Xác định một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang của sản phẩm thương mại FN2 chứa TiO2

Ô nhiễm môi trường hiện nay ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung đang có diễn biến hết sức phức tạp. Sự ô nhiễm ngày càng trầm trọng và diễn ra trên diện rộng đe doạ đến sự tồn tại và phát triển bền vững. Việc xử lý ô nhiễm môi trường là vấn đề mang tính cấp thiết, đòi hỏi có sự quan tâm, đầu tư và nghiên cứu sâu rộng hơn nữa để tìm ra các giải pháp nhằm hạn chế và giảm thiểu tác nhân gây ô nhiễm đồng thời tìm ra các phương pháp xử lý các chất làm ô nhiễm môi trường. Sử dụng quang xúc tác bán dẫn là một trong nhiều kĩ thuật hứa hẹn cung cấp năng lượng sạch và phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững. Đặc điểm của loại xúc tác này là dưới tác dụng của ánh sáng, sẽ sinh ra cặp electron (e) và lỗ trống (h+) có khả năng phân hủy chất hữu cơ hoặc chuyển hóa các kim loại độc hại thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Có rất nhiều hợp chất quang xúc tác bán dẫn, song được biết đến nhiều nhất là nano Titandioxit – TiO2. Nó là chất bán dẫn thích hợp để sử dụng làm xúc tác quang hóa và đã được ứng dụng nhiều trong thực tế do tính chất quang xúc tác mạnh, tính bền hóa học cao, chi phí thấp, thân thiện với môi trường. Ngoài ra còn có một số vật liệu TiO2 pha tạp với kim loại hoặc phi kim. Hiện nay, trên thị trường, sản phẩm xúc tác TiO2 thường bán dưới dạng sơn nano. Nó được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như chất diệt khuẩn, chất sát trùng trong môi trường không khí, đặc biệt là có khả năng phân hủy chất hữu cơ trong môi trường nước.Tuy nhiên, vì ở dạng sơn nên việc đưa vào môi trường nước sẽ gây khó khăn khi thu hồi vật liệu. Thực tế, loại sơn này thường được sử dụng để sơn tường, sơn các biển báo giao thông. Khi đó, tường và biển báo chính là những chất mang xúc tác. Vậy khi sử dụng cũng cần có một loại vật liệu mang thích hợp để phủ sơn xúc tác lên bề mặt sau đó mới đưa vào xử lý trong môi trường nước. Tuy nhiên, quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước có sử dụng xúc tác quang còn chịu ảnh hưởng của nhiều các yếu tố tác động như lượng xúc tác được sử dụng, pH dung dịch, nồng độ oxi hoà tan trong dung dịch, thời gian phản ứng, điều kiện chiếu sáng,... Một trong những chất hữu cơ khó phân hủy trong nước phải kể đến là phẩm màu nhuộm. Nó là một trong những hóa chất làm ô nhiễm và gây độc cho môi trường sống của sinh vật dưới nước. Các ngành công nghiệp dệt nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực phẩm, mỹ phẩm thường sử dụng các phẩm màu. Do vậy nước thải từ các xí nghiệp nhà máy này thường chứa ít nhiều các phẩm màu nhuộm. Đặc tính của chúng là bền màu và rất khó phân hủy. Thuốc nhuộm xanh metylen (MB) là một chất được sử dụng rất thông dụng trong kỹ thuật nhuộm. MB khó phân hủy khi thải ra ngoài môi trường làm mất vẻ đẹp mĩ quan của môi trường, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người. Xuất phát từ điều kiện ảnh hưởng khách quan trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang của sản phẩm thương mại FN2 chứa TiO2” nhằm kiểm tra hiệu quả phân hủy chất màu hữu cơ trong nước (cụ thể là MB), đồng thời khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phân hủy MB của sơn xúc tác nano Titanoxit Protectan FN2 (FN2).

