Nghiên ứu chế tạo và ứng dụng vật liệu quang xúc tác tio2 trong xử lý cr(vi) dưới điều kiện ánh sáng khả kiến

Oxit CrO có tính bazo, tan trong dung dich axit loãng.. Tân Bình, Tp.. Long Bình, Tp.. Bình Hòa, TX.. Bình Chánh, Tp.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGƠ ANH BÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TiO2 TRONG XỬ LÝ Cr(VI) DƯỚI ĐIỀU KIỆN ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204867431000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGÔ ANH BÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TiO2 TRONG XỬ LÝ Cr(VI) DƯỚI ĐIỀU KIỆN ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN HỒNG LIÊN Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN       Ngơ Anh Bình LỜI CẢM ƠN Sau mt thi gian nghiên c c s ng d   ca thy cô giáo i hc Bách khoa Hà Ni vin nghiên cc), c luc s khoa hNghiên cứu chế tạo & ứng dụng vật liệu quang xúc tác TiO2 xử lý Cr(VI) điều kiện ánh sáng khả kiến” Em xin chân thành gi li c n PGS.TS Nguyn Hng Liên, B mơn Cơng ngh H Hóa du, vin K thut Hóa hi hc Bách khoa Hà Nng dn, ân cn truyt kin thc, to mu kin thun l  em   hi hc tp, nghiên cu phát trin k      trình hc ca Em xin c     ng d án ROHAN - Rostock - Hanoi u ki c tham d  i nghiên cu thc s ti vin nghiên ci hc Rostock, c Xin cn s  cán bng nghip ti vin nghiên c ng dn em c hc tp nghiên cu ti mng làm vic tiên tin, hii; có nhng kin thc kt qu nghiên cu thit yu cho lua c gi li cnh, giúp t qua mtrong thi gian qua Lu   u ca em có nhiu c g    i nhng thiu sót Em rt mong nhc nhng nhn xét, góp ý ca q th lu cc hồn thi Xin trân trng c Tác gi Ngơ Anh Bình MỤC LỤC L LI C DANH MC CÁC CH VI T TT DANH MC HÌNH NH DANH MC BNG M U NG QUAN 10 1.1 Chromium hp cht ca Chromium 10 1.1.1 Đơn chất 10 1.1.2 Hợp chất Cr(II) 10 1.1.3 Hợp chất Chromium (III) 11 1.1.4 Hợp chất Cr(VI) 12 1.2 ng dng ca hp cht Chromium công nghip 14 1.2.1 Công nghiệp sơn phủ 15 1.2.2 Thép không gỉ 15 1.2.3 Lớp lót chịu nhiệt 16 1.2.4 Các trình nhuộm thu ộc da 16 1.2.5 Nhiếp ảnh 16 1.2.6 Thép đặc biệt 16 1.3 ng ca hp chn sc khng 16 1.3.1 Độc tính hợp chất Chromium sức khỏe người 17 1.3.2 Độc tính hợp chất Chromium hệ sinh thái 18 1.4 Hin trng phát thi Cr(VI) t  mt s nhà máy ti Vit Nam 18 1.5  lý Chromium 20 1.5.1 Phương pháp hóa học 20 1.5.2 Phương pháp hấp phụ v ật lý hấp thụ hóa học 21 1.5.3 Phương pháp trao đổi anion 22 1.5.4 Phương pháp thẩm thấu thẩm thấu ngượ c 23 1.5.5 Xử lý Cr(VI) phương pháp quang hóa 24 1.6 ng nghiên cu ca lu 30 PHN 2: THC NGHIM 32 2.1 Hóa cht, dng c, thit b 32 2.1.1 Hóa chất 32 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 32 2.2 Tng hp màng xúc tác TiO2 b gel 32 2.3 Tng hp xúc tác Au/TiO bng kt ta 35 2.4 Phn ng kh Cr(VI) bng màng TiO2 c UV  C 254 nm 36 2.5 Phn ng quang hóa kh Cr(VI) ca xúc tác b 37 2.6  hp th UV  Vis ca dung d ch xúc tác rn 38 2.5 Nghiên cu cng t spin EPR ca dung dch phn ng 40 PHN 3: KT QU VÀ THO LUN 43 3.1 Hot tính ca màng TiO i ánh sáng UV-C 254 nm 43 3.2 ng hc trình kh Cr(VI) ca màng TiO2 i ánh sáng UV-C 254nm 46 3.3 Hot tính ca xúc tác Au/TiO i ánh sáng UV-Vis 48 3.4 Hot tính ca xúc tác bi min quang ph ánh sáng kh kin 55 3.5 Vai trò ca acid Citric trình kh Cr(VI) 57 3.6 X lý Cr(VI) bng acid Citric TiO u kin ánh sáng nhìn thy 60 KT LUN 67 TÀI LIU THAM KHO 68 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SEM Scanning Electron Microscope  TEM Transmission electron microscopy  EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy  ICP  OES Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy   ABS Absorption  XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy (pX) XRD X-ray diffraction  EPR Electron paramagnetic resonance  RO Reverse osmosis () RF Reverse filter  TTIP Titanium tetra isopropanol Au/TiO2DP Deposition  precipitation (xúc tác Au/TiO2       Au/TiO2  Cal Calcination (xúc tác Au/TiO2  nung Au/TiO2  DP) UV U DPC 1.5 - dephenylcacbazite Au NPs  DMPO 5,5  dimetyl   pyrolline N  oxide DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mt s tùy ch n cho trình x lý Cr(VI) b c 20  hp ph  vi cu t cho q trình hp th hóa hc 21  nguyên lý trình x lý Cr(VI) bp th hóa hc 22  q trình x lý Cr(VI) bi ion 22 Hình 1.5 Quá trình x lý Cr(VI) bm thu th m thc 23 Hình 1.6 Cng c a vt liu bán dn 25 Hình 1.7 Cng ca mt s vt liu bán dn 25  trình kh hóa Cr(VI) bng xúc tác quang hóa TiO 26 Hình 1.9 Quá trình kh Cr(VI) bng xúc tác Au/TiO i ánh sáng kh kin 28  tng hp màng TiO2 b pháp ph nhúng sol - gel 33 Hình 2.2 Sol Ti(OH)4 c tng hp b- sel 33 Hình 2.3 Mơ t q trình ph nhúng sol  gel to màng TiO2 34 Hình 2.4 Các tm kính thc ph màng TiO sau trình nung 34  trình tng hp Au/TiO2 bng kt ta 35 Hình 2.6 Quá trình hình thành ht nano Au TiO2 35 Hình 2.7 H tng hp xúc tác Au/TiO2 trình hình thành ht nano Au/TiO2 36 Hình 2.8 Mơ phng h phn ng màng xúc tác TiO2 i u kin ánh sáng UV-C 36 Hình 2.9 H phn quang hóa ng kh Cr(VI) ca màng TiO2 bng ánh sáng UV-C 37 Hình 2.10 H phn ng quang hóa kh Cr(VI) ca bt xúc tác quang b 38  hp th UV-Vis ca Cr(VI) Cr(III)  n khác 39  h th hp th UV  Vis ca dung dch 40 ng ca momen t vi t ng B 41 Hình 2.14 H thí nghim nghiên cu cng t spin EPR 41 Hình 3.1 B mt màng TiO c sau nung; 43 Hình 3.2 Ph nhiu x tia X ca màng TiO2 tng hp b- gel 43 Hình 3.3 Màu sc ca phc to bi mu Cr(VI)  thm khác 44 ng chun mi liên h  hp th  ca phc n m u Cr(VI) 44  chuyn hóa Cr(VI) v i mu có nhi nung khác 45  chuyn hóa Cr(VI) c a màng nung  400 0C vi s lp màng khác nhau ng hc phn ng kh Cr(VI) vi mu có nhi nung khác 47 ng hc phn ng kh Cr(VI) mu 4000C có s lp màng khác 47 Hình 3.9 S kt ta Cr(OH)3 bng NaOH ca dung dch sau phn ng 48 ng chu hp th - n Cr(VI)  c sóng 350nm 49 Hình 3.11 Gi nhiu x tia X c a mc sau ph n ng 50 Hình 3.12 S phân b ht Au NPs xúc tác Au/TiO  DP sau phn ng 51 Hình 3.13 Kt qu phân tích TEM EDX m u xúc tác Au/TiO2  DP sau phn ng 51 Hình 3.14 Kt qu phân tích XPS ca xúc tác Au/TiO  DP sau phn ng 52 Hình 3.15 Màu sc ca xúc tác TiO2 c sau phn ng 53  phn ng quang hóa kh Cr(VI) c a Au/TiO2 i ánh sáng UV 54  hp th ánh sáng UV-Vis ca xúc tác bt 56 Hình 3.18 Tín hiu ca phng t spin EPR 59  tín hiu Cr(V) sut thi gian phn ng59 Hình 3.20 Hiu sut x lý Cr(VI) bng acid Citric TiO2 u kin ánh sáng min nhìn th y vi t l Citric:Cr khác t i giá tr pH = 61 Hình 3.21 Hiu sut x  lý Cr(VI) bng acid Citric TiO2 u kin ánh sáng min nhìn th y vi t l Citric:Cr khác t i giá tr pH = 62 Hình 3.22 Hiu sut x lý Cr(VI) bng acid Citric TiO2 u kin ánh sáng min nhìn th y vi t l Citric:Cr khác t i giá tr pH = 62  oxy hóa acid Citric b ng phn ng quang hóa 64      ng q trình chuyn hóa t Cr(VI) v Cr(III).65 DANH MỤC BẢNG Bng 1.1 ng dng ca Chromium mt s ngành công nghip15 Bng 1.2 Danh sách mt s  m Chromium ti Vit Nam 18 Bng 3.1 Th tích dung dch dùng cho s to phc gia Cr(VI) DPC Bng 3.2 Hot tính kh Cr(VI) bng xúc tác bi ánh sáng UV-49 Bng 3.3 Hot tính kh Cr(VI) bng xúc tác b  u kin khơng có ánh sáng Bng 3.4 Kt qu    ng nguyên t bng quang ph phát x ICP  OES53 Bng 3.5 Hot tính kh Cr(VI) bng xúc tác bi ánh sáng min kh kin 55 Bng 3.6 Hot tính kh Cr(VI) ca xúc tác bi s có mt ca acid Citric 57 B chuyn hóa ca Cr(VI) phn ng vi acid Citric58