Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1. Tổng quan về vật liệu TiFe 3 1.2. Ứng dụng của vật liệu TiO2 5 1.3. Tình hình nghiên cứu của vật liệu TiFe trong nước và thế giới 6 1.4. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano 7 1.4.1. Phương pháp thủy nhiệt 7 1.4.2. Phương pháp đồng tạo phức 8 1.4.3. Phương pháp solgel 8 1.4.4. Phương pháp đốt cháy gel 10 1.5. Giới thiệu chung về Asen. 10 1.5.1. Nguồn gốc và sự tồn tại của Asen trong môi trường. 10 1.5.2. Cơ chế xâm nhập Asen vào nguồn nước ngầm. 13 1.5.3. Tác động của Asen đối với sức khỏe con người và sinh vật 13 1.5.4. Xử lý ô nhiễm Asen 14 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 17 2.1. Hóa chất và dụng cụ 17 2.1.1. Hóa chất 17 2.1.2. Dụng cụ 17 2.2. Tổng hợp vật liệu 17 2.2.1. Quy trình tổng hợp vật liệu 17 2.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu. 18 2.3. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng, cấu trúc của vật liệu 19 2.3.1. Xác định thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X (XRD) 19 2.3.2. Xác định hình thái, cấu trúc vật liệu bằng phương pháp kính hển vi điện tử quét (SEM) 20 2.3.3. Xác định diện tích bề mặt riêng bằng phương pháp BET 21 2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ Asen của vật liệu 21 2.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian cân bằng hấp phụ Asen bằng vật liệu TiFe. 22 2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ hấp phụ Asen bằng vật liệu TiFe. 22 2.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ Asen của vật liệu TiFe 22 2.5.3. Xác định dung lượng hấp phụ Asen bằng vật liệu TiFe 23 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1. Kết quả tổng hợp vật liệu 24 3.1.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung 24 3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH tạo Gel 25 3.1.3. Kết quả xác định hình thái học của mẫu 25 3.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ As của vật liệu tổng hợp được 26 3.2.1. Kết quảkhảo sát ảnh hưởng của thời gian cân bằng hấp phụ As bằng vật liệu TiFe. 26 3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ hấp phụ As bằng vật liệu TiFe 27 3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ As bằng vật liệu TiFe 29 3.2.4. Xác định dung lượng dung lượng hấp phụ As bằng vật liệu TiFe 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 MỞ ĐẦU Asen hay còn gọi là thạch tín là một nguyên tố hóa học kí hiệu là As và nằm trong ô thứ 33 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Asen là một nguyên tố rất phổ biến và xếp thứ 20 trong tự nhiên, chiếm khoảng 0,0005% vỏ trái đất. Asen là một á kim gây ngộ độc cao và có nhiều dạng hình thù ( màu vàng, và một vài dạng màu đen và xám). Asen hiếm khi được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên mà phần lớn ở trạng thái kết hợp với lưu huỳnh, oxi và sắt. Asen tồn tại trong các nguồn nước tựnhiên có số oxi hóa +3 và+5. Các dạng thủy phân của Asen không màu gồm: H3AsO3, H2AsO3, HAsO32, AsO33, H3SO4, H2AsO4, HAsO42, AsO43 phụ thuộc nhiều vào pH của môi trường. Trong khi các kim loại có xu hướng không tan trong nước ở môi trường trung tính thì Asen có thể tan trong môi trường trung tính với nồng độ tương đối cao. Điều này có thể lý giải tại sao nước ngầm dễ bị nhiễm Asen. Gần đây tình trạng nước dưới đất bị nhiễm độc Asen, phổ biến là các nước Ấn Độ, Trung Quốc....mà ở Việt Nam đã bắt đầu xuất hiện càng nhiều, điển hình như khu cực Quỳnh Lôi, Hai Bà Trưng (Hà Nội), đã có nhiều gia đình chịu hậu quả và di chứng nặng nề do nhiễm độc Asen, nhiều trường hợp đã tử vong. Với tình trạng khoan giếng bừa bãi hiện nay (do nước máy khan hiếm ), đa số