ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ĐOÀN THỊ NGÃI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG TRÊN CƠ SỞ Cu2O XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THUỐC PHÓNG Chuyên ngành: Hoá Vô Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC • • Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Hoài Phương PGS.TS Nguyễn Hùng Huy Hà Nội - 2014 • LỜI CẢM ƠN Luận văn thực phòng Hoá Vô cơ/ Viện Hoá học - Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ quân Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Thị Hoài Phương Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hùng Huy tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Hoá Vô cơ, khoa Hoá học trường Đại học Khoa học Tự nhiên/Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em trình nghiên cứu học tập tại khoa Xin cảm ơn cán nghiên cứu Viện Hoá học - Vật liệu đặc biệt phòng Hoá Vô giúp đỡ em thực hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2014 Học viên Đoàn Thị Ngãi MỤC LỤC LỜI CẢM Ơ N MỤC LỤ C 11 DANH MỤC H ÌN H 1v DANH MỤC CÁC BẢNG v BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT T Ắ T vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG Q U A N 1.1 Khái niệm vật liệu xúc tác quang h o 1.1.1 Vật liệu xúc tác quang h o 1.1.2 Vật liệu Cu2O 1.1.3 Ứng dụng vật liệu Cu2O .5 1.2 Công nghệ sản xuất thuốc phóng công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng 1.2.1 Tổng quan thuốc phóng 1.2.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất thuốc phóng hai g ố c 14 1.2.3 Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng gốc 17 Chương II THỰC N G H IỆM 22 2.1 Hoá chất, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 22 2.1.1 Hoá c h ấ t 22 2.1.2 Dụng cụ, thiết b ị 22 2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu Cu2O .22 2.2.1 Quá trình tổng h ợ p 22 11 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu .24 2.3 Thử nghiệm xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng 24 2.3.1 Chuẩn bị dung dịch mẫu thử nghiệm 24 2.3.2 Tiến trình xử lý nước thải chứa NG Cent I I 24 2.3.3 Đánh giá khả xử l ý 25 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO L U Ậ N .27 3.1 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Cu2O 27 3.1.1 Nghiên cứu trình hình thành Cu2O 27 3.1.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp Cu2O 27 3.2 Nghiên cứu khả xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng .36 3.2.1 Đặc trưng quang phổ dung dịch chứa nitroglyxerin cent II 36 3.2.2 Khảo sát khả chuyển hoá NG Cent II tác dụng ánh sáng tử ngoại U V 40 3.2.3 Khảo sát khả chuyển hoá NG Cent II tác dụng ánh sáng đèn thuỷ n g ân 44 3.2.4 Khảo sát khả chuyển hoá NG Cent II tác dụng ánh sáng tự nhiê n 45 3.3 Đề xuất phương án xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng sử dụng Cu2O 46 3.3.1 Đề xuất quy trình xử lí nước thải chứa NG Cent II 46 3.3.2 Đánh giá nước thải sau trình xử lý xúc tác quang nước thải chứa NG cent I I 47 KẾT L U Ậ N 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 iii DANH M ỤC H ÌN H Hình 1.1 Cơ chế xúc tác quang chất bán dẫn Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất thuốc phóng gốc 15 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu Cu2O .23 Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm sử dụng đèn chiếu 25 Hình 3.1 Dung dịch muối Cu2+ (a), phức Cu2+ (b), CuOH (c), Cu2O (d ) 27 Hình 3.2 Giản đồ XRD Cu2O chế tạo tỷ lệ mol Cu2+/glucôzơ khác n h au 28 Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu Cu2O chế tạo tỷ lệ Cu2+/glucôzơ khác 29 Hình 3.4 Ảnh SEM Cu2O chế tạo tỷ lệ EG/Cu2+ khác 31 Hình 3.5 Ảnh SEM mẫu chế tạo với tốc độ khuấy khác 33 Hình 3.6 Ảnh SEM mẫu hạt Cu2O hình thành nhiệt độ khác 34 Hình 3.7 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo Cu2O 35 Hình 3.11 Phổ UV-Vis dung dịch N G 37 Hình 3.12 Phổ UV-Vis dung dịch Cent I I 37 Hình 3.13 Đường chuẩn xác định NG phương pháp H P L C 38 Hình 3.14 Sắc đồ HPLC dung dịch chứa thuốc phóng gốc dùng để xác định N G 38 Hình 3.15 Đường chuẩn xác định Cent II phương pháp H PLC 39 Hình 3.16 Sắc đồ HPLC dung dịch chứa thuốc phóng gốc dùng để xác định cent I I 39 Hình 3.17 Sự phụ thuộc độ chuyển hoá NG vào thời gian 41 Hình 3.18 Sự phụ thuộc độ chuyển hoá Cent II vào thời gian .41 Hình 3.19 Sự phụ thuộc độ chuyển hoá NG vào hàm lượng xúc tác Cu2O 43 Hình 3.20 Sự phụ thuộc độ chuyển hoá Cent II vào hàm lượng xúc tác Cu2O .43 Hình 3.21 Sự phụ thuộc độ chuyển hoá NG vào thời gian chiếu đèn thủy ngân 44 Hình 3.22 Sự phụ thuộc độ chuyển hoá Cent II vào thời gian chiếu đèn thủy ngân 45 Hình 3.23 Quy trình xử lý nước thải nhà máy sản xuất thuốc phóng gốc chứa NG, cent I I 47 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc trưng lượng số nitroxenlulo 10 Bảng 1.2 Tính chất vật lý NG dạng thù hình 11 Bảng 1.3 Tính chất vật lý Cent I I 14 Bảng 1.4 Các chất thải phát sinh sở sản xuất thuốc phóng gốc 16 Bảng 3.1 Ký hiệu mẫu phản ứ n g 28 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ mol Cu2+/glucôzơ đến kích thước Cu2O 30 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất phân tán đến kích thước Cu2O 32 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất hình thành Cu2O 35 Bảng 3.6 Độ chuyển hoá NG Cent II sau xử lí 40 Bảng 3.7 Độ chuyển hoá NG cent II sau 60 phút với hàm lượng xúc tác khác 42 Bảng 3.8 Độ chuyển hoá NG, Cent II chiếu đèn thủy ngân thời gian khác 44 Bảng 3.9 Độ chuyển hoá NG, Cent II tác dụng ánh sáng mặt trời 45 Bảng 3.10 Xác định số COD thời gian phản ứng khác n hau 48 v BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT A Acceptor Phân tử nhận electron Cent II Centralit II Centralit II COD Chemical oxygen demand Nhu cầu oxy hoá học D Donor Phân tử cho electron EDX Energy Dispersive X-ray Phổ tán xạ lượng tia X HPLC Hight performance liquid Kỹ thuật phân tích sắc kí lỏng chromatography cao áp IR Infrared spectroscopy Hồng ngoại NC Nitrocenlulo Nitrocenlulo NG Nitroglyxerrin Nitroglyxerin SC Semiconductor Catalyst Chất xúc tác bán dẫn SEM Scanning Electron Microscope Ảnh hiển vi điện tử quét TGA Thermo Gravimetric analysis Phân tích nhiệt khối lượng TEM Transmission Electron Microscope Hiển vi điện tử truyền qua UV-Vis Ultraviolet visible spectroscopy Tử ngoại - Khả kiến XRD Nhiễu xạ tia X X-ray Diffraction vi MỞ ĐẦU Môi trường khu vực nhà máy sản xuất sản phẩm công nghiệp có nguy bị ô nhiễm Việc xử lý chất thải đảm bảo môi trường không khí không bị ô nhiễm giảm thiểu ô nhiễm vai trò nhà quản lý nhà khoa học Nước thải ba nguồn gây ô nhiễm cho môi trường Nước thải sở sản xuất thuốc phóng chứa hợp chất gây hại với môi trường chủ yếu nitroglixerin centralit II Để xử lý hợp chất có môi trường nước thải có nhiều công nghệ xử lý áp dụng như: hấp thụ than hoạt tính, phương pháp vi sinh, phương pháp điện phân, phương pháp quang hoá, phương pháp ozon [10] Một công nghệ xử