nghiên cứu biến tính bentonit ứng dụng cho quá trình xử lý phenol trong nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT LOGO KHOA DẦU KHÍ BỘ MƠN LỌC HĨA DẦU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ PHENOL TRONG NƯỚC NỘI DUNG TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI TỔNG QUAN THỰC NGHIỆM KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN LOGO TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước ô nhiễm hợp Vật liệu bentonit hữu chất hữu LOGO Môi trường nước GIỚI THIỆU VỀ BENTONIT LOGO Cấu tạo • Bentonit có (60 − 70%) montmorillonit (MMT) • Bentonit có cấu trúc 2:1 lớp bát diện nhôm oxit bị kẹp lớp silic oxit Cấu trúc tinh thể 2:1 MMT GIỚI THIỆU VỀ BENTONIT LOGO Tính chất TRAO ĐỔI ION TRƯƠNG NỞ HẤP PHỤ BENONIT BENTONIT HỮU CƠ LOGO Bentonit hữu sản phẩm tạo thành thay cation vơ bentonit trao đổi với cation hữu nhiều dạng khác Cation hữu sử dụng cation amoni hữu (bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4, mạch vòng, nhánh…) + Quá trình trao đổi cation Na với cation hữu BENTONIT HỮU CƠ LOGO Bentonit hữu Tính hấp phụ: cấu tạo có Độ ổn định sét hữu cơ: cấu trúc gốc hidrocacbon nhóm ưa dầu nên sét hữu ổn định sét hữu có khả hấp phụ dung dịch có mặt lượng lớn cation kim loại chất hữu BENTONIT HỮU CƠ Bentonit hữu LOGO Ô NHIỄM HỢP CHẤT PHENOL TRONG NƯỚC LOGO Nguồn gốc gây ô nhiễm phenol nước:  Chất thải từ sở sản xuất có sử dụng phenol nguyên liệu hay dung mơi q trình sản xuất  Phenol sử dụng thành phần thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm mốc…  Các nhà máy sản xuất dược phẩm có mặt hàng thuốc giảm đau aspirin, acid salicylic…trong nước thải vệ sinh thiết bị, dụng cụ thải phenol Ô NHIỄM HỢP CHẤT PHENOL TRONG NƯỚC 10 LOGO XỬ LÝ BENTONIT THÔ  LOGO Xử lý phương pháp hóa học 500 ml Dung dịch đệm citrat 200 ml Nước cất 32 g Bentonit Bentonit Na 20 g Na2S2O4 Khuấy để lắng, gạn bỏ nước Sấy Rửa HCl 0,5 N Rửa nước cất Rửa NaCl 0,5 N 450 ml + 150 ml CH3COONa 0.5N, H2O2 Dung dịch huyền phù 30% 13 Rửa NaCl 0,5 N ĐIỀU CHẾ BENTONIT HỮU CƠ LOGO Quá trình tổng hợp bentonit hữu (bentonit-CTAB) CTAB Cetyl Trimetyl Amoni Bromua (C16H33)N(CH3)Br 10 g Bentonit Na 200 ml Nước cất Khuấy, dung dịch huyền phù g CTAB hòa tan dung mơi o Khuấy,Trao đổi ion, 60 C (DMF, etanol) 4h Rửa nước cất 14 Bentonit hữu o Sấy 80 C HÌNH ẢNH MẪU BENTONIT THU ĐƯỢC a) Mẫu bentonit thô b) Mẫu bentonit d) Mẫu bentonit - CTAB (DMF) c) Mẫu bentonit Na 15 LOGO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ PHENOL TRONG NƯỚC BẰNG BENTONIT HỮU CƠ  Quy trình xử lý chung phenol nước thải bentonit – CTAB (DMF) Thời gian t 0,25 g Bentonit – CTAB (DMF) thay đổi Pha với C0 xác định Khuấy 400 o vòng/phút, 25 C 100 ml Dung dịch phenol Điều chỉnh pH thay đổi Lọc tách chất rắn Dung dich lại Xác định nồng độ phenol lại 16 Phân tích HPLC LOGO KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN LOGO Xác định cấu trúc phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD)   Đặc trưng nhiễu xạ tia X mẫu bentonit thô Đặc trưng nhiễu xạ tia X mẫu bentonit Na 112,47 17 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đặc trưng XRD mẫu bent - CTAB (DMF) Đặc trưng XRD mẫu bent - CTAB (etanol) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent-CTAB 1000 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent CTAB thuy 1000 LOGO 900 900 800 800 700 700 119,099 500 d=4.021 d=4.460 d=2.450 100 d=2.483 d=2.568 200 100 d=2.275 d=3.353 300 d=4.049 200 d=4.269 d=4.496 300 d=19.099 400 400 d=4.234 500 d=3.329 Lin(Cps) d=21.264 Lin (Cps) 600 221,264 600 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: KinhDH Mo mau Bent-CTAB thuy.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 5.56 % - d x by: - WL: 1.5406 00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 6.34 % - 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) - - 113.0 18 10 20 30 2-Theta - Scale File: Thuy mau Bent-CTAB.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 6.32 % - d x by: - WL: 1.5406 00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 34.56 % - 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 40 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đặc trưng hình thái học (SEM) Ảnh SEM mẫu bentonit Na Ảnh SEM mẫu bent - CTAB (DMF) LOGO KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN LOGO Đánh giá khả hấp phụ phenol mẫu bent – CTAB (DMF) Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ: pH t (h) msét (g) Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,25 25,5 3,8 0,25 23,1 4,76 0,25 27,1 3,16 0,25 29,6 2,16 11 0,25 31,8 1,28 qe (mg/g) C0 = 35 mg/l q e = (C − C )V e 4,76 mg/g m 10 pH Đồ thị ảnh hưởng dung lượng hấp phụ theo pH 20 12 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ: t (h) msét (g) pH LOGO Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,25 31,2 1,52 0,25 28,7 2,52 0,25 23,1 4,76 0,25 23,2 4,72 12 0,25 23,2 4,72 4.5 66 (h) 3.5 qe2.5 (mg/g) 1.5 0.5 0 10 t (h) Đồ thị dung lượng hấp phụ theo thời gian 21 12 14 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN LOGO Ảnh hưởng nồng độ phenol ban đầu Cách xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ: q Phương trình Langmuir mơ tả phương trình: Để xác định số phương trình ta viết pt dạng: C q e e = 0 Q Phương trình Freundlich mơ tả phương trình: Phương trình tuyến tính hóa cách lấy logarit hai vế phương trình: Trong đó: qe, Q0 : dung lượng hấp phụ, dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) C0, Ce : nồng độ phenol ban đầu, lại (mg/l) b: hệ số pt Langmuir ( xác định từ thực nghiệm) k, n: số Freundlich 22 1+ bCe q log qe = log k + 1/n log Ce bCe + Ce bQ e =Q 1/ n e = k C e KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN LOGO Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ C0 (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe Log Ce Log qe 0,49 1,804 0,2716 -0,3098 0,2562 25 13,3 4,68 2,821 1,1239 0,6702 30 18,2 4,72 3,856 1,2601 0,6739 35 23,1 4,76 4,853 1,3636 0,6776 60 46,1 5,56 8,291 1,6637 0,7451 100 84,6 6,16 13,734 1,9274 0,7895 23 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN LOGO Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ: Langmuir 16 14 f(x) = 0.16x + 0.78 12 R² = 0.99 10 Ce∕qe 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Freundlich 0.9 f(x) = 0.24x + 0.35 R²0.8 = 0.98 0.7 0.6 0.5 Log qe0.4 0.3 0.2 0.1 -0.5 0.5 Ce (mg/l) Log Ce Mô hình hóa theo phương trình Langmuir Feundlich 24 1.5 2.5 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN LOGO Bảng hệ số phương trình Langmuir Freundlich Các hệ số Freundlich 1/n 0,242 K 2,23 R Các hệ số Langmuir 0,979 b 0,198 Q0 6,41 R 25 2 0,993 KẾT LUẬN  LOGO Đã điều chế bent - CTAB (DMF), bent - CTAB (etanol) qua phân tích đặc trưng vật liệu sét hữu phương pháp XRD, SEM thấy bent -CTAB (DMF) cho kết chống tốt - Khoảng cách hai lớp sét tăng từ 12,47 đến 21,264 Å - Vật liệu chuyển từ dạng ưa nước sang ưa dầu - Phối tử hữu định vị thành công bề mặt vật liệu  Khả hấp phụ phenol nước bent - CTAB (DMF) phụ thuộc vào yếu tố: thời gian hấp phụ, pH dung dịch, nồng độ phenol ban đầu - Điều kiện tối ưu trình hấp phụ sau: - pH = - Thời gian khuấy trộn: 6h - Hấp phụ dung lượng cực đại: 6.16 mg/g  Quá trình hấp phụ phenol nước bent - CTAB (DMF) tuân theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir 26 LOGO XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN 27 ... Mẫu bentonit thô b) Mẫu bentonit d) Mẫu bentonit - CTAB (DMF) c) Mẫu bentonit Na 15 LOGO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ PHENOL TRONG NƯỚC BẰNG BENTONIT HỮU CƠ  Quy trình xử lý chung phenol nước thải bentonit. .. 11 XỬ LÝ BENTONIT THƠ LOGO Q trình điều chế sét tinh gồm giai đoạn chính:  Xử lý phương pháp rửa nước Nước cất Bentonit nguyên khai Khuấy, ngâm trương nở tối đa Ly tâm, tách phần không tan nước. .. không tan nước Bentonit 12 XỬ LÝ BENTONIT THƠ  LOGO Xử lý phương pháp hóa học 500 ml Dung dịch đệm citrat 200 ml Nước cất 32 g Bentonit Bentonit Na 20 g Na2S2O4 Khuấy để lắng, gạn bỏ nước Sấy Rửa