Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ZEOLITE ZSM-5 TỪ CAO LANH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONI TRONG NƯỚC Trình độ đào tạ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ZEOLITE ZSM-5 TỪ CAO LANH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONI TRONG NƯỚC Trình độ đào tạo : Đại học quy Ngành : Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học Đồ án thiết kế Chuyên ngành : Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: ThS Diệp Khanh Sinh viên thực : Nguyễn Thành Luân MSSV: 13030731 Lớp: DH13HD Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU VIỆN KỸ THUẬT-KINH TẾ BIỂN PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định việc tổ chức, quản lý hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ tên sinh viên : Nguyễn Thành Luân Ngày sinh: 7/3/1994 MSSV : 13030731 Lớp: DH13HD Địa : 144 Hàn Thuyên, phường 11, thành phố Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu E-mail : luanthanh597@gmail.com Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Đồ án thiết kế : Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Ngành Chuyên ngành : Hóa dầu Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp zeolite ZSM-5 từ cao lanh khảo sát khả hấp phụ amoni nước Giảng viên hướng dẫn: ThS Diệp Khanh Ngày giao đề tài: 7/2/2017 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 22/6/2017 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày…….tháng… năm GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG NGÀNH VIỆN TRƯỞNG (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp zeolite ZSM-5 từ cao lanh khảo sát khả hấp phụ amoni nước” cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn ThS Diệp Khanh Trong luận văn tơi hồn tồn sử dụng kiến thức học, sử dụng số tài liệu, số liệu tác giả, quan tổ chức khác có trích dẫn thích rõ ràng nguồn gốc phần tài liệu tham khảo Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung kết luận văn chịu hình thức kỉ luật phát hành vi gian lận Vũng Tàu, ngày…tháng…năm 2017 Sinh viên thực Đồ án thiết kế Nguyễn Thành Luân LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu, Viện kỹ thuật - kinh tế biển tạo điều kiện cho tơi mượn dụng cụ phịng thí nghiệm để hồn thành đồ án Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS Diệp Khanh tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt thời gian thực đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy, cô Viện Kỹ thuật - Kinh tế biển, trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu tận tình dạy dỗ suốt thời gian học tập trường Sau muốn gửi lời cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ suốt thời gian làm đồ án Đồ án thiết kế Một lần xin chân thành cảm ơn! Vũng Tàu, ngày…tháng…năm 2017 Nguyễn Thành Luân MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .ii DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm amoni số phương pháp xử lí 1.1.1 Nguồn gốc trạng ô nhiễm amoni nước Việt Nam 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm amoni Việt Nam 1.1.3 Ảnh hưởng amoni sức khỏe người Đồ án thiết kế 1.1.4 Một số phương pháp xử lí amoni 1.2 Cao lanh (kaolinite) 10 1.2.1 Sơ lược khoáng kaolinite 10 1.2.2 Cấu trúc khoáng kaolinite 10 1.2.3 Các tính chất đặc trưng kaolinite 11 1.2.4 Những biến đổi cấu trúc kaolinite nung 12 1.2.5 Cao lanh Bình Dương 13 1.3 Zeolite 13 1.3.2 Khái niệm zeolite 14 1.3.3 Phân loại zeolite 14 1.3.4 Cấu trúc zeolite 15 i 1.3.5 Tính chất zeolite 18 1.3.6 Phương