lý hiệu có tính khả thi áp dụng trình quang hoá xúc tác Vật liệu quang xúc tác (photocatalyst) điện-quang xúc tác (electro photocatalyst) quan tâm nghiên cứu với định hướng sử dụng lượng mặt trời làm tác nhân cho trình chuyển hoá Với trình quang xúc tác, hạt tải điện (điện tử lỗ trống) sinh vật liệu hấp thụ phần ánh mặt trời sử dụng tác nhân khử ôxy hóa xử lý chất hữu độc hại thành CO H2O [31,35] Một số vật liệu xúc tác quang áp dụng nhiều như: TiO2, ZnO, CuS, ZnS có vùng lượng cấm khác nhau, tương ứng với vùng ánh sáng hấp phụ khác T1O2 ZnO có lượng vùng cấm Eg 3,2 eV; 3,4 eV Các vật liệu thúc đẩy nhanh trình quang hoá xử lý nước thải với hiệu cao T1O2 vật liệu xúc tác quang tốt, thân thiện với môi trường phổ biến hấp thụ ánh sáng vùng tử ngoại Hiện nay, việc nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu vào xử lý nước thải công nghiệp quốc phòng quan tâm đưa vào ứng dụng thực tiễn Cu2O có lượng vùng cấm khoảng eV, hấp thụ ánh sáng vùng khả kiến sử dụng làm vật liệu xúc tác cho nhiều phản ứng chuyển hoá khác Cu2O với kích thước nhỏ dễ tổng hợp, giá thành hợp lý Vì em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang hoá sở Cu2O ứng dụng xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng” làm luận văn tốt nghiệp cao học Mục tiêu đề tài nghiên cứu chế tạo vật liệu Cu2O làm xúc tác quang cho trình phân huỷ hợp chất nước thải sản xuất thuốc phóng gốc bao gồm: nitroglyxerin, Centralit II Để đạt mục tiêu trên, đề tài cần thực nghiên cứu nội dung sau: Tổng quan thành phần thuốc phóng thành phần hợp chất có nước thải sản xuất thuốc phóng gốc Tổng quan vật liệu xúc tác quang hoá để phân huỷ hợp chất hữu Nghiên cứu chế tạo vật liệu Cu2O ứng dụng xúc tác quang: - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo Cu2O phương pháp khử dung dịch sử dụng tác nhân khử glucôzơ - Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu để chế tạo Cu2O kích thước nhỏ Nghiên cứu trình xử lý giảm độc hại nước thải sở sản xuất thuốc phóng gốc: - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý nhiệt độ, thời gian hàm lượng xúc tác - Đánh giá độ chuyển hoá NG Cent II phương pháp xúc tác quang hoá sử dụng xúc tác Cu2O Đề xuất quy trình xử lý NG Cent II sở sản xuất thuốc phóng gốc Sample Name: NG Data File E:\DATA\CV\ D NG- Maú TPO (21/10) Injection Date Sample Name Acq Operator Acq Method Last changed Analysis Method Last changed 10/25/2014 12:48:02 A M Location NG Do Binh M i n h E :\DATA\METHODS\NG-Ol M 2/26/2010 10:52:07 A M by Do Binh Minh E : \ D A T A \ M E T H O D S \ N G - M 11/1/2014 5:08:45 A M b y Do Binh Minh (modified a f t e r 'loading) : Via l E x t e r na l s t a n d a r d Report Sorted By Calib Data M o d i f i e d Multiplier Dilution : Signal 11/1/2014 1.0000 1.0000 :: ' i : ựỊ Signal 1: DAD1 a ', Sig=215f 16 Ref=360, 100 Uncalibrated Peaks : compound name not specified RétTime [min] Type Are a [mA(J*s] Amt/Area Amount [mg/1] Grp 1.509 1.860 2.492 2.677 2.975 4.195 5.259 Totals BV VP pp PV VP pp pp 113.66688 o.ooooo' 483.01984 ■ 0.00000 4.50537 0.00000 146.11215 0.00000 267.86090 0.00000 1111.93237 93019e-2 71.18243 0.00000 : 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 32.58173 0.00000 Name Ỉ ? 7 N i troglyxerin ? 