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 37.8 38.4 39.0 39.8 KCl Bảng 5: Độ tan KCl NaCl theo nhiệt độ SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 40 Luận văn tốt nghiệp V Độ bền muối kali ferrate Sau tổng hợp kali ferrate giữ chúng lọ thủy tinh, để lọ bình hút ẩm sau ngày phân tích hàm lượng kali ferrate lần Ta có kết sau 90 89 88 %87 86 85 84 10 15 20 25 ngày Bảng 6: Sự thay đổi độ tinh khiết Fe(VI) theo thời gian Qua bảng số liệu ta thấy tinh thể kali ferrate tồn bền vững điều kiện bảo quản nghiêm ngặt Sau thời gian ta thấy độ tinh khiết kali ferrate không giảm bền Nguyên nhân độ tinh khiết sản phẩm giảm nhiều lúc đầu sản phẩm cịn chứa lượng dung mơi kali ferrate bị phân hủy phần tạo oxit sắt Càng sau độ tinh khiết ổn định dung môi hữu bay hết kali ferrate bị phân hủy SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 41 Luận văn tốt nghiệp PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 42 Luận văn tốt nghiệp KẾT LUẬN Các muối ferrate nghiên cứu từ lâu, có nhiều đặc tính tốt chất oxy hóa mạnh với liều lượng thấp Nó có khả oxi hóa dãy rộng tạp chất hữu xử lý nước bẩn Tuy nhiên chưa sử dụng phổ biến chi phí sản xuất cao điều kiện bảo quản nghiêm ngặt bền vững dung dịch kiềm đặc hay pH cao dễ bị phân hủy điểu kiện thường Từ nguồn tài liệu thu thập chúng tơi tổng hợp kali ferrate với độ tinh khiết 90% phương pháp ướt Tuy nhiên nhược điểm phương pháp ướt tạo khí clo gây ảnh hưởng đến sức khỏe người Do q trình tổng hợp phải kiểm sốt chặt chẽ Qúa trình tổng hợp ln phải trì nhiệt độ thấp (3-50C) để tạo điều kiện cho tinh thể kali ferrate tạo thành Kết đạt được: - Tìm điều kiện thích hợp cho việc chế tạo dung dịch KClO có nồng độ cao - Tổng hợp kali ferrate với độ tinh khiết 90% KOH - Kết phân tích XRD cho thấy tổng hợp K2FeO4 phương pháp ướt - Tìm dung mơi thích hợp để rửa tinh thể K2FeO4 SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 43 Luận văn tốt nghiệp KIẾN NGHỊ Đề tài đặt “Nghiên cứu chế tạo vật liệu K2FeO4”, nội dung đề tài hồn thành Tuy nhiên, để hồn thiện chúng tơi có số kiến nghị sau: - Nghiên cứu phương pháp hấp thu khí clo vào dung dịch KOH thay cho phương pháp sục khí đề tài để tăng nồng độ KClO Ngồi tránh thải q nhiều khí clo mơi trường - Tìm phương pháp thu hồi lại dung dịch KOH nhằm tái sử dụng tránh gây ô nhiễm môi trường sinh thái - Nghiên cứu sử dụng sản phẩm kali ferrate xử lý môi trường SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 44 Luận văn tốt nghiệp PHỤ LỤC Phụ lục 1: Sự oxy hóa tạp chất Fe(VI) SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 45 Luận văn tốt nghiệp Phụ lục 2: Mẫu K2FO4 với độ tinh khiết 67% SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 46 Luận văn tốt nghiệp Phụ lục 2: Mẫu K2FO4 với độ tinh khiết 80% SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 47 Luận văn tốt nghiệp Phụ lục 4: Phổ K2FO4 chuẩn SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 