Đang tải... (xem toàn văn)
DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT 1 DANH MỤC HÌNH VẼ 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 LỜI MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6 1.1 Tổng quan về Bentonit 6 1.1.1 Thành phần 6 1.1.2 Cấu trúc 6 1.1.3 Tính chất của bentonite 7 1.1.3.1 Tính trao đổi ion 7 1.1.3.2 Khả năng hút nước và trương nở 9 1.1.3.3 Độ nhớtvàtính xúc biến 9 1.1.3.4 Tính dẻo 9 1.1.3.5 Tính hấp phụ, hấp thụ 10 1.1.3.6 Một số tính chất khác 11 1.1.4 Ứng dụng của bentonite 11 1.1.4.1 Làm chất xúc tác, chất hấp phụ cho quá trình tổng hợp hữu cơ 3 11 1.1.4.2 Dùng làm dung dịch khoan 11 1.1.4.3 Trong xây dựng và luyện kim 12 1.1.4.4 Trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm 12 1.1.4.5 Trong y tê 13 1.1.5 Một số mỏ khoáng sét ở Việt Nam 13 1.2 Giới thiệu về bentonit Cổ Định Thanh Hóa 15 1.2.1 Thành phần khoáng vật của bentonit Cổ Định Thanh Hoá 16 1.2.2 Thành phần hóa học của bentonit Cổ Định Thanh Hoá 17 1.2.3 Tính chất trao đổi ion của bentonit Cổ Định 18 1.2.4 Khả năng trương nở và tính dẻo của bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 19 1.3 Phương pháp làm giàu bentonite 20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PSG TS Phạm Thanh Huyền tận tình giúp đỡ em mặt kiến thức khoa học với giúp đỡ tận tình bảo cô giúp em hiểu vấn đề cần thiết trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Công nghệ hữu cơHóa Dầu, Viện Kỹ Thuật Hóa Học, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiệnnghiên cứu sở vật chất, trang thiết bị ý kiến đóng góp quý báu để hoàn thiện đồ án tốt nghiệp Qua đây, em xin cảm ơn động viên, giúp đỡ từ gia đình bạn bè trongquá trình làm đồ án Tuy nhiên, với khối lượng công việc lớn thời gian nghiên cứukhông dài nên tránh khỏi sai sót trình làm đồ án tốt nghiệp, em kính mong góp ý bảo từ thầy, cô Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Lê Thị Hải Yến SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền MỤC LỤC SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CEC – Cation exchange capacity : Dung lượng trao đổi ion MMT – Montmorilonite: Montmorillonit PILC – Pillar Clay: Sét chống XRD – X-ray Difraction: Phổ nhiễu xạ tịa X SEM – Scanning Electron Microscopy : Kính hiển vi điện tử quét BET – Brunauer, Emmett, Teller GC – Gas Chromatograph: Sắc kí khí XRF – X-ray fluorescence : Phổ tán xạ tia X SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC HÌNH VẼ SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC BẢNG BIỂU SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền LỜI MỞ ĐẦU Trong xã hội ngày nay, việc đảm bảo an ninh lượng trở thành vấn đề vô quan trọng cấp thiết Quá trình khí hóa Biomass thu khí tổng hợp nhằm cung cấp cho nhà máy sản xuất lượng góp phần giải phần vấn đề thiếu hụt lượng Tuy nhiên, trình có nhược điểm khí sản phẩm, thành phần khí tổng hợp chứa lượng lớn Tar Tar thành phần không mong muốn, làm giảm nhiệt trị giá trị sử dụng khí tổng hợp, đồng thời Tar gây tắc nghẽn đường ống trình sản xuất chúng có khả ngưng tụ cao, cần xử lý Trên giới có nhiều công trình nghiên cứu cho trình xử lý Tar trình xử lý Tar sử dụng xúc tác dị thể sở khoáng vật tự nhiên phổ biến Trong đó, Bentonite loại khoáng sét có sẵn tự nhiên với trữ lượng lớn, có tiêu chất lượng phù hợp có ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp hóa học, dầu khí, xây dựng, mỹ phẩm… Đặc biệt chúng cấu trúc lớp, có khả làm chất mang cho xúc tác dị thể Ở Việt Nam, Bentonite mỏ Cổ Định – Thanh hóa vốn loại chất thải mỏ cromit rẻ tiền sẵn có Nếu tận dụng loại chất thải để tổng hợp chất mang xúc tác cho phản ứng xử lý Tar có ý nghĩa lớn mặt kinh tế, môi