(Luận văn) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và khả năng hấp phụ metylen xanh của sét hữu cơ từ bentonit thanh hóa với heptyltriphenyl photphoni bromua

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THỊ HƯỜNG lu an n va TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT THANH HÓA ie gh tn to VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH p VỚI HEPTYLTRIPHENYL PHOTPHONI BROMUA d oa nl w an lu nf va LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 2020 n va ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THỊ HƯỜNG lu TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC an n va VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH VỚI HEPTYLTRIPHENYL PHOTPHONI BROMUA p ie gh tn to CỦA SÉT HỮU CƠ TỪ BENTONIT THANH HÓA w oa nl Ngành: Hóa vơ d Mã số: 8440113 nf va an lu z at nh oi lm ul LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC z Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Hà Thanh m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 2020 n va ac th si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc khả hấp phụ metylen xanh sét hữu từ bentonit Thanh Hóa với heptyltriphenylphotphoni bromua" cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, tháng năm 2020 Tác giả lu an n va tn to p ie gh Lê Thị Hường d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th i si LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thị Hà Thanh - người tận tình bảo, giúp đỡ hướng dẫn em suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trình học tập, nghiên cứu để em hoàn thành luận văn Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo cán phịng thí nghiệm Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên; Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Viện Khoa học Vật liệu, Viện lu Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Th.s Hoàng Tiến Phúc anh chị học an viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành luận văn va n Vì thời gian có hạn, khả nghiên cứu cịn hạn chế nên kết nghiên cứu tn to cịn nhiều thiếu xót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy, ie gh giáo bạn để luận văn hoàn thiện p Em xin trân trọng cảm ơn! w oa nl Thái Nguyên, tháng 08 năm 2020 d Tác giả nf va an lu z at nh oi lm ul Lê Thị Hường z m co l gm @ an Lu n va ac th ii si MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN lu 1.1 Giới thiệu bentonit an 1.1.1 Thành phần cấu trúc bentonit va n 1.1.2 Tính chất bentonit tn to 1.1.3 Ứng dụng bentonit gh 1.1.4 Nguồn bentonit giới Việt Nam p ie 1.2 Sét hữu 10 w 1.2.1 Giới thiệu sét hữu 10 oa nl 1.2.2 Cấu trúc sét hữu 11 1.2.3 Tính chất ứng dụng sét hữu 13 d an lu 1.2.4 Tổng hợp sét hữu 15 nf va 1.2.5 Một số yếu tố ảnh hưởng trình điều chế sét hữu phương pháp khuếch tán dung dịch nước 17 lm ul 1.3 Giới thiệu metylen xanh 18 z at nh oi 1.4 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 20 1.4.1 Hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 20 1.4.2 Cân hấp phụ, dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ 21 z 1.4.3 Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt - Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .22 @ gm Chương 2: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 co l 2.1 Hóa chất, dụng cụ phương pháp nghiên cứu 24 2.1.1 Hóa chất 24 m an Lu 2.1.2 Dụng cụ 24 2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu 24 n va ac th iii si 2.2 Tổng hợp sét hữu 26 2.2.1 Quy trình điều chế sét hữu 26 2.2.2 Đánh giá cấu trúc đặc điểm sét hữu điều chế điều kiện tối ưu .26 2.3 Khảo sát khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu 31 2.3.1 Xây dựng đường chuẩn metylen xanh 31 2.3.