Nghiên cứu biến tính diatomite bằng oxit mangan điều chếvà đặc trưng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA: KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH DIATOMITE BẰNG OXIT MANGAN: ĐIỀU CHẾ VÀ ĐẶC TRƯNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA: KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH DIATOMITE BẰNG OXIT MANGAN: ĐIỀU CHẾ VÀ ĐẶC TRƯNG Sinh viên thực hiện: CHU THỊ MINH HẢO Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoá: D13HH03 Năm thứ: 02 /Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Cử nhân Hoá học Người hướng dẫn: TS PHẠM ĐÌNH DŨ UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH DIATOMITE BẰNG OXIT MANGAN: ĐIỀU CHẾ VÀ ĐẶC TRƯNG - Sinh viên thực hiện: Chu Thị Minh Hảo - Lớp: D13HH03 Khoa: KHTN Năm thứ: 02 Số năm đào tạo: 04 - Người hướng dẫn: TS Phạm Đình Dũ Mục tiêu đề tài: - Điều chế vật liệu diatomite biến tính oxit mangan Tính sáng tạo: - Tinh chế diatomite cách khác nhau: axit bazơ - Biến tính diatomtie với nguồn tiền chất mangan khác nhau: MnCl KMnO4 Kết nghiên cứu: - Tinh chế diatomite cách rửa axit H 2SO4 làm cho hàm lượngg hàm lượng nguyên tố nhôm, sắt titan giảm nhiều Điều làm cho màu sắc mẫu DA trở nên trắng hàm lượng silic cao Tinh chế diatomite bazơ NaOH làm cho cấu trúc diatomite bị gãy, lổ bị ăn mòn lớn Chính ăn mịn làm cho hàm lượng silic giảm, đồng thời hàm lượng nguyên tố khác tăng lên, có sắt, nên mẫu DB có màu sẫm so với mẫu DPY - Biến tính diatomite tiền chất mangan ban đầu MnCl có hàm lượng mangan phân bố diatomite không khác nhiều Trong đó, việc biến tính với diatomite xử lí natri hidroxit tiền chất mangan ban đầu KMnO4 có hàm lượng mangan bám bề mặt cao (14,46% khối lượng nguyên tố) - Oxit mangan phân bố bề mặt diatomite dạng nano, chúng có cấu trúc hình que tổng hợp từ diatomite xử lí axit sunfuric, có cấu trúc dạng giống bơng hoa tổng hợp từ diatomite xử lí natri hidroxit Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Phương pháp biến tính diatomite oxit mangan nhằm tăng khả ứng dụng diatomite - Vật liệu hấp phụ xử lý môi trường dùng để xử lý nguồn nước ô nhiễm, đặc biệt kim loại nặng Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài: Phạm Đình Dũ*, Chu Thị Minh Hảo, Trần Thị Kim Dung, Đoàn Thị Thúy Quyên, Trương Đình Thuận, “Biến tính diatomite oxit mangan: Điều chế đặc trưng”, gửi tham dự Hội thảo “Hóa học phát triển bền vững”, Trường Đại học Thủ Dầu Một, dự kiến tổ chức vào tháng 05/2015 Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài CHU THỊ MINH HẢO Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài: Xác nhận lãnh đạo khoa Ngày tháng năm Người hướng dẫn NGUYỄN THỊ NHẬT HẰNG PHẠM ĐÌNH DŨ UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: CHU THỊ MINH HẢO Sinh ngày 20 tháng 09 năm 1995 Nơi sinh: Tỉnh Hưng Yên Lớp: D13HH03 Khóa: 2013 - 2017 Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Địa liên hệ: 29/4A, Kp.Bình Phước B, p.Bình Chuẩn, Tx.Thuận An, Bình Dương Điện thoại: 0968962317 Email: chuthiminhhao@gmail.com II Q TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích sinh viên từ năm thứ đến năm học): * Năm thứ 1: Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Kết xếp