nguồn nước khoan lên chủ yếu là sử dụng trực tiếp mà không qua xử lý triệt để ( thường chỉ dùng biện pháp thô sơ như lắng, lọc..) các biện pháp này không loại bỏ được các kim loại nặng còn lẫn trong nước, lại thiếu sự kiểm soát và hướng dẫn các cơ quan chức năng lên chất lượng nước làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân là điều không tránh khỏi.Việc sử dụng nguồn nước nhiễm Asen gây rất nhiều bệnh tật, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, thậm chí cả tính mạng như rối loạn thần kinh, ung thư.... Với mục đích khai thác tiềm năng ứng dụng của vật liệu mới vào xử lý môi trường đặc biệt là môi trường nước em xin lựa chọn đề tài: “Tổng hợp vật liệu TiFe kích thước Nano bằng phương pháp đốt cháy Gel để xử lý Asen trong nuớc” để nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu tổng hợp được vật liệu TiFe kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy gel. Đánh giá khả năng xử lý Asen bằng vật liệu TiFe. Nội dung nghiên cứu: Thu thập, tổng hợp tài liệu liên quan đến vật liệu nano, phương pháp xử lý Asen. Chế tạo vật liệu TiFe kích thước nano bằng phương pháp đốt cháy gel. Phân tích cấu trúc của vật liệu TiFe kích thước nano qua thông qua chụp bằng nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), BET. Đánh giá khả năng hấp phụ Asen trong nước của vật liệu TiFe kích thước nano: + Thời gian cân bằng hấp phụ. + Dung lượng hấp phụ cực đại. + Các điều kiện tối ưu: pH, nhiệt độ, các ion hòa tan khác. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vật liệu TiFe a. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2 Vật liệu oxit titan (TiO2) là chất xúc tác bán dẫn. TiO2 trong tự nhiên tồn tại ba dạng thù hình khác nhau là rutile, anatase, và brookite (hình 1.1). Cả ba dạng tinh thể này đều có chung một công thức hóa học TiO2, tuy nhiên cấu trúc tinh thể của chúng là khác nhau. Hằng số mạng, độ dài liên kết TiO, và góc liên kết của ba pha tinh thể. Titanium (IV) Oxide (II) có một pha bền đó là pha rutile (tetragonal) và hai pha giả bền là anatase (tetragonal) và brookite (orthorhombic). Cả hai pha giả bền chuyển thành pha rutile khi vật liệu được nung ở nhiệt độ trên 700oC (915oC cho pha anatase và 750oC cho pha brookite). Một số tác giả cũng thấy rằng ở nhiệt độ 500oC pha anatase bắt đầu chuyển sang pha rutile trong các quá trình xử lý nhiệt . Các mạng lưới tinh thể của rutile, anatase và brookite khác nhau bởi sự biến dạng của mỗi hình tám mặt và cách gắn kết giữa các octahedra. Pha rutile và anatase đều có cấu trúc tetragonal lần lượt chứa 6 và 12 nguyên tử tương ứng trên một ô đơn vị. Trong cả hai cấu trúc, mỗi cation Ti+4 được phối trí với sáu anion O2; và mỗi anion O2 được phối trí với ba cation Ti+4. Trong mỗi trường hợp nói trên khối bát diện TiO6 bị biến dạng nhẹ, với hai liên kết TiO lớn hơn một chút so với bốn liên kết còn lại và một vài góc liên kết lệch khỏi 90o. Sự biến dạng nàythể Pha rutile và anatase đều có cấu trúc tetragonal lần lượt chứa 6 và 12 nguyên tử tương ứng trên một ô đơn vị. Trong cả hai cấu trúc, mỗi cation Ti+4 được phối trí với sáu anion O2; và mỗi anion O2 được phối trí với ba cation Ti+4. Trong mỗi trường hợp nói trên khối bát diện TiO6 bị biến dạng nhẹ, với hai liên kết TiO lớn hơn một chút so với bốn liên kết còn lại và một vài góc liên kết lệch khỏi 90o. Sự biến dạng này thể hiện trong pha anatase rõ hơn trong pha rutile. Mặt khác, khoảng cách TiTi trong anatase lớn hơn trong rutile nhưng khoảng cách TiO trong anatase lại ngắn hơn so với rutile. Điều này ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử của hai dạng tinh thể, kéo theo sự khác nhau về các tính chất vật lý và