Nghiên cứu sản xuất oxit nhôm có độ tinh khiết cao, ứng dụng trong chế tạo vật liệu hấp phụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ VƯƠNG THÀNH CHUNG Chung.VT202952M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Hóa học Giảng viên hướng dẫn: PGS TS La Thế Vinh Viện: Kỹ thuật Hóa học HÀ NỘI, 09/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ VƯƠNG THÀNH CHUNG Chung.VT202952M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Hóa học Giảng viên hướng dẫn: PGS TS La Thế Vinh Viện: Kỹ thuật Hóa học HÀ NỘI, 09/2022 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Vương Thành Chung Đề tài luận văn: Nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số SV: 20202952M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 31 tháng 10 năm 2022 với nội dung sau: - Chỉnh sửa lỗi tả, in ấn - Bổ sung phần mở đầu - Rút gọn lại kết luận Ngày 02 tháng 11 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Mẫu 1c ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo liệu hấp phụ Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên vật Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin trân trọng cảm ơn PGS.TS La Thế Vinh giao đề tài tận tình hướng dẫn, bảo để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Công nghệ chất vô – Viện Kỹ thuật Hóa học ln nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người thân yêu tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt thời gian học tập hồn thành luận văn Tóm tắt nội dung luận văn Hiện nay, nguy ô nhiễm nguồn nước chất thải hữu từ trình dệt nhuộm, thuộc da, cao su, nhựa… ngày cao Nước thải thường chứa thuốc nhuộm hữu – chất độc hại sức khỏe người mơi trường Có nhiều phương pháp xử lý thuốc nhuộm hữu như: phương pháp keo tụ, phương pháp phân hủy quang xúc tác, phương pháp oxi hóa điện hóa, phương pháp hấp phụ hay sử dụng màng lọc Trong phương pháp hấp phụ phương pháp vừa có hiệu xử lý thuốc nhuộm hữu cơ, vừa phù hợp với điều kiện nước ta vật liệu hấp phụ thường sẵn có rẻ tiền Nhơm oxit vật liệu oxit kim loại nhiều nhà khoa học nghiên cứu làm vật liệu hấp phụ xử lý mơi trường Al2O3 có diện tích bề mặt riêng lớn, cấu trúc xốp, phù hợp làm vật liệu hấp phụ thuốc nhuộm mang điện Tuy nhiên khả xử lý trực tiếp thuốc nhuộm hữu mang điện dương Al2O3 thấp Do lựa chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ” Luận văn nghiên cứu chế tạo γ-Al2O3 có độ tinh khiết cao từ nhôm hydroxit Tân Rai cách làm nước cất, axit HCl 5%, hòa tách axit HCl 25%, chế tạo hợp chất trung gian AACH Sản phẩm γ-Al2O3 thu được biến tính Natri dedocyl sulfat (SDS) thử nghiệm sản phẩm thu làm vật liệu hấp phụ thuốc nhuộm Rhodamine B Kết nghiên cứu thu cho thấy chế tạo γ-Al2O3 có độ tinh khiết 99,42%, vật liệu sau biến tính có diện tích bề mặt riêng lớn (252,6023 m2/g), hấp phụ tốt chất màu Rhodamine B pH 7, muối NaCl 0,01 mg/L, thời gian hấp phụ 25 phút, nồng độ RhB 10 ppm Kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn phù hợp với đề tài luận văn có ứng dụng thực tế cao HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nhôm hydroxit 1.1.1 Phân loại nhôm hydroxit [28] 1.1.2 Các phương pháp làm nhôm hydroxit 1.1.3 Động học q trình hịa tan nhơm hydroxit 1.2 Giới thiệu nhôm oxit (Al2O3) 1.2.1 Tính chất nhơm oxit 1.2.2 Phân loại nhôm oxit [2] 10 1.2.3 Gama nhôm oxit [5] 10 1.3 Giới thiệu thuốc nhuộm Rhodamine B 15 1.3.1 Thuốc nhuộm Rhodamine B 15 1.3.2 Ứng dụng Rhodamine B 16 1.3.3 Tác hại RhB 16 1.4 Các phương pháp xử lý thuốc nhuộm [7] 17 1.4.1 Phương pháp keo tụ 17 1.4.2 Màng lọc 17 1.4.3 Phương pháp phân hủy quang xúc tác 17 1.4.4 Phương pháp oxi hóa điện hóa 18 1.4.5 Phương pháp hấp phụ 18 1.5 Hấp phụ 18 1.5.1 Giới thiệu hấp phụ 18 1.