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG -  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT XÚC TÁC QUANG CỦA SẢN PHẨM THƯƠNG MẠI FN2 CHỨA TiO2 Người thực : NGUYỄN LỆ THỦY Lớp : K56MTD Khóa : 56 Chuyên ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Địa điểm thực tập : Bộ môn Hóa học – Khoa Môi trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực Các số liệu thu thập sơ cấp tự tiến hành phân tích Nghiên cứu kết luận nghiên cứu trình bày khóa luận chưa công bố nghiên cứu tài liệu khác Các đoạn trích dẫn số liệu thứ cấp sử dụng khóa luận dẫn nguồn có độ xác cao phạm vi hiểu biết em Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Lệ Thủy i LỜI CẢM ƠN Trong trình thực tập hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “ Xác định số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang sản phẩm thương mại FN2 chứa TiO2”, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ tận tình tập thể, cá nhân Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Học viện, toàn thể thầy cô giáo Khoa Môi trường truyền đạt cho em kiến thức chuyên sâu Đó kiến thức vô quan trọng giúp em có sở vững vàng suốt trình nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Trường Sơn – Giảng viên Bộ môn Hóa học – Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy làm việc Bộ môn Hóa học – Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ em trang thiết bị, hóa chất phòng thí nghiệm suốt trình tiến hành nghiên cứu Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình, bạn bè người bên cạnh động viên, giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu Trong trình hoàn thành khóa luận này, nhiều lý chủ quan khách quan tránh khỏi thiếu sót hạn chế Em mong nhận cảm thông, đóng góp ý kiến nhận xét thầy cô bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Lệ Thủy ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG .vi DANH MỤC HÌNH .vii PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích, yêu cầu đề tài PHẦN 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Chất xúc tác quang 2.2 Đặc điểm chất xúc tác TiO2 2.2.1 Đặc điểm cấu trúc vật liệu TiO2 .3 2.2.2 Đặc tính quang xúc tác nano TiO2 2.2.3 Tính chất quang vật liệu TiO2 2.3 Cơ chế phân hủy chất ô nhiễm xúc tác quang TiO2 2.4 Vật liệu TiO2 pha tạp .11 2.4.1 Vật liệu TiO2 pha tạp nguyên tố kim loại .11 2.4.2 Vật liệu TiO2 pha tạp nguyên tố phi kim 12 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xúc tác quang hóa TiO2 13 2.5.1 Ảnh hưởng pH dung dịch .13 2.5.2 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác 14 2.5.3 Ảnh hưởng nhiệt độ 14 2.5.4 Ảnh hưởng yếu tố độ tinh thể hóa 14 2.5.5 Ảnh hưởng bước sóng cường độ xạ 16 2.5.6 Ảnh hưởng nồng độ oxy hòa tan 16 2.5.7 Ảnh hưởng yếu tố kích thước hạt 16 2.6 Ứng dụng thực tiễn sản phẩm TiO2 .17 iii PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .20 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 20 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 20 Chất xúc tác quang hóa TiO2 dạng chế phẩm thương mại FN2 Đây loại sơn xuất xứ từ Cộng hòa Séc với tác dụng kháng khuẩn làm không khí .20 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu .20 3.2 Nội dung nghiên cứu 20 3.3 Phương pháp nghiên cứu 20 3.3.1 Thu thập số liệu thứ cấp 20 3.3.2 Phương pháp thực nghiệm 20 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24 4.1 Lựa chọn vật liệu phù hợp làm chất mang xác định phương pháp phủ xúc tác 24 4.1.1 Lựa chọn vật liệu phù hợp làm chất mang 24 4.2 Xác định thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến hiệu xúc tác bê tông nhẹ 26 4.2.1 Ảnh hưởng độ dày lớp xúc tác đến hiệu phản ứng phân hủy MB 28 4.2.2 Đánh giá độ bền lớp xúc tác 31 4.2.3 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến hiệu xúc tác .32 4.2.4 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu xúc tác .36 4.2.