Nghiên cứu tổng hợp xúc tác fe2o3 sio2 bằng phương pháp sol gel cho phản ứng oxi hoá hoàn toàn thuốc nhuộm hoạt tính

H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Trng i hc S PHM H NI Khoa húa hc *********** Bựi th ngỏt Nghiờn cu tng hp xỳc tỏc Fe2O3-SiO2 bng phng phỏp sol- gel cho phn ng oxy húa hon ton thuc nhum hot tớnh Khoỏ lun tt nghip i hc Chuyờn ngnh: Húa Cụng ngh mụi trng Ngi hng dn khoa hc Ts Trn th kim hoa H Ni - 2009 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip M U Bc vo k nguyờn mi, hũa nhp vi xu th ton cu húa, Vit Nam ó v ang tin hnh cụng cuc cụng nghip húa - hin i húa t nc Hu ht tt c cỏc ngnh cụng nghip, nụng nghip, xõy dng, dch v v du lchu phỏt trin mnh m v c chiu sõu ln chiu rng S phỏt trin ú mt mt gúp phn nõng cao cht lng cuc sng ca ngi nhng mt khỏc khụng ớt nhng nghnh ó thi mt lng ln cỏc cht gõy ụ nhim mụi trng, nh hng n sc khe ngi, chng hn nh: Luyn kim, húa cht, lc húa du, thuc tr sõuv ỏng chỳ ý l ngnh cụng nghip dt nhum Hin cụng nghip dt nhum l mt nhng ngnh sn xut quan trng chin lc phỏt trin kinh t - xó hi ca Vit nam Cụng nghip dt may, cụng nghip nhum mu khụng ch gúp phn tng t trng xut khu m cũn gii quyt cụng n vic lm cho mt lng ln lao ng Tuy nhiờn cựng vi li ớch kinh t thỡ mt trỏi ca nú l gõy ụ nhim mụi trng lng ln nc thi cha c x lý mt cỏch cú hiu qu Vỡ vy, x lý ụ nhim nc thi dt nhum l rt cn thit bo v mụi trng v cng chớnh l bo v cuc sng ca chỳng ta Hin cú rt nhiu phng phỏp x lý nc thi dt nhum , nhng cha cú phng phỏp no t hu hiu i vi tt c cỏc loi nc thi Phng phỏp keo t c ng dng nhiu v t khỏ phự hp x lý nc thi cha cỏc thuc nhum khú tan (hon nguyờn, phõn tỏn), nhng li khụng my hiu qu i vi nc thi cha thuc nhum hot tớnh Cỏc phng phỏp nh keo t, in húa, oxy húa chi phớ x lý cao Phng phỏp sinh hc t kộm hiu qu phõn hy cỏc thuc nhum bn vng (khú phõn hy sinh hc), hn na cỏc vi sinh vt s b cht bi hm lng kim loi nng cha nc thi SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip chn phng phỏp x lý cho phự hp cn phi chỳ ý n bn cht, nng , v lng nc thi nhum Xu hng mi hin nay, cỏc nh khoa hc trung nghiờn cu quỏ trỡnh oxy húa tiờn tin (Advanced Oxidation Processes AOPS) x lý nc thi dt nhum Quỏ trỡnh ny s dng cỏc tỏc nhõn oxy húa mnh nh hydropeoxit, ozon kt hp vi bc x UV, xỳc tỏc ng th hoc xỳc tỏc d th Vit Nam, nc thi l mt nhng mi quan tõm hng u ca ngnh dt, c bit l nc thi ca quỏ trỡnh dt nhum Theo s liu thng kờ ca Vinatex, hng nm ngnh dt nc ta thi mụi trng khong 24 30 triu m3 nc thi, ú ch cú khong 10% c x lý trc mụi trng T nhu cu thc tin, chỳng tụi ó tin hnh nghiờn cu tng hp xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 bng phng phỏp sol - gel cho quỏ trỡnh oxy húa hon ton thuc nhum hot tớnh Levafix Golden Yellow E- G (LGY 27) SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip CHNG 1: TNG QUAN TI LIU 1.1 Thuc nhum [1] Thuc nhum dựng ngnh dt l nhng hp cht hu c hp th mnh phn nht nh ca quang ph ỏnh sỏng nhỡn thy v cú kh nng nhum vt liu dt nhng iu kin nht nh Ngoi ra, cỏc hp cht hu c cú mu cũn phi ỏp ng cỏc yờu cu khỏc nh cú bn mu, khụng c hi mụi trng tng hp v s dng, ỏp dng d dng, cú giỏ thnh chp nhn c.Cú hai loi thuc nhum thiờn nhiờn v tng hp, nhng hin hu nh ch s dng thuc nhum tng hp Thuc nhum tng hp: c tng hp ln u tiờn vo nm 1856 t nhng hp cht hu c gi l sn phm trung gian 1.2 Phõn loi thuc nhum Thuc nhum bao gm nhiu loi cú cu trỳc khỏc v c phõn loi mt cỏch cú h thng Trong ú cht mu c phõn chia theo hai cỏch, phõn loi theo c tớnh ỏp dng v theo cu trỳc húa hc 