48 Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C Lia , X- Z Li , N Graham – A Study of the preparation and reactivity of potassium ferrate – Chemosphere 61 (2005) 537-543 [2] Claude A O Rosell – The Ferrates – August 2, 1985 [3] Christopher M Vogels – Arsenic remediation in drinking waters using ferrate and ferrous ions – Deparment of Chemistry and Biochemistry, New Mexico State University [4] Lionel Delaude and Pierre Laszo – A Novel Oxidizing Reagent Based on Potassium Ferrate – J Org Chem 1996, 61 6360- 6370 [5] Kenneth A Walz, Amy N Suyama, Wendy E Suyama, Jeosadaque J Sene, Walter A Zeltner, Edgar M Armacanqui, Andrew J Roszkowski, Marc A Anderson – Characterization and performance of high power iron(VI) ferrate batteries - Journal of Power Sources 134 (2004) 318-312 [6] Shuzhi Liu, Baohui Wang, Baochen Cui, Lanlan Sun – Deep dessulfurization of diesel oil oxidized by Fe (VI) systems – Fuel 87(2008) 422-428 [7] Stuart Licht, Ran Tel- Vered, Leonid Halperin – Direct electrochemical preparation of solid Fe(VI) ferrate, and super-iron battery compounds – Electrochemistry Communication (2002) 935-937 [8] Stuart Licht, Vera Naschitz, Leonid Halperin, Nadezhda Halperin, Lin Lin, Jianjun Chen, Susanta Ghosh, Bing Liu – Analysis of ferrate (vi) compounds and super-iron Fe(VI) battery cathodes: FTIR, ICP, titrimetric, XDR, UV/Uvis, and electrochemical characterization – Journal of Power Sources 101 (2001) 167176 [9] Stuart Licht, Vera Naschitz, Bing Liu, Susanta Ghosh, Nadezhda Halperin, Leonid Halperin, Dmitri Rozen – Chemical systhesis of battery grade super-iron barium and potassium Fe(VI) ferrate compounds - Journal of Power Sources 99 (2001) 7- 14 [10] Jia- Qian Jiang, Barry Lioyd – Progress in the development and use of ferrate (VI) as oxidant and coagulant for water and wastewater treatment – Water Research 36 (2002) 1397- 1408 SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 49 Luận văn tốt nghiệp [11] Jia- Qian Jiang, Alex Panagoulopoulos, Mike Bauer, Pete Pearce – The application of potassium ferrate for sewage treament- Journal of Environmental Management 79 (2006) 215- 220 [12] V.K.Sharma – Disinfection performance of Fe(VI) in water and wastewater: a review – Florida Insitute of Technology [13] V.K.Sharma – Potassium ferrate(VI): an environmentally friendly oxidant – Advances in Environmental Research (2002) 143- 156 [14] V.K.Sharma, Ria A Yngard, Diane E Cabelli, J Clayton Baum – Ferrate (VI) and ferrate (V) oxidation of cyanide, thiocyanate, and copper (I) cyanide – Radiation Physics and Chemistry 77 (2008) 761-767 [15] Handbook of inorganic chemistry 2003- Internet SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo 50 MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN A.Giới thiệu B Các hợp chất Fe(II) I FeO I.1 Tính chất vật lý I.2 Phản ứng I.3 Tổng hợp II FeCl2 II.1 Tính chất vật lý II.2 Tổng hợp III FeSO4 III.1 Tính chất vật lý III.2 Phản ứng III.3 Tổng hợp IV Fe(OH)2 IV.1 Tính chất vật lý VI.2 Tổng hợp C.Các hợp chất Fe(III) I Fe2O3 I.1 Tính chất vật lý I.2 Phản ứng I.3 Tồng hợp II FeCl3 II.1 Tính chất vật lý II.2 Tổng hợp III Fe(NO3)3 III.1 Tính chất vật lý III.2 Tổng hợp IV Fe(OH)3 IV.1 Tính chất vật lý IV.2 Tổng hợp B Các hợp chất Fe(VI) I Tính chất hóa lý II.