HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG Mô hình tổng quát của hệ đo tính năng quang xúc tác của màng... Pha dung dịch methylene blue MBđo tính năng quang xúc tác của màng Công thức
Trang 1HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC
CỦA MÀNG
Mô hình tổng quát của hệ đo tính năng quang
xúc tác của màng
Trang 2• Dịch tiếng anh chuyên nghành trực tuyến:
http://
www.mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_ nghanh.html
• Học liệu mở:
http://
www.mientayvn.com/OCW/MIT/Vat_li.html
Trang 3Pha dung dịch methylene blue (MB)
đo tính năng quang xúc tác của màng
Công thức phân tử của MB là C16H18ClN3S 3H2O
HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
MB là chất chỉ thị ôxy hóa khử được dùng trong phân tích hóa học Dung dịch này bị mất màu trong môi trường ôxy hóa khử
Trang 4Cơ chế phân hủy của MB bởi TiO 2 và ánh sáng UV
Phản ứng của màng TiO2 (có dung dịch MB phủ phía trên màng) khi được chiếu sáng thích hợp
O2 (hấp thụ trên bm) + e O2
MB + •OH sản phẩm phân huỷ
Sản phẩm phân hủy (có thể là CO2, H2O, …) làm dung dịch MB trở nên mất màu Khi đó, độ truyền qua của màng tăng lên
HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Trang 5Các thiết bị dùng cho hệ đo tử ngoại và khả kiến
HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Trang 6HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Nguồn ánh sáng khả kiến dùng trong hệ đo tính năng quang xúc tác của TiO2:N là ánh sáng phát ra từ đèn huỳnh quang 220V-11W
Phổ huỳnh quang của đèn compact
Từ phổ phát quang của bóng đèn compact cho thấy, cường độ sáng tập trung trong vùng ánh sáng khả kiến
Trang 7HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Sơ đồ bố trí hệ đo tính năng quang xúc tác của màng TiO 2 dưới
ánh sáng tử ngoại.
Bố trí hệ đo:
Buồng chứa mẫu được làm bằng
ống nhôm cao 50cm, đường kính
Nhiệt độ tại đế đặt mẫu khoảng (33
± 1)oC và được duy trì ổn định trong
suốt quá trình chiếu sáng
Khoảng cách giữa đèn và đế đặt
mẫu là 15cm
Trang 8HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Các bước thực hiện đo tính năng quang xúc tác của màng TiO 2
dưới ánh sáng tử ngoại.
Màng TiO2 được cắt ra thành những mẫu
có kích thước 23x9mm2 Sau đó được lau
sạch bằng aceton và sấy khô
Đo độ truyền qua ban đầu của màng To
Hệ đo tính năng quang xúc tác của màng TiO 2 dưới ánh sáng UV.
Ngâm màng trong dung dịch MB có
nồng độ 1mM trong thời gian là 1 giờ và
sau đó thấm nhẹ bề mặt đọng giọt bằng
giấy thấm và để khô trong tối 30 phút
Đo độ truyền qua của màng sau khi để khô 30 phút có giá trị là Ti
Màng được chiếu dưới ánh sáng tử ngoại, độ truyền qua Tf của được xác định sau mỗi khoảng thời gian 5 phút
Trang 9HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Hệ đo tính năng quang xúc tác của màng TiO 2 :N dưới ánh sáng khả kiến
Khi ngâm màng trong dung
dịch, bề mặt có màng phải hướng
lên trên để dễ dàng tiếp xúc với
dung dịch
Trong khi đo độ truyền qua của
màng, màng phải luôn ở cùng một
vị trí cố định cho mỗi lần đo
Bề mặt có màng phải được
hướng về phía nguồn chiếu sáng
trong hệ đo truyền qua
Trang 10HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
i
R 1
T ln
d Abs
Khi màng được chiếu ánh sáng UV trong thời gian màng 30 phút, lượng MB bám trên bề mặt màng đã bị phân hủy
Độ truyền qua màng Tf, ứng với độ hấp thụ quang của màng là:
( )α = − −
=
f
f f
f
R1
Tln
dAbs
Xem
như Rf ≈ R i , hiệu độ hấp thụ quang:
∆ABS = Absi – Absf ≈ ln (Tf/Ti)
lượng MB bị phân hủy được đánh giá bằng giá trị ∆ABS
Trang 11HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Sơ đồ bố trí hệ đo tính năng quang xúc tác của màng
TiO 2 :N dưới ánh sáng khả kiến.
TiO 2 :N dưới ánh sáng khả kiến
Bên trong buồng có dán một
Trang 12HỆ ĐO TÍNH NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA MÀNG
Ảnh chụp hệ đo tính năng quang xúc tác của màng TiO 2 dưới ánh sáng UV và màng TiO 2 :N dưới ánh sáng khả kiến
Các bước thực hiện đo:
Sơ đồ bố trí hệ đo tính năng quang xúc tác của màng TiO 2 :N
dưới ánh sáng khả kiến.