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu 32 KẾT LUẬN 41 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th iv si DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên gọi bent-TH Bentonit Thanh Hóa CEC Dung lượng trao đổi cation d001 Khoảng cách hai mặt mạng HTPB Heptyltriphenylphotphoni bromua MMT Montmorillonit SEM Phương pháp hiển vi điện tử quét XRD Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen lu Kí hiệu, viết tắt an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th v si DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại số khoáng sét thường gặp dựa vào thành phần ba nguyên tố chủ yếu Al, Fe, Mg (không kể Si) Bảng 1.2 Tóm tắt số cơng trình Kwolek cộng (2003),Tang cộng (2003), Yilmaz (2004) Lee (2004) 13 Bảng 2.1 Kết phân tích hiệu ứng khối lượng bent-TH sét hữu tổng hợp 29 Bảng 2.2 Số liệu xây dựng đường chuẩn metylen xanh 31 Bảng 2.3 Sự phụ thuộc dung lượng hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào lu pH bent-TH sét hữu 32 an Bảng 2.4 Sự phụ thuộc dung lượng hiệu suất hấp phụ vào thời gian 34 va n Bảng 2.5 Ảnh hưởng khối lượng bent-TH, sét hữu tổng hợp đến dung to tn lượng hiệu suất hấp phụ metylen xanh 35 p ie gh Bảng 2.6 Ảnh hưởng nồng độ metylen xanh ban đầu đến dung lượng hiệu suất hấp phụ sét hữu 37 d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th vi si DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể 2:1 MMT Hình 1.2 Quá trình trao đổi cation dung dịch MMT Hình 1.3 Lớp bentonit sau bị hiđrat hóa Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo muối ankyl amoni 10 Hình 1.5 Q trình hữu hóa khoáng sét 11 Hình 1.6 Sự định hướng ion ankyl amoni lớp silicat: 11 Hình 1.7 Cấu trúc sét nanocompozit 14 Hình 1.8 Xử lí nước ô nhiễm Cu2+, Ni2+, Cd2+ 15 lu Hình 1.9 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 23 an Hình 1.10 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf 23 va n Hình 2.1 Quy trình tổng hợp sét hữu 26 tn to Hình 2.2 Giản đồ XRD bent-TH 27 ie gh Hình 2.3 Giản đồ XRD sét hữu tổng hợp 27 p Hình 2.4 Giản đồ phân tích nhiệt bent-TH 28 Hình 2.5 Giản đồ phân tích nhiệt sét hữu tổng hợp 28 w oa nl Hình 2.6 Ảnh SEM bent-TH (a); sét hữu tổng hợp (b) 30 d Hình 2.7 Đường chuẩn metylen xanh 31 lu an Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH dung dịch 33 nf va Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian 34 lm ul Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng bent-TH, sét hữu điều z at nh oi chế đến dung lượng hấp phụ metylen xanh 36 Hình 2.11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ metylen xanh ban đầu đến khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu điều chế 38 z Hình 2.12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir bent-TH metylen xanh 38 @ gm Hình 2.13 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf hấp phụ metylen xanh bent-TH 39 co l Hình 2.