loại học tập: Trung Bình - Khá Sơ lược thành tích: học kì I : 7.07 ; học kì II : 6.86 * Năm thứ 2: Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: Học kì I : 7.43 Xác nhận lãnh đạo khoa Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài NGUYỄN THỊ NHẬT HẰNG CHU THỊ MINH HẢO DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT Họ tên Lớp, Khóa Trần Thị Kim Dung D13HH03 Đoàn Thị Thúy Quyên D13HH03 Trương Đình Thuận D13HH03 Chữ ký MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU .3 DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu diatomite .7 1.2 Tính diatomite biến tính oxit mangan .9 1.3 Sự ô nhiễm môi trường kim loại nặng 10 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .12 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu .12 2.1.1 Mục tiêu 12 2.1.2 Nội dung 12 2.2 Phương pháp nghiên cứu 12 2.2.1 Nhiễu xạ tia X .12 2.2.2 Hiển vi điện tử quét phân tích lượng tán xạ tia X 13 2.2.3 Hiển vi điện tử truyền qua .14 2.3 Thực nghiệm 14 2.3.1 Vật liệu hoá chất .14 2.3.2 Tinh chế diatomite 14 2.3.2.1 Tinh chế diatomite axit .15 2.3.2.2 Tinh chế diatomite bazơ .15 2.3.3 Biến tính diatomite oxit mangan 16 2.3.3.1 Biến tính diatomite từ MnCl2 .16 2.3.3.2 Biến tính diatomite từ KMnO4 .17 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Một số đặc trưng hoá lý diatomite tinh chế 18 3.2 Một số đặc trưng hóa lý diatomite biến tính oxit mangan 21 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 25 Kết luận 25 Kiến nghị 25 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Ảnh SEM diatomite Hình 1.2 Các dạng hydroxyl bề mặt diatomite .8 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ mạng tinh thể .13 Hình 3.1 Phổ EDX mẫu diatomite tinh chế: (a b) DA (c d) DB 18 Hình 3.2 Màu sắc mẫu diatomite: (a) DPY; (b) DA; (c) DB .19 Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu diatomite: (a) DPY; (b) DA (c) DB 20 Hình 3.4 Phổ EDX mẫu diatomite biến tính oxit mangan: (a) Mn-DA(1); (b) Mn-DA(2); (c) Mn-DB(1) (d) Mn-DB(2) 22 Hình 3.5 Ảnh SEM: (a) Mn-DA(1); (b) Mn-DA(2); (c) Mn-DB(1) (d) Mn-DB(2) 22 Hình 3.6 Ảnh TEM: (a) Mn-DA(1); (b) Mn-DB(2) 23 Hình 3.7 Giản đồ XRD: (a) DA; (b) Mn-DA(1) (c) Mn-DA(2) .24 Hình 3.8 Giản đồ XRD: (a) DB; (b) Mn-DB(1) (c) Mn-DB(2) 24 DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 Thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố mẫu diatomite tinh chế 19 Bảng 3.2 Thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố mẫu diatomite biến tính oxit mangan 21 DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT DA Diatomite tinh chế axit DB Diatomite tinh chế bazơ DPY Diatomite Phú Yên EDX (Energy Dispersive X-ray) Phổ tán xạ tia X Mn – DA(1) DA biến tính MnCl2 Mn – DA(2) DA biến tính KMnO4 Mn – DB(1) DB biến tính MnCl2 Mn – DB(2) DB biến tính KMnO4 SEM (Scanning Electron Microscopy) Hiển vi điện tử quét TEM (Transmission Electron Microscopy) Hiển vi điện tử truyền qua XRD (X-ray diffraction) Phương pháp nhiễu xạ tia X 14 Trong đề tài này, ảnh SEM chụp máy IMS-NKL Viện khoa học vật liệu (Hà Nội), phổ EDX ghi máy JED-2300 JEOL trung tâm COMFA – Viện khoa học vật liệu (Hà Nội) 2.2.3 Hiển vi điện tử truyền qua [2] Thiết bị hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy, TEM) chủ yếu bao gồm cột kín hút chân khơng gần 10 -3 mmHg cao hơn, chứa nguồn electron tổ hợp thấu kính hội tụ, kính vật kính phóng Chùm tia electron tạo từ catot qua hai tụ quang electron hội tụ lên mẫu nghiên cứu Khi chùm electron đập vào mẫu, phần chùm electron truyền qua Các electron truyền qua qua điện gia tốc vào phần thu biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, tín hiệu khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng ảnh Độ sáng tối ảnh phụ thuộc vào lượng electron phát tới thu phụ thuộc vào hình dạng mẫu nghiên cứu Trong đề tài này, ảnh TEM ghi máy EMLab-NIHE phịng thí nghiệm Siêu cấu trúc, Viện vệ sinh dịch tể trung ương (Hà Nội) 2.3 Thực nghiệm 2.3.1 Vật liệu hoá chất - Khoáng diatomite lấy từ vùng mỏ Tuy An, tỉnh Phú Yên - MnCl2, KMnO4 (Merck, Đức) - NaOH, HCl, H2SO4 (Guangdong, Trung Quốc) 2.3.2 Tinh chế diatomite Đầu tiên, diatomite cho vào cốc sau cho nước cất vào khuấy mạnh (15phút), để lắng xuống (3 tiếng) ta loại bỏ tạp chất đổ ra, làm liên tiếp lần nước Ta sử dụng vải sạch, vắt khô, đem lọc, sấy 1000C cho khô (để ngày) thu diatomite Phú n (kí hiệu: DPY) sau nghiền nhỏ lại 15 2.3.2.1 Tinh chế diatomite axit Khuấy từ Quá trình tinh chế diatomite axit thực theo sơ đồ sau: Khuấy Nhỏ giọt dung dich Hỗn hợp DPY + H2O mạnh Hỗn hợpH2SO4 50g H2SO4 40% Khuấy từ (5g) (50 1000C, 4h ml) Hỗn hợp 75 ml H2O Trong 6h Lọc, rửa nước Chất rắn cất Khuấy từ 1h Nung 450oC DA Hỗn hợp Đến pH= 7, sấy 100oC Cách tiến hành: Lấy 5g DPY 50ml H2O vào bình cầu gắn ống sinh hàn, khuấy máy khuấy từ (tốc độ khuấy 400rpm) ta thu hỗn hợp Nhỏ giọt dung dịch H2SO4 40% đến 50g vào hỗn hợp ta thu hỗn hợp 2, tiến hành khuấy nhiệt độ 100oC ta thu hỗn hợp Sau thêm tiếp 75ml H2O vào hỗn hợp 3, tiếp tục khuấy ta thu hỗn hợp Từ hỗn hợp ta tiến hành lọc, rửa nước cất nhiều lần đến pH = 7, sau đem sấy 100 oC ta thu chất rắn lại (diatomite tinh chế axit) Sau đó, đem nung mẫu chất rắn 450oC ta thu diatomite tinh khiết (kí hiệu DA) 2.3.2.2 Tinh chế diatomite bazơ Quá trình tinh chế diatomite bazơ thực sau: 100oC, 2h DPY + NaOH 5% DB Lọc, rửa, sấy 100oC Lấy 15g DPY 150ml NaOH 5% vào bình cầu gắn ống sinh hàn : 10 dùng máy khuấy từ khuấy mạnh 100oC sau ta lọc rửa hỗn hợp đem sấy 100oC ta thu diatomite tinh khiết (kí hiệu DB) 2.3.3 Biến tính diatomite oxit mangan 16 2.3.3.1 Biến tính diatomite từ MnCl2 a) Biến tính DA từ MnCl2 Q trình biến tính DA từ MnCl2 thực theo sơ đồ sau: Rửa đến pH=7 Sấy 100oC Sản phẩm rắn Cách tiến hành: Hỗn hợp Lọc 48h Đặt ngồi khơng khí Khuấy MnCl2 Bằng HCl 8h Dung dịch + (2,52g Hỗn pH=2 DA )+ hợp H2O 1,2g (50ml) Lọc Ngâm 50ml NaOH Sản Hỗn hợp 6M Trong 15h phẩm rắn Sản phẩ m rắn Mn-DA(1) Đầu tiên: Cân 2,52g MnCl2 pha 50ml, điều chỉnh đến pH = HCl Sau đó: Cân 1,2g DA trộn vào dung dịch để tạo thành hỗn hợp Sau đó, khuấy máy khuấy từ nhiệt độ phịng (trong bình tam giác có dung tích 100ml, có nút) thu hỗn hợp Đem lọc hỗn hợp 1, thu sản phẩm rắn ngâm 50ml NaOH 6M (ở nhiệt độ phòng, 15 giờ) ta thu hỗn hợp Tiếp tục lọc hỗn hợp 2, lấy phần chất rắn để ngồi khơng khí 48 Sau đó, lấy sản phẩm rắn rửa nước đến pH = 7, sấy 100 oC thu diatomite biến tính oxit mangan (kí