32.58173 Results obtained wi t h e n h a n c e d integrator! *** E n d of R e port *** Instrument 11/1/2014 5:08:45 A M Do Bì n h M i n h Page of Sample 'Naavé: SG Data Pile S:\DATA\CV\141023Q1.D KG- Haự UV1 (21/10) Injection Date 10/25/2014 12:48:02 AM Sample Same Location ĩ Viaì KG Scq Operator Do Bỉnh Minh Sc s Mettled E ;\DATA\METKODS\HG-0l.M : 2726/201S ifi:S2;0? m b y ŨQ Binh Mình last changed S n a i y s i s M a th o d : E : \DẴTẪ\iỉlỉTR0í>S\KG“ -M Last changed 11/1/2014 (modified after loading!' External standard Hepor.t Sorted By : Calls Dạtạ Modified ; 11/1/2014 M u ltip lie r : l.Oữữỡ : 1.000 Dilution ■• Sĩorsai Signal lí DADI A , Sig=2i$,l6 Ksf=36S,1ŨŨ y n c a lib te d P eaks ■: cOHSJOun-d n a m e n o t s p e c i f i e d RetTime [min] Type Area [mAU*s] 2.108 PV 471.23453 2.68 vv 116.80535 30.25509 7.48496 13.39635 584 08240 27.40706 909 vv 3.077 3.27 4.289 5.331 vv VP PB BPA Amt/Area 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 89998e-2 0.00000 Totals Amount [mg/1] Grp Name 0.00000 ? 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 17.46827 0.00000 ? ? ? ? Nitroglỵxi •? 17.46827 Results obtained with enhanced integrator! *** S o d of Report Sair.oiis N a m e : NG Data File E :\DAĨA\CV\14lO230i.0 m - Msu UV2 I21/10Ỉ Injection Data Sample Name Acq Operator Aca Method : : : ; ia/25/2014 :48:02 AM Location : viz.! T NG O T ■ Do 31 nh Mi rah E;\ĐATMH£TftỌĐS\lSG“01.M h m t changed : /2 Ệ /2 Ộ Ù 10:52:07 AM by Do Birth Mi nil Arsalvaìs Method s E :\ D A f A \ M E T H O D S \ 0i , u : I1/I/2QI4 Last changed (modified after loading) External standard Kepor- Sortad 3y Cạìib, Data Modified Multiplier Dilution : : : : síạỉĩãi 11/1/2014 Ĩ.ỒŨÙỒ I.OỒOO Signal 1: 0AĐ1 A , Sig*215»16 R ef «360,100 ựĩicalíbrated Peaks : compound as®© not specified RetTime [min] Type Area [mAU*s] 2.044 BP 305 84976 2.355 2.729 2.855 3.295 625 4.833 pp N pp pp N PV VB BP 12 14 73 150 171 587 Totals 19749 82076 03728 98994 59164 98828 Amt/Area Amount Grp Name 00000 0.00000 ? 00000 00000 00000 00000 00000 9043e-2 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 12.757586 ■? 12.757586 *** End of Report *** [mg/1] Ọ N itroglyxer Sgiriipla Hama; ÌỈG Data Fixe E:\DAfA\cv\14ĩủ230i.o KG- i'dSB UV4 121/101 Injection Date Sample Kama Acq Operator kc i H" (cal carve I Warning : Negative results set to zero f Results obtained wit h e n h a n c e d intẹaratọrỉ I Wa-rssinas or Errors : Sample N a m e : CENT2 Data File E:\DATA\CV\ 1 1 D CENT2- Mau ■ Injection Date Sample Name A c q Operator Method Last changed (01/11) 1/1/2007 5:11:38 A M Location CENT2 Do Bi n h M i n h E : \ D A T A \ M E T H O D S \ C E N T M 11/1/2014 4:31:40 A M by Do Bin h Minh (modified after loading) Exte r n a l Sorted By Calib Data Modi f i e d Multiplier Dilution : Vial s t a n d a rd R eport Signal 11/1/2014 1.0000 1.0000 4:31:38 AM Signal 1: DAD1 c , si g = ,1 R e f =360,100 Uncalibrated Peaks : u s i n g comp o u n d Cent2 RetTime [min] 1.934 2.393 2.5 90 2.747 2.937 3.544 4.751 Type BB BV vv vv VB BP BB Are a [mẦU*s] 132.84062 81.81537 107.66496 170.42181 17.96735 69406 83644 Amt/Area Amount [mg/1] 93828e-2 53898e-2 5.78857e-2 6.07947e-2 84484e-2 7.88845 4.53173 6.23226 10.36074 3.314 68e-l 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 Totals Grp Name Ọ Cent2 29.34465 Results obtained w i t h e n h a n c e d integrator! Warnings or Errors : Warning Warning : Negative results set to zero : Negative results set to zero (cal curve intercept) (cal curve intercept), Instrument 11/1/2014 5:18:42 A M Do Bi n h Minh (Cent2) Page of CÔ N G TR ÌN H C Ô NG BỐ TẠP CHÍ HỎA HỌG T 52(6B) 