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir sét hữu điều chế m metylen xanh 39 an Lu Hình 2.15 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf hấp phụ metylen xanh sét hữu điều chế 40 n va ac th vii si MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển lượng chất thải sinh hoạt, công nghiệp tăng lên theo cấp số nhân Lượng thải nhiều hệ thống xử lý tập trung không đủ để giải quyết, kèm theo thói quen xả thải khơng tập chung làm ô nhiễm môi trường nước vô nghiêm trọng Theo Unicef cho biết, tình trạng nhiễm nguồn nước Việt Nam đứng TOP 5, sau Trung Quốc, Philippines, Indonesia,Thái Lan có lượng rác thải đổ sông, biển nhiều giới Theo Trung tâm Tư vấn Phát triển bền vững Đà Nẵng cho biết, có khoảng 19 ngàn rác thải nhựa ngày, cho thấy môi lu trường nước phải gồng để chịu đựng nhiễm nghiêm trọng an Khi chung sống với nguồn nước ô nhiễm, người dễ bị mắc bệnh liên va n quan đến vấn đề da, tiêu hóa, tiêu chảy nguy mắc bệnh ung thư cao to tn Theo đánh giá chung số địa phương, ca bị mắc ca mắc bệnh ung ie gh thư hay viên miễn phụ khoa, tiêu hóa đường ruột hay da thường cao so với p nơi có nguồn nước Tỉ lệ người mắc thường chiếm tới 40-50% số w cao, đáng báo động nguồn nước sử dụng bị ô nhiễm d oa nl Xử lý nước thải phương pháp hấp phụ ứng dụng phổ biến việc làm nước thải bị ô nhiễm Đa phần nước thải chứa nhiều chất hữu phát sinh từ nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất,… mà phương pháp khác xử lý triệt để Dựa vào hiệu xử lý, chi phí đầu tư thấp khả hấp phụ chất cao nên sử dụng phương pháp phù hợp Các vật liệu hấp nf va an lu lm ul z at nh oi phụ thường dùng:  Than hoạt tính: diện tích tiếp xúc với bề mặt nước thải lớn  Nhơm hoạt tính: thường sử dụng hấp phụ ẩm hoạt động nhiệt độ cao  Silica gel: thường dùng để xử lý axit, dạng hạt, xốp  Alumin silicat: ứng dụng chủ yếu q trình tách hiệu chưa cao khó áp dụng quy mơ lớn Sét hữu sản phẩm tạo thành trình thay cation vô z l gm @ m co lớp bentonit cation hữu có kích thước lớn Cation hữu thường sử dụng cation amoni hữu (bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4), an Lu aminoaxit, gần muối photphoni nghiêm cứu So với bentonit ban n va đầu, sét hữu có khoảng cách lớp (d001) diện tích bề mặt lớn hơn, đặc ac th si Hình 2.5 cho thấy giản đồ phân tích nhiệt sét hữu tổng hợp có ba hiệu ứng khối lượng Hiệu ứng khối lượng thứ xảy nhiệt độ 70 ÷ 170oC, tương ứng với độ giảm khối lượng 3,62% quy cho trình nước ẩm nước hấp phụ sét hữu Hiệu ứng khối lượng thứ hai xảy nhiệt độ 180 ÷ 380oC, tương ứng với độ giảm khối lượng 10,81% quy cho phân hủy, cháy cation hữu hấp phụ Hiệu ứng khối lượng thứ ba xảy nhiệt độ 400 ÷ 670oC, tương ứng với độ giảm khối lượng 14,15% quy cho trình phân hủy cháy cation hữu lớp sét phân hủy nhóm -OH liên kết với cation vơ sét Kết phân tích nhiệt bent-TH sét hữu điều chế điều kiện tối ưu cho thấy điều kiện phân tích về: nhiệt độ, tốc độ nâng nhiệt, thiết bị phân tích nhiệt độ khối lượng sét hữu (28,58%) lớn lu an bent-TH (13,22%), hàm lượng (%) cation hữu xâm nhập sét hữu tổng hợp khoảng 15,36% Kết phù hợp với kết nghiên cứu số tác giả trước n va p ie gh tn to c) Đánh giá phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Ảnh SEM bent-TH sét hữu tổng hợp trình bày hình 2.6 d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z b) sét hữu tổng hợp @ a) Ảnh SEM bent-TH co l gm Hình 2.6 Ảnh SEM bent-TH (a); sét hữu tổng hợp (b) Qua ảnh SEM bent-TH sét hữu điều chế điều kiện tối ưu cho thấy có khác cấu trúc Sét hữu điều chế có cấu trúc lớp có độ xốp cao m so với bent-TH Sự thay đổi cation hữu chèn vào lớp sét, làm tăng khoảng cách d001 lớp dẫn tới cấu trúc độ xốp sét hữu tăng theo Cấu trúc tạo điều kiện thuận lợi cho phân