Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng cấu trúc Bent dl chống bằng AL137+ dùng để xử lý nước bị ô nhiễm màu công nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Trường đại học sư phạm hà nội Khoa: Hóa học ******************* Hà tiến dũng Nghiên cứu tổng hợp đặc trƣng cấu trúc bent dl chống al137+ dùng để xử lý nƣớc bị nhiễm màu cơng nghiệp Khóa luận tốt nghiệp đại học Chun ngành: Hóa lí GV hướng dẫn Pgs.ts hoa hữu thu Hà nội - 2009 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thàncảm ơn thầy giáo PGS.TS Hoa Hữu Thu giao đề tài tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trình hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cơ, anh chị phịng thí nghiệm mơn hóa học Dầu mỏ - trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian làm thí nghiệm Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội II gia đình, bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tham gia góp ý kiến để em hồn thành tốt khố luận tốt nghiệp Hà Nội, tháng năm 2009 Sinh viên Hà Tiến Dũng Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết khóa luận tơi tự tìm tịi, nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS Hoa Hữu Thu, không chép trùng với kết tác giả khác Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2008 Sinh viên Hà Tiến Dũng Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Mục lục mở đầu chương 1: tổng quan 1.1 Sét tự nhiên 1.1.1 Sự hình thành sét tự nhiên 1.1.2 Cấu trúc sét tự nhiên chương 2: phương pháp biến tính bentonit 17 2.1 Hoạt hóa bentonit 17 2.1.1 Hoạt hóa kiềm 17 2.1.2 Hoạt hóa axit 18 2.2 Biến tính Zeolit nâng cao khả hấp phụ, trao đổi cation 20 2.2.1 Tính chất trao đổi cation bentonit 24 2.2.2 Sét chống 26 2.3 ứng dụng sét chống xử lý hấp phụ chất màu 28 2.3.1 Phẩm nhuộm 28 2.3.2 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 29 chương : Thực nghiệm, kết thảo luận 30 3.1 Điều chế Bent – DL – Al13 30 3.1.1 Xử lý Bent – DL nguyên khai thành phần khống thành phần hóa học 30 3.1.2 Chống Bent – DL [Al13O4(OH)24(H2O)2]7+ 32 3.1.3 Điều chế sét chống ưa dầu Mont-Al13-CTAB 33 3.2 Các phương pháp vật lý nghiên cứu cấu trúc Bent - DL 33 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng 3.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 33 3.2.2 Phương pháp phổ hồng ngoại 35 3.2.3 Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt vi sai (DTA) 36 3.2.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 36 3.2.5 Phương pháp BET xác định bề mặt riêng xúc tác rắn 37 3.3 Phương pháp xác định khả hấp phụ màu công nghiệp 39 3.3.1 Lập đường chuẩn theo phương pháp quang phổ hấp phụ UV – Vis 39 3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ 40 3.3.3 Cách xác định dung lượng hấp phụ 41 3.4 Các kết thực nghiệm thảo luận 41 3.4.1 Thành phần khoáng thành phần hóa học 41 3.4.2 Kết nhiễu xạ tia X 42 3.4.3 Kết IR 44 3.4.4 Kết phân tích nhiệt vi sai 46 3.4.6 Kết xác định bề mặt riêng BET 47 3.4.7 Kết hấp phụ màu mẫu thực tế 49 Nhận xét: 50 kết luận 51 tài liệu tham khảo 52 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng MỞ ĐẦU Khoáng sét tự nhiên nguyên liệu gần gũi với sống Được sử dụng nhiều nhất, đa dạng nghiên cứu khoa học công nghiệp Bentonit (Bent) Bent tìm thấy núi Bentox, vùng