240-243 THÁNG 12 NĂM 2014 NGHIÊN CỨU TỔNG HƠP VẬT LỈỆU GẪU TRÚC XỐP Cu20 TRÊN NỀN Al20 HẦP t h ụ k h ỉ ă n m òn kim LOẠ! Đoàn Thị Ngãi1*, Nguyễn Thị Hoài Phương1, Nguyễn Hùng Huy2 Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ quân 2Khoa Hỏa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Đến Tòa soạn 10-9-2014; Chấp nhận đăng 15-12-2014 Abstract In this study, Cu20 materials have been successfully synthesized on the porous A12 substrate by using the reducing method of Cu2+ ions in A12 micropore with glucose reducing agent The obtained materials were characterized by SEM, EDX, XRD and BET measurement The diameter of Cu20 particles is in range of 200 to 250 nm, Cu20 structure-based AI2 O3 -porosity is higher than 130m2/g The material Cuz0/A12 poprous structure is capable of absorbing to metal corrosive gases such as NOx, S02, HC1 with high efficiency Keywords Nano, Cu2 , material, nanoparticles, coưosive gases l MỞĐẦU NOx, SO2 , HC1 thực tiễn khoa học công Các chất đon oxit kim loại nghiên cứu nhiều Cu tẩm chất mang Một số công trinh nghiên cứu xử lý c o xúc tác oxit kĩm loại cho thấy xúc tác Cu20 nghẹ hiẹn THƯCNG~nẼM ^ ^ 2.1 Tổng họp vật liệu cấu trúc xốp Cu20 có hoạt tính xấp xỉ kim loại quí CU2O/AI2O3 AỈ2O3 vừa có hoạt độ cao, vừa bền với đầu độc lưu huỳnh ehì [ 1] Các chất CU2O/Ỵ-AI2O3, Ci2 /yAl2 3, NÌ0/ỵ-A1 có bề mặt riêng thấp so với bề mặt riêng chất mang sô nghiên cửu cho thây, Cu20 phân tán pha tinh chất mang y-Al2 có vai trò tâm oxi hóa - khử chất hữu Oxit CU2 O nhạy phản ứng, dê dàng tương tác với họp chất khác, tăng khả kháng khuần, chống nấm mốc [2-5,9].^ Các hạt Cu20 điều chế từ phương pháp khác như: phưcmg pháp phân hủy nhiệt, phương pháp khử muôi kim loại, phương pháp chiếu xạ, phương pháp điện phân [5-8] Để thu hạt nano CU2 O thông qua trình oxl hoá Cu kim loại hay trình khử Cu2+ Trong nghiên cứu này, nano đồng (I) oxit ,, ' ‘ ■ ‘ oaCìat Hoá chất sử dụng bao gôm; ,, ’ CuS0 (P.A,' Trung Quốc), Glucoza (PA, ■’ ■•! Việt Nam), KNaC4 H4 (PA, Trung Quốc), NaọH (PA, Việt Nam), Etỵlenglycol (PA, Trung Quốc), y-Al2 dạng hạt câu đường kính 3-5 mm (công ty Star Chemicals & Catalysts, Trúng Quốc); ' • 2.1.2 Quy ừình tông hợp * Chuẩn bị dung dịch /„ - Dung dịch 1: Dung dịch C1 SO4 IM - Dung địch 2: Dung dịch KNaC/tHiOu 1,2 M NaOH IM - Dung dịch 3: Dung dịch glúcôzơ 10% điều chế từ trỉnh khử C u2+ định hình */-'7 •- Ị - I AI2 O3 tác nhân khử glucôzơ -trongacn íien íiann môi trường kiềm chứa ion tartarate Bài báo nêu Khuấy hạt AI2 O3 kết sổ kết nghiên cứu ừình hình IM khoảng 30 phút' thành vật liệu cấu trúc nano Cu 20 đung dịch C1 SO4 Lọc lấy hạt AI2O3 tẩm C11SO4 cho vào AI2 O3 Vật liệu cấu trúc xốp tổng hợp định hướng ứng dụng lĩnh vực hấp phụ, xúc tác dung dịch khuẩy giờ; L ọ c lẩy hạt ẤI2 O3 roi khuấytrong dung địch xử lý môi trường hấp thụ khí ăn mòn 240 khoảng TCHH, T 52(6B), 2014 - Lọc lay hạt thu rửa axeíon, sấy khô, bảo quản 2.2 Kỹ thuật phân tích đánh giá - Sử đụng phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) để quan sát hình thái học vật liệu - Sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) xác định thành phần hóa học vật liệu - Sử dụng phương pháp tán xạ lượng tia X (EDX) xác định thành phần nguyên tố hoá học vật liệu - Sử dụng phương pháp đo BET để xác định độ xốp (diện tích bề mặt) vật liệu Đoàn Thị Ngãi cộng ừên A12 phương pháp khử ừải qua giai đoạn gồm: khuếch tán, phàn ứng tạo phức, lắng đọng trình