lớp hay tách lớp polime ứng dụng làm vật liệu hấp phụ, an Lu n va ac th 30 si 2.3 Khảo sát khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu 2.3.1 Xây dựng đường chuẩn metylen xanh Cách tiến hành: Lấy 0,05 gam metylen xanh pha thành dung dịch bình định mức1000ml dung dịch metylen xanh có nồng độ 50mg/l Sau tiếp tục pha thành dung dịch có nồng độ là: 1mg/l, 2mg/l, 3mg/l, 4mg/l, 5mg/l, mg/l, mg/l, mg/l, mg/l, 10 mg/l, pH khoảng 7-8 Đo độ hấp thụ quang metylen xanh bước sóng 664 nm Kết trình bày bảng 2.2 Bảng 2.2 Số liệu xây dựng đường chuẩn metylen xanh Nồng độ metylen xanh (mg/l) Độ hấp thụ quang (A) 1 0,194 2 0,392 3 0,660 4 0,867 5 1,116 6 1,301 7 1,500 1,652 1,800 10 1,932 lu STT an n va ie gh tn to p d oa nl 10 w nf va an lu z at nh oi lm ul z gm @ m co l Hình 2.7 Đường chuẩn metylen xanh Từ hình 2.7 cho thấy khoảng nồng độ khảo sát, độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ metylen xanh an Lu Phương trình đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh có dạng: y = 0,1972x + 0,0567 với R² = 0,9903 n va ac th 31 si 2.3.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu a) Khảo sát ảnh hưởng pH Cách tiến hành: chuẩn bị 13 bình tam giác có dung tích 100 ml, cho vào bình 0,05 gam bent-TH 50 ml dung dịch metylen xanh có nồng độ ban đầu 50 mg/l Các mẫu điều chỉnh pH từ ÷ 13 dung dịch NaOH 0,1M HCl 0,1M; lắc khoảng thời gian 60 phút nhiệt độ phịng Sau đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, xác định nồng độ metylen xanh lại Tiến hành tương tự sét hữu tổng hợp Kết khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch đến khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu trình bày bảng 2.3 hình 2.8 lu Bảng 2.3 Sự phụ thuộc dung lượng hiệu suất hấp phụ metylen xanh an vào pH bent-TH sét hữu va n Mẫu p ie gh tn to d oa nl w Bent-TH z at nh oi z l gm @ q(mg/g) 8,64 9,93 12,05 13,16 15,02 13,97 11,62 11,09 9,73 9,96 9,81 9,31 8,55 8,46 10,96 12,59 13,84 16,31 19,02 25,46 32,67 39,63 40,94 38,47 37,58 36,89 m co an Lu Cf(mg/l) 41,36 40,07 37,95 36,84 34,98 36,03 38,38 38,91 40,27 40,04 40,19 40,69 41,45 41,54 39,04 37,41 36,16 33,69 30,98 24,54 17,33 10,37 9,06 11,53 12,42 13,11 nf va an lu Sét hữu Ci(mg/l) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 lm ul pH 10 11 12 13 10 11 12 13 H (%) 17,27 19,86 24,09 26,32 30,05 27,94 23,25 22,18 19,47 19,92 19,61 18,62 17,09 16,91 21,92 25,18 27,67 32,63 38,04 50,93 65,35 79,26 81,88 76,94 75,16 73,78 n va ac th 32 si lu an n va tn to Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH dung dịch đến dung lượng hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu Kết khảo sát cho thấy hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu phụ thuộc lớn vào pH Cụ thể sau: p ie gh Đối với bent-TH: tăng pH dung dịch từ đến dung lượng hấp phụ tăng từ 8,64 tới 15,02 mg/l; tiếp tục tăng pH từ ÷ 13 dung lượng hấp phụ giảm Đối với sét hữu cơ: tăng pH dung dịch từ ÷ 10 dung lượng hấp phụ tăng, đặc biệt pH > dung lượng hấp phụ tăng đột ngột lớn pH 10, sau dung lượng hấp phụ giảm pH tăng từ 10 ÷ 13 d oa nl w nf va an lu Như vậy, bent-TH pH=5 với sét hữu pH=10 dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ đạt cao Ở pH thấp xảy proton hóa nhóm amin bậc phân tử metylen xanh làm giảm khả hấp phụ., pH lớn z at nh oi lm ul bent-TH lớn 10 sét hữu khả hấp phụ giảm xuống, kiềm làm thay đổi cấu trúc khoáng sét bentonit thành phần có SiO2 Al2O3 