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 19 1.5.3 Hấp phụ đẳng nhiệt 20 1.5.4 Hấp phụ môi trường nước 21 1.6 Chất hoạt động bề mặt 21 1.6.1 Phân loại chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) [7] 22 1.6.2 Natri dodecyl sulfate (SDS) 23 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Hoá chất dụng cụ 25 2.1.1 Hoá chất 25 2.1.2 Dụng cụ 25 i 2.1.3 Thiết bị 25 2.2 Quy trình thực nghiệm 25 2.2.1 Tổng hợp vật liệu J-Al2O3 25 2.2.2 Biến tính J-Al2O3 chất hoạt động bề mặt 27 2.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ Rhodamine B J-Al2O3 oxit biến tính SDS chế tạo 28 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 29 2.3.1 Phương pháp nhiễu xã Rơnghen (XRD) 29 2.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 29 2.3.3 Phương pháp phổ tán xạ lượng EDX 30 2.3.4 Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis 31 2.3.5 Phương pháp đo diên tích bề mặt riêng BET 32 2.3.6 Xác định nồng độ Al3+ phương pháp chuẩn độ complexon 33 2.3.7 Xác định hiệu suất hòa tách 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Phân tích mẫu nhơm hydroxit ngun liệu 34 3.1.1 Hình thái cấu trúc nhôm hydroxit 34 3.2 Làm nhôm hydroxit nước cất axit HCl 5% 35 3.3 Nghiên cứu q trình hịa tách Al(OH)3 axit HCl 36 3.3.1 Ảnh hưởng nồng đô axit HCl 36 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ hòa tách 37 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian hòa tách 38 3.4 Chế tạo tiền chất NH4AlCO3(OH)2 (AACH) 39 3.5 Nghiên cứu chế tạo J-Al2O3 biến tính SDS 40 3.5.1 Cấu trúc 40 3.5.2 Phân bố kích thước hạt 41 3.5.3 Thành phần hóa học 41 3.5.4 Biến tính J-Al2O3 thu SDS 42 3.6 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ RhB J-Al2O3 sau biến tính 45 3.6.1 Ảnh hưởng pH dung dịch RhB 10 ppm đến hiệu hấp phụ 45 3.6.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ dung dịch RhB vật liệu 46 3.6.3 Ảnh hưởng nồng độ RhB đến hiệu suất hấp phụ RhB vật liệu 48 ii 3.6.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ RhB vật liệu J-Al2O3 biến tính SDS 49 CHƯƠNG KẾT LUẬN 52 4.1 Kết luận 52 4.2 Hướng phát triển đồ án tương lai 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo Gibbsite Hình 1.2 Mơ hình cấu trúc Gibbsite Hình 1.3 Cấu trúc bayerite Hình 1.4 Cấu trúc lớp Bayerite Hình 1.5 Cấu trúc lớp Nordstrandid Hình 1.6 Ô mạng sở Bemit Hình 1.7 Cấu trúc tinh thể Bemit Hình 1.8 Cấu trúc Diaspor Hình 1.9 Cấu trúc phân tử nhơm oxit Hình 1.10 Mơ hình cấu trúc γ-Al2O3 11 Hình 1.11 Mơ hình cấu trúc lớp nhôm bát diện xem kẽ với nhôm tứ diện 11 Hình 1.12 Cấu trúc khối γ-Al2O3 11 Hình 1.13 Cấu trúc phân tử Rhodamine B 16 Hình 1.14 Hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 19 Hình 1.15 Cơ chế hấp phụ 21 Hình 1.16 Hình mơ phân tử chất hoạt động bề mặt bề mặt phân cách nước – khơng khí [7] 22 Hình 1.17 Hình ảnh mơ tả phân tử CHĐBM mixel CHĐBM 22 Hình 1.18 Cấu tạo SDS 23 Hình 1.19 Hấp phụ chất hoạt động bề mặt dạng anion SDS nhơm oxit 23 Hình 1.20 Khả hấp phụ RhB pha vật liệu nano Al2O3 [7] 24 Hình 1.21 Thế ζ vật liệu nano γ-Al2O3 tổng hợp, sau biến tính với SDS sau hấp phụ RhB dung dịch NaCl 1mM (pH = 4,0) [7] 24 Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo J-Al2O3 từ nhôm hydroxit Tân Rai 26 Hình 2.2 Sơ đồ biến tính J-Al2O3 chất hoạt động bề mặt SDS/chất NaCl 27 Hình 2.3 Sơ đồ hiển vi điện tử quét 30 Hình 3.1 Ảnh SEM mẫu nhôm hydroxit Tân Rai ban đầu 34 Hình 3.2 Kết phân bố kích thước hạt mẫu nhôm hydroxit Tân Rai ban đầu 34 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nhôm hydroxit Tân Rai ban đầu 35 Hình 3.4 Ảnh SEM mẫu nhôm hydroxit ban đầu 35 Hình 3.5 Ảnh SEM mẫu nhơm hydroxit sau nghiền làm 36 Hình 3.6 Sự phụ thuộc hiệu suất hòa tách vào nồng độ axit HCl 37 Hình 3.7 Sự phụ thuộc hiệu suất hòa tách vào nhiệt độ hòa tách 38 Hình 3.8 Sự phụ thuộc hiệu suất hòa tách vào thời gian hòa tách 39 iv Hình 3.9 Ảnh hiển vi điện tử quét NH4AlCO3(OH)2 thu 40 Hình 3.10 Phổ tán xạ laser NH4AlCO3(OH)2 thu 40 Hình 3.