khử hình thành nano Cu2 Sự hình thành hạt Cu?0 có dạng hình cầu phân bố bề mặt AI2 O3 có kích thước 0 nm 3.1 Thành phần hoả học vật liệu Thành phần hoá học vật liệu xác định thông qua kết phân tích nhiễu xạ tia X thể hỉnh C o u n ts UZU3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trung vật liệu cấu trúc xốp Cu20 n ề n A I2 O 3.1.1 Hình thái học vật liệu Hình thái học vật liệu AI2O3 xốp v vật liệu sau lắng đọng Cu2+ ên AI2 O khử glucôzơ môi trường kiềm chứa Position [2(heu] Ml ion tartarate • xác định chụp ảnh SEM (hình 1) Pasifcfl fZinr.*] M2 Hình 2: Phổ XRD mẫu: Vật liệu AI2O3 (MO; Vật liệu cấu trúc xốp Cu20 AI2 O (M2) M2 Hĩnh 1: Hình ảnh SEM mẫu: Vật liệu AI2O3 (Mi); Vật liệu cấu írúc xốp Cu20 AI2O3 (M ) Kết chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM cho ta thấy hạt AI2O3 cỗ độ xốp phân bố đồng bề mặt Các nạt Cu20 đirợc hình thành Dựa ừên phổ XRD cho ta thấy vật liệu ban đầu chủ yếu A12 Qua trình lắng đọng muối C1 SO4 AI2 O3 khuyếch tán môi trường kiềm chứa ion tartarate sử dụng tác nhân khử glucôzơ mâu thu chứa Cu2 , AI2 O3 Chứng tỏ glucôzơ khử Cu2+ thành Cu20 sản phẩm Phân tích phô EDX xác: định thành phần nguyên tố vật liệu sau lắng đọng Cu20 vật liệu AÍ2 O3 xốp Kết phân tích phổ EĐX cho ta thấy vật liệu cấu trúc nano Cu20 AI2 O3 có thành TCHH, T 52(6B), 2014 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu cẩu ừúc lắng đọng Cu20 AI2O3 độ xốp vật liệu 135,381 m2 /g Với khả hấp thụ hợp chất Cu2 , việc lắng đọng Cu20 lên vật liệu xốp AI2 O3 giúp trình sử dụng vật liệu hấp thụ khí ăn mòn dễ dàng phần nguyên tố chủ yểu Al, Cu phần 3.2 Khả hấp thụ khí ăn mòn yật liệu Vật liệu cấu true xốp Cu20 AI2O3 có khả hấp thụ khí ô nhiễm môi trường NOx, SO2 , HC1 C1 O giữ lại tạo thành hỗn hợp muối Cu2+ Hình 3: Kết phân tích EDX CU2O/AI2O3 Bảng 1: Thành phần nguyên tố Nguyên tố AI Cu Các chất khác Thành phân, % khối lượng 43,1 5,4 49,8 1,7 Phương pháp sử dụng glucôzơ khử Cu2+ môi trường kiềm thành Cu20 nhôm xốp đạt khối lượng 5% ừên bề mặt vật liệu 3.1.3 Độ xốp vật liệu cấu trúc xốp Cu20 ừên ÁI O3 Vật liệu cấu trúc xốp Cu 20 AI2O3 xác định diện tích bề mặt phương pháp đo BET cho kết đạt 135,381 mVg Hình 4: Diện tích bề mặt mẫu vật liệu cấu trúc xốp Cu20 AI2 O3 (C) Hình 5: Phổ XRD vật ỉiệu cấu trúc xốp Cu20 AI2O3 sau hấp thụ khí HCỈ (a), S 02 (b), Điều cho thấy độ xốp mẫu vật liệu cẩu trúc xốp Cu20 AI2 O3 cao Vật liệu xốp có khả làm vật liệu hấp phụ tốt, sau NOx(c) C112 Ọ hấp thụ khí ô nhiễm S 2, NOx, HC1 tạo muối tương ứng C1 SO , C u (N 03)2, CuCl2 242 TCHH, T 52(6B), 2014 Đoàn Thị Ngãi cộng on the properties o f Cu/Zn0/AỈ203 catalysts in methanol synthesis from syngas using factorial experimental design, Fuel, 89, 170-175 (2010) Quá ừinh hấp thụ thể thay đổi màu sắc hạt AI2O3 chứa Cu20 : hấp thụ SO2 hạt chuyển từ màu đỏ sang màu vàng nhạt, hấp thụ HC1 chuyển từ màu đỏ sang màu sám đen, chuyển sang màu xanh nhạt hấp thụ khí n o ' KẾT LUẬN Bằng phương pháp khử Cu2+ lắng đọng ừên (2012 ) P S More, Y B Khollama, s B Deshpande, s K Date, N D Sali, s V Bhoraskar, s R Sainkar, R N Karekar, R c Aiyer Introduction o f y-AliOi/CiiiO material for H2 gas-sensing applications, Materials Letters, 58, 1020-1025 (2004) Dong Ick Son, Do Hyun Oh, Tae Whan Kim Structural and optical properties of Cn20 vật liệu AI2O3 phân tán môi trường kiềm chứa natri kaỉi tartạrate sử dụng tác nhân khử glucôzơ tổng họp vật liệu cẩu trúc xốp Cu20 AI2O3 Độ xốp