Từ kết chọn pH (bent-TH) pH 10 (sét hữu cơ) cho thí nghiệm z m co l gm @ b) Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ Cách tiến hành: Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 100ml, cho vào bình 0,05 gam bent-TH 50ml dung dịch metylen xanh có nồng độ ban đầu 50mg/l điều chỉnh pH hỗn hợp Các mẫu lắc khoảng thời gian lần an Lu lượt là: 15, 30, 45, 60, 75, 90, 115, 150 phút nhiệt độ phịng Sau đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, chỉnh pH dung dịch khoảng 7-8, sau xác định nồng độ metylen xanh lại n va ac th 33 si Tiến hành tương tự với sét hữu tổng hợp pH 10 Kết trình bày bảng 2.4 hình 2.9 Bảng 2.4 Sự phụ thuộc dung lượng hiệu suất hấp phụ vào thời gian Mẫu Thời gian (phút) Ci(mg/l) Cf(mg/l) q(mg/g) H (%) 15 50 45,74 4,26 8,53 30 50 43,96 6,04 12,08 45 50 41,74 8,26 16,52 60 50 38,42 11,58 23,16 75 50 34,52 15,48 30,96 90 50 34,07 15,93 31,86 115 50 33,83 16,17 32,34 150 50 33,51 16,49 32,98 15 50 43,58 6,42 12,84 30 50 29,26 20,74 41,48 45 50 15,44 34,56 69,12 60 50 8,97 41,03 82,06 75 50 8,65 41,35 82,70 90 50 8,48 41,52 83,04 115 50 8,74 41,26 82,52 150 50 8,52 41,48 82,96 Bent-TH lu an n va gh tn to p ie Sét hữu d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến dung lượng hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu điều chế ac th 34 si Kết khảo sát cho thấy: tăng thời gian hấp phụ hiệu suất hấp phụ tăng, đặc biệt khoảng thời gian từ 30 ÷ 60 phút hiệu suất hấp phụ tăng tương đối nhanh dần ổn định sau 90 phút Bent-TH đạt hiệu suất hấp phụ cực đại 75 phút Sét hữu tổng hợp đạt hiệu suất hấp phụ cực đại 60 phút Do đó, nghiên cứu chọn thời gian đạt cân hấp phụ metylen xanh sét hữu 60 phút bent-TH 75 phút c) Khảo sát ảnh hưởng khối lượng bent-TH sét hữu điều chế Cách tiến hành: Chuẩn bị bình tam giác có dung tích 100ml, cho vào bình khối lượng bent-TH là: 0,02 g; 0,03 g; 0,04 g; 0,05 g; 0,06 g; 0,07 g; 0,08 g; 0,10 g; 50ml dung dịch metylen xanh có nồng độ ban đầu 50mg/l Điều chỉnh pH hỗn hợp Các mẫu lắc khoảng thời gian 75 phút nhiệt độ phịng Sau đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, chỉnh pH dung dịch khoảng 7-8 lu an xác định nồng độ metylen xanh lại Tiến hành tương tự sét hữu tổng hợp pH 10 thời gian lắc 60 phút n va to Bảng 2.5 Ảnh hưởng khối lượng bent-TH, sét hữu tổng hợp đến ie gh tn Kết trình bày bảng 2.5 hình 2.10 p dung lượng hiệu suất hấp phụ metylen xanh Khối lượng (g) Cf (mg/l) q (mg/g) H (%) 50 42,04 19,90 15,92 0,03 50 40,84 15,26 18,32 0,04 50 38,86 13,93 22,28 50 35,75 14,25 28,5 50 35,59 12,01 28,82 50 10,21 28,58 0,08 lm ul 35,71 50 35,05 9,34 29,90 0,10 50 34,76 7,62 30,48 0,02 50 28,35 54,13 43,3 0,03 50 20,16 49,73 59,68 0,04 50 13,49 @ 45,64 73,02 0,05 50 8,76 41,24 82,48 0,06 50 8,61 34,49 82,78 0,07 50 8,36 29,74 83,28 0,08 50 8,25 26,09 83,50 0,10 50 8,06 20,97 83,88 0,02 d 0,05 0,06 0,07 z m co l gm Sét hữu nf va an lu Bent-TH z at nh oi Ci (mg/l) oa nl w Mẫu an Lu n va ac th 35 si lu an n va p ie gh tn to Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng bent-TH, sét hữu điều chế đến dung lượng hấp phụ metylen xanh Từ kết bảng 2.5 hình 2.10 cho thấy: Khi khối lượng vật liệu hấp phụ tăng hiệu suất hấp phụ metylen xanh tăng dung lượng hấp phụ giảm Trong khoảng khối lượng vật liệu hấp phụ tăng từ 0,02 ÷ 0,05 gam, hiệu suất hấp phụ tăng nhanh đạt cực đại 0,05 gam Điều lí giải tăng lên diện tích bề mặt số vị trí tâm hấp phụ Trong khoảng