pháp tổng hợp zeolite 20 1.3.7 Ứng dụng zeolite 22 1.3.8 Giới thiệu zeolite ZSM-5 24 1.4 Tổng quan hấp phụ 29 1.4.1 Khái niệm 29 1.4.2 Phân loại trình hấp phụ 29 1.4.3 Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 30 1.5 Phương pháp phân tích 34 1.5.1 Phương pháp phân tích trắc quang 34 1.5.2 Phương pháp phân tích cấu trúc 35 Đồ án thiết kế 1.6 Tình hình nghiên cứu nước tổng hợp zeolite zsm-5 37 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 39 2.1 Nguyên liệu hóa chất 39 2.2 Thiết bị dụng cụ 40 2.3 Tổng hợp zeolite ZSM-5 40 2.3.1 Nguyên liệu 40 2.3.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 42 2.4 Biến tính ZSM-5 45 2.4.1 Mục đích 45 2.4.2 Nguyên liệu 45 2.4.3 Các bước tiến hành thí nghiệm 45 ii 2.5 Khảo sát khả hấp phụ amoni nước ZSM-5 phương pháp trắc quang 45 2.5.1 Nguyên tắc 46 2.5.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 46 2.5.4 Khảo sát khả hấp phụ amoni nước zeolite ZSM-5 48 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 3.1 Kết tổng hợp 49 3.2 Kết phân tích cấu trúc vật liệu 49 3.2.1 Kết nhiễu xạ tia X 49 3.2.2 Kết phân tích phổ IR 52 3.3 Xây dựng đường chuẩn 53 Đồ án thiết kế 3.4 Kết khảo sát trình hấp phụ amoni zeolite 54 3.4.1 Tính tốn độ hấp phụ 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 Kết luận 63 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT UV-VIS: Ultra Violet-Visible (Tử ngoại khả kiến) XRD: X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) IR: Infrared (Hồng ngoại) Đồ án thiết kế ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Giới hạn nồng độ hợp chất nitơ nước uống Bảng 1.2: Các dao động IR đặc trưng 44 Bảng 2.1: Thiết bị dụng cụ 47 Bảng 2.2: Thành phần % oxit nguyên liệu 47 Bảng 2.3: Thành phần nguyên liệu 49 Bảng 2.4: Nồng độ dung dịch chuẩn 47 Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn amoni 60 Bảng 3.2: Kết khảo sát khả hấp phụ amoni metakaolinite 62 Bảng 3.3: Kết khảo sát khả hấp phụ amoni ZSM-5 64 Bảng 3.4: Kết khảo sát khả hấp phụ amoni FeZSM-5 67 Bảng 3.4: Kết tổng hợp trình hấp phụ amoni 69 Đồ án thiết kế iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ khơng gian mạng lưới cấu trúc kaolinite 11 Hình 1.2: Các vị trí trao đổi ion khác hạt kaolinite 12 Hình 1.3: Vị trí nhóm OH cấu trúc kaolinite 13 Hình1.4: Cấu trúc sơ cấp zeolite: tứ diện SiO4 (a), AlO4- (b) 16 Hình 1.5: Liên kết cấu trúc zeolite 16 Hình 1.6: Cấu trúc thứ cấp SBU zeolite 17 Hình 1.7: Đơn vị sodalite (trái) 17 Hình 1.8: Sơ đồ trình tổng hợp zeolite từ hai nguồn nguyên liệu riêng biệt 21 Hình 1.9: Tổng hợp zeolite từ nguồn khoáng tự nhiên 22 Hình 1.10: Hình ảnh mơ tả cấu trúc zeolite ZSM-5 24 Hình 1.11: Cấu trúc hình thành zeolite ZSM-5 25 Hình1.12: Cấu trúc mao quản ZSM-5 25 Đồ án thiết kế Hình1.13: Cấu trúc mao quản ZSM-5 với vịng 10 nguyên tử Oxi 26 Hình 1.14: Vai trò tác nhân tạo cấu trúc hữu 28 Hình 2.1: Quy trình tổng hợp zeolite ZSM-5 50 Hình 2.2 : Quy trình biến tính zeolite ZSM-5 52 Hình 3.1: Mẫu metakaolinite (trái) zeolite ZSM-5 (phải) 56 Hình 3.2: Giản đồ XRD metakaolinite 57 Hình 3.3: Giản đồ XRD zeolite ZSM-5 57 Hình 3.4: Giản đồ XRD zeolite FeZSM-5 51 Hình 3.5: Phổ hồng ngoại (IR) mẫu ZSM-5 52 Hình 3.6: Phổ hồng ngoại (IR) mẫu FeZSM-5 52 Hình 3.7: Đường chuẩn amoni 54 Hình 3.8: Đường hấp phụ đẳng nhiệt metakaolinite 56 Hình 3.9: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir metakalinite 56 Hình 3.10: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich metakaolinite 57 iv