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu xúc tác .39 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .43 5.1 Kết luận 43 5.2 Kiến nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 Tiếng Việt 44 PHỤ LỤC 46 iv DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT Từ viết tắt DO FN2 MB TiO2 Diễn giải Hàm lượng oxy hòa tan nước Sơn nano Titanoxit Protectan FN2 Metyl Blue – Xanh metylen Titan Dioxit v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các đặc tính cấu trúc dạng thù hình TiO2 Bảng 2.2 Các đặc tính cấu trúc dạng thù hình TiO2 Bảng 4.1: Một số thông số kỹ thuật vật liệu mang 25 Bảng 4.2 Hiệu suất xử lý MB sau bình phản ứng với số lớp sơn xúc tác khác .29 Bảng 4.3 Quan hệ thời gian xử lý với số lớp xúc tác 30 Bảng 4.4 Quan hệ cường độ chiếu sáng với tốc độ phân hủy MB dung dịch 35 Bảng 4.5 Quá trình xử lý MB thay đổi tốc độ sục khí việc thay đổi chiều cao cột nước bình ổn áp so với bình phản ứng 38 Bảng 4.6 Quan hệ pH với hiệu suất trình phân hủy MB 42 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Các dạng thù hình khác TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite .4 Hình 2.2 Khối bát diện TiO2 Hình 2.3 Cấu trúc tinh thể TiO2: (A) rutile, (B) anatase brookite .6 Hình 2.4 Phổ quang dẫn màng anatase rutile Hình 4.1: Một số vật liệu lựa chọn làm chất mang xúc tác .24 Hình 4.2 Mô hình bố trí thí nghiệm phân hủy MB có sục khí, điều kiện chiếu sáng bóng UV 45W Các bình sử dụng xúc tác bê tông nhẹ quét số lớp sơn FN2 khác 28 Hình 4.3 Ảnh hưởng số lớp sơn xúc tác đến trình phân hủy MB theo thời gian .29 Hình 4.4 Kết hiệu suất xử lý MB sau 6h phản ứng phân hủy MB( lặp lại 14 lần) 32 Hình 4.5 Quá trình phản ứng phân hủy MB điều kiện thay đổi số bóng đèn thắp sáng 34 Hình 4.7 Quá trình xử lý MB chế độ sục khí khác khác nhau, thay đổi tốc độ sục chiều cao cột áp nước tỉ lệ với chiều cao dung dịch phản ứng .37 Hình 4.8 Quá trình xử lý MB điều kiện pH khác 41 Hình 4.9 Ảnh hưởng pH tới hiêu suất phản ứng sau xử lý MB 41 vii PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Ô nhiễm môi trường Việt Nam nói riêng giới nói chung có diễn biến phức tạp Sự ô nhiễm ngày trầm trọng diễn diện rộng đe doạ đến tồn phát triển bền vững Việc xử lý ô nhiễm môi trường vấn đề mang tính cấp thiết, đòi hỏi có quan tâm, đầu tư nghiên cứu sâu rộng để tìm giải pháp nhằm hạn chế giảm thiểu tác nhân gây ô nhiễm đồng thời tìm phương pháp xử lý chất làm ô nhiễm môi trường Sử dụng quang xúc tác bán dẫn nhiều kĩ thuật hứa hẹn cung cấp lượng phân hủy chất ô nhiễm hữu bền vững Đặc điểm loại xúc tác tác dụng ánh sáng, sinh cặp electron (e-) lỗ trống (h+) có khả phân hủy chất hữu chuyển hóa kim loại độc hại thành sản phẩm cuối CO H2O Có nhiều hợp chất quang xúc tác bán dẫn, song biết đến nhiều nano Titandioxit – TiO2 Nó chất bán dẫn thích hợp để sử dụng làm xúc tác quang hóa ứng dụng nhiều thực tế tính chất quang xúc tác mạnh, tính bền hóa học cao, chi phí thấp, thân thiện với môi trường Ngoài có số vật liệu TiO2 pha tạp với kim loại phi kim Hiện nay, thị trường, sản phẩm xúc tác TiO thường bán dạng sơn nano Nó sử dụng với nhiều mục đích khác chất diệt khuẩn, chất sát trùng