1.2.1 Phõn loi theo cu trỳc húa hc Bao gm nhiu cht húa hc mang mu phõn t thuc nhum, ch yu l cú mu azo vúi mt hay nhiu nhúm azo (-N=N-) v cỏc mu stiben, tiazol, antraquinen v idigoit, qui - acridon, quinophtalon, aminoaxeton v hydroxi - xeton, phtaloxiamin, phomazan, xianin, nitro v nitrozo, iphenyl metan v triaryl metan, xanten 1.2.2 Theo c tớnh ỏp dng + Thuc nhum axit: thuc nhum axit l thuc nhum anion tan dc trng bi kh nng t nhum vi s si protein.Thuc nhum axit u mu v phc kim loi 1: thụng thng nhum len dung dch cú tớnh axit mnh, thuc nhum v phc kim loi 1: nhum mụi trng axit yu SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip + Thuc nhum baz: Cỏc thuc nhum baz truyn thng trc õy dựng nhum t tm v bụng cm mu bng Tannim, cũn cỏc thuc nhum baz bin tớnh (phn t ca chỳng thng c c trng bi mt in tớch dng khụng nh v nờn c gi l thuc nhum cation, dựng nhum ch yu l si acrylic + Thuc nhum phõn tỏn: Thuc nhum phõn tỏn cú ỏi lc vi mt hay nhiu loi x si vi tng hp k nc Thuc nhum phõn tỏn cú kh nng hũa tan rt thp nc nhng cú th hũa tan ti mt mc no y dung dch cht hot ng b mt nhit quy nh + Thuc nhum trc tip: Thuc nhum trc tip l thuc nhum anion cú kh nng t nhum i vi si xenlulo Trong mi mu ca thuc nhum trc tip cú ớt nht 70% cu trỳc azo khụng kim loi húa + Thuc nhum hon nguyờn: Thuc nhum hon nguyờn l cht mu khụng tan nc cha hai hay nhiu nhúm xeton ( >C = O) Khong 80% thuc nhum hon nguyờn thuc lp húa hc antraquinol + Thuc nhum hot tớnh (TNHT): Thuc nhum hot tớnh l thuc nhum anion tan cú kh nng phn ng húa hc vi si nhng iu kin ỏp dng nht nh, to thnh liờn kt cng húa tr vi si c im cu to cu thuc nhum l cú mt hay nhiu nhúm hot tớnh khỏc Cú mt s nhúm hot tớnh quan trng nh: vinylsunfon, halotiazin (VD: monoclotriazin) halopirimidin (VD:difloclopiirrimidin) Ngoi tr cỏc nhúm mang mu antraquinon, dioxazin,phtaloxianin cú mu xanh - xanh lỏ cõy thỡ tt c cỏc mu cũn li cú trờn 95% thuc nhum azo cỏc cu trỳc hot tớnh [- N = N -] SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip LGY Hỡnh 1: Cụng thc húa hc ca thuc nhum hot tớnh LGY 27 Thuc nhum LGY 27, mu vng, l thuc nhum hot tớnh co tờn thng mi l: Levafix Golden Yellow E- G, thng kớ hiu : LGY 27, cú gc mang mu azo (- N = N -), nhúm hot tớnh : icloquinoxalin, cú cụng thc cu to nh trờn (hỡnh 1) 1.3 S ụ nhim mụi trng nc thuc nhum Vn ụ nhim mụi trng ch yu cụng ngh dt nhum l ụ nhim nc thi, s ụ nhim mụi trng khụng ch thuc nhum m bao gm rt nhiu cỏc cht ph da ca cỏc quỏ trỡnh ph tr khỏc: mui, cht hot ng b mt, axit, baz[4] SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Mt s hỡnh nh ụ nhim mụi trng thuc nhum gõy ra: Hỡnh 2: Nc thi t xó Dng Ni, H ụng nhum sụng La Khờ (nhỏnh ca sụng Nhu) - trớch t bỏo Tin Phong : sụng xanh thnh sụng cht Hỡnh 3: Nc thi cụng ty TNHH may mc v git ty Bn Nghộ SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Hỡnh 4: Nc thi t lng ngh dt nhum ven ụ Hỡnh 5: Nc sụng Si Gũn on Bỡnh Triu b phõn chia thnh hai mu rừ rt ụ nhim Cú hai ng thuc nhum i vo mụi trng thụng qua nc thi, t cỏc nh mỏy sn xut, iu ch thuc nhum v t ni tiờu th thuc nhum ú ngnh dt l ch yu Trong sn xut thuc nhum, cỏc nh mỏy sn xut u phi tuõn th cỏc quy nh nghiờm ngt ca hip hi v an ton sn xut v s dng Cỏc sn phm bỏn kốm theo phiu s liu an ton ú cụng b cỏc thụng s quy nh phự hp vi tiờu chun quc t Song hin thuc nhum nc ta nhp t cỏc ngun khỏc v vỡ li ớch kinh t m nhiu nh sn xut ó bt chp tt c sn xut cỏc loi thuc nhum kộm cht lng, ngi tiờu dựng li ch cn giỏ r, tin dng m khụng quan tõm n cỏc ri ro