Rok-krik bang Uaioming (Mỹ) Đó loại sét dẻo, màu nâu hay xanh xám, trương nở mạnh nước Do tính đặc thù khả ứng dụng Bent nhiều lĩnh vực khác nên việc quan tâm, nghiên cứu ngày phát triển rộng rãi Vào đầu năm 1888, Bent khai thác với quy mô lớn để phục vụ cho công nghiệp Sau Bent nhanh chóng phát nhiều nơi giới như: Canađa, Nam Phi, Đức, Pháp, Italia, Hungari, Trung Quốc, Nhật Bản… nước ta, Bent tìm thấy nhiều nơi: Thanh Hố, Lâm Đồng, Sơn La, Phan Rang… với trữ lượng lớn Bent sử dụng làm vật liệu xây dựng, chất hấp phụ trao đổi ion trình xử lí nước Bent dùng nhiều cơng nghiệp dầu mỏ, thực phẩm, mỹ phẩm… Trong lĩnh vực này, Bent sử dụng làm chất xúc tác chất mang cho phản ứng tổng hợp hữu Mặt khác, Bent nguyên liệu dễ kiếm rẻ tiền Nhờ khả hấp phụ khả trao đổi ion tốt Bent nên phương pháp xử lý khác nhau, người ta thay đổi lực lượng axit bề mặt mạng lưới Bentonit để thu xúc tác axit rắn Các xúc tác khơng có tính ăn mịn thải vào môi trường không gây ô nhiễm Các vật liệu xúc tác có tính axit cao có kích thước lỗ xốp lớn so với Bent tự nhiên nên có triển vọng ứng dụng rộng rãi lĩnh vực hoá học Bent chống polioxocation kim loại, có cấu trúc hai chiều tương tự zeolit, họ vật liệu rây phân tử, có độ chọn lọc hình học tốt Do vậy, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp đặc trƣng cấu trúc Bent DL chống Al137+ dùng để xử lý nƣớc bị nhiễm màu cơng nghiệp” Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng CHƢƠNG 1: TổNG QUAN 1.1 Sét tự nhiên 1.1.1 Sự hình thành sét tự nhiên Về mặt địa chất học, khoáng sét sản phẩm q trình phong hóa loại đá gốc, chủ yếu đá hoa cương (granit) Đây loại đá đa khống, thành phần fenspart, thạch anh mica Fenspart khoáng vật phổ biến tất loại đá, chiếm tới 50% khối lượng vỏ trái đất, cứng Chính fenspart nguồn gốc loại khoáng sét Về có q trình địa chất dẫn tới hình thành khống sét tự nhiên: - Quá trình thời tiết, - Quá trình kết tủa từ dung dịch đậm đặc (như hồ muối, hẻm kín), - Q trình hình thành trầm tích (dưới tác động q trình nhiệt hóa học), - Q trình biến đổi thủy nhiệt (tương tác đá- nước) nhiệt độ cao tác động nhiệt đá từ tính Thí dụ, hình thành khống sét kaolinit từ fenspart qua q trình phong hóa hay q trình tương tác khoáng fenspart dung dịch nước axit sau: K – fenspart + H+  Sét ngậm nước + K+ + Si4+ hay 3KAlSi3O8 + 6H+  Al3Si3O10(OH)6 + 3K+ + Si4+ Phương trình đầy đủ trình hình thành kaolinit tự nhiên sau: KAlSi3O8 + 5H2O  KOH + HalSi3O8 fenspart 2HalSi3O8 + 5H2O  Al2O3.2SiO2.2H2O + 4H2SiO3 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng kaolinit Đây trình trao đổi ion H+ với cation tan nước đá cũ (fenspart) Các phản ứng thủy phân dùng để minh họa độ bền tương đối loại khống theo thơng số hóa học Sự hình thành khống sét khác sở q trình phong hóa tương tự Các khống sét có hai tính chất khác với khống khác Đó kích thước hạt (nhỏ m) chúng có cấu trúc lớp Tùy thuộc vào thành phần nguyên tố hóa học, cấu trúc lớp khả trương phồng lớp sét, nhà địa chất chia khoáng sét thành nhóm, phân nhóm khác Khống sét có cấu trúc đơn giản gồm phân lớp tứ diện silic nối với phân lớp bát diện nhôm (cấu trúc 1:1) kaolinit Các nhà địa chất học chia khống sét thành hai kiểu chính: sét trương phồng khơng trương phồng Vì tất khoáng sét điều chứa