Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu sử dụng tro bay biến tính làm vật liệu hấp phụ một số hóa chất bảo vệ thực vật, chất cơ clo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VIỆT LINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY BIẾN TÍNH LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỘT SỐ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT, CHẤT CƠ CLO LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VIỆT LINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY BIẾN TÍNH LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỘT SỐ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT, CHẤT CƠ CLO Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: TS Nguyễn Kiều Hưng PGS.TS Đỗ Quang Huy Hà Nội - 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Luận văn thực môn Công nghệ môi trường thuộc khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội phịng thí nghiệm trung tâm 10-80 khn khổ chương trình đào tạo thạc sĩ khoa học nhà trường, hướng dẫn khoa học trực tiếp PGS.TS Đỗ Quang Huy TS Nguyễn Kiều Hưng Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy giáo, PGS.TS Đỗ Quang Huy TS Nguyễn Kiều Hưng, người trực tiếp bảo tận tình, trực tiếp giúp đỡ em suốt thời gian học tập hoàn thành Bản luận văn thạc sĩ khoa học Cảm ơn Cử nhân Lê Thị Hạnh Trang (K58-CLC), Khoa Môi trường, Trường ĐHKHTN cộng tác triển khai thực số nghiên cứu liên quan đến nội dung luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất Thầy Cô, Tập thể cán Bộ môn Công nghệ môi trường Các cán trung tâm 10-80 giúp đỡ, dạy bảo, động viên, trực tiếp đóng góp, trao đổi ý kiến khoa học q báu để em hồn thành Bản luận văn Em xin cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa quan tâm tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em suốt thời gian học tập trường Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình tạo điều kiện tốt cho em tiếp tục nghiên cứu khoa học, bạn học lớp, đồng nghiệp tốt bụng có thảo luận khoa học đóng góp quý báu, chân thành góp ý cho em thời gian hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Việt Linh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Tro bay ứng dụng 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Thành phần đặc tính tro bay 1.1.4 Nguồn phát thải tro bay khả sử dụng tro bay 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng tro bay Việt Nam 11 1.3 Tro bay sử dụng để chế tạo vật liệu hấp phụ 12 1.3.1 Phương pháp biến tính nhiệt 12 1.3.2 Phương pháp thủy phân nhiệt axít 12 1.3.3 Phương pháp thủy phân nhiệt kiềm 13 1.3.4 Đặc tính hấp phụ zeolit 14 1.4 Thuốc trừ sâu clo điển hình sử dụng nghiên cứu 18 1.4.1 Aldrin 18 1.4.2 DDT 19 1.4.3 Dieldrin 20 1.4.4 Endrin 21 1.4.5 HCH 21 1.4.6 Heptachlor 22 1.4.7 Policlobiphenyl 23 1.5 Các phương pháp xử lý, loại bỏ HCBVTV 27 1.6 Các phương pháp hóa lý sử dụng nghiên cứu vật liệu 28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệu 29 2.2.2 phương pháp đánh giá vật liệu 29 2.2.3 Phương pháp phân tích sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.2.4 Phương pháp sắc ký cột 29 2.3 Thực nghiệm 30 2.3.1 Thiết bị hóa chất 30 2.3.2 Chế tạo vật liệu từ tro bay 31 2.3.3 Đánh giá vật liệu phương pháp hóa lý 33 2.3.4 Đánh giá khả tách chất hấp phụ chất tro tính 33 2.3.5 Điều kiện phân tích OCPs nghiên cứu tách hấp phụ chất 35 2.3.6 Phân tích định lượng OCPs nghiên cứu tách hấp phụ chất 36 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Đánh giá vật liệu tro bay trước sau biến tính 38 3.1.1 Kết đánh giá vật liệu phổ nhiễu xạ tia X 38 3.1.2 Kết đánh giá vật liệu ảnh phổ SEM 42 3.1.3 Kết đánh giá vật liệu phương pháp hấp thụ đa lớp BET 44 3.2 Kết nghiên cứu tách OCPs hấp phụ PCBs tro tính kiềm 47 3.2.1 Đường ngoại chuẩn 17 chất OCPs PCBs 47 3.2.2 Kết nghiên cứu tách chất OCPs tro tính kiềm 51 3.2.3 Kết nghiên cứu hấp phụ PCBs tro tính kiềm 56 3.3.2 Hiệu suất hấp phụ PCBs tro tính kiềm 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Tương phản hạt tro bay hình cầu lớn nhỏ Hình 1.2 Dạng hạt hình cầu thường thấy tro bay Hình 1.3 Cấu tạo phân tử zeolit 14 Hình 1.4 Cấu tạo mạng tinh thể zeolit 15 Hình 1.5 Đơn vị cấu trúc zeolit 15 Hình 1.6 Cấu tạo PCBs 23 Hình 3.1 Phổ X-ray tro bay trước biến tính 38 Hình 3.2 Phổ X-ray tro tính nhiệt 39 Hình 3.3 Phổ X-ray tro tính thủy nhiệt axit 40 Hình 3.4 Phổ X-ray tro tính thủy nhiệt kiềm 41 Hình 3.5 Tinh thể zeolite P1 (Na) 42 Hình 3.6 Ảnh phổ SEM mẫu tro bay trước sau biến tính 43 Hình 3.7 Ảnh phổ SEM mẫu tro tính kiềm tinh thể zeolit 44 Hình 3.8 Ảnh phổ SEM tro bay xử lý kiềm 46 Hình 3.9 Sắc đồ xác định 17 chất OCPs nồng độ 0,10 ppm 47 Hình 3.10 Sắc đồ phân tích hỗn hợp PCBs 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các đặc tính loại tro bay C F Bảng 1.2 Thành phần hóa học tro bay giới [7] Bảng 1.3 Thành phần hóa học tro bay Ba Lan Bảng 1.4 Hiện trạng sử dụng tro bay nước giới [12] Bảng 1.5 Khối lượng tro bay từ nhà máy nhiệt điện 10 Bảng 1.6 Sự phụ thuộc cấu trúc zeolit vào điều kiện thủy nhiệt 13 Bảng 1.7 Thơng tin nhóm đồng phân PCBs [5] 24 Bảng 1.8 Các giá trị hệ số độc tương đương TEF [29] 26 Bảng 3.1 Diện tích bề mặt vật liệu xác định theo phương pháp hấp thụ đa lớp BET 44 Bảng 3.2 Thời gian lưu 17 chất hỗn hợp chuẩn OCPs 48 Bảng 3.3 Phương trình định lượng 17 chất hỗn hợp chuẩn OCPs 49 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc tổng số đếm diện tích pic vào nồng độ PCBs 50 Bảng 3.5 Kết xác định chất OCPs phân đoạn OF1, OF2, OF3, OF4 52 Bảng 3.6 Nồng độ độ thu hồi chất phân đoạn OF1, OF2, OF3, OF4 53 Bảng 3.7 Độ thu hồi 17 chất OCPs tách tro than bay xử lý kiềm (OCPs nồng độ 0,1 ppm) 54 Bảng 3.8 Lượng PCBs không hấp phụ phân đoạn chất khỏi cột tro tính kiềm (ở 20oC) 57 Bảng 3.9 Dung lượng hiệu suất hấp phụ PCBs tro tính kiềm 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC VIẾT TẮT BET BVTV Phương pháp hấp thụ đa lớp BET Bảo vệ thực vật ĐCS Đơn vị cấu tạo sơ cấp ĐTC Đơn vị cấu tạo thứ cấp ĐVC Đơn vị Cacbon GC Thiết bị sắc ký khí (Gas Chromatography) OCPs