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X γ-Al2O3 tổng hợp 41 Hình 3.12 Đồ thị phân bố kích thước hạt J-Al2O3 41 Hình 3.13 Phổ tán xạ lượng EDS mẫu J-Al2O3 thu sau nung 500oC 42 Hình 3.14 Hình thái bề mặt J-Al2O3 trước biến tính dung dịch SDS với độ phóng đại 20.000 lần 100.000 lần 42 Hình 3.15 Hình thái bề mặt J-Al2O3 sau biến tính dung dịch SDS với độ phóng đại 20.000 lần 100.000 lần 43 Hình 3.16 Biểu đồ diện tích bề mặt riêng BET vật liệu γ-Al2O3 sau biến tính SDS 43 Hình 3.17 Diên tích bề mặt riêng γ-Al2O3 biến tính SDS 44 Hình 3.18 Dung dịch RhB sau hấp phụ γ-Al2O3 biến tính SDS pH khác 45 Hình 3.19 Đồ thị thể thay đổi hiệu suất hấp phụ RhB thay đổi pH 46 Hình 3.20 Dung dịch RhB sau hấp phụ thời gian khác 46 Hình 3.21 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ RhB 47 Hình 3.22 Dung dịch RhB với nồng độ khác sau 25 phút hấp phụ 48 Hình 3.23 Ảnh hưởng nồng độ RhB đến hiệu suất hấp phụ vật liệu 49 Hình 3.24 Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir vật liệu RhB 50 Hình 3.25 Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich vật liệu RhB 50 v Hình 3.13 Phổ tán xạ lượng EDS mẫu J-Al2O3 thu sau nung 500oC Từ kết phân tích EDS cho thấy sản phẩm có thành phần chủ yếu Al O, có lượng nhỏ Na Si lẫn sản phẩm (tương ứng 0,2 0,1%) Điều Na Si nằm bên sâu hạt nên trình rửa nước cất axit chưa làm hoàn toàn Quy đổi Na Si SiO2 Na2O hàm lượng tạp chất chiếm 0,58%, hàm lượng Al2O3 đạt 99,42% chứng tỏ sản phẩm J-Al2O3 thu có độ tinh khiết cao 3.5.4 Biến tính J-Al2O3 thu SDS Tiến hành biến tính J-Al2O3 thu dung dịch Natri Dodecyl Sulfate (SDS), mẫu sau sấy khơ chụp hình thái bề mặt phương pháp Hiển vi điện tử quét Kết trình bày hình 3.14 hình 3.15 Hình 3.14 Hình thái bề mặt J-Al2O3 trước biến tính dung dịch SDS với độ phóng đại 20.000 lần 100.000 lần 42 Hình 3.15 Hình thái bề mặt J-Al2O3 sau biến tính dung dịch SDS với độ phóng đại 20.000 lần 100.000 lần Từ hình 3.14 hình 3.15 cho thấy hình thái bề mặt mẫu trước sau biến tính có thay đổi rõ rệt Với độ phóng đại 100.000 lần thấy hạt J-Al2O3 sau biến tính tách rời ra, khơng cịn tượng kết tụ chưa biến tính, làm tăng diện tích bề mặt riêng vật liệu Để làm rõ bề mặt riêng vật liệu sau biến tính, chúng tơi tiến hành đo diện tích bề mặt riêng phương pháp BET, kết trình bày hình 3.16 Hình 3.16 Biểu đồ diện tích bề mặt riêng BET vật liệu γ-Al2O3 sau biến tính SDS 43 Hình 3.17 Diên tích bề mặt riêng γ-Al2O3 biến tính SDS Kết đo BET cho thấy mẫu γ-Al2O3 biến tính SDS có diện tích bề mặt riêng 252,6023 m2/g Kết cao, thích hợp cho việc sử dụng làm chất hấp phụ So sánh với số cơng trình nghiên cứu cơng bố như: “Nghiên cứu chế tạo hợp chất nhơm có bề mặt riêng lớn” [16], nghiên cứu sử dụng chất hoạt động bề mặt axit citric tạo γ-Al2O3 có diện tích bề mặt riêng 235,9191 m2/g; “Nghiên cứu tổng hợp nhơm oxit hoạt tính có chất lượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác chất hấp phụ quy mô pilot” [41], nghiên cứu chế tạo γAl2O3 hoạt tính có diện tích bề mặt riêng 214,887 m2/g; Nghiên cứu “Synthesis, characterization and modification of alumina nanoparticles for cationic dye removal” [18] chế tạo γ-Al2O3 biến tính sds có diện tích bề mặt riêng 221,3 cm2/g Nghiên cứu “Adsorption characteristics of alumina nanoparticless for the removal of hazardous dye, orange G from aqueous solution” [24] tác giả Shusmita cộng chế tạo nano γ-Al2O3 có diện tích bề mặt riêng 128 m2/g; Nghiên cứu “Ortho-nitro-phenol adsorption onto alumina and surfactant modified alumina: kinetic, isotherm and mechanism” [32] chế tạo γ-Al2O3 biến tính HDTMA có diện tích bề mặt riêng 235,1 m2/g kết nghiên cứu chế tạo γ-Al2O3 biến tính SDS có diện tích bề mặt riêng cao 44 3.6 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ RhB J-Al2O3 sau biến tính 3.6.1 Ảnh hưởng pH dung dịch RhB 10 ppm đến hiệu hấp phụ pH yếu tố có ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ RhB lên bề mặt hạt γAl2O3 pH làm thay đổi điện tích bề mặt γ-Al2O3 khả giải hấp SDS [48], ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất xử lý dung lượng hấp phụ RhB Ảnh hưởng pH đến hấp phụ RhB bề mặt vật liệu γ-Al2O3 biến tính SDS khảo sát pH thay đổi từ 1,0 đến 14,0, thời gian hấp phụ 30 phút, lượng vật liệu mg/mL, nồng độ RhB 10 ppm Kết khảo sát trình bày hình 3.18 a b c d e Hình 3.18 Dung dịch RhB sau hấp phụ γ-Al2O3 biến tính SDS pH khác a pH b pH c pH d pH 11 e pH 14 Từ kết hình 3.18 cho thấy sau hấp phụ giá trị pH khác dung dịch có giảm màu so với ban đầu Tiến hành đo nồng độ dung dịch sau hấp phụ tính hiệu suất hấp phụ pH dung dịch khác Kt trình bày bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch RhB đến hiệu suất hấp phụ pH Co (ppm) C (ppm) Hiệu suất hấp phụ (%) 10 0,358 96,42 10 0,165 98,35 10 100,00 11 10 99,89 14 10 0,316 96,84 45 Hình 3.19 Đồ thị thể thay đổi hiệu suất hấp phụ RhB thay đổi pH Kết thu cho thấy hiệu suất hấp phụ RhB có thay đổi pH dung dịch RhB 10ppm thay đổi Hiệu suất đạt 100% pH dung dịch dao động từ đến 11 Tuy nhiên tăng pH lớn 11 giảm pH bé hiệu suất giảm dần 96% Kết J-Al2O3 biến tính SDS nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ hiệu để loại bỏ chất nhuộm RhB mà khơng cần tốn chi phí cho việc điều chỉnh pH Vì pH = lựa chọn để nghiên cứu điều kiện hấp phụ 3.6.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ dung dịch RhB vật liệu Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ RhB bề mặt vật liệu γ-Al2O3 biến tính SDS tiến hành pH = 7, lượng vật liệu mg/mL, nồng độ RhB 10 ppm, thời gian hấp phụ thay đổi từ đến 25 phút Kết khảo sát trình bày hình 3.20 25p 20p 15p 10p 5p 2p 1p 30s 0p Hình 3.20 Dung dịch RhB sau hấp phụ thời gian khác Từ hình 3.20 cho thấy thời gian hấp phụ có ảnh hưởng lớn tới khả hấp phụ màu Thời gian hấp phụ lâu độ màu dung dịch giảm Sau 25 phút hấp phụ dung dịch màu hoàn toàn Tiến hành đo độ hấp thụ, nồng độ dung dịch sau hấp phụ, kết trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ RhB 46 Thời gian (phút) Độ hấp thụ (A) Co (ppm) C (ppm) Hiệu suất hấp phụ (%) 0,953 10 5,123 48,7 0,5 0,233 10 1,357 86,4 0,124 10 0,787 92,1 0,086 10 0,588 94,12 0,052 10 0,411 95,89 10 0,041 10 0,353 96,47 15 0,027 10 0,280 97,2 20 10 100 25 10 100 Từ kết bảng 3.5, vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc thời gian đến hiệu suất hấp phụ RhB, kết trình bày hình 3.21 Hình 3.21 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụ RhB Từ kết thu cho thấy hiệu suất hấp phụ tăng dần thời gian tăng Cụ thể, thời gian hấp phụ từ 0p đến 2p hiệu suất hấp phụ tăng rõ rệt từ 48.7% đến 94.12% Và hiệu suất hấp phụ tăng dần đến phút thứ 20 RhB hấp phụ hoàn toàn Trong phút đầu hiệu suất hấp phụ tăng nhanh rõ rệt phân tử thuốc nhuộm RhB hấp phụ nhanh chóng lên bề mặt vật liệu Tiếp tục khoảng thời gian sau mao quản hấp phụ lấp đầy 47 hấp phụ gần đạt cân dẫn đến hiệu suất hấp phụ không thay đổi nhiều Kết cho thấy J-Al2O3 biến tính SDS chế tạo thể hấp phụ tương đối nhanh trình loại bỏ RhB 3.6.3 Ảnh hưởng nồng độ RhB đến hiệu suất hấp phụ RhB vật liệu Nghiên cứu tiến hành nhiệt độ phòng, pH dung dịch 7, thời gian phản ứng 25 phút, lượng chất hấp phụ mg/mL với dung dịch Rhodamin B có nồng độ thay đổi từ 10 ppm đến 30 ppm Kết trình bày hình 3.22 a b c d e Hình 3.22 Dung dịch RhB với nồng độ khác sau 25 phút hấp phụ a 10 ppm b 15 ppm c 20 ppm d 25 ppm e 30 ppm Từ hình 3.22 cho thấy sau 25 phút hấp phụ vật liệu γ-Al2O3 biến tính SDS dung dịch RhB nồng độ 10 ppm gần màu hồn tồn cịn dung dịch có nồng độ cao độ màu giảm so với ban đầu Tiến hành xác định nồng độ dung dịch RhB sau hấp phụ, kết trình bày bảng 3.6 hình 3.23 Bảng 3.6 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào nồng độ Rhodamine B Co C (ppm) (ppm) Hiệu suất hấp phụ (%) 10 100,00 15 0,42 97,22 20 3,07 79,51 25 5,53 72,32 30 8,57 65,72 48 Hình 3.23 Ảnh hưởng nồng độ RhB đến hiệu suất hấp phụ vật liệu Từ kết thu cho thấy dùng 0,05 g chất hấp phụ hấp phụ hoàn toàn 10ml dung dịch RhB nồng độ 10 ppm Khi tăng nồng độ dung dịch RhB từ 15 ppm lên 30 ppm hiệu suất hấp phụ RhB giảm dần từ 97,22% xuống 65,72% Với kết cho thấy J-Al2O3 biến tính SDS chuẩn bị sử dụng hiệu để xử lý dung dịch bị ô nhiễm RhB Khoảng nồng độ cao đáng kể so với nồng độ RhB nước thải thực tế Do J-Al2O3 biến tính SDS chế tạo nghiên cứu phát triển để ứng dụng cho thực tế 3.6.4 Khảo sát dung lượng hấp phụ RhB vật liệu J-Al2O3 biến tính SDS Dựa kết ảnh hưởng nồng độ RhB đến hiệu loại bỏ RhB J-Al2O3 biến tính SDS, nghiên cứu đường đẳng nhiệt hấp phụ theo mơ hình Langmuir Freundlich a Theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Tính tốn dung lượng hấp phụ theo phương trình 1.1 tính tốn tỉ lệ Ccb/q Ta thu bảng sau: Bảng 3.7 Tính tốn thơng số để thiết lập phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Co (ppm) Ccb (ppm) q (mg/g) Ccb/q (g/l) Lg (Ccb) Lg (q) 10 0,002 0,001 -2,7 0,301 15 0,416 2,916 0,142 -0,38 0,464 20 3,073 3,3854 0,907 0,487 0,53 25 5,536 3,8928 1,422 0,743 0,6 30 8,57 4,286 0,932 0,632 49 Hình 3.24 Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir vật liệu RhB Ta có phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir là: y = 0.2341x + 0.0704 (3.1) với hệ số tương quan R2 0.9901 Hình 3.25 Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich vật liệu RhB Vậy phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich là: y = 0,086x + 10.5212 (3.2) với hệ số tương quan R2 0,9566 Từ đồ thị hình 3.24 3.25 cho thấy hệ số tương quan thu từ mơ hình Langmuir (0.9901) cao hệ số tương quan từ mơ hình Freundlich (0,9566), chứng tỏ mơ hình phù hợp để mơ tả hấp phụ J-Al2O3 biến 50 tính SDS RhB mơ hình Langmuir Điều RhB bị hấp phụ giống bề mặt vật liệu tất vị trí 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Q trình nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ thu kết sau: Q trình hịa tách nhơm hydroxit Tân Rai axit HCl tốt điều kiện axit HCl 25%, nhiệt độ hòa tách 90oC thời gian hòa tách 180 phút Đã chế tạo thành công vật liệu γ-Al2O3 phịng thí nghiệm có kích thước trung bình 1,72 Pm, độ tinh khiết đạt 99,42% Đã biến tính thành cơng vật liệu γ-Al2O3 chất hoạt động bề mặt mang điện âm SDS Diện tích bề mặt riêng vật liệu γ-Al2O3 sau biến tính đạt 252,6023 m2/g