trường đảm bảo an ninh lượng Tuy nhiên, để đáp ứng tiêu chất lượng chất mang cho xúc tác dị thể cần tìm phương pháp nhằm làm tăng diện tích bề mặt Bentonite Việc biến tính Bentonite phương pháp chống kim loại giúp thực điều Do đó, em chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp sét chống từ bentonit Cổ Định làm giàu hydrocyclon đánh giá khả ứng dụng làm xúc tác xử lý tar hấp phụ xanh metylen” SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Bentonit 1.1.1 Thành phần Bentonit loại khoáng sét có sẵn tự nhiên, thành phần khoáng vật chủ yếu montmorillonit (MMT), có công thức đơn giản Al 2O3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc Ngoài thành phần montmorillonit, bentonit chứa số khoáng vật khác kaolinit, calcit, hectorit, saponit, beidelit, nontronit,… số muối kim loại kiềm khác hợp chất hữu [1] Thành phần hoá học montmorillonit chủ yếu nguyên tố Si Al, nguyên tố Mg, Fe, Na, Ca, K…Ngoài khoáng tồn số nguyên tố vi lượng khác như: Ti, Tl, Trong tỷ lệ Al 2O3: SiO2 dao động từ 1:2 đến 1:4 Trong khoáng sét tồn cation kim loại Dựa vào thành phần cation có khoáng sét người ta phân bentonit thành loại chính: Natri- Bentonit: có khả hút ẩm cao, trương nở mạnh hòa vào nước trì tình trạng thời gian dài Canxi- Bentonit: Khác với Na-Bentonit, Ca-Bentonit tính trương nở mạnh mà tính chất đặc trưng khả hấp thụ ion dung dịch Kali- Bentonit: giàu kali Giống Ca-bentonit, K-Bentonit tính trương nở, chủ yếu ứng dụng việc sản xuất vật liệu xây dựng ngăn chặn chất thải phóng xạ 1.1.2 Cấu trúc Cấu trúc thành phần loại khoáng sét nói chung Bentonit nói riêng nghiên cứu phương pháp vật lý đại phương pháp nhiễu xạ tia Rownghen, phương pháp phân tích nhiệt vi sai DTA, phương pháp phân tích nhiệt trọng lực TGA, phương pháp kính hiển vi điện tử,… Kết cho thấy khoáng sét có cấu trúc lớp tạo từ hai đơn vị cấu trúc bản: tứ diện SiO4và bát diện MeO6 SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Hình 1: Cấu trúc mạng tinh thể khoáng sét bentonite Theo hình trên, mạng tinh thể MMT gồm có lớp hai chiều lớp Al2O3 (hoặc MgO) bát diện trung tâm hai lớp SiO tứ diện nằm đầu nguyên tử O nguyên tử oxi lớp tứ diện thuộc lớp bát diện Nguyên tử Si lớp tứ diện phối trí với nguyên tử oxy định vị bốn góc tứ diện Nguyên tử Al (hoặc Mg) lớp bát diện phối trí với nguyên tử oxy nhóm hyđroxyl (OH) định vị góc bát diện Ba lớp chồng lên hình thành tiểu cầu sét đơn vị sở nanoclay Bề dày tiểu cầu có kích thước khoảng nm (10 Å) chiều dài tiểu cầu thay đổi từ hàng trăm đến hàng nghìn nm MMT tự nhiên phân bố thành lớp, khoảng cách lớp gọi khoảng cách van đéc van- khoảng không gian lớp sét liên tiếp Sự hình thành khoáng sét tự nhiên thường có thay đồng hình Đó tượng xảy nguyên tử Si hoá trị lớp tứ diện bị thay Al3+ (có thể Fe3+) tất anion tứ diện oxy nguyên tử Al hoá trị lớp bát diện thay phần Fe2+ Mg2+ Điều dẫn tới việc thiếu hụt điện tích dương làm cho bề mặt tiểu cầu sét bị tích điện âm Điện tích dương thiếu hụt thường bù cation kim loại kiềm kiềm thổ, nằm xen lớp 1.1.3 Tính chất bentonite 1.1.3.1 Tính trao đổi ion Bentonite có tính trao đổi ion khả thay đồng hình kim loại chủ yếu xảy lớp bát diện, hai lớp tứ diện phiến sét dẫn tới việc thiếu hụt điện tích dương làm cho bề mặt tiểu cầu sét bị tích điện âm SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Các catioon nằm vùng không gian lớp sét có liên kết lỏng lẻo với bề mặt lớp sét, montmorillonit có dung lượng trao đổi cation tương đối cao (80 - 150 meq/100g), mà ảnh hưởng đến kích thước hạt Khả trao đổi cation mạnh hay yếu phụ thuộc vào lượng điện thích âm bề mặt số lượng ion trao đổi Khả trao đổi cation làm cho khoáng Bentonite không