Độ bền muối ferrate (VI) II.1 Ảnh hưởng nồng độ đến độ bền K2FeO4 II.2 Ảnh hưởng ion ngoại lai đến độ bền K2FeO4 10 II.3 Ảnh hưởng pH 10 II.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 11 III Ứng dụng 11 III.1.Xử lý nước thải 11 III.2 Oxi hóa hợp chất cyanua 13 III.3 Dùng Fe(VI) để loại bỏ Arsen 14 III.4 Dùng Fe(VI) làm chất khử trùng nước 15 III.5 Dùng Fe(VI) để loại bỏ lưu huỳnh dầu diesel 16 III.6 Thuốc sát trùng 17 III.7.Sản xuất pin super – Iron 18 III.9 Chất oxy hóa chống bẩn 20 IV Các phương pháp tổng hợp 20 IV.1 Phương pháp hóa học (phương pháp ướt): 20 IV.2 Phương pháp điện hóa: 21 IV.3 Phương pháp khô: 22 V Phân tích hàm lượng Fe(VI) phương pháp chuẩn độ cromat 22 V.1 Sự đưa mẫu rắn K2FeO4 vào dung dịch 22 V.2 Điều chế dung dịch chuẩn độ 23 V.3 Điều chế dung dịch 0.085N Fe(NH4)2(SO4)2 chuẩn 23 V.4 Xác định độ tinh khiết K2FeO4 23 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 24 A.Điều chế K2Fe04 với KOH 25 I Điều chế KClO 25 I.1 Hóa chất thiết bị 25 I.2 Quy trình điều chế KClO 25 II Điều chế K2FeO4 26 II.1 Hóa chất thiết bị 26 II.2 Quy trình điều chế K2FeO4 27 B Tổng hợp K2FeO4 với NaOH 28 I Điều chế NaClO 28 I.1 Hóa chất thiết bị 28 I.2 Quy trình điều chế NaClO 29 II Điều chế K2FeO4 29 C Xác định độ tinh khiết K2FeO4 30 D Phân tích cấu trúc K2FeO4 bắng phương pháp X-Ray 31 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 34 A Chế tạo dung dịch KClO 35 B Điều chế K2FeO4 36 I Khảo sát lượng Fe(NO3)3.9H2O phản ứng 36 II Ảnh hưởng việc lựa chọn dung môi để rửa tủa K2FeO4 36 II.1 Rửa tủa K2FeO4 n-hexan, methanol 37 II.2 Rửa tủa K2FeO4 n-hexan, methanol, iso-propyl 37 II.3 Rửa tủa K2FeO4 n-hexan, methanol, iso-propyl, dietyl ete 38 III Ảnh hưởng số lần hòa tách đến độ sản phẩm 39 IV Sử dụng dung dịch KOH thay cho NaOH 40 V Độ bền muối ferrate 41 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 PHỤ LỤC 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 ... Cl2(k) + 2e ' 2Cl- 1.358 ClO- + H2O + 2e ' Cl- + 2OH- 0.841 Hypochlorite HClO + H+ + 2e ' Cl- + 2H2O 1.482 Clorine dioxide ClO2(dd) + e ' ClO 2- 0.954 Perchlorate ClO 4- + 8H+ + 8e ' Cl- + 4H2O 1.389... muối rắn Siêu- Sắt cung cấp hợp chất Fe+6 nhiều hoạt tính điện IV.2.2 Các phản ứng - Phản ứng anod Fe + 8OH- → FeO4 2- + 4H2O + 6e (45) - Phản ứng cathod 2H2O → H2 + 2OH- - 2e (46) - Phản ứng tổng... KOH 12M t0C≈ 00C Lọc thu tủa - dietyl ete - n-hexan Rửa tủa - rượu iso-propyl - rượu methanol Làm khô Sản phẩm K2FeO4 SVTH : Lê Thị Ngọc Thảo - Phân tích hàm lượng - Phân tích cấu trúc 27 Luận