Vật liệu γ-Al2O3 biến tính SDS chế tạo hấp phụ chất màu Rhodamine B tốt pH với muối NaCl 0,01 mg/L, thời gian hấp phụ 25 phút, nồng độ Rhodamine B 10 ppm Đã xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ cho vật liệu γ-Al2O3 biến tính SDS Kết cho thấy vật liệu hấp phụ Rhodamine B theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 4.2 Hướng phát triển đồ án tương lai Kết nghiên cứu luận văn cho thấy chế tạo γ-Al2O3 độ tinh khiết cao, biến tính SDS xử lý tốt chất màu Rhodamine B Trong tương lai không đáp ứng yêu cầu làm vật liệu hấp phụ thuốc nhuộm hữu mà cịn làm nguyên liệu chế tạo gốm cao nhôm 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] [2] [3] [4] Phạm Thị Thu Trang (2017), Nghiên cứu đặc tính hấp phụ chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm nhôm oxit ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội Nguyễn Hữu Trịnh (2002) Nghiên cứu điều chế dạng hydroxit nhôm, oxit nhôm ứng dụng công nghiệp lọc hố dầu Luận án tiến sĩ hóa học, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Đỗ Thanh Hải (2002) Nghiên cứu điều chế số chất hấp phụ từ hợp chất nhôm nghiên cứu chất kết dính tạo viên Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Giang Văn Phúc (2011) Nghiên cứu chế tạo khảo sát màng mỏng oxit nhôm (Al2O3) phương pháp quang phổ, Luận án Tiến sĩ vật lý, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [5] Vương Thanh Huyền (2008) Nghiên cứu chế tạo hợp chất nhơm có bề mặt riêng lớn, ứng dụng công nghệ dược, Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [6] Nguyễn Thành Trung (2016) Nghiên cứu sử dụng hidroxit nhôm Tân Rai hoạt hóa q trình sản xuất PAC Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Chu Thị Phương Minh (2019) Ứng dụng phương pháp phân tích quang phổ đại nghiên cứu đặc tính hấp phụ bề mặt thuốc nhuộm mang điện vật liệu nano nhôm oxit biến tính Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội [7] Tiếng Anh [8] Chu T Nguyen, et al (2019) Synthesis, Characterization, and Modification of Alumina Nanoparticles for Cationic Dye Removal Mate-rials, 12(3), 450–4 [9] Adak, A., Bandyopadhyay, M., & Pal, A (2005) Removal of crystal violet dye from wastewater by surfactant-modified alumina Separation and Purification Technology, 44(2), 139–144 [10] Renuka, N K., Shijina, A V., & Praveen, A K (2012) Mesoporous γalumina nanoparticles: Synthesis, characterization and dye removal efficiency Materials Letters, 82, 42–44 [11] Mahapatra, A., Mishra, B G., & Hota, G (2013) Adsorptive removal of Congo red dye from wastewater by mixed iron oxide–alumina nanocomposites Ceramics International, 39(5), 5443–5451 53 [12] Kannan, C., Sundaram, T., & Palvannan, T (2008) Environmentally stable adsorbent of tetrahedral silica and non-tetrahedral alumina for removal and recovery of malachite green dye from aqueous solution Journal of Hazardous Materials, 157(1), 137–145 [13] Wawrzkiewicz, M., Wiśniewska, M., Gun’ko, V M., & Zarko, V I (2015) Adsorptive removal of acid, reactive and direct dyes from aqueous solutions and wastewater using mixed silica–alumina oxide Powder Technology, 278, 306–315 [14] Banerjee, S., Dubey, S., Gautam, R K., Chattopadhyaya, M C., & Sharma, Y C (2017) Adsorption characteristics of alumina nanoparticles for the removal of hazardous dye, Orange G from aqueous solutions Arabian Journal of Chemistry [15] Nadafi, K., Vosoughi, M., Asadi, A., Borna, M O., & Shirmardi, M (2014) Reactive Red 120 dye removal from aqueous solution by adsorption on nano-alumina Journal of Water Chemistry and Technology, 