trao đổi với cation vô mà có liên kết với phân tử hữu như: diquat, paraqua hay protein Bên cạnh đó, khả trao đổi ion lớp aluminosilicat phụ thuộc vào điện tích bán kính ion cation trao đổi Cation có điện tích thấp dễ trao đổi cation loại có điện thích cao: Me+> Me2+> Me3+ Đối với cation điện tích, bán kính ion nhỏ khả trao đổi lớn: Li+> Na+> K+> Cu2+> Fe2+> Al3+ Hình 2: Trao đổi cation Ca2+ Na+[2] Sự trao đổi ion bentonite liên quan đến thay nguyên tử hydro nhóm hydroxyl montmorillonit Theo số nghiên cứu đỉnh tứ diện SiO2 hướng lớp cấu trúc, nguyên tử oxy thay nhóm hydroxyl nhóm đảm nhiệm việc trì liên kết yếu lớp góp phần vào cân điện tích Ngoài ra, cấu trúc bentonite có nhóm hydroxyl khác nằm đỉnh bát diện Trong sáu đỉnh bát diện có hai đỉnh nhóm OH bốn đỉnh oxy, đỉnh hydroxyl liên kết Si-OH khả trao đổi hydro Nhóm hydroxyl liên kết Al-OH có tính axit yếu nên khả trao đổi yếu Nhóm Si-O-Al c tính trao đổi mạnh nên có tính địnhđến trao đổi cation H+ Trong khả trao đổi ion bề mặt phản ánh kính thước hạt tinh thể, phụ thuộc vào đứt gãy liên kết khuyết tật bề mặt, kích thước hạt nhỏ khả trao đổi lớn, khả trao đổi ion bề mặt phản ánh lượng điện tích âm mạng lưới khả hấp phụ Bentonite Điều phụ thuộc vào lượng cation bù trừ mạng lưới Số lượng cation lớn khả trao đổi lớn SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 1.1.3.2 Khả hút nước trương nở Mộtđặc tính bảncủa Bentonitelà hấp thụ nướcvà trương nở Tuy nhiên, tất loại bentonitecó khả hấp thụ Mức độhydrat hóavà trương nở bentonite phụ thuộcvào loại chất khoáng sét (thành phần cấp hạt, thành phần khoáng vật, thành phần hóa học), iontrao đổi,khả thấm nước solvat hóa Dưới có mặt nước, phân tử phân cực cation bị hấp phụ vào khe trống lớp, làm tăng chiều dày cấu trúc, tính chất gọi tính chất trương nở Khi bentonite hấp phụ nước hay tiếp xúc với nước, phân tử nước phân cực thâm nhập vào bên lớp, làm khoảng cách tăng lên 14 – 15 Ao tùy thuộc vào lượng bentonite lượng nước bị hấp phụ Các cation trao đổi giưa lớp khác có ảnh hưởng đến khả hấp phụ nước tính chất trương nở sét Khả trương nở nước bentonite chứa Na lớn bentonite chứa K, Ca Mg Bentonite kiềm bị hydrat hóa mạnh, lớp nước hấp phụ nhanh nên có khả trương nở cao Do ion Na + có điện tích +1 nên liên kết với điện tích âm mặt lớp sét, hydrat hóa bentonite-Na bị hydrat mạnh hơn, khả trương nở từ khoảng cách ban đầu hai phiến sét từ 9.2Ao đến 17 Ao Trương nở kéo theo giảm độ xốp, giảm độ thấm, nhờ tính chất ưu việt mà số loại đất đất cát pha, đất xám bạc màu trộn với bentonite tăng khả giữ ẩm, giảm độ thấm, cải thiện trạng thái cấu trúc, giảm khả buốc lý học, tăng cường hoạt động vi sinh vật cải thiện nhiều tính chất khác cho đất [3] 1.1.3.3 Độ nhớtvàtính xúc biến Khibentoniteđượcphân tán nước, huyền phùdạng keocó độ bền caođược hình thành vớiđộ nhớtcao có tính xúc biến Ở nồng độđủ cao, cáchuyền phùbắt đầucó cácđặc tính củahệgel Huyền phùđược hình thànhkhi phân tửnướcxâm nhập vàogiữa lớp MMT Ở đây,liên kếthydro tạo thànhbởicác nguyên tửhydrochứa trongcác phân tử nước Ngược lại, áp lực học, liên kết nàymột phần bị phá vỡ, cho phépcác MMT di chuyểntự hơn.Quá trìnhnày gọi làtính xúc biến Với thuộc tính bentonite thường sử dụng dung dịch khoan 1.1.3.4 Tính dẻo Ở trạng thái độ ẩm mà bentonit có khả tạo hình dạng định giữ nguyên trạng thái hình dạng lực tác động bên gọi độ dẻo (hay gọi tính dẻo, tính tạo hình) bentonit Tính dẻo đặc trưng số dẻo (Tính theo độ ẩm đất) tức hiệu số SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 3.1.2 Nghiên cứu điều chế sét chống nhôm làm chất mang cho xúc tác 3.1.2.1 Kết nghiên cứu theo phương pháp BET Giản đồ hấp phụ nhả hấp phụ mẫu sét chống