SiO2, với hàm lượng chủ yếu khơng có tác dụng nhận biết khống sét Nói chung, nguyên tố Al, Mg, Fe, K nguyên tố Na Ca có hàm lượng nhỏ hơn, có tác dụng thị nhận kiểu khống sét Bảng 1.1 trình bày cách phân loại khống sét vào khả trương phồng thành phần nguyên tố Al, Mg, Fe, K, Na, Ca khơng kể SiO2 Bảng Phân loại khống sét dựa sở nguyên tố thị Các khoáng sét trƣơng phồng Các nguyên tố thị Smectite Beidelite Al Montmorillonite Al (Mg, Fe2+ hàm lượng nhỏ) Nontronite Fe3+ Sapinite Mg, Al Vermiculite Mg, Fe2+, Al (Fe3+ hàm lượng nhỏ) Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Các khống khơng trƣơng phồng Illite K+, Al3+ (Fe2+, Mg2+ hàm lượng nhỏ) Glauconite K+, Fe2+, Fe3+ Celadomite K+, Fe2+, Mg2+, Al3+, Fe3+ Chlorite Fe2+, Fe3+, Al3+, Berthierine Fe2+, Al3+, (Mg2+ hàm lượng nhỏ) Kaolinite Al3+ Halloysite Al3+ Sepiolite Mg2+, Al3+ Palygorskite Mg2+, Al3+ Talc Fe2+, Mg2+ Quá trình hình thành khống sét tự nhiên ngồi q trình phong hóa vật lý hóa học nói cịn có q trình phong hóa sinh học, nghĩa rễ lan truyền mặt đất làm cho đá biến chất mủn thành khống sét Các sản phẩm phong hóa tích tụ dần tạo nên mỏ, mỏ cao lanh, mỏ bentonite (mỏ sét giàu khống montmorillonite), Các khống sét có màu khác nguyên tố thị hay lẫn trầm tích khác có màu khác nhau, kể mùn hữu 1.1.2 Cấu trúc sét tự nhiên 1.1.2.1 Các cấu trúc 2:1 Cấu trúc sử dụng để mơ tả mica nhóm khoáng smectite điocta Các đơn vị hai đơn vị tứ diện bát diện Đơn vị bát diện liên kết qua nguyên tử oxi chung với hai phân lớp tứ diện silic Các nhóm hiđroxyl liên kết với nguyên tử phân lớp bát diện (xem hình 1) Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng S i tứ di ện 9,6A A l bát di ện S i tứ di ện H ì nh M hì nh cấu trúc pyrophyl l i te C ấu trúc octa 2:1 trung hồ Trong khống pyrophyllite Si chiếm vị trí phân lớp tứ diện có nhơm nằm vị trí phân lớp bát diện Đơi ion Fe2+ nằm vị trí vị trí bát diện có hai ion điền vào vị trí với điện tích dương tổng cộng Cơng thức khống Al2Si4O10(OH)2 dựa sở 22 điện tích âm từ 10 anion oxi anion OH- Hai nhóm hiđroxyl nằm mặt phẳng trung bình cation phân lớp bát diện Những nhóm OH phối trí với ion nhơm hố trị Pyrophyllite có kích thước tế bào sau: C.sin  =9,2A0; b =8,96 A0 Cấu trúc Pyrophyllite sử dụng cấu trúc mơ hình cho khống kiểu điocta 2:1 Các khống sét dùng để mơ tả cho số khống khác có thay ion vị trí cấu trúc khác Có hai kiểu thay thế: kiểu thay bảo tồn điện tích cấu trúc sét 2:1 kiểu khác làm thay đổi điện tích cation lớp sét cấu trúc 2:1 (cấu trúc mang điện tích): - Sự thay trung hồ điện tích phân lớp bát diện nghĩa Al3+ = Fe3+ - Sự thay mang điện tích: + phân lớp bát diện Al3+=Mg2+ (oct).M+ (giữa lớp sét) + phân lớp tứ diện Si4+ = Al3+ (tet).M+(giữa lớp sét) 10 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Khi chiếu dòng sáng qua dung dịch dung dịch hấp thụ chọn lọc số tia sáng tuỳ theo màu sắc chất dung dịch có nồng độ xác định Theo định luật Buger-Lamber-Beer ta có: A = lg I0 = kb I A : Độ hấp thụ quang dung dịch k : Hệ số hấp thụ b : Chiều dày cuvet đựng dung dịch Hệ số hấp thụ k phụ thuộc vào nồng độ dung dịch: k = C  : Hệ số không phụ thuộc vào nồng độ Do ta có: A = lg I0 = ε bC I Trong giới hạn định, độ hấp thụ quang A phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C