hiệu: Mn – DA(1)) b) Biến tính DB từ MnCl2 Quá trình biến tính DB từ MnCl2 thực sơ đồ trên, thay mẫu DA DB Mẫu diatomite biến tính oxit mangan thu kí hiệu MnDB(1) 2.3.3.2 Biến tính diatomite từ KMnO4 17 a) Biến tính DA từ KMnO4 Q trình biến tính DA từ KMnO4 thực theo sơ đồ sau Hỗn hợp + 1,2g DA 160oC , 24h Bình autoclave Sản phẩ m Lọc, rửa H2O Sấy 100oC 3.16 KMnO4 + 100 ml H2O Mn – DA(2) Cách tiến hành: Cân 3,16g KMnO4 pha 100ml nước cất, dung dịch thu cho vào bình autoclave Sau đó, cân 1,2g DA cho vào bình chứa hỗn hợp Tiếp theo đặt bình autoclave vào tủ sấy 160oC 24 Tiếp theo, tiến hành lọc thu sản phẩm rắn, rửa nước cất, sấy 100oC, thu diatomite biến tính oxit mangan (kí hiệu: Mn – DA(2)) b) Biến tính DB từ KMnO4 Q trình biến tính DB từ KMnO4 thực sơ đồ trên, thay mẫu DA DB Mẫu diatomite biến tính oxit mangan thu kí hiệu MnDB(2) CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Một số đặc trưng hóa lý diatomite tinh chế Diatomite lấy từ mỏ Tuy An (tỉnh Phú Yên) loại bỏ tạp chất hữu phương pháp rửa sa lắng Sau đó, diatomite tinh chế cách rửa với axit (kí hiệu DA) bazơ (kí hiệu DB) Thành phần hóa học mẫu diatomite tinh chế phân tích phương pháp EDX, phổ đồ chúng trình bày hình 3.1, thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố trình bày bảng 3.1 Có thể nhận thấy thành phần chủ yếu diatomite silic, có lượng lớn nhơm, sắt titan Chính hàm lượng sắt lớn làm cho diatomite Phú n có màu nâu sáng (hình 3.2a) Tuy nhiên, việc tinh chế axit làm cho hàm lượng nguyên tố nhôm, sắt titan giảm nhiều (xem bảng 3.1) Điều làm cho màu sắc mẫu DA trở nên trắng (hình 3.2b) hàm lượng silic cao (a) (c) 001 1000 002 20 20 µm µm 001 1000 (b) 900 O 800 Si O 800 Ti 500 600 Fe Fe TiLsum Ti 400 300 200 TiKesc SiKsum FeKesc Ti Ti AlKsum (d) Al Si 700 Al Counts Counts 002 900 700 600 20 20 µm µm Ti TiKesc KKesc Cl K Fe Mg Cl K Ca Ti Na FeKesc 300 AlKsum Ca Fe K Ti NaKsum SiKsum Ti 200 Cl TiLsum 500 400 Fe Fe TiKsum 100 Fe Fe TiKsum 100 0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 keV 7.00 8.00 9.00 10.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Hình 3.1 Phổ EDX mẫu diatomite tinh chế: (a b) DA (c d) DB Ngồi ra, quan sát phổ đồ hình 3.1 ta thấy mẫu DB cịn có ngun tố khác natri, magiê, clo, kali, canxi, không quan sát thấy nguyên tố phổ EDX mẫu DA Như vậy, việc rửa axit làm tan hầu hết hàm lượng nguyên tố 19 Bảng 3.1 Thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố mẫu diatomite tinh chế Mẫu DA Si 41,89  1,10 Al 2,85  0,36 Fe 1,01  0,61 Ti 0,46  0,13 DB 27,50  6,13 11,59  0,13 6,06  1,15 1,23  0,42 (a) (b) (c) Hình 3.2 Màu sắc mẫu diatomite: (a) DPY; (b) DA; (c) DB Hình thái cấu trúc diatomite thô (mẫu DPY) mẫu tinh chế (mẫu DA DB) quan sát SEM trình bày hình 3.3 Ảnh SEM diatomite thơ hình 3.3a cho thấy cấu trúc diatomite ngun vẹn có dạng hình trụ trịn, số có dạng giống đĩa, với nhiều lổ xốp bên Tuy nhiên, cấu trúc không tinh khiết, lổ có kích thước nhỏ bị lấp kín Sau xử lí với axit H2SO4, diatomite giữ cấu trúc đa mao quản lổ bề mặt trở nên lớn (hình 3.3b) Nguyên nhân làm cho mao quản bề mặt trở nên lớn có lẽ tạp chất loại bỏ rửa với axit nung nhiệt độ cao 20 (a) (b) (c) Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu diatomite: (a) DPY; (b) DA (c) DB 21 Đối với mẫu DB (hình 3.3c) ta thấy đơn vị cấu trúc diatomite bị gãy, lổ bị ăn mòn lớn Điều xử lí với kiềm làm hình thành nên dạng silicat hịa tan SiO32−¿¿ [25], bề mặt diatomite bị ăn mịn Chính ăn mịn làm cho hàm lượng silic giảm, đồng thời hàm lượng nguyên tố khác tăng lên, có sắt, nên mẫu DB có màu sẫm so với mẫu DPY (xem hình 3.2) 3.2 Một số đặc trưng hóa lý diatomite biến tính oxit mangan Thành phần hóa học mẫu diatomite biến tính oxit mangan phân tích phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) trình bày hình 3.4 Phần trăm khối lượng nguyên tố xác định vị trí khác liệt kê bảng 3.2 cho thấy việc phân bố oxit mangan bề mặt diatomite không đồng (sai số lớn) Kết bảng 3.2 cho thấy việc biến tính diatomite tiền chất mangan ban đầu MnCl có hàm lượng mangan phân bố diatomite không khác nhiều; nhiên, sử dụng tiền chất mangan ban đầu KMnO4 có khác biệt Mẫu Mn-DB(2) biến tính với diatomite xử lí natri hidroxit tiền chất mangan ban đầu KMnO có hàm lượng mangan bám bề mặt cao (14,46%) Điều làm gia tăng số tâm hấp phụ hứa hẹn vật liệu diatomite biến tính oxit mangan có khả hấp phụ cao ion kim loại nặng Bảng 3.2 Thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố mẫu diatomite biến tính oxit mangan Mẫu Mn-DA(1) Mn-DA(2) Mn-DB(1) Mn-DB(2) Mn 8,83  3,27 7,82  2,17 8,57  6,21 Si 32,23  1,86 31,47  2,02 21,28  14,46  10,24 18,77  3,98 Al 5,39  0,65 3,28  0,55 9,39  2,06 Fe 2,67  0,29 1,18  0,23 12,54  Ti 1,32  0,19 0,52  0,28 1,32  0,32 8,45  1,78 5,92 8,88  2,96 1,05  0,76 7,58 Các mẫu diatomite biến tính oxit mangan quan sát SEM trình bày hình 3.5 Quan sát hình 3.5 a b (mẫu Mn-DA(1) Mn-DA(2)) ta thấy oxit mangan phân bố bề mặt diatomite mao quản chúng; hình 3.5 c d (mẫu Mn-DB(1) Mn-DB(2)) ta thấy oxit mangan có cấu trúc dạng giống hoa phân bố chủ yếu bề mặt diatomite (rõ mẫu Mn-DB(1)) 22 (a) FeKb KKa TiKesc KKb SiKa 300 (c) Al Si 700 TiFe Mn KKesc TiKesc TiLsum K Ca Ti Na FeKesc AlKsumK Ca K Fe Mg Ti NaKsum SiKsum Ti 400 300 200 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 800 700 Fe 600 Mn 500 400 Mn 300 Fe 200 TiKsum 100 8.00 9.00 10.00 keV 001 (d) 900 Counts O 500 10.00 1000 900 600 9.00 keV 001 800 8.00 FeKb 7.00 MnKa 6.00 MnKb FeKa 5.00 TiKa FeKesc TiKb 4.00 KKa 3.00 TiKesc 2.00 SiKsum KKb 1.00 AlKsum 0.00 TiKsum Counts MnKa 600 TiKsum MnKb FeKa Fe TiKa FeKesc TiKb 900 100 1000 1200 SiKsum 200 Fe Mn 1500 AlKsum 300 KLl TiLa FeLl MnLa FeLa 400 Mn TiLl Counts 500 Counts 1800 Ti TiKesc Ca TiLsum Fe KK Mn KKesc SiKsum FeKesc Ti Mg AlKsum Ti K Fe Na Ti NaKsum Ca AlKa KKesc 2100 700 600 (b) 2400 OKa Si TiLsum O 800 001 2700 Al TiKsum 001 900 KLl TiLl TiLa FeLl MnLa OKa FeLa TiLsum MgKa AlKa KKesc SiKa 1000 100 0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 keV 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Hình 3.4 Phổ EDX mẫu diatomite biến tính oxit mangan: (a) Mn-DA(1); (b) Mn-DA(2); (c) Mn-DB(1) (d) Mn-DB(2) (a) (b) (c) (d) Hình 3.5 Ảnh SEM: (a) Mn-DA(1); (b) Mn-DA(2); (c) Mn-DB(1) (d) Mn-DB(2) 23 Hình thái cấu trúc oxit mangan quan sát TEM trình bày hình 3.6 Từ hình 3.6a ta thấy oxit mangan có dạng cấu trúc nano hình que, cịn