cú th xy Chớnh vỡ vy ny sinh cỏc mi nguy hi nh hng n mụi trng sinh thỏi SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Cỏc nh nghiờn cu cho bit, i vi i a s thuc nhum c phộp sn xut thỡ cú tớnh c thp, chỳng s khụng gõy hiu ng cú hi nu nng nc thi ca chỳng di gii hn nhỡn thy c Tuy nhiờn nu nng cao hn s gõy hi Mt s thuc nhum Baz cng nh thuc nhum diazo cú c hi cao cú th gõy ung th, gõy d ng, t bin genThuc nhum cú th gõy kớch thớch hay viờm da, viờm mt c bit mt s TNHT tip xỳc trc tip vi da hoc hớt vo gõy d ng da, gõy khú th cú th dn n hen suyn Thuc nhum cng cú th l cht c i vi mt s loi thy hi sn Mu ca nc thi quỏ m s gõy cn tr s hp th oxy v cỏc bc x mt tri gõy bt li cho s hụ hp v sinh trng ca qun th vi sinh cng nh cỏc loi thy hi sn khỏc, lm nh hng xu n kh nng phõn gii ca vi sinh i vi cỏc hp cht hu c nc thi Ngoi mu ca nc thi cũn tỏc ng n cm quan ca cng ng dõn c Cỏc mu xanh, xanh lỏ cõy hay mu nõu cú th c ngi chp nhn vỡ ú l mu t nhiờn; cũn cỏc mu nh hay tớa, mu vng khụng t nhiờn thng c quan tõm nhiu nht v khú c ngi chp nhn Vỡ vy vic x lý thuc nhum khụng ch l x lý tớnh c hi ca nú m cũn l loi b mu sc khụng gõy cm giỏc khụng an ton i vi ngi s dng, hoc tip xỳc vi dũng nc thi cú cha thuc nhum 1.4 Cỏc phng phỏp x lý ụ nhim nc thi dt nhum Theo tiờu chun nc thi cụng nghip hin nay, yờu cu v ch s COD rt thp v riờng i vi tng cht hu c li cú nhng yờu cu riờng x lý nc thi cụng nghip núi chung v nc thi dt nhum núi riờng ngi ta s dng rt nhiu phng phỏp SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip 1.4.1 Phng phỏp x lý sinh hc C s ca phng phỏp ny l s dng vi sinh vt, nm, to phõn hy cỏc hp cht hu c nc thi õy l phng phỏp rt thụng dng v lõu i, phng phỏp ny ch cú hiu qu nng cỏc cht hu c thp (khong vi chc n vi trm mg/l) v cú kh nng phõn hy sinh hc 1.4.2 Phng phỏp keo t C s ca phng phỏp ny l s dng cỏc cht gõy keo t cỏc cht ụ nhim Cỏc cht keo t thng dựng l cỏc mui hoc hn hp cỏc mui (Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3 ), phng phỏp ny n gin c dựng nhiu x lý s b ụ nhim nc thi nhum cỏc phõn t thuc nhum ln v d b keo t Cỏc cht hu c khụng b keo t s cũn li nc thi v phi dựng cỏc phng phỏp khỏc x lý Hn ch ca phng phỏp ny l sinh mt lng bựn ln 1.4.3 Phng phỏp hp ph S dng võt liu hp ph cỏc cht ụ nhim, thụng dng l than bựn, than hot tớnh Phng phỏp ny ch yu dựng lm sch nc ngm hoc cỏc ngun nc ch cha mt lng rt ớt cỏc cht hu c.[5] 1.4.4 Cỏc phng phỏp oxy húa húa hc + Phng phỏp in húa : S dng phng phỏp oxy húa in húa hoc oxy húa quang in hoỏ x lý ụ nhim nc thi cụng nghip Quỏ trỡnh ny xy iu kin rt kht khe, giỏ thnh cao, tớnh kh thi thp + Phng phỏp oxy húa tiờn tin: (Advanced oxidation processes AOPS) Mc ớch ca quỏ trỡnh oxy húa húa hc l vụ c húa cỏc cht hu c c hi thnh ioxit cacbon (CO2) v nc hoc oxy húa mt phn chuyn thnh cỏc cht ớt c hi hn [4,6,7] SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip CHNG : KT QU V THO LUN 3.1.c trng cu trỳc ca xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Mu Fe2O3 - SiO2 sau tng hp c trng bng mt s k thut: nhiu x tia X (XRD), hin vi in t quột (SEM), ph tỏn x nng lng tia X (EDS)chỳng tụi ó thu c mt s kt qu sau : 3.1.1 Ph nhiu x tia X xỏc nh cu trỳc ca xỳc tỏc tng hp, chỳng tụi ó o ph XRD (hỡnh 13) ca mu Fe2O3 - SiO2 (5% Fe2O3) Hỡnh 13: Ph XRD ca mu xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Kt qu cho thy ch cú mt pic rng gúc = 15ữ 30 0, c trng cho cu trỳc vụ nh hỡnh ca SiO2 Trờn ph XRD khụng cú cỏc pic c trng cho oxit st, thm hm lng oxit st l 5% iu ny cho thy