môi trường không khí, đặc biệt có khả phân hủy chất hữu môi trường nước.Tuy nhiên, dạng sơn nên việc đưa vào môi trường nước gây khó khăn thu hồi vật liệu Thực tế, loại sơn thường sử dụng để sơn tường, sơn biển báo giao thông Khi đó, tường biển báo chất mang xúc tác Vậy sử dụng Qua hình thể giá trị hiệu suất phản ứng điều kiện môi trường pH khác Ta thấy, hiệu xử lý MB bẳng phản ứng quang xúc tác tăng dần từ pH=6 đến pH=8 Tại pH=8 cho hiệu xử lý tốt Sau đó, hiệu xử lý giảm tiếp tục tăng giá trị pH dung dịch Từ kết thu trên, xây dựng phương trình phân hủy MB môi trường pH khác dự đoán thời gian cần phải xử lý để đạt độ hấp phụ quang A= 0,01 Bảng 4.6 Quan hệ pH với hiệu suất trình phân hủy MB Diễn biến phương pH trình phản ứng theo 10 thời gian 0,3492e-(0,137±0,02)x 0,3461e-(0,16±0,02)x 0,3503e-(0,225±0,03)x 0,3418e-(0,173±0,04)x 0,3481e-(0,102±0,02)x Hàm tương quan (R2) 0,9876 0,9837 0,9914 0,9832 0,9863 Dự đoán thời gian xử lý đạt A = 0,01 25,93 ± 0,39 22,15 ± 0,28 15,08 ± 0,94 20,41 ± 0,49 34,8 ± 0,7 Nhận thấy pH dung dịch hiệu xử lý tốt, sau 16 giờ, dung dịch giảm tới 97,2% độ màu dung dịch Đây kết có ý nghĩa thống kê 42 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trong trình tiến hành nghiên cứu hoàn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp: “ Xác định số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang sản phẩm thương mại FN2 chứa TiO2” em rút số kết luận sau: • Các thông số tối ưu vật liệu: - Loại vật liệu mang bê tông nhẹ - Số lớp xúc tác sơn lên bề mặt mang: lớp - Vật liệu kiểm tra 14 ngày cho thấy có tính ổn định • Các thông số tối ưu cho hiệu xúc tác cao nhất: - Cường độ ánh sáng thích hợp cho hệ thống xử lý buồng kín khoảng 1m2 bóng tia UV 40W - Chế độ sục khí tối ưu cho hệ thống xử lý sử dụng cột áp nước điều chỉnh tốc độ sục cao mực nước bình phản ứng - Giá trị pH cho hiệu xử lý cao pH=8 5.2 Kiến nghị Với kết nghiên cứu đạt được, em mong muốn: - Tiếp tục nghiên cứu hiệu xử lý với sản phẩm thương mại khác có thị trường FN1, FN3,… tổ hợp loại sản phẩm thương mại với - Thử nghiệm xây dựng pilot ứng dụng thực tiễn - Xem xét tiến hành thử nghiệm việc xử lý chất khác có nước không đơn xử lý màu hữu 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Eckschlager K (1971) Chybychemických rozboru (tiếng Tiệp) – (Sai số phân tích hóa học), NXB Tài liệu kỹ thuật, Praha Hoàng Hiệp, Lê Thanh Sơn, Nguyễn Trường Sơn, Ngô Thị Thu Hường (2014) , Nghiên cứu hoạt tính số vật liệu TiO2 pha tạp oxit kim loại tỉ lệ khác khả phân hủy hợp chất thuốc bảo vệ thực vật nước, tạp chí khoa học ĐHQG Hà Nội, tập 30, số 5S, 216- 222 Nguyễn Thị Bích Lộc (2009), Nghiên cứu chế tạo TiO2 vật liệu mang, Đề tài khoa học mã số QG.07.10, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Lê Thị Thanh Thúy, Nguyễn Minh Phương, cộng (2012), Tổng hợp đặc trưng cấu trúc vật liệu nano titandioxit biến tính sắt cacbon ứng dụng trình phân hủy phẩm màu Rhodamine B, Tạp chí phân tích hóa, lý sinh học, số 17 (1), 3-7 Trần Mạnh Trí (2005), Sử dụng lượng mặt trời thực trình quang xúc tác TiO2 để xử lý nước nước thải công nghiệp, Tạp chí khoa học công nghệ, số 43(2), 10-12 Nguyễn Quốc Trung, V A Kiên, N T Thảo (2010), Nghiên cứu loại bỏ dung môi hữu VOCs trình xúc tác quang hóa thạch anh phủ TiO2, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, số 15(4), 185 - 190 Nghiêm Bá Xuân, Mai Tuyên (2006), Nghiên cứu chế điều kiện chế tạo vật liệu nano TiO2 dạng anatase dùng làm