cật liệu cấu trúc C1 O AI2 O3 lớn 135,381 m2 /g, hạt Cu 20 cố dạng hình cầu phân bố đồng - AI2 O3 xốp kích thước xấp xỉ 200 nm Với tính chất ừên vật liệu ứng dụng hấp thụ khí ăn mòn NOx, SO2 , HC1 môi trường ô nhiễm, dễ dàng trình sử dụng nanoparticles form ed on AI2O3 substrates using spin coating and thermal treatment, Physica E, 43,13-16 (2010) TÀI LIỆU THAM KHẢO w Chang, Y’ Slien, A Xie and w Tong Prepartìon of AỈ2O3 - Supported Nano-ClhO catalysts for the oxidative ừeatment o f industrial wastewater, Physical Chemistry of Nanoclusters and Nanomaterials, 83, 2308-2312 (2009) El-Shobaky, H G Mòkhtar, M., & El-Shobaky, G A Physicochemical surface and catalytic properties o f CnO-ZnO/Al2Oi system, Applied Catalysis A: General, 180,335-344 (1999) F Meshkini, M Taghizadeh & M Bahmani Investigating the effect o f metal oxide additives Saeed Saedy, Mohammad Haghighi, Mahsa Amkkhosrowa Hydrothermal synthesis and physicochemical characterization of CuỌ/ZnO/Al2Oỉ nanopowder Part I: Effect o f crystallization time, Particuology, 10, 729-736 Masoud Salavati-Niasari, Fatemeh Davar Synthesis o f copper and copper(I) oxide nanoparticles by thermal decomposition of a new precursor, Materials Letters, 63,441-443 (2009) Prakash, p Muralidharan, N Nallamuthu, M Venkateswarlu, N Satyanarayana Preparation and characterization o f nanocrystallite size cuprous oxide, Material Research Bulletin, 42, 1619-1624 (2007) Qingwei Zhu, Yihe Zhang, Fengshan Zhou, Fengzhu Lv, Zhengfang Ye, Feidi Fan, Paul K Chu Preparation and characterization of Cu20 — ZnO immobilized on diatomite for photocatalytic treatment o f red water produced from manufacturing o f TNT, Chemical Engineering Journal, 171 61-68 (2011) Liên hệ: Đoàn Thị Ngãi - Viện Hoá học - Vật liệu, Vỉện Khoa học Công nghệ Quân Số 17 Hoàng Sâm, Nghĩa Đô, cầu Giấy, Hà Nội E-mail: doanngail28@gmail.com Điện thoại: 0976742570 [...]... dụng vật liệu xúc tác quang hoá Cu2O cho xử lý môi trường nước thải sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ Vật liệu xúc tác được ứng dụng rất rộng rãi trong xử lý môi trường nước thải do hiệu quả cao, không độc hại như: Vật liệu xúc tác Cu2O được ứng dụng để xử lý 2,4,6-trinitrotoluen trong các nhà máy sản xuất thuốc nổ TNT [27] với hiệu suất xử lý nước đỏ lên đến 72,8% sau 5h chiếu đèn thủy ngân Cu2O được tác. .. xử lý metyl da cam đạt 77% hiệu xuất xử lý khi sử dụng đèn chiếu thuỷ ngân 500W, đạt 40% khi sử dụng năng lượng mặt trời Ngoài ra TiO 2 được sử dụng xúc tác quang hoá xử lý NG có chứa trong nước thải hiệu suất xử lý cao, giảm nồng độ NG từ 500 ppm xuống 1 ppm 1.2 Công nghệ sản xuất thuốc phóng và công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng 1.2.1 Tổng quan về thuốc phóng 1.2.1.1 Khái niệm Thuốc phóng. .. TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm về vật liệu xúc tác quang hoá 1.1.1 Vật liệu xúc tác quang hoá Vật liệu xúc tác quang trên cơ sở có hoạt tính xúc tác quang hoá với năng lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng có thể tham gia vào các giai đoạn trung gian của phản ứng hoá học làm thay đổi tốc độ phản ứng và được bảo toàn sau khi kết thúc Quá trình quang hoá xảy ra khi có xúc tác quang được chia thành 6 giai... trùng nước sinh hoạt và khử mùi không khí 20 Nhận xét chung: Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, em đã lựa chọn phương án nghiên cứu sau đây: 1 Tổng hợp vật liệu xúc tác quang Cu2O bằng