hóa học. Hình 1.3. Cấu trúc tinh thể của TiO2: (A) rutile, (B) anatase. b. Giới thiệu về Fe2O3 Oxit sắt tồn tại trong tự nhiên ở một số dạng, trong đó có magnetit (Fe3O4), maghemit (γFe2O3) và hematit (αFe2O3) là phổ biến nhất. Hematit, αFe2O3 là oxit bền nhất của sắt ở điều kiện thường. Nó là sản phẩm cuối cùng trong sự chuyển hóa của các oxit sắt khác. Hematit có cấu trúc tinh thể kiểu corudum, trong đó ion O2 được sắp xếp ở các nút mạng của hình lục giác còn ion Fe3+ nằm ở lỗ trống bát diện (hình 1.1a). a) b) Maghemit, γFe2O3 tồn tại ở trạng thái nửa bền và có mối quan hệ với αFe2O3 và Fe3O4. γFe2O3 có cấu trúc tinh thể spinel khuyết, trong đó ion O2 được sắp xếp ở nút mạng của hình lập phương và ion Fe3+ được sắp xếp ngẫu nhiên trong các lỗ trống bát diện và tứ diện (hình 1.1b) 1.2. Ứng dụng của vật liệu TiO2 Vật liệu oxit titan (TiO2) là chất xúc tác bán dẫn. Gần một thế kỷ trở lại đây, bột TiO2 với kích thước cỡ µm đã được điều chế ở quy mô công nghiệp và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau: làm chất độn trong cao su, nhựa, giấy, sợi vải, làm chất màu cho sơn, men đồ gốm, sứ…. Gần đây, bột TiO2 tinh thể kích thước nanomet ở các dạng thù hình rutile, anatase, hoặc hỗn hợp rutile và anatase, và brookite đã được nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực pin mặt trời, quang xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước và làm vật liệu quang xúc tác tổng hợp các hợp chất hữu cơ, chế tạo sơn tự làm sạch, chế tạo thiết bị điện tử, đầu cảm biến và trong lĩnh vực diệt khuẩn, xử lý kim loại nặng độc hại trong nước. Với hoạt tính xúc tác cao, cấu trúc bền và không độc, vật liệu TiO2 được cho là vật liệu triển vọng nhất để giải quyết rất nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng và thách thức từ sự ô nhiễm. TiO2 đồng thời cũng được hy vọng sẽ mang đến những lợi ích to lớn trong vấn đề khủng hoảng năng lượng qua sử dụng năng lượng mặt trời dựa trên tính quang điện và thiết bị phân tách nước. Trong lĩnh vực xử lý asen vật liệu oxit TiO2 đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. 1.3. Tình hình nghiên cứu của vật liệu TiFe trong nước và thế giới a. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Ngày nay, xu hướng phát triển bền vững ngày càng trở lên phổ biến và được “toàn cầu hóa”. Mục tiêu hiện đại của lĩnh vực xử lý ô nhiễm nói chung và xử lý ô nhiễm nước nói riêng cũng không nằm ngoài xu hướng đó. Cho đến nay đã và đang có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng các loại vật liệu để tiến hành xử lý ô nhiễm môi trường nước mà cụ thể hơn là xử lý Asen trong nước ngầm. Trong lĩnh vực xử lý asen vật liệu oxit TiO2 đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Mixed oxide TiO2 Fe2O3 bicomposite đã được công nhận là hấp thụ hiệu quả và kinh tế với nhiều hứa hẹn cho việc loại bỏ asen trong nước ngầm trên thế giới. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng một phương pháp tổng hợp nhanh chóng, đơn giản và không tốn kém cho loại bicomposite và đánh giá hiệu suất hấp phụ của nó Minna Pirilä và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp titan hydroxyt và titan đioxit để loại bỏ asen trong nước. Sự hấp phụ As(III) và As(V) được mô tả bằng mô hình đẳng nhiệt Langmui với dung lượng hấp phụ cực đại. Mitch D’Arcy và cộng sựđã nghiên cứu tổng hợp vật liệu compozit hệ TiO2 – Fe2O3 bằng phương pháp kết tủa và nghiên cứu khả năng hấp phụ asen. Sự hấp phụ asen trên vật liệu compozit được mô tả bằng mô hình đẳng nhiệt Lăngmuir với hệ số hồi quy R2 = 0,965. Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu compozit hệ TiO2 – Fe2O3mgAs(V)g, cao hơn dung lượng hấp phụ cực đaị của TiO2 .Tác giả chỉ ra rằng sự hấp phụ As(V) theo cơ chế tạo phức với nhóm hydroxyt hình thành monobentat và bibentat trên bề mặt vật liệu compozit. b. Tình hình nghiên cứu vật liệu TiFe ở trong nước Ở Việt Nam, cũng có một số tác giả đã nghiên cứu về vật liệu TiFe bằng phương pháp đốt cháy Gel và nó đã trở thành đối tượng nghiên cứu của TS.Phạm Ngọc Chức, Phòng Vật Liệu Vô Cơ – Viện Khoa Học Vật Liệu. Tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề này, TS.Phạm Ngọc Chức cùng với đồng nghiệp của mình trong Phòng Vật Liệu Vô Cơ – Viện Khoa Học Vật Liệu và tôi đã chế tạo thành công vật liệu bằng phương pháp đốt cháy Gel dùng polyvinyl ancol (PVA) làm nhiên liệu. Kết quả bước đầu cho thấy hoàn toàn thu được vật liệu có kích thước nhỏ và có bờ hấp thụ ánh sáng trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Như vậy, đây là lần đâu tiên vật liệu TiFe kích thước nano đơn pha tinh thể được tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy Gel sử dụng PVA. Kế thừa thông tin từ TS.Phạm Ngọc Chức thì phương pháp đốt cháy Gel sử dụng PVA làm nhiên liệu có ưu điểm là cho cấu trúc nano với nhiều lỗ xốp lên vật liệu nano thu được không chỉ có diện tích bề mặt lớn mà khả năng hấp phụ cũng lớn hơn nhiều so với trường hợp sử dụng các phương pháp chế tạo khác. 1.4. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano Trong những năm qua, việc tổng hợp vật liệu hạt nano có kích thước từ 1 đến 100nm đã phát triển mạnh trên các lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Những tính chất điện, quang, từ và cả tính chất hóa học đặc biệt của chúng phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt nanomet. Có hai hướng tiếp cận và tổng hợp vật liệu nano đó là tổng hợp bằng phương pháp vật lý và tổng hợp bằng phương pháp hóa học. Ưu điểm của phương pháp vật lý là tổng hợp được lượng lớn các hạt nano, nhưng sự đồng đều về kích thước hạt không cao do khó điều khiển kích thước hạt. Ngược lại, các phương pháp hóa học đi từ các hợp chất trong pha lỏng cũng đã thu hút nhiều nhà khoa học do có khả năng điều khiển được kích thước hạt, thu được các hạt nano đồng đều. Ngoài ra, các hạt nôn có hình dạng đa dạng nano dạng hạt, dạng thanh, dạng sợi, dạng đĩa… có thể được tổng hợp từ các điều kiện phản ứng rất khác nhau (như sử dụng hỗn hợp các chất trên bề mặt khác nhau…). Các phương pháp chế tạo vật liệu nói chung và vật liệu nano nói riêng rất phong phú và đa dạng. Mỗi cách tổng hợp đều có ưu hoặc nhược điểm khác nhau. Hiện nay, các phương pháp hóa học có thể tạo ra các hạt nano đồng nhất có kích thước và hình dạng đa dạng. Sau đây là các phương pháp tiêu biểu: phương pháp thủy nhiệt, đồng tạo phức, quá trình solgel, đốt cháy gel. 1.4.1. Phương pháp thủy nhiệt Thủy nhiệt là những phản ứng hóa học xảy ra với sự có mặt của một dung môi thích hợp (thường là nước) ở nhiệt độ phòng, áp suất cao (trên 1atm) trong một hệ thống kín. Đầu tiên, trong bình thủy nhiệt chỉ bao gồm nước và các tiền chất rắn. Khi nhiệt độ tăng, các tiền chất liên tục bị hòa tan, khiến cho nồng độ của chúng trong hỗn hợp lỏng ngày càng tăng lên và phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn. Các phần tử cấu thành lên dung dịch ở giai đoạn này có kích thước nhỏ hơn tiền chất ban đầu. Sau đó, hạ nhiệt độ sẽ xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo thành chất mới. Sự tạo thành chất mới phụ thuộc vào rất nhiều tỷ lệ các chất phản ứng, lượng nước dùng, các tiền chất, nhiệt độ, áp suất…. Phương pháp này có đặc điểm là kết tủa đồng thời các hidroxit kim loại ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, cho phép khuếch tán các chất tham gia phản ứng tốt, tăng đáng kể bề mặt tiếp xúc các chất phản ứng do đó có thể điều chế được vật liệu mong muốn. Ưu điểm: + Thao tác đơn giản + Có khả năng điều chỉnh kích thước hạt bằng nhiệt độ thủy nhiệt. + Có thể dùng các nguyện liệu rẻ tiền để tạo sản phẩm có giá trị Nhược điểm: + Tạo ra tạp chất không mong muốn. + Một số chất không thể hòa tan trong nước, do đó không thể dùng phản ứng thủy nhiệt. Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm, tổng hợp được các vật liệu có kích thước hạt nanomet, tuy nhiên phương pháp này yêu cầu thiết bị tiến hành phản ứng tương đối phức tạp. 1.4.2. Phương pháp đồng tạo phức Nguyên tắc của phương pháp này là cho các muối kim loại tạo phức cùng với khối tử trong dung dịch. Sau đó tiến hành phân hủy nhiệt phức chất có thành phần hợp phức mong muốn. Phương pháp này đạt được sự phân bố lý tưởng các cấu tử trong hệ phản ứng vì trong mạng lưới tinh thể của phức rắn có sự phân bố hoàn toàn có trật tự của các ion Ưu điểm: + Trong hỗn hợp ban đầu đưa vào nung (hỗn hợp các chất phức) đã đảm bảo tỷ lệ hợp thức của các cấu tử đúng như trong vật liệu mong muốn. Nhược điểm: + Việc tìm ra các phức chất đa nhân không dễ dàng và công việc tổng hợp phức chất tương đối phức tạp đòi hỏi nhiều khối tử đắt tiền. 1.4.3. Phương pháp solgel Sol là trạng thái tồn tại ổn định của các hạt rắn tướng colloide bê trong chất lỏng, và để các hạt rắn tồn tại ở trạng thái ổn định kích thước, các hạt phải đủ nhỏ để các lực cần phân tán phải lớn hơn trọng lực. Colloide là các hạt có kích thước trong phạm vi 2mm đến 0,2 um và trong mooic hạt tồn tại khoảng 103 đến 109 phân tử. Gel là chất rắn rỗ xốp có cấu tạo mạng liên kết ba chiều bên trong môi trường phân tán chất lỏng, và gel hình thành từ các hạt keo (colliode) gọi là collide gel, còn trong trường hợp được tạo thành những đơn vị hóa học nhỏ hơn các hạt colloide gọi là gel cao phân tử. Trong quá trình solgel, giai đoạn đầu tiên là sự phân hủy và đông tụ tiền chất để hình thành sol, dạng đồng nhất của các hạt oxit siêu nhỏ trong chất lỏng. Chất đầu để tổng hợp sol này là các hợp chất hoạt động của kim loại như alkoxide của silic, nhôm, titan…Giai đoạn này có thể điều kiển bằng sự thay đổi pH, nhiệt độ, thời gian phản ứng xúc tác, nồng độ tác nhân, tỷ lệ nước… Các hạt sol có thể lớn lên và đông tụ hình thành mạng polime liên tục hay Gel chứa các bẫy dung môi. Phương pháp này làm khô sẽ xác định tính chất của sản phẩm cuối cùng Gel có thể được nung nóng để loại trừ các phân tử dung môi, gây áp lực lên mao quản và làm sụp đổ mạng Gel, hoặc làm khô siêu giới hạn, cho phép loại bỏ các phân tử dung môi mà không sụp đổ mạng Gel. Sản phẩm cuối cùng thu được từ phương pháp làm khô siêu tới hạn gọi là aerogel, theo phương pháp nung gọi là xerogel. Bên cạnh Gel còn có thể thu được nhiều sản phẩm khác Ưu điểm: + Có thể tạo ra mạng phủ liên kết mỏng để mạng sự dính chặt rất tốt giữa vật kim loại và mang + Có thể tạp màng dày cung cấp cho quá trình chống sự ăn mòn. + Có thể phun phủ lên các dạng phức tạp. + Có thể sản xuất được những sản phẩm có độ tinh khiết cao. + Là phương pháp hiệu quả, kinh tế, đơn giản,để sản xuất màng có chât lượng cao. + Có thể tạo màng ở nhiệt độ bình thường. Nhược điểm: + Sự liên kết trong màng yếu. + Độ chống mài mòn yếu. + Rất khó để điều khiển độ xốp. + Dễ bị rạn nứt khi xử lý ở nhiệt độ cao. + Chi phí cao đối với những vật liệu thô. + Hao hụt nhiều trong quá trình tạo màng. 1.4.4. Phương pháp đốt cháy gel Tổng hợp đốt cháy (CS – Combustion synthesis) là một trong những kỹ thuật quan trọng trong điều chế các vật liệu gốm mới (về cấu trúc, chức năng), compozit, vật liệu nano. Trong những phương pháp hóa