Các hợp chất thuốc trử sâu clo (Organochlorine Pesticides) PCBs Các hợp chất polyclobiphenyl POPs SEM TCDD TEF USEPA WHO X-RAY Các hợp chất ô nhiễm hữu bền vững (Persistant Organic Pollutants Phương pháp kính hiển vi điện tử quét Hệ số độc tính tương đương Hệ số độc tính tương đối Cơ quan bảo vệ mơi trường Mỹ (United States Environment Protection Agency) Tổ chức y tê giới (World Health Organization) Phương pháp nhiễu xạ tia X LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Tro bay loại bụi than sinh từ trình đốt than, mà phổ biến trình đốt than sản xuất nhiệt điện Trong ngành điện, nhiệt điện đóng vai trị quan trọng Hiện nay, có khoảng 39% sản lượng điện giới cung cấp từ nhà máy nhiệt điện tỉ lệ trì tương lai (dự báo đến năm 2030), Tuy nhiên việc sử dụng than để sản xuất lượng tạo lượng lớn tro phần lớn tro bay Ở nước ta, nhà máy nhiệt điện ước tính hàng năm thải khoảng 1,3 triệu tro bay[2] Riêng nhà máy nhiệt điện Phả Lại (Hải Dương) trung bình ngày thải khoảng 3.000 tro than xỉ, 30 % lại chưa cháy hết, lại tro bay mịn Hiện có số phương án tái sử dụng tro bay nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường nâng cao hiệu kinh tế, đáng kể nghiên cứu thành công việc tổng hợp zeolit từ tro bay, tăng khả hấp phụ chất độc hại, góp phần giải nhiễm giảm giá thành sản phẩm Việt Nam nước nông nghiệp trọng điểm nên năm, nước sử dụng lượng lớn hóa chất bảo vệ thực vật để phòng trừ sâu hại, bảo vệ mùa mang, giữ vững an ninh lương thực quốc gia Nhưng đồng thời hóa chất bảo vệ thực vật tác động xấu đến môi trường Phần lớn khu vực ô nhiễm nằm lẫn khu dân cư khu vực đất ruộng canh tác, diện tích từ vài chục đến vài ngàn mét vng, sâu từ 0,5 – 3m Hóa chất bảo vệ thực vật đặc biệt hóa chất thuộc nhóm POPs như: DDT, 666, Aldrin… hóa chất khó phân hủy, tồn lâu môi trường đất, trôi theo nước mưa ngấm sâu vào nguồn nước sinh hoạt, tiềm ẩn khơng khí, thức ăn, nước uống Đây tác nhân gây nhiều loại bệnh ung thư tiếp tục ảnh hưởng đến sức khỏe người tương lai LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trên giới có nhiều nghiên cứu tro bay, có nghiên cứu thành cơng tổng hợp zeolit từ tro bay Ngoài có nghiên cứu tro tính làm vật liệu hấp phụ, trọng đến hấp phụ hợp chất bảo vệ thực vật Tuy nhiên đến chưa có nghiên cứu cụ thể đánh giá so sánh khả hấp phụ loại tro tính loại hợp chất bảo vệ thực vật mà điển hình hợp chất khó phân huy clo Để đóng góp vào việc nghiên cứu ứng dụng tính hấp phụ tro bay, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu sử dụng tro tính làm vật liệu hấp phụ số hóa chất bảo vệ thực vật chất clo” Mục tiêu nghiên cứu: Tạo vật liệu hấp phụ từ tro bay để phân tích mơi trường xử lý môi trường Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu, điều chế vật liệu hấp phụ từ tro bay phương pháp nhiêt, axít hóa thủy nhiệt với dung dịch kiềm - Đánh giá vật liệu chế tạo từ tro bay phương pháp hóa lý để lựa chọn vật liệu có khả hấp phụ thuốc bảo vệ thực vật clo khó phân hủy (OCPs) tốt - Đánh giá khả tách chất hấp phụ vật liệu chế tạo từ tro bay chất OCPs LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Website: 31 http://www.thiennhien.net/news/142/ARTICLE /7204/2008-11-30.html 32 http://www.trobayvietnam.com/ 33 http://www.acaa-usa.org/Publications/ProductionUseReports.aspx 34 www.ecoba.com 35 http://flyash2012.missionenergy.org/intro.html 36 http://flyash2013.missionenergy.org/files/CSIR_AsokanPAppu%20AMPRI.pdf 37 http://www.lafargena.com/Fly%20Ash%20in%20Concrete%20Applications%20% 20PBFACE.pdf 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHỤ LỤC Bảng 1P Cấu tạo số OCPs điển hình Các chất OCPs Aldrin Cơng thức phân tử Tên 1,2,3,4,10,10-hexchlor1,4,4a,5,8,8a-hexahydroendoexo Công thức cấu tạo C12H8Cl6 -1,4:5,8 dimethanonapthalen DDT Dieldrin Endrin HCH 1,1,1- trichlor- ,2 di(pchlorphenyl) ethane C14H9Cl5 1,2,3,4,10,10- hexachlor- 6,7epoxy- 1,4,4a,5,6,7,8,8aoctahydro- 1,4,5,8dimetanonnaphtalene C12H8Cl6O 3,4,5,6,9,9, - HexachlorC12H8Cl6O 1a,2,2a,3,6,6a,7,7a- octahydro2,7:3,6- dimethanophth oxirene 1,2,3,4,5,6- hexachlor cyclohexane C6H6Cl6 Heptachlor 1,4,5,6,7,8,,8heptachlor3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7methanol-1H-indene C10H5Cl7 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PCB 28 2,4,4’- Trichlorobiphenyl C12H7Cl3 PCB 52 2,2’,5,5’- Tetrachlorobiphenyl C12H6Cl4 PCB 101 2,2’,4,5,5’Pentachlorobiphenyl C12H5Cl5 PCB 138 2,2’,3,4,4’,5’Hexachlorobiphenyl C12H4Cl6 PCB 153 2,2’,4,4’,5,5’Hexachlorobiphenyl C12H4Cl6 PCB 180 2,2’,3,4,4’,5,5’Heptachlorobiphenyl C12H3Cl7 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1P Bề mặt tro bay trước sau biến tính 1P.1 Tro bay chưa biến tính 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1P.2 Tro tính thủy nhiệt kiềm 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1P.3 Tro tính thủy nhiệt axít 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1P.4 Tro tính nhiệt 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1P.5 Các phương pháp hóa lý sử dụng nghiên cứu vật liệu 1.5.1 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X tượng chùm tia X tác động đến mặt tinh thể chất rắn tính tuần hồn cấu trúc tinh thể tạo nên nhiễu xạ cực đại cực tiểu Nguyên tắc: theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể cấu tạo từ nguyên tử, phân tử hay ion phân bố cách đặn không gian theo quy luật xác định Khoảng cách nguyên tử (hay ion) tinh thể cỡ vài Ăngstron (A0), tức vào khoảng bước sóng tia X Khi chùm tia X tới đập vào mặt tinh thể xuyên vào mặt bên mạng tinh thể đóng vai trị cách tử nhiễu xạ đặc biệt Các nguyên tử bị kích thích chùm tia X trở thành tâm phát tia tán xạ (hình 4) Các nguyên tử hay ion phân bố mặt phẳng song song Do đó, hiệu quang trình hai tia phản xạ hai mặt phẳng cạnh có trị số là: = 2dsin Trong đó: hiệu quang trình hai tia phản xạ, góc chùm tia X mặt phẳng phản xạ, d khoảng cách hai mặt phẳng song song Hình 1P.5.1 Chùm tia X tới chùm tia tán xạ từ bề mặt tinh thể 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khi tia giao thoa với