nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng của vật liệu zeolite 4a từ tro trấu

MỤC LỤC PHỤ BÌA i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4 DANH MỤC CÁC BẢNG 5 MỞ ĐẦU 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10 1.1. Vật liệu mao quản 10 1.2. Sơ lược lịch sử và sự phát triển của zeolite 10 1.3. Phân loại zeolite 11 1.3.1. Theo nguồn gốc 11 1.3.3. Theo chiều hướng không gian của các kênh trong cấu trúc mao quản 11 1.3.4. Theo tỉ lệ Si/Al 11 1.4. Cấu trúc zeolite 12 1.5. Tính chất cơ bản của zeolite 14 1.5.1. Trao đổi cation 14 1.5.2. Tính chất xúc tác 14 1.5.3. Tính chất chọn lọc hình dạng 15 1.5.4 Một số tính chất khác 16 1.6. Tổng hợp zeolite 16 1.7. Ứng dụng của zeolite 17 1.7.1. Ứng dụng hấp phụ 17 1.7.2. Ứng dụng xúc tác 17 1.7.3. Ứng dụng trao đổi ion 18 1.8. Giới thiệu về zeolite 4A 18 1.8.1. Cấu trúc zeolite 4A 18 Zeolite 4A được tổng hợp đầu tiên vào năm 1956 bởi các nhà nghiên cứu ở tổ hợp Linde Air Product thuộc tập đoàn Union. Khung aluminosilicate của zeolite 4A được tạo thành bởi những bát diện cụt (gọi là những sodalite). Những sodalite này nối với nhau qua 1 những vòng 4 cạnh kép tạo ra mao quản có cửa sổ hình vòng 8 cạnh với chiều rộng 4 Å (hình 1.6) [14], [21], [35] 18 1.8.2. Tổng hợp zeolite 4A 20 1.9. Đẳng nhiệt hấp phụ 20 1.9.1. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 21 1.9.2. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 21 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 2.1. Chuẩn bị mẫu 23 2.2. Khảo sát các điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A 23 2.3. Khảo sát các đặc trưng của vật liệu zeolite 4A 23 2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ Zn2+ của zeolite 4A 23 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1. Phân tích SiO2 24 3.2. Phân tích Al2O3 25 3.3. Phân tích hàm lượng Na2O trong dịch lọc 25 3.4. Phương pháp tổng hợp zeolite 4A 26 3.5. Phương pháp xác định điểm diện tích không (PZC) 26 3.6. Các phương pháp đặc trưng chất hấp phụ 27 3.6.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD ) 27 3.6.2. Phương pháp quan sát kính hiển vi điện tử quét (SEM) 28 3.7. Phương pháp xác định Zn2+ - phương pháp phổ hấp phụ nguyên tử (AAS ) 28 3.8. Khảo sát ảnh hưởng của pH và xác định dung lượng hấp phụ cực đại của zeolite 4A 29 3.9. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 29 3.9.1. Dụng cụ và thiết bị 29 3.9.2. Hóa chất 29 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 4.1. Chuẩn bị mẫu 30 4.1.1. Xác định thành phần hóa học của tro trấu 30 4.1.2. Điều chế dung dịch Na4SiO4 từ tro trấu 31 4.1.3. Phân tích hàm lượng Na2O và SiO2 trong dung dịch lọc 32 4.2. Khảo sát các điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A 33 4.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol SiO2/Al2O3 đến mức độ tinh thể hóa của vật liệu 33 4.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol Na2O/SiO2 đến mức độ tinh thể hoá của vật liệu 38 4.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thuỷ nhiệt đến mức độ tinh thể hoá của vật liệu 40 4.2.4. Ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt đến mức độ tinh thể hoá của vật liệu 43 4.3. Đặc trưng của vật liệu zeolite 4A 45 4.3.1. Cấp hạt 45 2 4.3.2. Điểm điện tích không (PZC) của zeolite 4A 46 4.4. Khảo sát khả năng hấp phụ Zn2+ 48 4.4.1. Ảnh hưởng của pH đến độ bền của zeolite 48 4.4.2. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Zn2+ và xác định dung lượng hấp phụ cực đại 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 1. Kết luận 52 2. Kiến nghị 52 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN 53 ĐẾN LUẬN VĂN 53 Trần Ngọc Tuyền, Nguyễn Đức Vũ Quyên (2010), “Nghiên cứu tổng hợp zeolit 4A từ tro trấu”, Tạp chí Hóa học, số 5A, tập 48 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ AAS……………….Atomic Absorption Spectrometry (Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử) FWHM…………… Full Width at Half Maximum (Độ rộng bán phổ) IUPAC…………….International Union of Pure and Applied Chemistry (Tập đoàn quốc tế về hóa học ứng dụng và tinh khiết) PZC……………… Point of Zero Charge (Điểm điện tích không) SEM……………….Scanning Electron Microscopy (Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua) TAN…………………Total Ammonia Nitrogen (Tổng nitơ dạng amoniac) XRD……………….X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) 4 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Ứng dụng hấp phụ của zeolite rây phân tử 17 Bảng 1.2. Các phản ứng có thể xúc tác của zeolite 18 Bảng 2.1. Các loại hóa chất chính sử dụng trong luận văn 29 Bảng 4.1. Hàm lượng SiO 2 trong tro trấu 31 Bảng 4.2. Hàm lượng Al 2 O 3 trong tro trấu 31 Bảng 4.3. Hàm lượng SiO 2 trong dung dịch lọc 32 Bảng 4.4. Hàm lượng Na 2 O trong dung dịch lọc 32 Bảng 4.5. Tỷ lệ phối liệu các mẫu khảo sát từ ZA1 đến ZA5 33 Bảng 4.6. Tỷ lệ phối liệu các mẫu khảo sát từ ZA6 đến ZA11 35 Bảng 4.7. FWHM và kích thước hạt của các mẫu ZA9 đến ZA11 37 Bảng 4.8. Thông số mạng lưới các mẫu từ ZA9 đến ZA11 37 Bảng 4.9. Tỷ lệ phối liệu các mẫu khảo sát từ ZB1 đến ZB8 38 Bảng 4.10. FWHM và kích thước hạt các mẫu khảo sát từ ZB3 đến ZB8 39 Bảng 4.11. Thông số mạng lưới các mẫu khảo sát từ ZB3 đến ZB8 40 Bảng 4.12. Điều kiện tổng hợp các mẫu khảo sát từ ZC1 đến ZC9 41 Bảng 4.13. Thông số mạng lưới tinh thể các mẫu khảo sát từ ZC4 đến ZC9 42 Bảng 4.14. FWHM và kích thước hạt các mẫu khảo sát từ ZC4 đến ZC9 42 Bảng 4.15. Điều kiện tổng hợp các mẫu khảo sát từ ZD1 đến ZD4 43 Bảng 4.16. Thông số mạng lưới tinh thể các mẫu khảo sát từ ZD1 đến ZD4 44 Bảng 4.17. FWHM và kích thước hạt các mẫu khảo sát từ ZD1 đến ZD5 44 Bảng 4.18. Điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A từ tro trấu 45 Bảng 4.19. Nồng độ Al 3+ trong dung dịch 48 Bảng 4.20. Nồng độ Zn 2+ trong dung dịch trước và sau khi ngâm vật liệu 49 Bảng 4.21. Giá trị C e và C e /Q e tại pH 3 và 4 50 Bảng 4.22. Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu 51 5 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc của zeolite 12 Hình 1.2. Kích thước các lỗ xốp của một vài loại zeolite 13 Hình 1.3. Sự hình thành tâm axit Bronsted của zeolite Y 14 Hình 1.4. Sự hình thành tâm axit Lewis trong zeolite 15 Hình 1.5. Sơ đồ tổng hợp zeolite ít silic và zeolite giàu silic 16 Hình 1.6. Sự hình thành cấu trúc zeolite 4A 19 Hình 1.7. Vị trí ion Na + trong vòng 8 oxi của zeolite 4A 19 Hình 4.1. Hình ảnh tro trước (a) và sau (b) khi nung ở nhiệt độ 800 o C 30 Hình 4.2. Giản đồ XRD của tro trấu sau khi nung 30 Hình 4.3. Giản đồ XRD các mẫu khảo sát từ ZA1 đến ZA3 34 Hình 4.4. Giản đồ XRD sản phẩm zeolite 4A chuẩn 35 Hình 4.5. Giản đồ XRD các mẫu khảo sát từ ZA6 đến ZA11 36 Hình 4.6. FWHM (a) và kích thước hạt (b) các mẫu từ ZA9 đến ZA11 36 Hình 4.7. Ảnh SEM của mẫu ZA11 ở các độ phân giải khác nhau 37 Hình 4.8. Giản đồ XRD các mẫu khảo sát từ ZB1 đến ZB8 38 Hình 4.9. FWHM (a) và kích thước hạt (b) các mẫu khảo sát từ ZB3 đến ZB8 39 Hình 4.10. Ảnh SEM của mẫu ZB5 ở các độ phân giải khác nhau 40 Hình 4.11. Giản đồ XRD các mẫu khảo sát từ ZC1 đến ZC9 41 Hình 4.12. FWHM (a) và kích thước hạt (b) các mẫu khảo sát từ ZC4 đến ZC9 42 Hình 4.13. Giản đồ XRD của các mẫu khảo sát từ ZD1 đến ZD4 43 Hình 4.14. FWHM (a) và kích thước hạt (b) các mẫu khảo sát từ ZD1 đến ZD5 44 Hình 4.15. Ảnh SEM của mẫu ZD3 ghi ở các độ phân giải khác nhau 45 Hình 4.16. Ảnh SEM mẫu zeolite 4A tổng hợp từ tro bay của K.S. Hui 45 Hình 4.17. Giản đồ xác định điểm điện tích không của vật liệu zeolite 4A trong dung dịch NaCl 0,01M và 0,1M 46 Hình 4.18. Giản đồ xác định điểm điện tích không của vật liệu zeolite 4A trong dung dịch KCl 0,01M và 0,1M 47 Hình 4.19. Đường hồi quy tuyến tính giữa C e và C e /Q e tại pH = 3 50 Hình 4.20. Đường hồi quy tuyến tính giữa C e và C e /Q e tại pH = 4 50 6 MỞ ĐẦU Ô nhiễm kim loại nặng là một trong những vấn đề lớn của việc xử lý nước thải. Kim loại nặng có mặt trong nhiều loại nước thải, trong đất và là tác nhân độc hại cho cả môi trường và sức khỏe con người. Kẽm là một trong số đó. Hằng năm, một cuộc thăm dò được tiến hành ở Anh và xứ Wale về chất thải có chứa kim loại nặng từ phân gia súc đã cho thấy mức độ kim loại nặng cao nhất thải vào đất nông nghiệp là kẽm (3,3 kg/ha) và đồng (2,2 kg/ha) tại khu vực chăn nuôi heo ở vùng Tây Anglia và Humberside (Chambers et al., 1999). Trong đất, sự ô nhiễm kẽm có thể gây nên sự giảm sút số lượng các vi sinh vật đất và ảnh hưởng đến các vi sinh vật có lợi cho đất. Đối với cây trồng, sự dư thừa kẽm sẽ gây ra bệnh mất diệp lục, dẫn đến cây không thể quang hợp. Ở gia súc, triệu chứng nhiễm độc kẽm mãn tính biểu hiện ở sự chậm tăng trưởng, bỏ ăn, viêm dạ dày ruột, não, hạch lâm ba và lách xuất huyết. Đối với con người, kẽm là vi khoáng thiết yếu cho cơ thể con người, nhưng việc dư kẽm sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm như gây ung thư đột biến, ngộ độc hệ thần kinh, ảnh hưởng đến sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm [37]. Hàm lượng kẽm cho phép có trong nước cấp sinh hoạt là 3,0 mg/l (TCVN 6193 : 1996). Hiện đã có rất nhiều kỹ thuật được ứng dụng cho việc xử lý kẽm trong nước thải. Phần lớn trong số đó là sử dụng phương pháp kết tủa, đồng kết tủa, thẩm thấu ngược, trao đổi ion và hấp phụ [24], [31], [32]. Tuy nhiên, phương pháp dùng