phương pháp khử muối Cu2+ sử dụng tác nhân khử yếu glucôzơ trong môi trường kiềm có mặt muối natri kali tartarate 2 Đánh giá hiệu quả xúc tác quang của Cu2O trong công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc. .. máy sản xuất thuốc phóng 2 gốc chủ yếu là các quá trình cán khử nước, dẫn đến NG theo nước thải, thải ra ngoài môi trường Và do NG là hợp chất dễ bị bay hơi nên trong quá trình bảo ôn hay cắt đều có khí thoát ra 15 Bảng 1.4 Các chất thải phát sinh ở cơ sở sản xuất thuốc phóng 2 gốc TT 1 Nội dung Điều kiện kỹ thuật Chất thải Chuẩn bị - Thuốc phóng ẩm (50%) lấy từ Sự phân huỷ ở thuốc nguyên liệu kho phóng. .. ngoài sản phẩm cuối cùng không gây ô nhiễm mà trong quá trình xử lý các chất hữu cơ khác trong nước thải cũng bị oxy hoá Nước thải sau xử lý có chỉ số COD giảm đáng kể, chỉ số BOD gần như không còn, lượng oxy hoà tan trong nước sẽ tăng lên [10] Cùng với quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ, nước thải sau xử lý sẽ giảm đáng kể về độ màu, mùi và độ đục Phương pháp ozôn đã được nghiên cứu để xử lý TNR... phóng đã biến chất - Thuốc phóng thu hồi tạo ra NG, NO2, thải chứa Cent 2 Quy trình khử - Chu kỳ nạp: 20-30 kg thuốc - Nước nước phóng ẩm NG - Ép trục có gia nhiệt - Sự bay hơi NG - Nhiệt độ nước thải từ trục 90 - - Sự phân huỷ thuốc 100oC 3 tạo NG Quy trình keo - Keo hoá trong thiết bị gia nhiệt - Nước hoá 95oC NG - Ủ trong tủ ấm 80oC - Hơi nóng có chứa thải chứa - Xử lý và cán thuốc phóng thu hồi NG... chuyền công nghệ sản xuất thuốc phóng hai gốc 1.2.2.1 Sơ đồ công nghệ Dây chuyền công nghệ sản xuất thuốc phóng 2 gốc thuộc nhà máy Z192/Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng được thực hiện theo quy trình sau: 14 Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất thuốc phóng 2 gốc 1.2.2.2 Nguồn phát thải của dây chuyền sản xuất thuốc phóng hai gốc Hàm lượng NG trong thuốc phóng 2 gốc chiếm từ 25-50% Các nguồn phát thải trong dây... chất khi chịu tác động bởi xung nhiệt hay tia lửa từ bên ngoài thì cháy tạo lên một lượng khí lớn đẩy một vật thể đi Các vật thể được đẩy đi có thể là đầu đạn, tên lửa 1.2.1.2 Phân loại Thuốc phóng được phân loại theo các dạng sau: 8 - Theo dạng: Thuốc phóng rắn, thuốc phóng lỏng, thuốc phóng khí - Theo khí sinh ra: Thuốc phóng đen, thuốc phóng keo - Theo thành phần: Thuốc phóng đơn, thuốc phóng hỗn hợp... giả dung dịch nước thải nhà máy sản xuất thuốc phóng: Pha dung dịch từ thuốc phóng 2 gốc dạng lá Cân khoảng 0,5g thuốc phóng lá đã cắt nhỏ cho vào lọ pha dung dịch khô Thêm từ từ axeton và lắc kỹ cho đến khi thuốc phóng tan ra, dung dịch có màu vàng Lọc qua giấy lọc băng xanh, sau đó định mức 1 lít bằng nước cất đến vạch 2.3.2 Tiến trình xử lý nước thải chứa NG và Cent II Cân lượng xúc tác Cu2O bột cho ... dụng vật liệu xúc tác quang hoá Cu2O cho xử lý môi trường nước thải sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ Vật liệu xúc tác ứng dụng rộng rãi xử lý môi trường nước thải hiệu cao, không độc hại như: Vật liệu. .. chuyển hoá khác Cu2O với kích thước nhỏ dễ tổng hợp, giá thành hợp lý Vì em lựa chọn đề tài Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang hoá sở Cu2O ứng dụng xử lý nước thải sản xuất thuốc phóng ... chuyển hoá NG Cent II phương pháp xúc tác quang hoá sử dụng xúc tác Cu2O Đề xuất quy trình xử lý NG Cent II sở sản xuất thuốc phóng gốc Chương TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm vật liệu xúc tác quang hoá