nhôm thể hình 20 Kết đo diện tích bề mặt kích thước lỗ xốp mẫu sét chống nhôm thể hình 21 Hình 20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 Nhận xét: Từ đường đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ N mẫu sét chống nhôm ta thấy mẫu thuộc nhóm vật liệu có mao quản trung bình có vòng trễ Dựa vào đường cong đẳng nhiệt hấp phụ nhả hấp phụ hình nhận thấy: trình bắt đầu ngưng tụ P/P o= 0,41, điều chứng tỏ mẫu bentonite có kích thước lỗ xốp thuộc loại mao quản trung bình nhỏ SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 54 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Hình 21: Đường phân bố kích thước lỗ xốp trung bình mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 Nhận xét: Dựa vào đường phân bố kích thước lỗ xốp trung bình thấy rằng: kích thước mao quản chủ yếu 30-45A o, phân bố kích thước không đồng đều, thể tích mao quản có đường kính 30-40A o lớn Ngoài có hệ thống mao quản lớn có kích thước từ 500-1000Ao SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Bảng 17: Tổng hợp kết đo diện tích bề mặt kích thước lỗ xốp BET mẫu sét chống nhôm sét làm giàu Mẫu Diện tích bề mặt riêng BET (m2/g) Diện tích vi mao quản (m2/g) Kích thước lỗ xốp trung bình (Ao) Kích thước lỗ xốp tập trung (Ao) Làm giàu hydrocylone Sét chống nhôm 96,4695 73,6 25,7297 74,4305 89 110 38 35 Nhận xét:Mẫu sét chống nhôm thuộc loại vật liệu có kích thước mao quản trung bình (110,290 Ao) Kích thước mao quản tập trung khoảng 35A o khác nhiều với kích thước mao quản trung bình chứng tỏ phân bố kích thước không đồng Tuy nhiên, bề mặt riêng mẫu sét chống nhôm lại giảm so với sét làm giàu (giảm từ 96,46 xuống 73,6) Điều có nghĩa tổng hợp sét chống chưa thành công, Al3+ đưa vào không hình thành cột chống mà dàn trải bề mặt tạo thành tâm axit Điều chứng minh giản đồ XRD SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 56 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 3.1.2.2 Kết nghiên cứu theo phương pháp XRD Kết phân tích XRD mẫu sét chống nhôm với tỷ lệ OH -/Al3+ 2,0 2,4 thể hình 22 hình 23 Hình 22: Giản đồ XRD mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH-/Al3+ = 2,0 SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 57 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent Al2,4 nungt 500C 160 150 140 130 120 d=4.486 80 d=2.508 90 d=3.344 d=14.884 Lin (Cps) 100 70 60 d=2.232 110 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale File: Anh BK mau Bent Al 2,4 nung 500C.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 55.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 17 s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.0 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 45.38 % - d x by: - WL: 1.5406 00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 61.07 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91340 - b 4.91340 - c 5.40530 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - - 113 Hình 23: Giản đồ XRD mẫu sét chống nhôm với tỷ lệ OH-/Al3+ = 2,4 Nhận xét: Qua giản đồ XRD mẫu: sét chống nhôm với tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 sét chống nhôm với tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,4 ta thấy sau chống peak đặc trưng bentonitebị giảm cường độ nhiều chứng tỏ phương pháp chống làm phá vỡ phần lớn cấu trúc montmorillonite Trên giản đồ XRD không thấy peak đặc trưng hợp chất nhôm Điều hợp chất không tồn dạng tinh thể mà tồn dạng vô định hình Bên cạnh thấy peak đặc trưng cho quazt góc theta = 27 So sánh với giản đồ XRD mẫu sét làm giàu hydrocyclone (hình 14): peak đặc trưng cho montmorillonite giảm hẳn cường độ, chứng tỏ phương pháp chống không thành công Điều phù hợp với kết nghiên cứu theo phương pháp BET – diện tích bề mặt riêng mẫu sét chống nhôm giảm so với mẫu sét làm giàu hydrocyclone SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 58 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 3.2 Kết nghiên cứu khả ứng dụng sét chống 3.2.1 Kết nghiên cứu ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng nhiệt phân tar với chất mẫu toluene 3.2.