xúc tác quang hóa, Tạp chí khoa học ứng dụng, số 54(6), 18-21 44 Tiếng nước Asahi R., T Morikawa, T Ohwaki, K Aoki, Y Taga Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides Science 293 (2001) 269–271 Choi W Y., Termin A, Hoffmann MR The role of metal ion dopants in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics J Phys Chem 1994;84:136, 69–79 Herrmann, J.M (2010) Enviromental phtocatalysts: Perspectives for China, Science China Chemistry, 53, 1831- 1843 Herrmann, J.M (2010), Fundamentals and misconceptions in phtocatalysis, Journal of Photochemistry and Photo biology A Chemistry, 85- 92 Hoffmann M R., Martin S.T., Choi W., Bahnemann D.W (1995), Enviromental applications of semiconductor photocatalysis, Chem Rev, 69- 96 Ismail, A A Bahnemann, D W (2011), One-step synthesis of mesoporous platinum/titania nanocomposites as photocatalyst with enhanced pphotocatalytic activity for methanol oxidation, Green Chemistry, 428- 435 Kumar D P., M V Shankar, M M Kumari, G Sadanandam, B Srinivasb and V Durgakumari (2013), Nano-size effects on CuO/TiO2 catalysts for highly efficient H2 production under solar light irradiation, Chem Commun, 49, 9443- 9445 Legrini O., Oliveros E., Braun A M., (1993) Photochemical processes for water treatment, Chem Rev., 93, 671- 698 Meng Ni, Michael K.H Leung , Dennis Y.C Leung, K Sumathy (2007), A review and recent developments in photocatalytic water- splitting using TiO2 for hydrogen production, Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong,Pokfulam Road, Hong Kong, Renewable and Sustainable Energy Reviews 11 401–425 10.Ohtani, B (2010) Visible light – Responsive photocatalysts: Doping, sensitizataion and surface modification – Recent Patent on Eng eering, 4, 149- 154 45 11.Oman Zuas and Harry Budiman (2003), Synthesis of Nanostructured Copper-doped Titania and Its Properties, Nano- Micro Lett, 5(1), 26- 33 12.Safe S (1990) Polychlorinated biphenyls (PCBs), dibenzo-p-dioxins (PCDDs), dibenzofurans (PCDFs), and related compounds: environmental and mechanistic considerations which support the development of toxic equivalency factors (TEFs), Crit Rev Toxicol Ep 21, 51- 88 13.Saito K., Nhu D D and et at (2010), Association between dioxinconcentrations in breast milk and food group intak in Vietnam, Environ Health Prev Med, 15, 48- 56 14.Shcheglov P V., D V Drobot (2005), Rhenium Alkoxides, Russian Chemical Bulletin V 54, No 10, 2247- 2258 15.Ting Ke Tseng, Yi Shing Lin, Yi Ju Cen and Hsin Chu (2010), A Review of Photocatalusts Prepared by Sol- Gel Method for VOCs Removal, Int J Mod Sci, V.11, 2336- 2361 16.Trinh Quang Dung (2009), Photovolatic technology and solar energy development in Vietnam, Tech Monitor, Nov-Dec 2009, 29- 37 17.York, G Mick, H (2008), The last ghost of the Vietnam War, Globe and Mail Issue date July 12 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Trị số Kn cho trường hợp tính dx theo độ lệch biên ứng với giá trị α n: n Kn ứng với α 0,05 46 0,01 6,4 1,3 0,72 0,51 47 31,8 3,01 1,32 0,84 (Theo Eckschlager K (1971)) Phụ lục : Kết đo độ hấp phụ quang A phản ứng phân hủy MB điều kiện sơn số lớp xúc tác khác Nhắc lại Giờ phản ứng 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 Phủ lớp 0,35 0,318 0,285 0,268 0,247 0,222 0,202 0,188 0,173 Độ hấp phụ quang A Phủ lớp Phủ lớp 0,349 0,35 0,311 0,307 0,279 0,275 0,254 0,256 0,226 0,225 0,203 0,201 0,189 0,186 0,167 0,164 0,156 0,152 Phủ lớp 0,352 0,309 