than hoạt tính để hấp phụ là phổ biến nhất bởi chi phí rẻ và dễ vận hành [22], [24]. Và trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu về các loại vật liệu hấp phụ cấu trúc oxit silic đã được tổng hợp và ứng dụng trong lĩnh vực này [8], [13]. Cho đến nay, vật liệu vi mao quản (zeolite) là một trong những loại vật liệu được sử dụng khá rộng trong lĩnh vực hấp phụ kim loại nặng trong môi trường nước và đã cho nhiều kết quả đáng kể. Từ khi ấn bản đầu tiên “giới thiệu về khoa học zeolite và ứng dụng của zeolite” xuất bản năm 1991, đã có nhiều nghiên cứu về loại vật liệu này được thực hiện. Hội thảo về nghiên cứu zeolite quốc tế tổ chức vào năm 1998 có 774 đại biểu tham dự từ 37 nước, có 566 bài báo và bài viết được trình bày. Sự gia tăng số lượng các nhà nghiên cứu về zeolite đã cho thấy loại vật liệu này ngày càng có tính thương mại trong nhiều lĩnh vực [14]. 7 Zeolite là tinh thể aluminosilicates vi mao quản có sự sắp xếp một cách đều đặn các kênh và hốc có kích thước nano và hệ thống mao quản đồng đều chứa các cation kim loại nhóm IA và IIA như Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ …, các ion này có thể thay thế bởi ion khác, sự thay thế này đã góp phần làm đa dạng các loại zeolite [14]. Cho đến nay, người ta đã thống kê có đến trên 200 loại zeolite khác nhau được tổng hợp và hơn 40 loại zeolite tự nhiên [36]. Ngoài ứng dụng khả năng trao đổi ion để hạn chế ô nhiễm kim loại nặng, trong lĩnh vực trồng trọt, chăn nuôi, zeolite còn có khả năng hấp thụ các chất khí không có lợi trong các hồ nuôi tôm cá thâm canh như làm giảm TAN (NH 3 và NH 4 + ), H 2 S trong môi trường nước ngọt, làm giảm sự ô nhiễm môi trường sống của cá tôm. Lợi dụng tính chất hấp phụ, các nhóm nghiên cứu còn chế tạo ra các loại phân bón chứa zeolite. Zeolite sẽ từ từ nhả chất dinh dưỡng trong phân bón vào đất, giúp tiết kiệm lượng phân bón, tăng độ phì nhiêu (do là vật liệu xốp nên làm xốp đất), giữ độ ẩm và điều hoà độ pH cho đất (ở VN đất hơi chua trong khi zeolite lại có tính kiềm) [38]. Trong lĩnh vực làm sạch nước, zeolite được sử dụng nhiều để làm mềm nước bằng cách trao đổi cation Ca 2+ và Mg 2+ trong nước cứng bằng các cation kim loại kiềm trong zeolite. Bên cạnh đó, tính axit, chọn lọc hình dạng, cấu trúc ổn định là những tính chất quan trọng nhất của zeolite, làm cho zeolite được sử dụng rộng rãi như là xúc tác dị thể axit trong công nghiệp hoá chất và trong hoá dầu hay làm chất tẩy rữa tổng hợp [7], [30], [39]. Và gần đây, tính bazơ và tính axit của zeolite được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm [14], [34]. Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp thành công zeolite từ các nguồn nguyên liệu giàu silic khác nhau như cao lanh (J. Park và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A bằng phương pháp siêu âm tiêu chuẩn trong 4-6 giờ ở 60-70 o C từ cao lanh) [16], tro bay (K. S. Hui và cộng sự (2006) đã nghiên cứu tổng hợp thành công zeolite 4A từ tro bay và đã nghiên cứu khả năng hấp phụ một số kim loại nặng như Cu 2+ , Cr 2+ , Zn 2+ , Co 2+ và Ni 2+ trong nước