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ OH-/Al3+ Để nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ OH -/Al3+ ta sử dụng phản ứng nhiệt phân toluene điều kiện nhiệt độ, áp suất lưu lượng dòng khí mang Hình 24: Ảnh hưởng tỷ lệ OH-/Al3+ lên độ chuyển hóa phản ứng Nhận xét:Từ đồ thị ta thấy, tỷ lệ OH-/Al3+càng cao độ chuyển hóa phản ứng thấp Độ chuyển hóa 40% với mẫu bentonite đưa dạng natri, độ chuyển hóa đạt 67% với mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+là 3,0 độ chuyển hóa cao với mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+là 2,0 Điều giải thích hàm lượng kim loại nhôm đưa vào nhiều tạo thành nhiều tâm axit thúc đẩy cho phản ứng cắt mạch khiến cho độ chuyển hóa phản ứng tăng lên Do đó, mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 tiếp tục sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hóa phản ứng nhiệt phân toluene SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 59 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 3.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hóa phản ứng nhiệt phân toluene Mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 tiếp tục sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hóa phản ứng nhiệt phân toluene Phản ứng tiến hành khảo sát nhiệt độ khác nhau: 650oC, 700 oC 750 oC Hình 25: Ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hóa mẫu sét chống với tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 Độ chuyển hóa tăng dần theo chiều tăng nhiệt độ, 650 oC độ chuyển hóa 50%, đến 750 oC độ chuyển hóa đạt tới gần 85% Từ thấy 750 oC nhiệt độ tối ưu phản ứng 3.2.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lên độ chuyển hóa phản ứng nhiệt phân toluene Dựa vào kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tới độ chuyển hóa phản ứng, ta thấy nhiệt độ 750oC nhiệt độ phản ứng tối ưu Vì ta tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng tới độ chuyển hóa nhiệt độ 750 oC SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 60 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Hình 26: Ảnh hưởng thời gian lên độ chuyển hóa phản ứng nhiệt độ khác Theo thời gian, độ chuyển hóa giảm nhiên không giảm đột ngột mà giảm từ từ ( 750oC độ chuyển hóa giảm từ 85% xuống 80%; 700 oC độ chuyển hóa giảm từ 60% xuống 50% 650 oC độ chuyển hóa giảm từ 50% xuống khoảng 38%) Điều chứng tỏ khả trì hoạt tính mẫu sét chống tương đối tốt Điều giải thích trình phản ứng, phân tử toluen hấp phụ lên bề mặt chất mang, tiếp xúc với tâm axit Phản ứng xảy bề mặt chất mang Theo thời gian, tâm axit bị che lấp làm giảm độ chuyển hóa phản ứng 3.2.1.4 Nghiên cứu cấu trúc sét chống sau phản ứng đưa nguyên nhân gây hoạt tính Kết chụp SEM mẫu sét chống nhôm sau phản ứng thể hình 27 SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 61 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Hình 27: Ảnh SEM mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH-/Al3+ = 2,0 sau phản ứng Nhận xét:Ảnh SEM cho thấy thay đổi bề mặt xúc tác trước sau phản ứng, sau phản ứng bề mặt xúc tác bị che phủ lớp cacbon làm che lấp tâm hoạt tính, nguyên nhân gây hoạt tính xúc tác 3.2.2 Kết nghiên cứu khả làm chất hấp phụ xanh metylen a Xây dựng đường chuẩn Đường chuẩn hấp phụ tia UV – Vis mẫu xanh methylene bước sóng 310nm thể hình 29 Hình 28: Đường chuẩn hấp thụ tia UV-Vis mẫu xanh methylene bước sóng 310nm SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 62 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Kết đo độ hấp phụ xanh methylene mẫu sét chống nhôm tỷ lệ khác ( đo bước sóng 310nmm) thể bảng 19 Bảng 18: Kết đo độ hấp phụ xanh methylene mẫu sét chống nhôm tỷ lệ khác ( đo bước sóng 310nmm) Mẫu (tỷ lệ OH-/Al3+) Độ hấp phụ 2,0 2,4 3,0 0,32245 0,30432 0,28789 Nồng độ ban đầu (mg/l) 25 25 25 Nồng độ sau hấp phụ 20,5 19,3 18,3 Dung lượng hấp phụ (mg/g) 0,9 1,14 1,34 % bị hấp phụ 18,0 22,8 26,8 Hình 29: % xanh metylen bị hấp phụ với mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH-/Al3+khác Nhận xét: Dung lượng hấp phụ % xanh metylen bị hấp phụ tỷ lệ thuận với tỷ lệ OH-/Al3+ mẫu sét chống nhôm Mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 3,0 cho dung lượng hấp phụ lớn 1,34mg/g % xanh metylen bị hấp phụ lớn 26,8%, mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 cho dung lượng hấp phụ thấp 0,9mg/g Điều giải thích sau: tỷ lệ OH-/Al3+trong mẫu sét chống nhôm tăng nghĩa lượng Al 3+ sử dụng giảm đồng nghĩa với việc bề mặt sét bị chiếm chỗ kim loại nhôm nên có nhiều bề mặt cho hấp phụ SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền b Khảo sát ảnh hưởng thời gian Hình 30,31 biểu đồ thể thay đổi độ hấp phụ theo thời gian mẫu sét chống khác Hình 30: Sự thay đổi độ hấp phụ theo thời gian mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,0 Hình 31: Sự thay đổi độ hấp phụ theo thời gian mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH -/Al3+ = 2,4 Nhận xét: Từ đồ thi ta thấy độ hấp phụ mẫu sét chống nhôm tỷ lệOH /Al3+ = 2,0 lớn độ hấp phụ mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH-/Al3+ = 2,4 Ở mẫu theo thời gian độ hấp phụ tăng dần - c Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bentonit/xanh metylen Hình 33 thể thay đổi độ hấp phụ mẫu sét chống nhôm tỷ lệ OH /Al3+ theo tỷ lệ bentonit/xanh metylen Hình 32: Sự thay đổi độ hấp phụ theo tỷ lệ bentonit/xanh metylen Nhận xét: Khi tăng khối lượng bentonit ( 0,05g; 0,1g 0,2g ) dùng để hấp phụ thể tích xanh metylen (10ml) độ hấp phụ tăng dần theo chiều tăng tỷ lệ bentonit/xanh metylen SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 64 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền KẾT LUẬN Đã làm giàu bentonite Cổ Định – Thanh Hóa phương pháp hydrocyclone giúp làm giảm hàm lượng khoáng antigorite, goethite, khoáng nặng đồng thời tăng cường hàm lượng montmorillonite mong muốn Tổng hợp sét chống nhôm với tỷ lệ OH -/Al3+ 2,0; 2,4; 3,0 nghiên cứu đặc trưng sét chống nhôm phương pháp XRD BET Tuy nhiên trình chưa thành công cần phải tiếp tục nghiên cứu Nghiên cứu khả ứng dụng làm xúc tác sản phẩm sét chống nhôm cho phản ứng nhiệt phân tar với chất mẫu Toluene khảo sát ảnh hưởng điều kiện tỷ lệ OH-/Al3+, nhiệt độ, thời gian phản ứng đến độ chuyển hóa phản ứng Nghiên cứu khả ứng dụng làm chất hấp phụ xanh methylene sét chống nhôm với tỷ lệ OH-/Al3+ khác so sánh với sét nguyên khai SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 65 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th.S Bùi Văn Thắng (2011),Đề tài khoa học công nghệ cấp “ Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Bentonit biến tính, Ứng dụng hấp phụ Phốtpho nước” ,Mã số : B2010-20-23 [2] TS Nguyễn Phiêu (2005), Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột oxit sắt hoạt tính sét hữu phục vụ khoan thăm dò khai thác dầu khí”, Tổng công ty hoá chất Việt nam, Viện hoá học công nghiệp, 3-2005 [3] Báo cáo chuyên đề thực đề tài cấp nhà nước (2010): “Xác định dung lượng trao đổi cation, độ trương nở, diện tích bề mặt, kích thước hạt bentonit Cổ Định – Thanh Hoá”, Mã số: KC.02.17/06-10, Viện khoa học công nghệ Mỏ - Luyện Kim, Hà nội,2010 [4] A S Ahmed, N.Salahudeen, C S.Ajinomoh, H Hamza and A Ohikere, Studies on the Mineral and Chemical Characteristics of Pindiga Bentonitic Clay; Petroleum Technology Development Journal (ISSN 1595-9104); An International Journal, Vol 1; January 2012 [5] R Ben Achma, A Ghorbel, A Dafinov, F Medina, Copper-supported pillared clay catalysts for the wet hydrogen peroxide catalytic oxidation of model pollutant tyrosol, Applied Catalysis A: Genral 349 (2008) 20–28 [6] Tạ Đình Vinh “ Nghiên cứu khả sử dụng nguyên liệu địa phương sét, than bùn, than nâu, tannin, thuỷ tinh lỏng, barit để pha chế dung dịch khoan”, Báo cáo đề tài cấp nhà nước 22.01.05.14, bảo vệ tháng năm 1984 [7] Maurizio Lenarda; Bifunctional catalysts from pillared clays vapour phase conversion of propen to acetone catalyzed by iron and ruthenium containing aluminum pillared bentonits; Journal of Molecular Catalysis 92 ( 1994) 201-215 [8] Đỗ Đạt, Nghiên cứu sử dụng sét Cổ Định, Thanh Hóa, Nông nghiệp phát triển nông thôn, vol số 1, 2003 [9] M AdediranMesubi, F.A Adekola, E.O.Odebunmi, J.I.D AdekeyeJamesO.O., "BENEFICIATION AND CHARACTERISATION OF A BENTONITEFROM NORTH-EASTERN NIGERIA," Journal of the North Carolina Academyof Science, pp 154–158, 2008 [10] Vũ Văn Nhữ, Tạ Đình Vinh tác giả khác: Nghiên cứu khả chịu nhiệt, chịu mặn sét bột Cổ Định – Thanh Hoá Báo cáo đề tài cấp ngành Tổng cục dầu khí, bảo vệ tháng năm 1981 [11] Thân Văn Liên, “Nghiên cứu qui trình xử lý, hoạt hoá bentonit Việt Nam để sản xuất bentonit xốp”, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài hợp tác theo nghị định thư với Hàn Quốc, Hà Nội, tháng 5, 2005 SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 66 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền [12] TS Nguyễn Phiêu (2005), Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột oxit sắt hoạt tính sét hữu phục vụ khoan thăm dò khai thác dầu khí”, Tổng công ty hoá chất Việt nam, Viện hoá học công nghiệp, 3-2005 [13] Goodarz T., Morteza S., Sayed J.R., Keisk, and Hamid I Huuhtanen, "Synthesisand Activity Measurement of the Some Bifunctional Platinum Loaded BetaZeolite Catalysts for n-Heptane Hydroisomerization ," Journal of Industrial andEngineering Chemistry, pp 614–621, 2008 [14] Shufeng Zuo, Renxian Zhou, 2006, Al-pillared clays supported rare earths and palladium catalysts for deep oxidation of low concentration of benzene, Applied Surface Science 253 (2006) 2508–2514 [15] Haider Naji Khudhaier, Najdat Redha Hameed Al-Khafaji, Hadi Hassan Hadi, Husseinabd Ali Hussein Kadhem Abdul Hussein, "Study of the Adsorption ofMethylene Blue from Aqueous Solution: a Comparison between Iraqi &Englishbentonite Activity as Adsorbents," Jornal of Kerbala University, vol 5, June2007 [16] Kyong-Hwang Lee, Thermal and catalytic degradation of pyrolytic oil from pyrolysis of municipal plastic wastes, J Anal Appl, pyrolysis 85 (2009) 372379 [17] Simell PA, Hepola JO, Krause AOI, Effects of gasification gas components on tar and ammonia decomposition over hot gas cleanup catalysts, Fuel 1997;76(12):1117 [18] Ronkkonen H, Simell P, Reinikainen M, Krause O, Niemela MV, Catalytic clean-up of gasification gas with precious metal catalysts—a novel catalytic reformer development Fuel 2010, 89(11):3272–7 .