0,278 0,255 0,228 0,206 0,193 0,171 0,159 Phủ lớp 0,352 0,319 0,283 0,271 0,247 0,224 0,201 0,188 0,176 Độ hấp phụ quang A Phủ lớp Phủ lớp 0,348 0,353 0,315 0,304 0,278 0,271 0,252 0,253 0,229 0,225 0,203 0,199 0,188 0,186 0,169 0,162 0,155 0,151 Phủ lớp 0,349 0,309 0,276 0,256 0,232 0,209 0,191 0,173 0,158 Nhắc lại Giờ phản ứng 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 48 Nhắc lại Giờ phản ứng 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 Phủ lớp 0,352 0,314 0,281 0,269 0,247 0,225 0,202 0,186 0,174 Độ hấp phụ quang A Phủ lớp Phủ lớp 0,348 0,353 0,311 0,306 0,279 0,272 0,255 0,253 0,228 0,224 0,204 0,198 0,188 0,187 0,167 0,163 0,154 0,151 49 Phủ lớp 0,346 0,307 0,278 0,256 0,234 0,207 0,196 0,175 0,157 Phụ lục :Kết đo độ hấp phụ quang phản ứng xử lý MB để kiểm tra độ bền xúc tác Giờ Độ hấp phụ quang A NL1 NL2 NL3 NL4 NL5 NL6 NL7 NL8 NL9 NL10 NL11 NL12 NL13 NL14 0,35 0,35 0,351 0,353 0,344 0,349 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,75 0,282 0,285 0,286 0,281 0,277 0,279 0,281 0,282 0,284 0,281 0,285 0,287 0,292 0,286 1,5 0253 0,255 0,253 0,258 0,261 0,26 0,253 0,261 0,264 0,267 0,266 0,255 0,261 0,263 2,25 0,234 0,232 0,237 0,236 0,242 0,243 0,239 0,243 0,225 0,241 0,223 0,225 0,236 0,243 0,219 0,214 0,222 0,222 0,222 0,229 0,221 0,221 0,208 0,199 0,205 0,202 0,203 0,231 3,75 0,204 0,201 0,196 0,195 0,203 0,211 0,197 0,204 0,192 0,182 0,192 0,188 0,194 0,206 4,5 0,191 0,189 0,175 0,176 0,182 0,188 0,178 0,19 0,174 0,17 0,175 0,173 0,183 0,182 5,25 0,168 0,173 0,163 0,164 0,169 0,165 0,161 0,173 0,165 0,158 0,166 0,167 0,168 0,171 0,151 0,158 0,148 0,154 0,151 0,149 0,146 0,161 0,157 0,156 0,159 0,155 0,156 0,157 50 Phụ lục : Kết đo độ hấp phụ quang A phản ứng phân hủy MB điều kiện thay đổi số bóng đèn chiếu sáng Nhắc lại Giờ phản ứng 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 Bóng 0,357 0,319 0,298 0,276 0,255 0,237 0,219 0,205 0,188 Độ hấp phụ quang A Bóng Bóng 0,353 0,352 0,312 0,311 0,283 0,286 0,256 0,256 0,231 0,231 0,212 0,207 0,193 0,187 0,175 0,169 0,156 0,151 Bóng 0,357 0,311 0,279 0,255 0,224 0,203 0,185 0,166 0,148 Bóng 0,352 0,321 0,297 0,274 0,256 0,236 0,221 0,209 0,188 Độ hấp phụ quang A Bóng Bóng 0,353 0,349 0,315 0,311 0,283 0,285 0,257 0,253 0,232 0,232 0,214 0,204 0,191 0,188 0,177 0,172 0,154 0,149 Bóng 0,353 0,308 0,279 0,253 0,229 0,203 0,184 0,166 0,146 Bóng 0,351 0,317 0,293 0,274 0,258 0,235 0,216 Độ hấp phụ quang A Bóng Bóng 0,354 0,349 0,314 0,311 0,287 0,282 0,252 0,256 0,233 0,233 0,216 0,205 0,194 0,186 Bóng 0,356 0,314 0,274 0,255 0,227 0,202 0,184 Nhắc lại Giờ phản ứng 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 Nhắc lại Giờ phản ứng 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 51 5,25 0,204 0,187 0,176 0,152 52 0,168 0,149 0,166 0,148 Phụ lục 5: Kết đo độ hấp phụ quang phản ứng phân hủy MB điều kiện sục khí khác Nhắc lại Thời gian Không sử Độ hấp phụ quang A Có sục khí với tỉ lệ chiều cao cột áp nước so phản ứng dụng hệ với chiều cao dung dịch phản ứng (giờ) thống sục khí 1:2 2:2 3:2 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 0,349 0,347 0,341 0,335 0,331 0,328 0,326 0,324 0,321 0,353 0,324 0,309 0,295 0,279 0,268 0,251 0,239 0,231 0,35 0,314 0,281 0,254 0,232 0,212 0,188 0,167 0,155 0,352 0,322 0,293 0,266 0,248 0,229 0,213 0,196 0,182 53 Nhắc lại Thời gian phản ứng (giờ) Không sử dụng hệ thống sục khí 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 