36(3), 125– 133 [16] Das, A K., Saha, S., Pal, A., & Maji, S K (2009) Surfactant-modified alumina: An efficient adsorbent for malachite green removal from water environment Journal of Environmental Science and Health, Part A, 44(9), 896–905 [17] Ebadollahzadeh, H., & Zabihi, M (2020) Competitive adsorption of methylene blue and Pb (II) ions on the nano-magnetic activated carbon and alumina Materials Chemistry and Physics, 248, 122893–122893 [18] Malakootian, M., Mansoorian, H J., Hosseini, A, & Khanjani, N (2015) Evaluating the efficacy of alumina in adsorption processes for emerging pollutants of alumina/carbon nanotube hybrid adsorbents in removing Azo Reactive Red 198 and Blue 19 dyes from [19] Gawade, A S., Vanjara, A K., & Sawant, M R (2005) Removal of herbicide from water with sodium chloride using surfactant treated alumina for wastewater treatment Separation and Purification Technology, 41(1), 65–71 [20] Paul, B., Martens, W N., & Frost, R L (2011) Surface modification of alumina nanofibres for the selective adsorption of alachlor and imazaquin herbicides Journal of Colloid and Interface Science, 360(1), 132–138 [21] Armaghan, M., & Amini, M M (2012) Adsorption of diazinon and fenitrothion on nanocrystalline alumina from non-polar solvent Colloid Journal, 74(4), 427–433 [22] Aazza, M., Ahlafi, H., Moussout, H., & Maghat, H (2017) Ortho-NitroPhenol adsorption onto alumina and surfactant modified alumina: kinetic, isotherm and mechanism Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(4), 3418–3428 54 [23] Aazza, M., Ahlaϐi, H., Moussout, H., & Maghat, H (2018) Adsorption of metha-nitrophenol onto alumina and HDTMA modified alumina: Kinetic, isotherm and mechanism investigations Journal of Molecular Liquids, 268, 587–597 [24] Dao, T H., Vu, T Q M., Nguyen, N T., Pham, T T., Nguyen, T L., Yusa, S., & Pham, T D (2020) Adsorption Characteristics of Synthesized Polyelectrolytes onto Alumina Nanoparticles and their Application in Antibiotic Removal Langmuir [25] Alnajjar, M., Hethnawi, A., Naϐie, G., Hassan, A., Vitale, G., & Nassar, N N (2019) Silica-alumina composite as an effective adsorbent for the removal of metformin from water Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(3), 102994–102994 [26] Pham, T D., Tran, T T., Le, V A., Pham, T T., Dao, T H., & Le, T S (2019) Adsorption characteristics of molecular oxytetracycline onto alumina particles: The role of surface modification with an anionic surfactant Journal of Molecular Liquids, 11 [27] Liu, W., Zhang, J., Zhang, C., & Ren, L (2011) Sorption of norfloxacin by lotus stalk-based activated carbon and iron-doped activated alumina: Mechanisms, isotherms and kinetics Chemical Engineering Journal, 171(2), 431–438 [28] Adelskold V (1938), “X- ray studies on magneto-plumbite, PbO.6Fe203 and other substances resembling,Beta –aluminat”, Geol, Stockholm Arkiv Keml mineral, Bd.12A, Hf.6, N 29, pp.1 [29] http://mineral.galleries.com/minerals/OXIDES [30] Weiser H.B., Miligan W.O (1936), The Constitution of Hydrous Oxide Gels and Sols, Trans Faraday Soc., Vol 32, 358 [31] Hessel L Castricum, Ashima Sah, Marjo C Mittelmeijer, Hazeleger, Johan E Ten Elshof, Hydrophobisation of mesoporous γ- Al2O3 with organochlorosilanes- efficiency and structure, Microporous and mesoporous material 83, 1-9 (2005) [32] J Aguado, J M Escola, M C Castro, B Paredes, Sol-gel synthesis of mesostructured γ-alumina templated by cationic surfactants, Microporous and mesoporous materials 83, 181-192 (2005) [33] Heinz Heinemann (2011), Fundamentals