thải) [18], [19], [20] Năm 2004, S. K. Pitcher và cộng sự đã sử dụng zeolite để loại các kim loại nặng trong nguồn nước thải từ nước mưa ở đường giao thông [29]. Năm 2005, A. M. El- 8 Kamash và cộng sự đã nghiên cứu nhiệt động học và động học của quá trình loại kẽm và cadimi từ nước thải sử dụng zeolite A tổng hợp [8]. Ở Việt Nam, zeolite đã được sử dụng cho mục đích hấp phụ các ion kim loại, NH 4 + , H 2 S, NO 2 , NO, và các chất hữu cơ độc hại, do đó làm sạch môi trường nuôi trồng thuỷ sản. Khi nạo vét ao, đầm, các zeolite với những lỗ rỗng chứa đầy chất độc hại sẽ được tái chế để làm phân bón trong tương lai [4] [38]. Vốn là một nước nông nghiệp, trong thời gian gần đây, quá trình đô thị hóa phát triển khá mạnh ở nhiều tỉnh, tuy nhiên, sản xuất nông nghiệp ở nước ta vẫn chiếm tỉ trọng lớn trong GDP của đất nước. Cây lúa vẫn được trồng nhiều ở hầu hết các tỉnh. Chính vì vậy, một lượng lớn vỏ trấu được thải ra và những người nông dân đã tận dụng chúng để làm nhiên liệu. Tuy nhiên, sau khi vỏ trấu được chuyển thành tro thì ngoài việc làm phân bón cho cây trồng thì không được dùng vào mục đích nào khác. Sau khi tìm hiểu trong nhiều nghiên cứu và theo kết quả phân tích ban đầu, chúng tôi nhận thấy rằng hàm lượng oxit silic trong tro trấu rất lớn, chiếm hơn 80% về khối lượng. Hơn nữa, không giống như oxit silic từ cát, oxit silic trong tro trấu có kích thước nhỏ, tồn tại chủ yếu ở dạng vô định hình nên dễ dàng được chiết ra khi ngâm trong kiềm. Với ưu điểm này, trên thế giới, người ta đã sử dụng một ít tro trấu trộn với xi măng để đúc bê tông tính năng cao và nghiên cứu tổng hợp nên các loại vật liệu hấp phụ, đặc biệt là zeolite [12], [17], [33]. Xuất phát từ thực tế ứng dụng hữu hiệu của zeolite và nguồn nguyên liệu có sẵn rẻ và nhiều, chúng tôi đã chọn đề tài luận văn là: “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng của vật liệu zeolite 4A từ tro trấu”. Trong đề tài này, chúng tôi sẽ nghiên cứu các điều kiện tổng hợp, khảo sát một số đặc trưng và tính chất của zeolite 4A. Sau khi đã tổng hợp được vật liệu, chúng tôi khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng Zn 2+ trong nước sau khi hoạt hóa vật liệu bằng NaCl 1M. 9 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. Vật liệu mao quản Vật liệu có cấu trúc mao quản là vật liệu mà trong lòng nó có một hệ thống lỗ xốp (pore) với kích thước từ vài đến vài chục nano mét và rất phát triển. Các lỗ xốp này có thể ở dạng lồng (cage) hoặc các ống hình trụ. Việc sắp xếp các mao quản có trật tự hay không tùy thuộc vào phương pháp và quá trình tổng hợp vật liệu. Theo phân loại của IUPAC, vật liệu mao quản có dạng như sau: - Vật liệu vi mao quản (micropore), đường kính mao quản nhỏ hơn 2 µm. - Vật liệu mao quản trung bình (mesopore), đường kính mao quản 2 - 50 µm. - Vật liệu mao quản lớn (macropore), đường kính mao quản lớn hơn 50 µm. Vật liệu mao quản có lịch sử rất lâu đời từ những năm đầu thập niên 60, 70. Đầu tiên người ta phát hiện ra một số khoáng nhôm silicat tự nhiên có cấu trúc trật tự với một hệ thống vi mao quản phát triển và chúng đã được ứng dụng trong xúc tác và hấp phụ. Vào những năm đầu thập niên 60, 70, tổng hợp vật liệu vi mao quản (còn gọi là zeolite) thu hút rất mạnh của các nhà khoa học. Cũng chính thời gian này, rất nhiều vật liệu zeolite đã được thương mại hóa và chúng đã đóng góp một vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa chất [6]. 