Tương tự như các bước thực
hiện đo tính năng quang xúc tác
của màng TiO2 trong vùng UV ở
trên
Tuy nhiên, Tf được xác định
sau mỗi khoảng thời gian 30
phút chiếu bằng ánh sáng khả
kiến
Trang 13HỆ ĐO TÍNH NĂNG SIÊU THẤM ƯỚT
Màng
Hệ đo tính năng siêu thấm ướt nước của màng
Trang 14Các thành phần của hệ đo:
Kính hiển vi số Dino-Lite
Camera: là loại kính hiển vi số Dino-Lite được
kết nối qua cổng USB của máy tính, bao gồm:
HỆ ĐO TÍNH NĂNG SIÊU THẤM ƯỚT
Ống nhỏ giọt nước: là loại ống bơm tiêm có thể tích 10ml
Phần mềm FTA32: là phần mềm có thể tính được góc thấm ướt (tính bằng độ), sức căng giọt nước (mN/m), chiều dài giọt nước (mm), chiều cao giọt nước (mm), diện tích phần chỏm của giọt nước (mm2), thể tích giọt nước (μl)
(1) đèn LED chiếu sáng;
(2) thấu kính quang học, độ phóng đại là 16 lần theo chiều dọc và 16 lần theo chiều ngang (độ phóng đại theo diện tích là 256 lần);
(3) núm điều chỉnh tiêu cự
Trang 15HỆ ĐO TÍNH NĂNG SIÊU THẤM ƯỚT
Các bước thực hiện đo
Màng được lau sạch bằng
aceton và sấy khô
Dùng ống nhỏ một giọt
nước lên màng Chụp ảnh
giọt nước bằng kính hiển
vi số Dino-Lite Sử dụng
phần mềm FTA32 để xác
định góc nước ban đầu θo
Lau khô giọt nước trên bề mặt màng bằng khăn sạch và sau đó, màng được chiếu sáng Sau mỗi khoảng thời gian 30 phút chiếu sáng, màng được tiếp tục nhỏ một giọt nước lên bề mặt và lại đo góc nước θi
Trang 16HỆ ĐO TÍNH NĂNG SIÊU THẤM ƯỚT
Cách đo góc thấm ướt
bằng phần mềm FTA32
Xác định đường cong giọt nước
Xác định đường thẳng ở mặt phân cách
Vị trí click chuột
Ảnh giọt nước sau khi đưa vào phần mềm FTA 32
Vẽ một đường cong bao
quanh giọt nước (bằng
cách dùng chuột trái) và
đường thẳng tại mặt
phân cách của giọt nước
và đế (bằng cách dùng
chuột phải)
Click chuột trái vào ô
Contact Angle nằm phía bên
trái của màn hình để xem kết
quả đo góc
Hình 3.19 Kết quả xử lý từ ảnh
Trang 17CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
siêu thấm ướt
Khi chiếu ánh sáng thích hợp và có sự hiện diện của nước trên bề mặt màng thì bề mặt màng có khả năng tự làm sạch
Cơ chế tự làm sạch bề mặt
Trang 18CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
Trang 19CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
Phá hủy màng tế bào của vi khuẩn, làm cho tế bào chất vỡ ra
và cuối cùng thì vi khuẩn bị giết và bị phân hủy
Cơ chế diệt khuẩn
Trang 20CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
Khử độc nước thải do việc diệt sâu, rầy trên lúa
Các dung dịch khử vi sinh vật gây hại cho lúa thường chứa nồng độ hóa chất nông nghiệp cao
Nguồn nước thải nông nghiệp bị nhiễm bẩn và chính nguồn nước này lại làm cho đất bị ô nhiễm
Tạo ra những tấm đan, bện mịn bằng thủy tinh có diện tích bề mặt lớn được phủ bằng vật liệu quang xúc tác TiO2 dùng để làm sạch dung dịch nước thải chỉ dưới ánh sáng mặt trời
Các chất hóa học nông nghiệp sẽ bị khử hoàn toàn dưới ánh sáng mặt trời trong một vài ngày
Trang 21CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
Xử lý nước trong hệ thống nước trồng trọt.
Hệ thống trồng cà chua với nước có
Nước thải
Sự lắp đặt hệ thống nước tưới
cây dùng hệ thống nước thải vì
chúng chứa chất dinh dưỡng có
hàm lượng N và P cao
tái chế dung dịch chất
dinh dưỡng
các thành phần chất gây ô nhiễm trong nước thải dễ dàng bị phân hủy dưới ánh sáng mặt trời
Hỗn hợp chất dinh dưỡng chứa N, P và Kali thì không bị phân hủy
do có chứa thành phần ôxy hóa khử của chúng như NO3-, PO43-, K+
Trang 22CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
dụng rộng rãi như là dung môi
làm sạch và tẩy rửa các vật
liệu
Nước thải có chứa các chất
này là nguyên nhân làm đất bị
ô nhiễm và tạo ra các chất
gây ung thư và chất độc hóa
học lan rộng trong môi
trường
Trang 23THE END !