k thut SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip XRD khụng nhy phỏt hin mt lng nh oxit st bi vỡ ng nn ca ph XRD ca SiO2 vụ nh hỡnh quỏ cao 3.1.2 Ph tỏn x nng lng tia X Hm lng st v trng thỏi st mu xỳc tỏc tng hp c c trng bi ph tỏn x nng lng tia X (EDS) Bng phõn tớch thnh phn nguyờn t ca ph EDS (bng 1) cho thy cỏc nguyờn t O, Si, Fe cú t l theo lng l 58,69%; 38,63%; 2,70% v t l nguyờn t tng ng l 72,05%; 27,00%; 0,95% Bng 1: Phõn tớch thnh phn nguyờn t ca ph EDS ca xỳc tỏc Nguyờn t % lng %nguyờn t OK 58.69 72.05 Si K 38.61 27.00 Fe K 2.70 0.95 Kết 100.00 Hỡnh 14: Ph EDS ca xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Ph EDS (hỡnh 14) cho bit s cú mt ca cỏc nguyờn t mu, cỏc pic c trng cho nguyờn t st cng thp v tự khụng sc nột hm lng ca st nh v phõn tỏn rt cao 3.1.3 Hin vi in t quột.(SEM) cú thụng tin v kớch thc v hỡnh dng mu Fe2O3 - SiO2 c chp nh hin vi in t quột (SEM) Hỡnh 15: nh SEM ca mu Fe2O3 - SiO2 nh SEM cho thy mu xỳc tỏc tng hp cú kớch thc ht khỏ ng u xp x 30nm 3.2 ỏnh giỏ hot tớnh oxy húa xỳc tỏc Phn ng oxy húa thuc nhum hot ng LGY 27 trờn xỳc tỏc Fe2O3SiO2 (1g/l) thc hin 50oC v tỏc nhõn oxy húa hydropeoxit Sn phm c ly theo thi gian v xỏc nh mt quang D ti bc súng max = 437nm chuyn húa LGY 27 a bng SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Bng 2: chuyn húa LGY 27 trờn xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Lng Thi gian xỳc tỏc 1h 2h 3h 4h 5h g/l 3,87 5,43 5,94 6,46 9,43 g/l 4,39 15,68 45,94 72,38 84,50 6h 94,98 Hỡnh 16: chuyn húa LGY 27 theo thi gian phn ng 50 oC [a]: Fe2O3 - SiO2 (5%Fe2O3, 1g/l) [b]: khụng xỳc tỏc Khi khụng cú xỳc tỏc chuyn húa LGY 27 thp ch t 9,3% sau 5h phn ng Di tỏc dng ca tỏc nhõn oxi húa mnh H2O2 v nhit , s phõn hy ca thuc nhum LGY 27 rt kộm S cú mt ca xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 (1g/l) ó lm tng chuyn húa sau 5h t 84,5% v sau 6h t 95% Nh vy, vi lng xỳc tỏc nh ó lm tng chuyn húa xp x 10 ln Trong quỏ trỡnh phn ng, mu ca thuc nhum cng nht dn theo thi gian v bin mt sau 5h Kt qu ny cho thy s cú mt ca Fe mu tng hp úng vai trũ l tõm hot tớnh xỳc tỏc oxi húa V phn ng xy theo c ch ca quỏ trỡnh Fenton d th lm rừ s thay i phõn t v cu trỳc c trng ca thuc nhum hot tớnh LGY 27 quỏ trỡnh oxi húa Cỏc mu sn phm c o hp th UV- VIS theo thi gian phn ng SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Hỡnh 17: Ph UV-Vis ca LGY 27 v sn phm phn ng T ph UV-Vis (hỡnh 17) nhn thy trc phn ng ph UV-Vis ca LGY nc c c trng bi mt di band chớnh vựng nhỡn thy v t hp th cc i ti bc súng max = 437nm v hai di band vựng t ngoi 320nm, 265nm Di band cú cng mnh ti 437nm l s chuyn dch in t t n ca nhúm azo -N=N- [14] Cỏc di band c quan sỏt 320nm v 265nm c trng cho s dch chuyn t ca liờn kt ụi vũng thm [13] Pic bc súng 207nm c trng cho nhúm >C=O phõn t thuc nhum S mt mu ca thuc nhum theo thi gian phn ng l liờn kt azo b b góy v cng pic 437nm gim Cng pic c trng cho vũng thm (320nm, 265nm) cng gim ng thi xut hin cỏc vai nh 254nm, 228nm v dn bin mt theo thi gian phn ng iu ny chng t quỏ trỡnh oxy húa, cỏc vũng thm b phỏ v v hỡnh thnh cỏc cht trung gian kộm bn Sau 5h phn ng, mu thuc nhum ó bin mt v cu trỳc SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip vũng thm cng b phỏ hy hon ton Trong dung dch ch cũn mt lng rt nh cỏc axit cacboxylic hay cỏc hydrocacbon ni ụi mch thng (215nm) Kh nng vụ c húa thuc nhum LGY 27 trờn xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 vi tỏc nhõn oxy húa H2O2 c th hin bng ch s COD Sau 6h phn