khối lượng vật liệu hấp d oa nl w nf va an lu phụ từ 0,06 ÷ 0,10 gam, hiệu suất hấp phụ tăng lên không nhiều cân nồng độ metylen xanh dung dịch bề mặt chất rắn Do lựa chọn khối lượng bent-TH, sét hữu tổng hợp lm ul 0,05 gam để tiến hành khảo sát z at nh oi d) Khảo sát ảnh hưởng nồng độ metylen xanh Cách tiến hành: Chuẩn bị 12 bình tam giác có dung tích 100ml, cho vào bình 0,05gam bent-TH 50ml dung dịch metylen xanh nồng độ ban đầu là: 50mg/l; 100mg/l; 150mg/l; 200mg/l; 250mg/l; 300mg/l; 350mg/l; 400mg/l; 450mg/l; 500mg/l; 600mg/l; 700mg/l Các hỗn hợp điều chỉnh pH lắc khoảng thời gian 75 phút nhiệt độ phịng Sau đem mẫu li tâm để loại bỏ chất rắn, chỉnh pH dung dịch khoảng 7-8, xác định nồng z co l gm @ m độ metylen xanh lại Tiến hành tương tự sét hữu tổng hợp pH hỗn hợp 10, lắc khoảng thời gian 60 phút Kết trình bày bảng 2.6 hình 2.11 an Lu n va ac th 36 si Bảng 2.6 Ảnh hưởng nồng độ metylen xanh ban đầu đến dung lượng hiệu suất hấp phụ sét hữu Mẫu Ci (mg/l) Cf (mg/l) q (mg/g) Cf/q (g/l) H (%) 50 30,28 19,72 1,54 39,44 100 61,25 38,75 1,58 38,75 150 103,54 46,46 2,23 30,97 200 148,27 51,73 2,87 25,87 250 194,32 55,68 3,49 22,27 300 239,82 60,18 3,99 20,06 350 286,67 63,33 4,53 18,09 400 334,25 65,75 5,08 16,44 450 382,38 67,62 5,65 15,03 500 430,45 69,55 6,19 13,91 600 526,21 73,79 7,13 12,30 700 624,73 75,27 8,30 10,75 50 8,82 41,18 0,21 82,36 100 16,58 83,42 0,20 83,42 25,86 124,14 0,21 82,76 40,77 159,23 0,26 79,615 62,89 187,11 0,34 74,84 86,36 213,64 0,40 71,21 117,25 232,75 0,50 66,50 Bent-TH lu an n va p ie gh tn to oa nl w 150 d 250 300 350 148,97 251,03 0,59 62,76 450 186,34 263,66 0,71 58,59 500 226,55 273,45 0,83 54,69 600 311,86 288,14 1,08 48,02 700 399,62 300,38 1,33 42,91 z 400 @ z at nh oi lm ul Sét hữu nf va an lu 200 m co l gm an Lu n va ac th 37 si lu an n va gh tn to Hình 2.11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ metylen xanh ban đầu đến khả hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu điều chế Nhận xét: Từ kết bảng 2.6 hình 2.11 cho thấy khoảng nồng độ khảo sát, tăng nồng độ đầu metylen xanh dung lượng hấp phụ tăng, ie hiệu suất hấp phụ giảm Điều phù hợp với lý thuyết p e) Khảo sát dung lượng hấp phụ metylen xanh theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Từ kết bảng 2.6 đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir bent-TH sét hữu thể hình 2.12, 2.13, 2.14, 2.15 d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu Hình 2.12 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir bent-TH metylen xanh n va ac th 38 si lu an Hình 2.13 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf hấp phụ metylen xanh va n bent-TH p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z @ metylen xanh m co l gm Hình 2.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir sét hữu điều chế an Lu n va ac th 39 si lu Hình 2.15 Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf hấp phụ metylen xanh an sét hữu điều chế Từ phương trình tuyến tính Langmuir hình 2.13 hình 2.15 chúng tơi tính n va Bảng 2.7: Giá trị dung lượng hấp phụ cực đại số Langmuir b bent- gh tn to thông số cân hấp phụ sau: ie TH sét hữu điều chế Bent-TH Sét hữu Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g) 86,21 333,33 0,01 0,02 p Mẫu nl w d oa Hằng số Langmuir b an lu nf va Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt hấp phụ bent-TH sét hữu điều chế z at nh oi lm ul metylen xanh, điều