0,348 0,346 0,341 0,335 0,333 0,329 0,327 0,324 0,323 Độ hấp phụ quang A Có sục khí với tỉ lệ chiều cao cột áp nước so với chiều cao dung dịch phản ứng 1:2 2:2 3:2 0,351 0,325 0,308 0,291 0,277 0,266 0,251 0,243 0,237 0,353 0,312 0,283 0,251 0,236 0,211 0,186 0,163 0,152 0,356 0,325 0,291 0,268 0,248 0,228 0,213 0,192 0,176 Nhắc lại Thời gian phản ứng (giờ) Không sử dụng hệ thống sục khí 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 5,25 0,352 0,347 0,344 0,338 0,333 0,328 0,324 0,322 0,319 Độ hấp phụ quang A Có sục khí với tỉ lệ chiều cao cột áp nước so với chiều cao dung dịch phản ứng 1:2 2:2 3:2 0,351 0,328 0,309 0,297 0,279 0,266 0,252 0,239 0,233 0,356 0,311 0,282 0,251 0,235 0,214 0,185 0,166 0,153 0,354 0,323 0,293 0,268 0,246 0,227 0,214 0,201 0,186 Phụ luc 6: Kết đo độ hấp phụ quang phản ứng với điều kiện pH khác Nhắc lại 54 Giờ phản ứng pH=6 Độ hấp phụ quang A pH=7 pH=8 pH=9 0,352 0,357 0,351 0,349 0,354 0,75 0,311 0,308 0,291 0,308 0,321 1,5 0,282 0,271 0,259 0,269 0,293 2,25 0,254 0,241 0,216 0,231 0,267 0,232 0,214 0,183 0,203 0,241 3,75 0,209 0,192 0,159 0,171 0,222 4,5 0,191 0,172 0,137 0,156 0,204 5,25 0,173 0,154 0,113 0,129 0,184 0,158 0,136 0,101 0,116 0,171 pH=6 Độ hấp phụ quang A pH=7 pH=8 pH=9 0,353 0,349 0,355 0,349 0,352 0,75 0,309 0,303 0,293 0,306 0,316 1,5 0,285 0,273 0,257 0,268 0,293 2,25 0,253 0,242 0,215 0,233 0,263 0,233 0,216 0,184 0,205 0,239 3,75 0,208 0,194 0,157 0,173 0,219 4,5 0,195 0,171 0,136 0,151 0,202 5,25 0,177 0,157 0,112 0,128 0,182 0,155 0,135 0,103 0,114 0,171 pH=6 Độ hấp phụ quang A pH=7 pH=8 pH=9 0,355 0,351 0,354 0,349 0,353 0,75 0,313 0,304 0,293 0,306 0,322 1,5 0,281 0,276 0,259 0,268 0,296 pH=10 Nhắc lại Giờ phản ứng pH=10 Nhắc lại Giờ phản ứng 55 pH=10 2,25 0,255 0,242 0,215 0,235 0,263 0,234 0,216 0,186 0,202 0,246 3,75 0,207 0,193 0,157 0,174 0,227 4,5 0,194 0,175 0,131 0,157 0,206 5,25 0,171 0,153 0,112 0,128 0,188 0,152 0,135 0,101 0,112 0,171 56 [...]... quan của môi trường, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người Xuất phát từ điều kiện ảnh hưởng khách quan trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang của sản phẩm thương mại FN2 chứa TiO 2” nhằm kiểm tra hiệu quả phân hủy chất màu hữu cơ trong nước (cụ thể là MB), đồng thời khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phân hủy MB của. .. chặn một phần tử tái hợp của cặp e -/h+ cùng với việc tạo thành một tác nhân oxy hóa hiệu quả là anion peroxide 2.5.7 Ảnh hưởng của yếu tố kích thước hạt Một thông số rất quan trọng ảnh hưởng đến các giai đoạn phản ứng quang hóa là hình thái học của xúc tác, chủ yếu là kích thước hạt của TiO 2 TiO2 với kích thước nanomet khắc phục được những yếu tố gây ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác là hiệu suất. .. tác Sau đây là một số yếu số ảnh hưởng đến hoạt tính quang hóa của TiO2 2.5.1 Ảnh hưởng của pH trong dung dịch Như các quá trình xúc tác xảy ra trên oxit kim loại, quá trình quang xúc tác trên TiO2 cũng bị ảnh hưởng của pH pH của dung dịch phản ứng ảnh hưởng đáng kể đến kích thước tổ hợp, điện tích bề mặt và thế oxy hóa khử của các biên vùng năng lượng xúc tác Điểm đẳng điện (pzc) của TiO 2 trong môi... hiệu quả phân hủy MB của sơn xúc tác nano Titanoxit Protectan FN2 (FN2) 1.2 Mục đích, yêu cầu của đề tài 1.2.1 Mục đích của đề tài: Xác định vật liệu mang xúc tác và các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến hiệu quả xúc tác 1.2.2 Yêu cầu của đề tài: Tìm hiểu các vật liệu mang xúc tác và lựa chọn vật liệu thích hợp nhất Đồng thời đưa ra các điều kiện của phản ứng để hiệu quả của xúc tác đạt cao nhất PHẦN 2:... các hệ quang hóa tĩnh trong phòng thí nghiệm, hàm lượng xúc tác tối ưu khoảng 2,5g TiO2/ lít (Hoàng Hiệp và cộng sự, 2014) Vì vậy cần xác định hàm lượng xúc tác tối ưu để tránh lãng phí xúc xác, đồng thời để hấp phụ tối đa lượng photon ánh sáng 2.