NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO TiO2 VÀO XỬ LÝ MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO TiO2 VÀO XỬ LÝ MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC Điều chế và nghiên cứu tính chất vật liệu xúc tác quang TiO2.  Pha tạp và khảo sát hoạt tính quang xúc tác theo thời gian, hàm lượng xúc tác, loại ánh sáng kích thích, nghiên cứu động học trên dung dịch metyl da cam.  Ứng dụng vào xử lý một số loại nước thải công nghiệp và tạo xi măng chống rêu mốc.

1 GVHD: TS. Nguyễn Phi Hùng ThS. Nguyễn Văn Nghĩa SVTH: Hồ Thị Nguyệt Khóa luận tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO TiO 2 VÀO XỬ LÝ MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC 2 nano TiO 2 (nhiều tính chất ưu việt) Y học Năng lượng Môi trường ỨNG DỤNG Việt Nam Thời lượng chiếu sáng của mặt trời cao Nguyên liệu phong phú Tiềm năng ứng dụng TiO 2 rất lớn “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano TiO 2 vào xử lý một số hợp chất hữu cơ trong nước” Ô nhiễm môi trường nước Vấn đề nan giải ! 3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU  Điều chế và nghiên cứu tính chất vật liệu xúc tác quang TiO 2 .  Pha tạp và khảo sát hoạt tính quang xúc tác theo thời gian, hàm lượng xúc tác, loại ánh sáng kích thích, nghiên cứu động học trên dung dịch metyl da cam.  Ứng dụng vào xử lý một số loại nước thải công nghiệp và tạo xi măng chống rêu mốc. 4 NỘI DUNG CHÍNH  Mở đầu  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Thực nghiệm  Chương 3: Kết quả và thảo luận  Kết luận và kiến nghị 5 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU TiO 2 1.1.1. Cấu trúc 1.1.2. Tổng hợp 1.1.3. Biến tính 1.2. ỨNG DỤNG QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TiO 2 1.2.1 Tính chất quang xúc tác của TiO 2 1.2.2. Ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO 2 trong xử lý nước 6 Chương 2: THỰC NGHIỆM  Tổng hợp TiO 2 nano: phương pháp thủy nhiệt.  Tổng hợp TiO 2 pha tạp N: nghiền, trộn và nung.  Đặc trưng vật liệu: SEM, TEM, TGA, BET, XRD, UV-Vis rắn.  Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu: phổ UV-Vis.  Xác định COD: phương pháp Bicromat. 7 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU 3.2. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU 3.3. THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CỦA TN1-3 TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ CHỐNG RÊU MỐC 8 3.1.1. Vi cấu trúc của TiO 2 3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU Hình 6. Ảnh SEM của bột TiO 2 nano tổng hợp được nung ở 450 0 C Dạng ống nano: + Đường kính: 10 nm + Chiều dài ống: 500 nm Hình 7. Ảnh TEM của bột TiO 2 nano tổng hợp được nung ở 450 0 C Dạng ống nano vẫn tồn tại: + Đường kính ngoài: 10 nm + Đường kính trong: 6 nm 9 3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU Hình 8. Giản đồ TGA của mẫu T450 Quá trình mất nước theo nhiệt độ Giảm 1,157 mg 13,599% 3.1.2. Phân tích nhiệt TGA 10 3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU 3.1.2. Phân tích nhiệt TGA Hình 9. Giản đồ TGA của TN1-3 Quá trình mất nước theo nhiệt độ Giảm 0,332 mg 3,981% [...]... tác của vật liệu Kết quả thu 27 được cho thấy rằng ánh sáng mặt trời có khả năng xử lý dung dịch metyl da cam tốt nhất Trong 2 nguồn sáng nhân tạo là đèn halogen và đèn huỳnh quang thì khả năng quang xúc tác của vật liệu dưới đèn huỳnh quang là tốt hơn  Ứng dụng khả năng quang xúc tác của TN1-3 vào xử lý một số mẫu nước thải nhà máy bia và lò giết mổ gia súc Xúc tác TN1-3 đã xử lý và chuyển nước thải... từng bước sóng ánh sáng kích thích cụ thể để tìm ra bước sóng tối ưu  Nghiên cứu các phương pháp để phủ lớp TN1-3 lên vật mang và khảo sát trên các vật mang khác nhau (tấm kính, gạch men,…) để có thể ứng dụng trong các công trình xử lý khác nhau  Nghiên cứu sâu hơn và mở rộng mô hình xử lý nước thải để có thể áp dụng được vào thực tế 29 30 ... sáng của vật liệu sang vùng ánh sáng khả kiến và kết quả nghiên cứu