ta thu cực đại nhiễu xạ, lúc bước sóng tia X phải thỏa mãn: = 2dsin = n Đây hệ thức Vulf – Bragg, phương trình dùng để nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể Từ công thức trên, biết giá trị góc quét , ta xác định d So sánh giá trị d với d chuẩn, xác định thành phần, cấu trúc mạng tinh thể chất cần nghiên cứu (vì chất có giá trị d đặc trưng riêng) Vì phương pháp nhiễu xạ tia X sử dụng rộng rãi nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật liệu Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) phương pháp sử dụng với mẫu đa tinh thể, phương pháp sử dụng rộng răi để xác định cấu trúc tinh thể, cách sử dụng chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu Người ta quay mẫu quay đầu tia nhiễu xạ đường tṛn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ ghi phổ nhiễu xạ bậc (n=1) Phổ nhiễu xạ phụ thuộc cường độ nhiễu xạ vào lần góc nhiễu xạ Bộ phận nhiễu xạ kế tia X nguồn tia X, mẫu, detectơ tia X Chúng đặt chu vi ṿng tṛn (gọi ṿng tṛn tiêu tụ) Góc mặt phẳng mẫu tia X tới θ – góc Bragg Góc phương chiếu tia X tia nhiễu xạ 2θ Nguồn tia X giữ cố định cịn detectơ chuyển động suốt thang đo góc Bán kính vịng tiêu tụ khơng phải số mà tăng góc 2θ giảm Thang quét 2θ thường quay khoảng từ 30o đến 140o, việc lựa chọn thang quét phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể vật liệu Mẫu tạo dạng lớp mỏng cỡ vài miligam bột tinh thể trải đế phẳng Tia X đơn sắc chiếu tới mẫu cường độ tia nhiễu xạ thu detectơ Mẫu quay với tốc độ θ, detector quay với tốc độ 2θ, cường độ tia nhiễu xạ ghi tự động giấy, từ vẽ giản đồ nhiễu xạ mẫu 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết hợp với định luật Bragg, ta suy cấu trúc thông số mạng cho pha chứa mẫu bột cường độ tia nhiễu xạ Bởi chất có mẫu cho ảnh nhiễu xạ pha đặc trưng cho hệ vạch nhiễu xạ tương ứng giản đồ nhiễu xạ Nếu mẫu gồm nhiều pha (hỗn hợp) nghĩa gồm nhiều loại ô mạng tinh thể giản đồ nhiễu xạ tồn đồng thời nhiều hệ vạch độc lập Phân tích vạch ta xác định pha có mẫu – sở để phân tích pha định tính Phương pháp phân tích pha định lượng tia X dựa sở phụ thuộc cường độ tia nhiễu xạ vào nồng độ Nếu biết mối quan hệ đo cường độ xác định nồng độ pha Các pha chưa biết vật liệu biết cách so sánh số liệu nhận từ giản đồ nhiễu xạ tia X từ thực nghiệm với số liệu chuẩn sách tra cứu, từ tính tỉ lệ nồng độ chất chuẩn hỗn hợp 1P.5.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) tạo ảnh với độ phân giải cao bề mặt mẫu vật cách sử dụng chùm điện tử hẹp quét bề mặt mẫu Việc tạo ảnh mẫu vật thực thơng qua việc ghi nhận phân tích xạ phát tương tác chùm điện tử với bề mặt mẫu vật Nguyên tắc phương pháp kính hiển vi điện tử quét - Scanning Electron Microscopy (SEM) sử dụng tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu Ảnh đến ảnh quang đạt độ phóng đại yêu cầu Chùm tia điện tử tạo từ catot qua hai tụ quay hội tụ lên mẫu nghiên cứu Khi chùm tia điện tử đập vào bề mặt mẫu phát điện tử phát xạ thứ cấp Mỗi điện tử phát xạ qua điện gia tốc vào phần