of Petroleum and Petrochemical Engineering, CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742, [34] Krishna G Bhattacharyya, Anup K Talukdar (2005), Catalysis in Petroleum and Petrochemical Industries, Narosa Publishing House, ISBN: 8173195765, 9788173195761 [35] Krishna G Bhattacharyya, Anup K Talukdar (2005), Catalysis in Petroleum and Petrochemical Industries, Narosa Publishing House, ISBN: 8173195765, 9788173195761 55 [36] J L.,Hastings G W (2016), Chapter Oxide bioceramics: inert ceramic materials in medicine and dentistry, Springer Science+Business Media, New York [37] Safitria Y A., Indrawan I W A.,Winarsih S (2015),"Rhodamine B causes oxidative stress and proliferation of cervical epithelial cells in the uterus", Toxicology Reports, 2(2015), pp.1434-1436 [38] Cuiping B., Xianfeng X., Wenqi G., Dexin F., et al (2011),"Removal of rhodamine B by ozone-based advanced oxidation process", Desalination, 278(1-3), pp.84-90 [39] Al-Kadhemy M F., Alsharuee I F.,Al-Zuky A A D (2011),"Analysis of the Effect of the Concentration of Rhodamine B in Ethanol on the Fluorescence Spectrum Using the ''Gauss Mod'' Function", Journal of Physical Science, 22(20), pp.77-86 [40] Al-Kadhemy M F., Alsharuee I F.,Al-Zuky A A D (2011),"Analysis of the Effect of the Concentration of Rhodamine B in Ethanol on the Fluorescence Spectrum Using the ''Gauss Mod'' Function", Journal of Physical Science, 22(20), pp.77-86 [41] Singh S., Shah H., Shah R.,Shah K (2017),"Identification and estimation of non-permitted food colours (Sudan and Rhodamine-B Dye) in chilli and curry powder by rapid colour test, thin layer chromatography and spectrophotometry", Int J Curr Microbiol App Sci, 6, pp.1970-1981 [42] Gakpan U.,Hameed B H (2009),"Parameters affecting the photocatalytic degradation of dyes using TiO2-based photocatalysts: a review", Journal of Hazardous Materials, 170(2-3), pp.520-529 [43] Soylak M., Unsal Y E., Yilmaz E.,Tuzen M (2011),"Determination of rhodamine B in soft drink, waste water and lipstick samples after solid phase extraction", Food and Chemical Toxicology, 49(2011), pp.17961799 [44] Botek P., PouStka J.,Hajslova J (2007),"Determination of banned dyes in spices by liquid chromatography-mass spectrometry", Czech Journal of Food Science, 25(1), 17-24 [45] Wang S., Soudi M., Li L.,Zhub Z H (2006),"Coal ash conversion into effective adsorbents for removal of heavy metals and dyes from wastewater", Journal of Hazardous Materials, 133(1-3), pp.243-251 [46] Nethaji S., Sivasamy A.,B.Mandal A (2013),"Adsorption isotherms, kinetics and mechanism for the adsorption of cationic and anionic dyes onto carbonaceous particles prepared from Juglans regia shell biomass", International Journal of Environmental Science and Technology, 10(2), pp.231-242 [47] Elder R (1983) Final report on the safety assessment of sodium lauryl sulfate and ammonium lauryl sulfate, J Am Coll Toxicol, 2(7), 127-181 56 ... thấp Do lựa chọn đề tài luận văn ? ?Nghiên cứu sản xuất oxit nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ? ?? Luận văn nghiên cứu chế tạo γ-Al2O3 có độ tinh khiết cao từ nhôm hydroxit... nhơm có độ tinh khiết cao, ứng dụng chế tạo vật liệu hấp phụ? ?? với mục tiêu nghiên cứu chế tạo γ-Al2O3 có độ tinh khiết cao, biến tính bề mặt vật liệu thu SDS, ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử... Si, Fe… để sản xuất nhơm oxit có độ cao cần phải làm nhôm hydroxit nguyên liệu trước chế tạo nhôm oxit 1.1.2 Các phương pháp làm nhôm hydroxit Để thu Al2O3 có độ tinh khiết cao ngun liệu cần làm