1.2. Sơ lược lịch sử và sự phát triển của zeolite Zeolite bắt đầu được phát hiện vào năm 1756 đến nay đã hơn 3 thế kỷ. Năm 1756, Le Bron Bronstedt [9] là một nhà khoáng học người Thụy Điển đã phát hiện ra một loại khoáng mới với tên gọi là zeolite, theo tiếng Hy Lạp “zeo”: sôi, “lithot”: đá, vì vậy zeolite còn có nghĩa là đá sôi. Mãi đến thế kỷ sau, zeolite mới bắt đầu được nghiên cứu ở phòng thí nghiệm. Năm 1932, Mac Bai đã làm rõ hiệu ứng “rây phân tử”, năm 1944, Barrer và Ibbitson đã chỉ ra rằng hiệu ứng này cho phép tách các n và iso parafin [15]. Bắt đầu từ thời điểm đó các loại zeolite được phục vụ cho công nghiệp. Đến năm 1956 người ta mới tổng hợp được các loại zeolite đầu tiên. Vào những năm cuối thế kỷ XX, sự hiểu rõ về zeolite đã tương đối sâu rộng. Đến nay đã có hơn 35 loại zeolite tự nhiên được tìm thấy và rất nhiều zeolite tổng hợp được ra đời. 10 [...]... tinh thể hóa của vật liệu 2.3 Khảo sát các đặc trưng của vật liệu zeolite 4A - Thành phần pha của vật liệu - Cấp hạt và sự phân bố của các hạt - Xác định điểm đẳng điện của vật liệu zeolite 2.4 Khảo sát khả năng hấp phụ Zn2+ của zeolite 4A - Khảo sát ảnh hưởng của pH đến độ bền của zeolite 4A - Khảo sát pH thích hợp cho quá trình hấp phụ và xác định dung lượng hấp phụ cực đại theo mô hình hấp phụ đẳng... này để tính toán phối liệu của quá trình khảo sát các điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A 4.2 Khảo sát các điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A Sự hình thành cấu trúc và mức độ tinh thể hóa của vật liệu zeolite 4A phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỷ lệ mol SiO 2/Al2O3 và Na2O/SiO2 của hỗn hợp thủy nhiệt, thời gian và nhiệt độ thủy nhiệt Vì vậy, chúng tôi lần lượt khảo sát các yếu tố trên để... lượng oxit silic và nhôm oxit trong tro trấu - Điều chế dung dịch thủy tinh lỏng (Na4SiO4) từ tro trấu - Phân tích lại hàm lượng silic trong dịch lọc - Phân tích hàm lượng natri trong dịch lọc 2.2 Khảo sát các điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A - Khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ mol SiO2/Al2O3, Na2O/SiO2 đến mức độ tinh thể hoá của vật liệu - Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy... thủy nhiệt và nhiệt độ thủy nhiệt trong 2 giai đoạn là 90 oC trong 1 tiếng 30 phút và 95oC trong 2 tiếng 30 phút, sau đó tiến hành thử khả năng hấp phụ kim loại nặng trong môi trường nước thải để ứng dụng nó trong lĩnh vực làm sạch nước thải chứa nhiều kim loại nặng [18], [19], [20] Zeolite 4A tổng hợp bằng phương pháp siêu âm tiêu chuẩn trong 4-6 giờ ở 60-70oC từ cao lanh theo nghiên cứu của Jin Park,... nhiên và zeolite tổng hợp như: zeolite A, zeolite Y, zeolite X, zeolite ZSM-5, zeolite ZSM-11,…[11] 1.3 Phân loại zeolite Để phân loại