thu biến đổi thành tín hiệu ánh sáng Chúng khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng ảnh Độ sáng, tối ảnh phụ thuộc vào số điện tử thứ cấp phát từ mẫu nghiên cứu phụ thuộc vào hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1P.5.2 Sơ đồ kính hiển vi điện tử qt Phương pháp SEM cho phép xác định kích thước trung bình hình dạng tinh thể zeolit vật liệu có cấu trúc tinh thể khác Kính hiển vi điện tử qt có ưu điểm bật mẫu nghiên cứu đưa trực tiếp vào thiết bị mà không cần qua gia cơng Điều đảm bảo ngun trạng mẫu Nói cách khác mẫu khơng bị phá hủy hoạt động chân khơng thấp Một điểm mạnh khác SEM thao tác điều khiển đơn giản nhiều, dễ sử dụng Tuy kính hiển vi điện tử quét cơng cụ để nghiên cứu bề mặt bên ngồi 1P.5.3 Phương pháp hấp thụ đa lớp BET Mơ hình hấp phụ thường sử dụng cho trình hấp phụ đa lớp giới thiệu Brunauer, Emmett Teller biết phương trình BET Nó dựa giả thiết sau: 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Nhiệt hấp phụ (λ, q Kcal/mol) khơng đổi suốt q trình hấp phụ - Các phân tử bị hấp phụ lên bề mặt xúc tác không cạnh tranh lẫn nhau, độc lập với - Mỗi trung tâm hấp phụ hấp phụ phân tử - Số trung tâm hấp phụ chất hấp phụ không đổi - Các phân tử bị hấp phụ có tương tác với tạo lực, lực tạo điều kiện cho lớp hấp phụ thứ 2, 3, …n - Tốc độ hấp phụ (ra) lớp hấp phụ thứ (i) với tốc độ nhả hấp phụ (ra) lớp (i+1) - Nhiệt hấp phụ lớp lớn so với nhiệt hấp phụ lớp Nhiệt hấp phụ từ lớp thứ hai trở lên đến lớp ngưng tụ nhiệt ngưng tụ (ΔHd2 = ΔHd3 = … = ΔHdn) Phương trình BET là: Trong đó: V thể tích khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) hấp phụ Vm thể tích khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) hấp phụ lớp P áp suất cân chất hấp phụ nhiệt độ hấp phụ Po áp suất bão hòa chất hấp phụ nhiệt độ hấp phụ P/Po áp suất tương đối c số BET tính sau: Trong đó: 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Q nhiệt trình hấp phụ lớp chất bị hấp phụ L ẩn nhiệt ngưng tụ khí, với nhiệt q trình hấp phụ lớp Trong phương pháp BET áp dụng cho thực tế, thể tích khí hấp phụ đo nhiệt độ không đổi, hàm áp suất đồ thị xây dựng P/V(Po-P) theo P/Po Xây dựng biểu đồ mà P/V(Po-P) phụ thuộc vào P/Po (với P/Po = φ) nhận đoạn thẳng khoảng giá trị áp suất tương đối từ 0,05 đến 0,35 Độ nghiêng (tgα = A) tung độ điểm cắt I cho phép xác định thể tích lớp phủ đơn lớp (lớp đơn phân tử) Vm số C Hình 1P.5.3 Biểu đồ P/V(Po-P) phụ thuộc vào P/Po (với P/Po = φ) Bề mặt riêng xác định theo phương pháp BET tích số số phân tử bị hấp phụ nhân với tiết diện ngang phân tử chiếm chỗ bề mặt vật rắn Diện tích bề mặt riêng tính theo cơng thức: S = nm.Am.N Trong đó: S : diện tích bề mặt (m2/g) nm : dung lượng hấp phụ (mol/g) 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Am : diện tích bị chiếm phân tử (m2/phân tử) N : số Avogadro (số phân tử/mol) Trường hợp hay gặp hấp phụ vật lý Nitơ (N2) 77oK có tiết diện ngang N2 0,162 nm2 Nếu Vm biểu diễn qua đơn vị cm3/g diện tích bề mặt riêng BET (SBET) m2/g SBET tính biểu