thể qua hệ số hồi qui phương trình cao (đều lớn 0,99) Sét hữu tạo thành sau biến tính bent-TH HTPB có khả hấp phụ metylen xanh tốt nhiều so với bent-TH Điều thể qua dung lượng hấp phụ cực đại sét hữu cao Như trình hấp phụ sét hữu điều chế metylen xanh thuận lợi z m co l gm @ an Lu n va ac th 40 si KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, thu số kết sau: Đã tổng hợp sét hữu điều kiện nhiệt độ 50 oC, tỉ lệ khối lượng HTPB/bent-TH 0,5, pH phản ứng 9, thời gian phản ứng Đã nghiên cứu cấu trúc sét hữu điều chế phương pháp: phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp hiển vi điện tử quét Kết thu sau: - Sét hữu điều chế có giá trị d001 19,079Å lớn bent-TH (16,108Å) góc 2θ cực đại khoảng 4,6o - Hàm lượng (%) cation hữu xâm nhập sét hữu khoảng 15,36% - Sét hữu điều chế có cấu trúc lớp độ xốp cao lu an Đã nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ metylen xanh sét hữu tổng hợp với bent-TH, phần thực nghiệm sử dụng 50 ml metylen xanh có nồng độ ban đầu 50 g/ml Kết điều kiện khảo sát cho thấy: n va tn to + pH hấp phụ tối ưu (bent-TH) 10 (sét hữu cơ) p ie gh + Thời gian đạt cân hấp phụ bent-TH 75 phút sét hữu 60 phút + Khối lượng vật liệu hấp phụ 0,05 gam dung lượng hấp phụ lớn Đã mơ tả q trình hấp phụ metylen xanh bent-TH sét hữu điều chế theo d oa nl w mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, xác định dung lượng hấp phụ cực đại bent-TH sét hữu điều chế metylen xanh 86,21 (bent-TH) 333,33 (sét hữu cơ) số Langmuir tương ứng là: 0,01 (bent-TH) 0,02 (sét hữu cơ) Như sét hữu điều chế có khả hấp phụ metylen xanh tốt nhiều so với bent-TH nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 41 si TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Đỗ Trà Hương, Trần Thúy Nga (2014), “Nghiên cứu khả hấp phụ màu metylen xanh vật liệu bã chè”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 19, số 4, tr.27-32 Thân Văn Liên (2005), “Nghiên cứu quy trình xử lí, sản xuất bentonit Việt Nam thành bentonit xốp”, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài hợp tác theo nghị định thư với Hàn Quốc Nguyễn Trọng Nghĩa (2008), “Điều chế nanoclay từ khoáng bentonit Việt Nam lu khảo sát ứng dụng sản xuất sơn”, Báo cáo tổng kết kết đề tài khoa học an công nghệ cấp Bộ, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên va n Nguyễn Trọng Nghĩa (2010), “Điều chế nanoclay từ khoáng bentonit Việt Nam tn to khảo sát ứng dụng chúng”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên ie gh Dương Thị Bích Ngọc, Nguyễn Thị Mai Lương, Nguyễn Thị Thanh, (2013) p “Nghiên cứu khả hấp phụ thuốc nhuộm metylen xanh vật liệu hấp phụ oa tr.77-81 nl w chế tạo từ lõi ngơ vỏ ngơ”, Tạp chí khoa học công nghệ Lâm nghiệp, tập 2, d Nguyễn Thị Nguyệt (2016), “Nghiên cứu khả hấp phụ metylen xanh, metyl lu nf va an da cam metyl đỏ quặng sắt biến tính thử nghiệm xử lý mơi trường”, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường ĐHSP Thái Nguyên lm ul Phạm Thị Hà Thanh (2012), “Nghiên cứu điều chế nano compozit polime/bentonit học Quốc gia Hà Nội z at nh oi - DMDOA, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại Nghiêm Xuân Thung, Lê Thanh Sơn, Phạm Thị Hà Thanh, Nguyễn Thị Ngọc Tú z @ (2010), “Khảo sát trình điều chế sét hữu từ bentonit (Bình Thuận) l gm đimetylđioctađecyl amoni clorua”, Tạp chí Hóa học, 48(4A), tr.303-306 Ngô Thị Mai Việt (2015), Nghiên cứu khả hấp phụ metylen xanh metyl co m da cam