ng ch s COD gim xp x 90% Nh vy xỳc tỏc nano Fe2O3 - SiO2 l xỳc tỏc cú kh nng oxy húa sõu thuc nhum hot tớnh ỏnh giỏ bn ca xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 chỳng tụi ó xỏc nh lng st tan dung dch bng phng phỏp hp th nguyờn t (AAS) Kt qu phõn tớch AAS cho thy sau 6h phn ng lng st tan xp x 0,5mg/l Theo ph EDS lng st mu tng hp l 27mg Fe/ 1g xỳc tỏc, vi hm lng xỳc tỏc l 1g/l dung dch phn ng thỡ lng st tan khụng ỏng k (1,8%) Nh vy cú th ỏnh giỏ s b xỳc tỏc nano Fe2O3 SiO2 tng hp theo phng phỏp sol-gel tng i bn v cú kh nng dựng li nhiu ln SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip KT LUN ó tng hp thnh cụng oxit hn hp Fe2O3 - SiO2 cú kớch thc nano (30nm) bng phng phỏp sol-gel t cỏc tin cht TEOS v FeCl3 Mu Fe2O3 - SiO2 c c trng cu trỳc, thnh phn nguyờn t, kớch thc ht bng ph nhiu x tia X (XRD), ph tỏn x nng lng tia X (EDS) v hin vi in t quột (SEM) ỏnh giỏ hot tớnh xỳc tỏc oxy húa ca Fe2O3 - SiO2 phn ng oxy húa thuc nhum hot tớnh LGY 27, kt qu cho thy 50oC sau 6h chuyn húa LGY t 95% Mu thuc nhum mt v ton b vũng thm ó b phỏ, mc vụ c húa t xp x 90% (theo ch s COD) Lng st tan phn ng khụng ỏng k (1,8%), xỳc tỏc nano Fe2O3 - SiO2 tng hp theo phng phỏp sol-gel tng i bn, cú kh nng dựng li c nhiu ln SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip TI LIU THAM khảo Cao Hu Trng, Nguyn Th Lnh Húa hc thuc nhum 2004 i hc Bỏch Khoa H Ni Trn Vn Nhõn, Ngụ Th Nga Giỏo trỡnh cụng ngh x lý nc thi 1999 NXB KH & KT H Ni Trn Mnh Trớ, Trn Mnh Trung Cỏc quỏ trỡnh oxy húa nõng cao x lý nc v nc thi 2006 NXB KH KT H Ni Fan Lee Reactivive dyes and the probem of effluent Technical Features Ata fournal Feb/mark 1997 61-64 G.M.Walker, L.R.Weatherley COD Remeval from textile industry effluent: Pilot plant studenties Chemical Engineering fournal 84 (2001) 125-131 D.Duprer, F.Delanoe, J.barbier JR, P.Isnard, G.Blanchard Catalytic Oxidation of organic compounds in aqueous media Catalysis today 29.(1996) 317-322 Roberto Andreozzi, Vincenzo Capiro; Amedeo Insola, Raffacle Marotta Advanced oxidation processes (APOs) for water purification and Recovery Catalysis Today 53 (1999) 51-59 Jiefang Zhu, Wei Zheng, Bin He, Jinlong Zhang, Masakazu Anpo Characterization of Fe - TiO2 photo catalysts synthesized by hydrothermal methol and their photo catalytic Reactivity for photo degradation of XRG dye diluted in water Journal of Molecular catalysis A: chemical 216 (2004) 35-43 M Rodriguez, N Ben Abderrazik, S Contreras, E Chamarrd, J Gimenez, S Esplugas Iron (III) photoxidation of organic compounds in aqueous solution Applied catalysis B: Envirenmental 37 (2002) 131-137 10 J.CLon and S.S Lee Chemical oxidation of BTX using Fentons Reagent Hazardous waste and Hazardous material Volume 12, number 2, 1995 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip 11 Gabriele Centi, Singlinda Perathoner Teresa Torre, Maria Grazia Verduna Catalytic Wet oxidation with H2O2 of carboxylic acids on homogeneous and heterogenous Fenten - typy catalysts Catalysis today 55 (2000) 61- 69 12 L.F Liotta, M Gruttadauria, G Dicarlo G perrini V Librando Heterogeneous catalytic degradation of phenolic substrates: Catalysts activity Journal of hazardous material 162 (2009) 588-606 13 Huizhang, Jianhua Zhang, Chunyang Zhang, Fang Lin, Daobin Zhang Degradation of C.I acid orange by the advanced Fenton process in combi-nation with ulncaronic irradiation Ultrasonics Sono chemistry 16 (2009) 325- 330 14 Jiyun Feng, Xijiun Hu, Polock Yue