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ Đa số các phản ứng quang xúc tác không nhạy với nhiệt độ Về mặt nguyên tắc, năng lượng hoạt hóa của quá trình quang hóa xúc tác bằng... vượt qua một giá trị nhất định ( khoảng 25mW/cm2 ), tốc độ quá trình quang xúc tác tỷ lệ với căn bậc 2 của cường độ bức xạ Vì vậy, công suất nguồn UV tối ưu cần được chọn tương ứng với vùng có cường độ bức xạ tỉ lệ tuyến tính với tốc độ quá trình quang hóa 2.5.6 Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan Tốc độ và hiệu quả của quá trình quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ được tăng cường nhờ sự tham gia của oxy... mặt TiO2 tích điện âm Ngược lại khi dung dịch có pH < pzc, bề mặt TiO2 tích điện dương Vì vậy quá trình quang xúc tác trên TiO 2 chịu ảnh hưởng bởi pH dung dịch phản ứng Tuy nhiên sự thay đổi tốc độ của phản ứng quang hóa xúc tác ở các pH khác nhau thường không quá một bậc độ lớn Đây cùng là một thuận lợi của quá trình quang hóa xúc tác trên TiO 2 so với các quá trình oxy hóa nâng cao khác 2.5.2 Ảnh hưởng. .. rutile, hơn nữa khả năng xúc tác quang của brookite hầu như không có nên ta sẽ không xét đến pha brookite trong phần còn lại của đề tài 2.2.2 Đặc tính quang xúc tác của nano TiO2 - Chất xúc tác là chất có tác dụng làm tăng năng lượng kích hoạt của phản ứng hóa học và không bị mất đi sau khi phản ứng Nếu quá trình xúc tác được kích thích bằng ánh sáng thì được gọi là quang xúc tác Chất có tính năng hoạt... phụ thuộc tốc độ quá trình quang xúc tác vào bước sóng của bức xạ cùng dạng với phổ hấp thụ của xúc tác có giá trị ngưỡng tương ứng với năng lượng vùng cấm của xúc tác Xúc tác TiO 2 (anatase) có năng lượng vùng cấm Eg = 3,2eV, tương ứng với khả năng hấp phụ bức xạ có bước sóng λ ≤ 387,5nm Với các bức xạ có λ > 387,5nm, quá trình xúc tác quang hóa không xảy ra Tốc độ quá trình quang hóa tăng một cách... không tốt, hơn nữa xúc tác còn bị mất đi trong quá trình phun Như vậy, phương pháp phủ xúc tác được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm là sơn thủ công dùng chổi quét 4.2 Xác định các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến hiệu quả xúc tác trên bê tông nhẹ Sử dụng chất xúc tác quang sơn lên bề mặt chất mang để xử lý nước thải màu hữu cơ có thể là hướng xử lý tối ưu trong những năm tới Việc tìm hiểu phản ứng quang ... trường, ảnh hưởng đến trình sản xuất sinh hoạt người Xuất phát từ điều kiện ảnh hưởng khách quan trên, tiến hành nghiên cứu đề tài: Xác định yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang sản phẩm thương. .. hiệu khác Hiện nay, chưa có nghiên cứu hệ thống yếu tố ảnh hưởng TiO2 đến hoạt tính quang xúc tác Sau số yếu số ảnh hưởng đến hoạt tính quang hóa TiO2 2.5.1 Ảnh hưởng pH dung dịch Như trình xúc. .. Trong trình thực tập hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “ Xác định số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác quang sản phẩm thương mại FN2 chứa TiO2 , em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ tận tình tập thể,