vật liệu đá ong biến tính, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập an Lu 20 (4), tr.303-310 n va ac th 42 si 10 Bùi Xuân Vững, Ngô Văn Thông (2015), “Nghiên cứu hấp phụ màu metylen xanh vật liệu bã cà phê từ tính”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, 20(3), tr.370-376 II Tiếng Anh 11 Alexandre M., Dubois P (2000), “Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials Science and Engineering, 28, pp.1-63 12 Belarbi, H., and M H Al-Malack (2010), “Adsorption and stabilization of phenol by modified local clay”, International Journal of Environmental Research, 4.4, pp.855-860 lu an 13 Bhattacharya S.S., Mandot Aadhar (2014), “Studies on Preparation and analysis n va of Organoclay Nano Particles”, Research Journal of Engineering Sciences, V3(3), tn to pp.10-16 gh 14 Chureerat Prahsarn, Nanjaporn Roungpaisan, Nattaphop Suwannamek, Wattana p ie Klinsukhon, Hiromichi Hayashi, Kazunori Kawasaki and Takeo Ebina (2014), w “Influence of molecular structure of quanternary phosphonium salts on Thai oa nl bentonite intercalation”, Clays and Clay Minerals, V.62, pp.13-19 d 15 Maria Flávia Delbem, Ticiane S Valera, Francisco R Valenzuela-Diaz e Nicole an lu R Demarquette (2010), “Modification of a brazilian smectite clay with different nf va quaternary ammonium salts”, Quim Nova, V 33, N 2, pp.309-315 lm ul 16 Hasmukh A Patel, Rajesh S Somani, Hari C Bajaj (2007), “Preparation and characterization of phosphonium montmorillonite with enhanced thermal z at nh oi stability”, Applied Clay Science, V.35, Issues 3-4, pp.194-200 17 Hasmukh A.Patel, RajeshS.Somani, Hari C.Bajai and Rakha ksh V.Jasra (2007), z “Synthesis and characterization of organic bentonit using Gujarat and Rajasthan gm @ clays”, Current Science, V.92, pp.1004-1008 l 18 Haydn H Murray (2007), “Occurrences, Processing and Applications of Kaolins, m co Bentonites, Palygorskitesepiolite, and Common Clays”, Applied Clay Mineralogy, an Lu pp.8-128 19 Lee, J Y., & Lee, H K (2004), “Characterization of organobentonite used for n va polymer nanocomposites”, Materials chemistry and physics, 85(2), pp.410-415 ac th 43 si 20 Önal, M (2006), “Physicochemical properties of bentonites: an overview”, Communications de la Faculte des Sciences de lUniversite d'Ankara Series B52, pp.7-21 21 Raghavendra S Hebbar, Arun M Isloor and A F Ismail (2014), “Preparation and evaluation of heavy metal rejection properties of polyetherimide/porous activated bentonite clay nanocomposite membrane”, RSC Advances, 4(88), pp.47240-47248 22 Shirin A.Jahan, Shahnaj Parveen, Samina Ahmed, Humayun Kabirv (2011), “Development and characterization of organophilic clay from bentonite”, Mat Sci Ind J, V8(2), pp.67-72 lu 23 Tijen Seyidoğlu (2010), “Purification and modification of bentonit and its use in an polypropylene and linear low density polyethylenr matrix nanocoposites”, Doctor va n of Philosophy in Chemical Engineering Department, Middle East Technical tn to University, pp.42-44 ie gh 24 Yunfei Xi (2006), “Synthesis, Characterisation and Application of Organoclays”, p Applied Chemistry, Nankai University, China, pp.30-44 nl w 25 Caglar B., Afsi B., Tabak A., Eren E (2009), “Characterization of the cation- oa exchanged bentonites by XRD, ATR, DTA/TG analyses and BET measurement”, d Chemical Engineering Journal, 149, pp 242-248 nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 44 si