[19] Antonio Gil,Sophia A Korili,Raquel Trujillano Miguel Angel Vicente, Pillared Clays and Related Catalysts [20] H.Auer, H.Hofmann, Pillared clays: characterization of acidity and catalytic properties and comparison with some zeolites, Applied catalysis A: general, 97 (1993) 23 – 38 [21] P Bankovic, A Milutinovic, N.Jovic, J.Dostanic, Synthesis, characterization and application of Al, Fe – Pillared clays, Proceedings of the Tenth Annual Conference of the materials research society of Serbia, September 2008 [22] Bauer Carl, Formulations including improved organoclay compositions, March13, 1997, WO 97/09375 [23] Dennis Paul LorahChuen-Shyong Chou, Aqueous nano composite dispersions,Jul.4, 2002 [24]Ngô Thế Kế, "Chuyên đề hóa học vật liệu," Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2,2010 SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 67 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền [25]David E W Vaughan, "Pillared interlayered clays materials useful as catalystsand sorbents," U.S Patent 4,176,090, November 27, 1999 [26]Abdul Wahab A Al-Ajeel and Sahar N Abdullah, "Upgrading of montmorilloniteclaystone, (Digma formation) From WADI BASHIRA,WESTERN DESERT,IRAQ," Iraqi Bulletin of Geology and Mining, vol Vol.6, p 149− 157, ovember2010 [27]GS.TS.Đào Văn Tường, Động học xúc tác Hà Nội: Khoa học kỹ thuật, 2008 [28] Thân Văn Liên cộng sự, "Làm giàu, làm hoạt hoá bentonit Di Linh -Lâm Đồng bentonit Tuy Phong, Bình Thuận," Hội nghị Khoa học Côngnghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ VI, Đà Lạt, 2003 [29] M.E.Gyftopoulou, M.Millan, A.V.Bridgwater, D.Dugwell, R.Kandiyoti, J.A.Hriljac, Pillared clays as catalysts for hydrocracking of heavy liquid fuels, Applied catalysis A: General 282 (2005) 205 – 214 [30] L.M Gandia, M.A Vicente, A.Gil, Preparation and characterization of manganese oxide catalysts supported on alumina and zirconia – pillared clays, Applied catalysts A: General 196 (2000) 281 – 292 [31] Maurizio Lenarda, Renzo Ganzerla, Loretta Storaro, Stefano Enzo, Roberto Zanoni, Bifunctional catalysts from pillared clays: vapour phase conversion of propene to acetone catalyzed by iron and ruthenium containing aluminum pillared bentonites, Journal of molecular catalysis 92 (1994) 201-215 [32] Alexander moronta, Maria E Troconis, Eduardo Gonzalez, Cesar Moran, Jorge Sanchez, Angel Gonzalez, Jackeline Quinonez, Dehydrogenation of ethylbenzene to styrene catalyzed by Co, Mo and CoMo catalysts supported on natural and aluminum-pillared clays, Applied catalysis A: General 310 (2006) 199204 [33] Kanattukara Vijay an Bineesh, Moon-il Kim, Goo-Hwa Lê, Manickam Selvaraj, Dea-won Park, Catalytic performance of vanadia-doped alumina-pillared clay for selective oxidation of H2S, Applied clay science 74 (2013) 127-134 [34] A S Ahmed, N.Salahudeen, C S.Ajinomoh, H Hamza and A Ohikere, Studies on the Mineral and Chemical Characteristics of Pindiga Bentonitic Clay, Petroleum Technology Development Journal (ISSN 1595-9104), An International Journal, Vol 1, January 2012 [35] S LARS T ANDERSON ; Reaction Networks in the Catalytic Vapor Phase Oxidation of Toluen and Xylens; JOURNAL OF CATALYSIS 98, 138-149 (1986) SVTH: Lê Thị Hải Yến - 20103680 68 ... Hải Yến - 20103680 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền giới hạn (c n gọi giới hạn chảy dưới) giới hạn (c n gọi giới hạn thành sợi) [3] Số dẻo 0–7 – 17 > 17 Phân loại Cát Cát pha Đất... sét tự nhiên thường có thay đồng hình Đó tượng xảy nguyên tử Si hoá trị lớp tứ diện bị thay Al3+ (c thể Fe3+) tất anion tứ diện oxy nguyên tử Al hoá trị lớp bát diện thay phần Fe2+ Mg2+ Điều dẫn... đổi cation từ 25,01-48,5 mgđl/100g, cá biệt đến 170 mgđl/100g Các cation có khả trao đổi kiềm thổ (Ca2+, Mg2+) [6] Bảng thống kê thành phần khoáng bentonit Di Linh-Lâm Đồng: Bảng 2: Thành phần khoáng