Novel bentonite clay- based Fe nanocomposite as a heterogeneous catalyst for photo - Fenton discoloration and Mineralization of orange II Environ Sci Techol 2004, 38, 269-275 15 Ju He, Wanhong Ma, Jianjun He, Jincai Zhao,Jimmy C Yn.Photo oxidation of azo dye in aqueous dispersions Envionmental 39 (2002) 211-220 16 Jerry A Mielczarski, Gonzalo Menten Atenas,Ela Mielczarski Role of ion surface oxidation Layers in decomposition of azo - dye water pollutants in weak acidic solutions 17 Brian L Cushing, Vladimir L Kolesnichenko, and Charles J Oconnor Recent advanced in the liquid-phas syntheses of Inoranganic Nanoparticles Chem Rev, 2004, 104(9) 3893-3946 18 R.Ratnasamy and R Rumar Ferrisilicat analogs of Zeolites Vol.9, No.4, 10 june 1991 19 Zheng- lin Lu, Ekkehard Lindner and Hermann A Mayer Application of sol - gel - processed Interphase catalysts Chem Rev 2002 102 (10) 3543-3578 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip LI CM N Tụi xin chõn thnh cm n s dy d tn tỡnh ca cỏc thy cụ Trng i hc s phm H Ni II, c bit l cỏc thy cụ khoa Húa Hc ca trng Khúa lun tt nghip ny c thc hin ti phũng Húa Lý B Mt, Vin Húa Hc, Vin Húa Hc v Cụng Ngh Vit Nam Trong thi gian lm khúa lun tt nghip, tụi ó nhn c s ch bo v giỳp v kin thc cng nh k thut thc nghim ca cỏc cỏn b nghiờn cu Vin Nh s hng dn nhit tỡnh v hiu qu ú m tụi ó hon thnh khúa lun tt nghip mt khong thi gian tng i eo hp.Do ú, tụi xin by t lũng cm n sõu sc n tin s Trn Th Kim Hoa cựng cỏc cỏn b nghiờn cu ca phũng Húa Lý B Mt, Vin Húa Hc, Vin Húa Hc v Cụng Ngh Vit Nam v s quan tõm chu ỏo i vi tụi bui u s nghiờn cu Cui cựng, tụi xin by t lũng bit n sõu sc n gia ỡnh, bn bố ó ng viờn, giỳp tụi nhng nm thỏng hc H Ni, ngy 15 thỏng 05 nm 2009 Sinh viờn Bựi Th Ngỏt SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip LI CAM OAN Tụi xin cam oan ti nghiờn cu ca tụi: Nghiờn cu tng hp xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 bng phng phỏp sol - gel cho phn ng oxy húa hon ton thuc nhum hot tớnh Levafix Golden Yellow E - G (LGY 27) khụng trựng vi bt k ti nghiờn cu no ca cỏc sinh viờn trng i hc khỏc Nu sai tụi xin chu hon ton trỏch nhim H ni, ngy 15 thỏng 05 nm 2009 Sinh viờn Bựi Th Ngỏt SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Danh mc hỡnh v-s , bng Hỡnh 1: Cụng thc húa hc ca thuc nhum hot tớnh LGY 27 Hỡnh 2: Nc thi t xó Dng Ni, H ụng nhum sụng La Khờ (nhỏnh ca sụng Nhu) - trớch t bỏo Tin Phong : sụng xanh thnh sụng cht Hỡnh 3: Nc thi cụng ty TNHH may mc v git ty BN NGHẫ Hỡnh 4: Nc thi t lng ngh dt nhum ven ụ Hỡnh 5: Nc sụng Si Gũn on Bỡnh Triu b phõn chia thnh hai mu rừ rt ụ nhim Hỡnh 6: S d tng hp oxit bng phng phỏp sol - gel Hỡnh 7: S hỡnh thnh cu trỳc dimmer, 2-D, 3-D Hỡnh 8: nh hng ca pH n cu hỡnh ht gel Hỡnh 9: S tng hp xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Hỡnh 10a: Mỏy nhiu x Rnghen Hỡnh 10b: S tia ti v tia phn x trờn tia ti Hỡnh 11 : Bc chuyn nng lng ca cỏc electron Hỡnh 12 : S phn ng oxy húa pha lng Hỡnh 13: Ph XRD ca mu xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Hỡnh 14: Ph EDS ca xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Hỡnh 15: nh SEM ca mu Fe2O3 - SiO2 Hỡnh 16: chuyn húa LGY 27 theo thi gian phn ng 50oC Hỡnh 17: Ph UV-Vis ca LGY 27 v sn phm phn ng Bng 1: Phõn tớch thnh phn nguyờn t ca ph EDS ca xỳc tỏc Bng 2: chuyn húa LGY 27 trờn xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Danh mc cỏc ch vit tt, kớ hiu COD: Chemical Oxidation Demand TEOS: Tetra ethyl octosilicat {Si(C2H5O)4} TNHT: Thuc nhum hot tớnh UV - VIS: Ultra violet - visible (ph kớch thớch ht nhõn) SEM: Scanning Electron Mcroscope (Hin vi in t quột) EDS: Energy Dispersive Spectroscopy (tỏn x nng lng tia X) XRD: X - ray Diffraction (nhiu x tia X) LGY 27: Levafix Golden Yellow E- G CWAO: Catalytic Wet Air Oxidatio (Xỳc tỏc oxy húa dựng tỏc nhõn oxy khụng khớ) AOPs: Advanced Oxidation Processes AOPS (phng phỏp oxy húa tiờn tin) AAS: Atomic Absorption Spectrophotometric (Phng phỏp hp th nguyờn t) SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip Mc lc Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục hình vẽ-sơ đồ, bảng Danh mục chữ viết tắt, kí hiệu M U CHNG 1: TNG QUAN TI LIU 1.1 Thuc nhum [1] 1.2 Phõn loi thuc nhum 1.2.1 Theo cu trỳc húa hc 1.2.2 Theo c tớnh ỏp dng 1.3 S ụ nhim mụi trng nc thuc nhum 1.4 Cỏc phng phỏp x lý ụ nhim nc thi dt nhum 1.4.1 Phng phỏp x lý sinh hc 1.4.2 Phng phỏp keo t 1.4.3 Phng phỏp hp ph 1.4.4 Cỏc phng phỏp oxy húa húa hc 1.5 Oxy húa tiờn tin AOPs 10 1.5.1 Oxy húa quang húa 10 1.5.2 Oxy húa xỳc tỏc ng th 11 1.5.3 Oxy húa xỳc tỏc d th [12] 12 1.6 Phng phỏp sol - gel 13 1.6.1 Húa hc sol - gel14 1.6.2 S hỡnh thnh liờn kt st - silicat [18] 18 CHNG 2: CC PHNG PHP THC NGHIM 19 2.1 Tng hp xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 bng phng phỏp sol - gel 19 2.2 Cỏc phng phỏp c trng xỳc tỏc 21 2.2.1 Phng phỏp nhiu x tia X (X - ray Diffraction: XRD) 21 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip 2.2.2 Phng phỏp ph tỏn x nng lng tia X (EDS) 23 2.2.3.Phng phỏp kớnh hin vi in t quột (SEM) 23 2.3 Cỏc phng phỏp nghiờn cu hot tớnh xỳc tỏc 24 2.3.1 Phng phỏp ph kớch thớch electron (Ultra violet - visible: UV - Vis) 24 2.3.2 Phng phỏp COD (Chemical Oxidation Demand) 26 2.3.3 Phng phỏp xỏc nh hot tớnh xỳc tỏc 28 CHNG : KT QU V THO LUN 29 3.1.c trng cu trỳc ca xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 29 3.1.1 Ph nhiu x tia X.29 3.1.2 Ph tỏn x nng lng tia X..30 3.1.3 Hin vi in t quột (SEM)31 3.2 ỏnh giỏ hot tớnh xỳc tỏc 31 KT LUN.35 Tài liệu tham khảo .36 SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa [...]... chủ yếu là xúc tác sắt trên các chất mang khác nhau: Al2O3, polymer, khoáng sét, SiO2, TiO2 hoặc hệ xúc tác Cu-Fe, Al-Cu, Fe/ZSM-5…[14,16] SV : Bùi Thị Ngát Lớp : K31A- Hóa ĐH Sƣ phạm Hà Nội 2 Khóa luận Tốt nghiệp Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu tổng hợp xúc tác oxy hóa Fe2O3 - SiO2 bằng phƣơng pháp sol - gel cho phản ứng oxy hóa hoàn toàn thuốc nhuộm hoạt tính với tác nhân là hydroperoxit 1.6... khả năng của xúc tác Fe2O3 - SiO2 trong phản ứng oxy hóa hoàn toàn thuốc nhuộm hoạt tính Levafix Golden Yellow E- G, kí hiệu : LGY 27 Tác nhân oxy hóa là H2O2, với các điề kiện phản ứng nhƣ sau : - Nhiệt độ phản ứng : 500C - Áp suất khí quyển: 1atm - 100ml LGY 27 (0,1 g/l) - 0,2 ml H2O2 (30%, d = 1,11g/l) - Xúc tác : Fe2O3 - SiO2 (5 %Fe2O3, 1g/l) - Thời gian phản ứng : khoảng 5h - 6h Phản ứng oxy hóa... phản ứng chỉ số COD giảm xấp xỉ 90% Nhƣ vậy xúc tác nano Fe2O3 - SiO2 là xúc tác có khả năng oxy hóa sâu thuốc nhuộm hoạt tính Để đánh giá độ bền của xúc tác Fe2O3 - SiO2 chúng tôi đã xác định lƣợng sắt tan ra trong dung dịch bằng phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử (AAS) Kết quả phân tích AAS cho thấy sau 6h phản ứng lƣợng sắt tan ra xấp xỉ 0,5mg/l Theo phổ EDS lƣợng sắt trong mẫu tổng hợp là 27mg Fe/ 1g xúc. .. Fe2O3 - SiO2 đƣợc chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 15: Ảnh SEM