hình 3.6b ta thấy chúng có dạng hình sợi quấn với tạo kiểu giống hoa Kết tương tự quan sát thấy tổng hợp nano MnO dạng sợi diatomite Y Du cộng [23] (a) (b) Hình 3.6 Ảnh TEM: (a) Mn-DA(1); (b) Mn-DB(2) Các mẫu diatomite tinh chế biến tính oxit mangan đặc trưng C­ êng ®é (cps) 20 XRD trình bày hình 3.7 3.8 (c) (b) (a) 10 20 30 40 50 60 70 2 (® é) Hình 3.7 Giản đồ XRD: (a) DA; (b) Mn-DA(1) (c) Mn-DA(2) 24 Hình 3.7a 3.8a pic nhiễu xạ đặc trưng silica vơ định hình (nhiễu xạ tù tập trung 2 = 20 – 25o) [10] Như vậy, mẫu diatomite tinh chế có cấu trúc vơ định hình chủ yếu Phổ đồ nhiễu xạ mẫu Mn-diatomite khơng có khác biệt so với mẫu diatomite tinh chế với cường độ nhiễu xạ thấp Điều chứng tỏ oxit mangan phân tán bề mặt diatomite có kích thước nhỏ, cỡ nano, 20 quan sát ảnh TEM (hình 3.6) C­ êng ®é (cps) (c) (b) (a) 10 20 30 40 50 60 70 2 (® é) Hình 3.8 Giản đồ XRD: (a) DB; (b) Mn-DB(1) (c) Mn-DB(2) 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã tổng hợp thành công vật liệu diatomite biến tính oxit mangan từ diatomite Phú n Trong đó, phương pháp tổng hợp với tiền chất mangan ban đầu KMnO4 diatomite xử lí natri hidroxit cho hàm lượng mangan bám bề mặt diatomite cao (14,46% khối lượng nguyên tử Mn) Oxit mangan phân bố bề mặt diatomite dạng nano, chúng có cấu trúc hình que tổng hợp từ diatomite xử lí axit sunfuric, có cấu trúc dạng giống hoa tổng hợp từ diatomite xử lí natri hidroxit Kiến nghị Như thảo luận phần tổng quan, oxit mangan có khả hấp phụ cao ion kim loại nặng Vì vậy, thời gian tới, có điều kiện tiếp tục nghiên cứu, đề nghị khảo sát khả hấp phụ ion kim loại nặng diatomite biến tính oxit mangan 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đinh Quang Khiếu Nguyễn Văn Hiếu (2009), “Một số đặt trưng hóa lý khống diatomite Phú n hoạt tính xúc tác cho phản ứng hydroxyl hố phenol”, Tạp chí Hố học, T 47 (2A), Tr 342-346 Phạm Ngọc Nguyên (2004), Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phan Đông Pha, Lê Thị Nghinh, Kiều Quý Nam, Nguyễn Xuân Huyên (2006), ”Đặc điểm phân bố điều kiện tích tụ thành tạo sét bentonit diatomit vùng Cheo Reo, Phú Túc cao nguyên Vân Hoà”, Viện Địa chất, Viện KH&CN VN, 84 Phố Chùa Láng, Đống Đa, Hà Nội Công ty sản xuất kinh doanh xuất nhập khoáng sản diatomite Phú yên (1997), “Dự án xây dựng sản xuất bột trợ lọc diatomite 750 tấn/năm” Tiếng Anh Al-Ghouti, M.A., 2004 Mechanisms and Chemistry of Dye Adsorption on Diatomite and Modified Diatomite PhD degree, Queens University of Belfast, UK Bahram Bahramian, Faramarz Doulati Ardejani, Valiollah Mirkhani, Khashayar Badii, Diatomite-supported manganese Schiff base: An efficient catalyst for oxidation of hydrocarbons, Applied Catalysis A: General 345 (2008) 97–103 Caliskan N., KulA R , AlkanS , Sogut, E G,˙ Alacabey I (2011) “Adsorption of Zinc(II) on diatomite and manganese-oxide-modified diatomite: A kinetic and equilibrium study”, Journal of Hazardous Materials 193, 27–36 Degirmenci N., Yilmaz A (2009), "Use of diatomite as partial replacement for Portland cement in cement mortars", Construction and Building Materials, 23, pp 284 – 288 Jia Y., Han W., Xiong G., Yang W (2007), “Diatomite as high performance and environmental friendly catalysts for phenol hydroxylation with H2O2”, Science and Technology of Advanced Materials, vol 8, pp.106-109 27 10 Jiao Jin, Jing Ouyang, Huaming Yang (2014), “One-step synthesis of highly ordered Pt/MCM-41 from natural diatomite and the superior capacity in hydrogen storage”, Applied Clay Science 99, 246–253 11 Li X., Bian C., Chen W., He J., Wang Z., Xu N., Xue G (2003), "Polyaniline on surface modification of diatomite: a novel way to obtain conducting diatomite fillers", Applied Surface Science, 207, pp 378–383 12 Renuka, R., Ramamurthy, S., 2000 An investigation on layer birnessite type manganese oxides for industry application Journal of Power Sources 87, 144– 152 13 Shenga G., Wang S., hua J., Lua Y., Lia J Dong Y., Wanga X (2009), “Adsorption of Pb(II) on diatomite as affected via aqueous solution chemistry and temperature”, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 339 (2009) 159–166 14 Šljivića M., Smičiklasa I.,Pejanovićb S., Plećaša I.(2009), “Comparative study of Cu2+ adsorption on a zeolite, a clay and a diatomite from Serbia”, Applied Clay Science 43 (2009) 33–40 15 Sun, Z., Yang, X., Zhang, G., Zheng, S., Frost, R.L., 2013a A novel method for purification of low grade diatomite powders in centrifugal fields Int J Miner Process 125, 18–26 16 Wang, M., Xiang, Y., Zhang, G., Song, J., Cai, D., Wu, Z., 2013 A facile approach to improve the quality of diatomite as sulfuric acid catalyst support Appl Catal., A 466, 185–189 17 Wu J, YangaY.S , Linb J.,(2005) “Advanced tertiary treatment of municipal wastewater using raw and modified diatomite”, Journal of Hazardous Materials B, 127, 196–203 18 X Li, C Bian, W Chen, J He, Polyaniline on surface modification of diatomite: a novel way to obtain conducting diatomite fillers, Appl Surf Sci 207 (2003) 378-383 28 19 Y Al-Degs, M.A.M Khrasisheh, M.F Tutunji, Sorption of lead ions on diatomite and manganese oxides modified diatomite, Water Res 35 (15) (2001) 3724–3728 20 Yin Y., Han W., Xion G., Yang W (2008), "A method for diatomite zeolitization throught steam-assisted crystallization with in-situ seeding", Materials letters, 62, pp 2400-2403 21 Yu Xin Zhang, Ming Huang, Fei Li, Xue Li Wang, Zhong Quan Wen, One-pot synthesis of hierarchical MnO-modified diatomites for electrochemical capacitor electrodes, Journal of Power Sources 246 (2014) 449-456 22 Yuan P., He H P., Wu D Q., Wang D Q., Chen L J (2004), "Characterization of diatomaceous silica by Raman spectroscopy", Spectrochimica Acta Part A, 60 (12), pp 2941-2954 23 Yuchen Du, Guangwei Zheng, Jinshu Wang, Liping Wang, Junshun Wu, Hongxing Dai (2014), “MnO2 nanowires in situ grown on diatomite: Highly efficient adsorbents for the removal of Cr(VI) and As (V)”, Microporous and Mesoporous Materials 200, 27–34 24 Zhang, G., Cai, D., Wang, M., 2013 Microstructural modification of diatomite by acid treatment, high-speed shear, and ultrasound Microporous Mesoporous Mater 165, 106–112 25 Zhang Jian, Ping Qingwei, Niu Meihong, Shi Haiquiang, LiNa (2013), “Kinetics and equilibrium studies from the methylene blue adsorption on diatomite treated with sodium hydroxide”, Applied Clay Science 83-84, 12–16