đã cho thấy rằng vật liệu thu được có hoạt tính quang xúc tác rất tốt ở ánh sáng mặt trời  Đã khảo sát hoạt tính quang xúc tác của TN1-3 theo thời gian ở cả 3 nguồn sáng kích thích: đèn halogen, đèn huỳnh quang và ánh sáng mặt trời bằng phản ứng phân hủy metyl da cam Kết quả cho thấy thời gian xử lý càng dài thì hiệu quả xử lý càng... DỤNG 3.3.2 Chống rêu mốc Trong cùng điều kiện thí nghiệm, khay xi măng thường có rong rêu mọc xanh trong khi đó khay phủ TN1-3 thì không có hiện tượng gì ⇒ Xi măng phủ TN1-3 có khả năng sát khuẩn, chống rêu mốc Hình 33 Khay xi măng thường (có mọc rêu) và xi măng phủ TN1-3 (không mọc rêu) 25 KẾT LUẬN  Đã tổng hợp và pha tạp thành công N vào vật liệu nano TiO2 Sau khi pha tạp N đã... nước thải loại C, nước thải nhà máy bia từ loại C về tiêu chuẩn nước thải loại B  Đã ứng dụng TN1-3 vào diệt khuẩn, chống mọc rêu và kết quả cho thấy khay xi măng phủ TN1-3 có khả năng sát khuẩn, chống rêu mốc rất tốt ngay cả trong điều kiện ẩm ướt, có bào tử rêu mốc 28 KIẾN NGHỊ  Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của TN1-3 ở từng bước sóng ánh sáng kích thích cụ thể để tìm ra bước sóng tối ưu  Nghiên. .. da cam đã bị xử lý hoàn toàn 26  Nghiên cứu động học cho thấy quá trình phân hủy metyl da cam trên TN1-3 tuân theo phương trình động học bậc nhất Langmuir-Hinshelwood  Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng TN1-3 lên khả năng phân hủy metyl da cam ở cả 3 loại nguồn sáng kích thích Kết quả thu được:  Đèn halogen, đèn huỳnh quang: Khả năng xử lý cao nhất ở hàm lượng xúc tác TN1-3 là 1 mg xử lý 20 ml dung... Ảnh hưởng của thời gian Kết luận: - Thời gian chiếu xạ càng dài thì hiệu quả xử lý càng cao - Riêng đối với ánh sáng mặt trời, chỉ sau 90 phút metyl da cam đã bị xử lý hoàn toàn 17 3.2 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC 3.2.2 Động học quang xúc tác metyl da cam Tốc độ phản ứng phân hủy metyl da cam dưới ánh sáng mặt trời sử dụng xúc tác TN1-3 tuân theo phương trình động học bậc nhất với phương trình... nhau - Dưới ánh sáng mặt trời hiệu quả quang xúc tác của TN1-3 là tốt nhất - Trong 2 nguồn sáng nhân tạo là đèn halogen và đèn huỳnh quang thì khả năng quang xúc tác của vật liệu dưới đèn huỳnh quang là tốt hơn 22 3.3 ỨNG DỤNG 3.3.1 Xử lý nước thải Bảng 19 Kết quả COD của nước thải lò giết mổ gia súc qua các thời gian xử lý Thời gian Mật độ quang (phút) (ABS) COD (mg/l) 0 0.256 460 60 0,183 320... TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU 3.1.3 Nhiễu xạ tia X và phổ UV-Vis rắn 90 TiO2 0.8 45 30 TiO2: N(450) 15 do h ap th u 1.0 60 C­êng §é 75 TiO2 pha t ap N 0.6 0.4 0.2 TiO2( 450) 0 0.0 392,75 nm -15 20 30 2θ 40 50 300 400 525,32 nm 500 600 700 buoc song (nm ) Hình 12 Giản đồ nhiễu xạ tia X của Hình 13 Phổ UV-Vis rắn của TiO2 và TiO2 tạp N T450 và TN1-3 ⇒ Pha tạp không ảnh hưởng Ea : T450 : 3,16 eV cấu trúc pha... dau 0,5 mg 1 mg 6 mg 10 mg 20 mg 30 mg 500 buoc song (nm) Hình 24 Phổ UV-Vis của dung dịch metyl da cam theo hàm lượng xúc tác TN1-3 dưới ánh sáng đèn huỳnh quang Khả năng xử lý đạt cao nhất tại hàm lượng TN1-3 là 1 mg dùng để xử lý 20 ml dung dịch metyl da cam 6 mg/l 20 3.2 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC 3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng Mặt trời 0.7 mat do quang 0.6 0.5 6 7 0.4 1 2 1: mau ban dau 2: . luận tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO TiO 2 VÀO XỬ LÝ MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC 2 nano TiO 2 (nhiều tính chất ưu việt) Y học Năng lượng Môi trường ỨNG DỤNG Việt Nam Thời. trời cao Nguyên liệu phong phú Tiềm năng ứng dụng TiO 2 rất lớn Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano TiO 2 vào xử lý một số hợp chất hữu cơ trong nước Ô nhiễm môi trường nước Vấn đề nan. gian, hàm lượng xúc tác, loại ánh sáng kích thích, nghiên cứu động học trên dung dịch metyl da cam.  Ứng dụng vào xử lý một số loại nước thải công nghiệp và tạo xi măng chống rêu mốc. 4 NỘI