thức sau: SBET = 4,35.Vm Việc xác định tiết diện ngang phân tử N2 thực với chất rắn khác khơng có cấu trúc mao quản có độ hạt đồng Bằng phương pháp kính hiển vi điện tử người ta xác định diện tích bề mặt, biết Vm suy tiết diện ngang Đối với chất bị hấp phụ khác, người ta xác định sẵn lập bảng Các giá trị tiết diện ngang khơng phải đại lượng tuyệt đối chúng phụ thuộc vào nhiệt độ hấp phụ tính chất vật lý bề mặt Cần thận trọng trường hợp chất hấp phụ tương tác với bề mặt Chính lý người ta thường lựa chọn khí trơ nhiệt độ thấp để xác định bề mặt riêng N2 chất khí sử dụng nhiều phép đo bề mặt BET Trong số trường hợp cần có khuếch tán tốt vi mao quản người ta phải chọn phân tử hay nguyên tử bé nitơ Argon ứng cử viên số một, sau heli hydro Tuy nhiên, hydro hấp phụ hóa học , cịn heli khó thao tác thực nghiệm, đó, việc ứng dụng chúng bị hạn chế 1P.5.4 Phương pháp phân tích sắc kí khí detectơ cộng kết điện tử + Nguyên tắc hoạt động máy sắc kí khí: Mẫu từ buồng bay nhờ khí đưa vào cột tách nằm buồng nhiệt Sau rời cột tách thời điểm khác cấu tử vào detectơ, chúng chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu điện khuếch đại chuyển qua phận tích phân kế (thường máy tính) xử lý in Các tín hiệu in thường tương ứng với pic Thời gian lưu pic đại lượng đặc trưng 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com định tính cho chất cần phân tích, diện tích pic thước đo định lượng cho chất hỗn hợp cần phân tích + Nguyên lý hoạt động detectơ cộng kết điện tử: Hoạt động detectơ cộng kết điện tử ECD dựa đặc tính chất có khả cộng kết điện tử hợp chất chứa nhóm chức (như Halogen) liên kết kép Bộ phận ECD buồng ion, diễn trình ion hóa, bắt điện tử tái liên hợp Chùm tia phát từ nguồn phóng xạ 63Ni tác động lên phân tử khí mang (như Ar, N2, ) sinh ion khí mang điện tích dương điện tử sơ cấp Nhờ tác dụng điện trường đặt vào, điện tử sơ cấp tăng tốc chuyển động phía anơt cho ta dịng điện chưa có mẫu Nếu khí mang có lẫn nguyên tử, phân tử bắt giữ tạo ion âm gây sụt đường Sự sụt thss cho pic có độ lớn tương ứng Sau ion âm tái kết hợp với ion dương phân tử khí mang tạo thành nguyên tử trung hòa ECD detectơ nhạy cảm nồng độ; giới hạn phát 10 -14 ng/ml; độ ổn định cao; dùng để phân tích nhóm có điện tích âm; detectơ ECD dễ bị nhiễm bẩn 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... NGUYỄN VIỆT LINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY BIẾN TÍNH LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ MỘT SỐ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT, CHẤT CƠ CLO Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng... ? ?Nghiên cứu sử dụng tro tính làm vật liệu hấp phụ số hóa chất bảo vệ thực vật chất clo? ?? Mục tiêu nghiên cứu: Tạo vật liệu hấp phụ từ tro bay để phân tích mơi trường xử lý mơi trường Nội dung nghiên. .. nhiều nghiên cứu tro bay, có nghiên cứu thành công tổng hợp zeolit từ tro bay Ngồi có nghiên cứu tro tính làm vật liệu hấp phụ, trọng đến hấp phụ hợp chất bảo vệ thực vật Tuy nhiên đến chưa có nghiên