học sử dụng để chế tạo vật liệu dạng oxit hay oxit phức hợp, tổng hợp đốt cháy có thể tạo ra tinh thể nano oxit và oxit phức hợp ở nhiệt độ thấp hơn trong một thời gian ngắn và có thể đạt ngay đến sản phẩm cuối cùng. Quá trình tổng hợp đốt cháy xảy ra phản ứng oxi hóa khử tỏa nhiệt mạnh giữa hợp phần chứa kim loại và hợp phần không chứa kim loại, phản ứng trao đổi giữa các hợp chất hoạt tính hoặc phản ứng chứa hợp chất hay hỗn hợp chứa oxit hóa khử. Những đặc tính này làm cho tổng hợp đốt cháy thành một phương pháp hấp dẫn cho sản xuất các vật liệu mới với chi phí thấp so với các phương pháp truyền thống Một số ưu điểm khác của phương pháp đốt cháy là: + Thiết bị công nghệ tương đối đơn giản. + Sản phẩm có độ mịn, độ tinh khiết cao.. + Nhiệt độ nung Gel không cáo, tiết kiệm năng lượng. Trong phương pháp đốt cháy Gel polime, để ngăn ngừa sự tách pha cũng như sự đồng nhất cao cho sản phẩm, phương pháp hóa ướt thường sử dụng các tác nhân tạo gel. Một số polime hữu cơ được sử dụng ngoài vai trò tác nhân tạo gel còn là nguồn nguyên liệu như polivinyl alcol, polietylen glycol, polyacrylic axit và có thể là hồ tinh bột. Trong phương pháp này, dung dịch tiền chất gồm dung dịch các muối kim loại (thường là muối natri) được trộn với polime hòa tan trong nước tạo thành hỗn hợp nhớt. Làm bay hơi nước hoàn toàn hỗn hợp này thu được khối xốp nhẹ và đem nung ở khoảng 300 – 9000C thu được oxit phức hợp mịn. Phương pháp đốt cháy Gel polime đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và đã tổng hợp được các vật liệu có kích thước nanomet, diện tích bề mặt lớn. Dựa trên ưu điểm nổi trội của phương pháp kết hợp với điều kiện cơ sở vật chất hiện có của phòng Vật liệu Vô cơ thuộc Viện Khoa học Vật liệu nơi em tiến hành khóa luận của mình, em lựa chọn phương pháp đốt cháy gel để chế tạo vật liệu TiFe. 1.5. Giới thiệu chung về Asen. 1.5.1. Nguồn gốc và sự tồn tại của Asen trong môi trường. Asen là nguyên tố khá phổ biến trên trái đất. Trữ lượng asen trong lớp vỏ trái đất khoảng 0,0005%, tồn tại chủ yếu dưới dạng các loại quặng như : quặng asenit của Cu, Pb, Ag hoặc quặng sunfua : As2S2; As2S; As2S3,... Asen cũng có thể có trong than đá với hàm lượng cao. Trong khí quyển tồn tại cả Asen vô cơ và hữu cơ, người ta phát hiên được sự có mặt của Asen trong nước mưa dưới dạng Asenit. Ngoài ra Asen còn tồn tại trong cơ thể động thực vật. Dưới tác động của các quá trình tự nhiên và nhân sinh khác nhau Asen có thể di chuyển từ các hợp phần môi trường này sang hợp phần môi trường khác dẫn đến sự phân bố phức tạp của các nguyên tố trong tự nhiên. Asen có ở khắp nơi, trong đất đá, nước, không khí và sinh khối. Phần Asen chính nằm trong đất đá. a. Nguồn gốc Asen trong tự nhiên Asen trong đá và quặng + Hàm lượng Asen trong các đá mangan từ 0,5 – 2,8 ppm, các carbonat – 2,0 ppm, đá cát kết – 1,2 ppm thấp hơn trong các đá trầm tích (6,6 ppm). Asen là một trong những nguyên tố có nhiều khoáng vật nhất, tới 368 dạng trong đó các nhóm hydroarsen và arsenat – với 213 khoáng vật, sulfurarsenat – 73 khoáng vật, intêmtallit – 40 khoáng vật … Trong các đá phiến sét phần lớn Asen tồn tại trong silicat (85,5 – 92,5%), phần nhỏ còn lại ở dạng hợp chất khác như oxit, sulfat, arsenua (khoảng 714,5 %). + Ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu và toàn diện về Asen trong các thành tạo tự nhiên. Trước đây, trong công tác lập bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản thường dùng phương pháp phân tích qua quang phổ phát xạ với độ nhạy rất thấp nên khó phát hiện Asen. Bằng phương pháp mầu giã đãi đã tìm thấy trong nhiều phức hệ đá xâm nhập có chứa arsenopyrit với mức hàm lượng Asen từ