của mẫu Fe2O3 - SiO2 Ảnh SEM cho thấy mẫu xúc tác tổng hợp có kích thƣớc hạt khá đồng đều xấp xỉ 30nm 3.2 Đánh giá hoạt tính oxy hóa xúc tác Phản ứng oxy hóa thuốc nhuộm hoạt động LGY 27 trên xúc tác Fe2O 3SiO2 (1g/l) thực hiện ở 50oC và tác nhân oxy hóa hydropeoxit Sản phẩm đƣợc lấy theo thời gian và xác định mật độ quang D tại bƣớc... xúc tác Fe2O3 - SiO2 Lƣợng Thời gian xúc tác 1h 2h 3h 4h 5h 0 g/l 3,87 5,43 5,94 6,46 9,43 1 g/l 4,39 15,68 45,94 72,38 84,50 6h 94,98 Hình 16: Độ chuyển hóa LGY 27 theo thời gian phản ứng ở 50 oC [a]: Fe2O3 - SiO2 (5 %Fe2O3, 1g/l) [b]: không xúc tác Khi không có xúc tác độ chuyển hóa LGY 27 thấp chỉ đạt 9,3% sau 5h phản ứng Dƣới tác dụng của tác nhân oxi hóa mạnh H2O2 và nhiệt độ, sự phân hủy của thuốc. .. Hình 12 : Sơ đồ phản ứng oxy hóa pha lỏng SV : Bùi Thị Ngát Lớp : K31A- Hóa ĐH Sƣ phạm Hà Nội 2 Khóa luận Tốt nghiệp Quá trình tiến hành phản ứng : - Cho 100 ml thuốc nhuộm LGY 27 vào hệ thống phả ứng , sau đó cho thêm xúc tác Fe2O3 - SiO2 , gia nhiệt đến 500C, và tiếp tục cho thêm 0,2 ml H2O2 Sản phẩm sau phản ứng lấy theo thời gian đƣợc lọc tách xúc tác và đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp so quang trên... xúc tác, với hàm lƣợng xúc tác là 1g/l trong dung dịch phản ứng thì lƣợng sắt tan ra không đáng kể (1,8%) Nhƣ vậy có thể đánh giá sơ bộ xúc tác nano Fe2O3 SiO2 tổng hợp theo phƣơng pháp sol- gel tƣơng đối bền và có khả năng dùng lại nhiều lần SV : Bùi Thị Ngát Lớp : K31A- Hóa ĐH Sƣ phạm Hà Nội 2 Khóa luận Tốt nghiệp KẾT LUẬN 1 Đã tổng hợp thành công oxit hỗn hợp Fe2O3 - SiO2 có kích thƣớc nano (30nm) bằng. .. phƣơng pháp sol- gel từ các tiền chất TEOS và FeCl3 2 Mẫu Fe2O3 - SiO2 đƣợc đặc trƣng cấu trúc, thành phần nguyên tố, kích thƣớc hạt bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDS) và hiển vi điện tử quét (SEM) 3 Đánh giá hoạt tính xúc tác oxy hóa của Fe2O3 - SiO2 trong phản ứng oxy hóa thuốc nhuộm hoạt tính LGY 27, kết quả cho thấy ở 50oC sau 6h độ chuyển hóa LGY đạt 95% Màu thuốc nhuộm. .. thuốc nhuộm LGY 27 vẫn rất kém Sự có mặt của xúc tác Fe2O3 - SiO2 (1g/l) đã làm tăng độ chuyển hóa sau 5h đạt 84,5% và sau 6h đạt 95% Nhƣ vậy, với lƣợng xúc tác nhỏ đã làm tăng độ chuyển hóa xấp xỉ 10 lần Trong quá trình phản ứng, màu của thuốc nhuộm cũng nhạt dần theo thời gian và biến mất sau 5h Kết quả này cho thấy sự có mặt của Fe trong mẫu tổng hợp đóng vai trò là tâm hoạt tính xúc tác oxi hóa Và phản. .. trúc của xúc tác Fe2O3 - SiO2 Mẫu Fe2O3 - SiO2 sau khi tổng hợp đặc trƣng bằng một số kỹ thuật: nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDS)…chúng tôi đã thu đƣợc một số kết quả sau : 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X Để xác định cấu trúc của xúc tác tổng hợp, chúng tôi đã đo phổ XRD (hình 13) của mẫu Fe2O3 - SiO2 (5% Fe2O3) Hình 13: Phổ XRD của mẫu xúc tác Fe2O3 - SiO2 Kết ... liờn kt Si-O-Fe-O-Si-O SV : Bựi Th Ngỏt Lp : K31A- Húa H S phm H Ni Khúa lun Tt nghip CHNG 2: CC PHNG PHP THC NGHIM 2.1 Tng hp xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 bng phng phỏp sol - gel * Húa cht: - Ngun silic:... mu Fe2O3 - SiO2 (5% Fe2O3) Hỡnh 13: Ph XRD ca mu xỳc tỏc Fe2O3 - SiO2 Kt qu cho thy ch cú mt pic rng gúc = 15ữ 30 0, c trng cho cu trỳc vụ nh hỡnh ca SiO2 Trờn ph XRD khụng cú cỏc pic c trng cho. .. silicat [Fe(OSi(OH)3)n(H2O)6-n]3-n cú th ngng t (tỏch H2O) vi nhúm silanol khỏc to cu trỳc dang sau: Si(OH)3 O (HO)3Si-O-Fe-O-Si(OH)2-O-Si(OH)3 O Si(OH)3 õy liờn kt Si-O-Si cng c hỡnh thnh tng