zeolite, người ta thường dựa vào nguồn gốc, đường kính mao quản, tỷ lệ Si/Al và chiều hướng không gian của các kênh trong cấu trúc mao quản [14] 1.3.1 Theo nguồn gốc Zeolite được chia làm 2 loại chính: + Zeolite tự nhiên có 40 loại, zeolite tự nhiên có được do đá và các... 2+ và Mg2+ trong nước cứng bằng cation Na + trong zeolite, điều này sẽ làm cản trở sự kết tủa của Ca và Mg Mật độ của các cation trao đổi này lớn sẽ làm tăng khả năng hấp phụ các ion kim loại Trong lĩnh vực môi trường, zeolite cũng được sử dụng để loại các ion kim loại độc không mong muốn Ngoài ba ứng dụng chủ yếu trên, chế phẩm zeolite được dùng làm phụ gia thức ăn cho lợn và gà Khi được trộn vào... đẳng nhiệt Langmuir loại 2 1.9.2 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Mô hình này dựa trên giả thuyết sự hấp phụ là đa lớp, bề mặt chất hấp phụ là không đồng nhất với các tâm hấp phụ khác nhau về số lượng và năng lượng hấp phụ Quan hệ giữa dung lượng hấp phụ cân bằng và nồng độ cân bằng của chất hấp phụ được biểu diễn bằng phương trình: x 1/ n = qe = K LCe m x là lượng chất bị hấp phụ tại thời điểm... 100oC trong 12 giờ và để nguội tự nhiên Trước khi vật liệu được sử dụng cho sự khảo sát khả năng hấp phụ kim loại ZnII, vật liệu được ngâm trong dung dịch NaCl 1M 3.5 Phương pháp xác định điểm diện tích không (PZC) Trong hoá lý, điểm điện tích không PZC là một khái niệm về hiện tượng hấp phụ, cho biết điều kiện khi mật độ điện tích trên bề mặt bằng 0 Thường PZC được xác định ở pH của chất điện ly và gán... phụ Ứng dụng hấp phụ của zeolite khá rộng Bảng 1.1 đã liệt kê một số hợp chất mà zeolite có thể hấp phụ Bảng 1.1 Ứng dụng hấp phụ của zeolite rây phân tử Lĩnh vực Hợp chất được tách loại Loại CO2 trong khí thiên nhiên, khí nhiên liệu Loại hợp chất sunfua Tinh chế Giảm thiểu ô nhiễm khí ( loại NOx, SOx) Loại hợp chất iodua vô cơ và hữu cơ trong hơi axit axetic thương mại Tách iso parafin và n-parafin... giá trị kích thước hạt và thông số mạng lưới tính được từ các góc nhiễu xạ khác nhau càng gần nhau 4.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol SiO2/Al2O3 đến mức độ tinh thể hóa của vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol SiO 2/Al2O3 đến quá trình tạo zeolite 4A, chúng tôi chuẩn bị dãy mẫu nghiên cứu có tỷ lệ mol SiO 2/Al2O3 tăng dần, tham khảo các công trình nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A đã được công bố trên . và khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng của vật liệu zeolite 4A từ tro trấu . Trong đề tài này, chúng tôi sẽ nghiên cứu các điều kiện tổng hợp, khảo sát một số đặc trưng và tính chất của zeolite. Khảo sát các điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite 4A 23 2.3. Khảo sát các đặc trưng của vật liệu zeolite 4A 23 2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ Zn2+ của zeolite 4A 23 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN. giờ ở 60-70 o C từ cao lanh) [16], tro bay (K. S. Hui và cộng sự (2006) đã nghiên cứu tổng hợp thành công zeolite 4A từ tro bay và đã nghiên cứu khả năng hấp phụ một số kim loại nặng như Cu 2+ ,