Dựa vào đồ thị ta tính nồng độ dung dịch cần phân tích biết độ hấp thụ quang dung dịch Chuẩn bị dung dịch phẩm nhuộm Methyl Orange G, xác định bước sóng ứng với độ hấp thụ quang cực đại Pha dung dịch phẩm mầu xác có nồng độ C0 = 50ppm pha loãng theo tỉ lệ 1/2, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10, 1/16, 1/20 thu dung dịch dự định Đo độ hấp thụ quang dung dịch theo thứ tự từ nồng độ thấp đến nồng độ cao Lập đường chuẩn phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ 3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ Nguyên liệu: Phẩm nhuộm, Bent - thô,Bent - Al Bent - AL - CTAB với 40 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng tỉ lệ 5mmolCTAB/1g sét - Lấy 500ml dung dịch phẩm màu Methyl Orange G 100ppm cho vào cốc 1000ml, khuấy từ cân 1g Bent- thô đổ vào bắt đầu tính thời gian - Sau khoảng thời gian 5’; 15’; 30’; 60’; 90’; 150’; 210’; 270’ dùng pipet lấy 10ml dung dịch ly tâm để lấy phần dung dich trả lại chất rắn cho cốc phản ứng - Sau lấy đầy đủ mẫu chất, đem đo mật độ quang thu số liệu cần thiết - Làm tương tự mẫu Bent- thơ mẫu sét cịn lại 3.3.3 Cách xác định dung lượng hấp phụ - Từ đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ số liệu đo mật độ quang mẫu suy nồng độ lại dung dịch màu sau thời gian t (phút) - Từ suy dung lượng hấp phụ theo công thức sau: x= C0 - C C0 x 100% 3.4 Các kết thực nghiệm thảo luận 3.4.1 Thành phần khoáng thành phần hóa học Bảng 2: Thành phần khống Bent.DL nguyên khai (sét 1), Bent.DL xử lí sơ (sét 2) Bent.DL xử lí phương pháp hóa học (sét 3) Mẫu TP khống Sét Sét Sét Monmorillonit 69 68 67 Illit 6 41 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Kaolinit 10 Thạch anh 5 10 Fespart Gơtit Canxit - - Kết cho thấy thành phần chủ yếu sét Di Linh Monmorillonit Bảng : Thành phần hóa học Bent.DL nguyên khai (sét 1), Bent.DL xử lí sơ (sét 2) Bent.DL xử lí phương pháp hóa học (sét 3) TT Số Kí TN hiệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO MKN Na2O 1 Sét 50,5 17,67 7,00 2 Sét 3 Sét 0,8 0,78 2,83 18,79 0,51 50,82 16,52 8,12 0,48 2,16 2,36 18,93 0,36 54,32 15,90 6,37 0,26 0,98 1,88 17,96 1,39 Dựa vào bảng ta thấy: thành phần SiO2 mẫu sét có thay đổi, hàm lượng % tăng lên theo cấp độ xử lí đồng thời khống sét khác có thành phần phần trăm giảm dần 3.4.2 Kết nhiễu xạ tia X Qua giản đồ nhiễu xạ tia X sét xử lý ta thấy thành phần Bent Montmorilonite Các tạp khống Fe2O3 bị loại gần hết khơng thấy xuất giản đồ nhiễu xạ 42 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Mau quang 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 180 170 160 150 d=3.337 Lin (Counts) 190 140 130 120 d=14.344 110 100 90 80 d=2.003 d=2.125 d=2.281 d=2.534 30 d=2.452 40 d=3.567 50 d=4.458 d=7.137 60 d=4.256 70 20 10 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: Huong K49B-mau quang.raw - Start: 1.000 ° - End: 49.990 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Creation: 3/7/2007 8:54:39 AM 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 10.72 % - d x by: - WL: 1.5406 00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 40.70 % - 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 15: Giản đồ XRD mẫu Bent.DL Mau Bentonit 200 190 180 d=19.125 170 160 150 140 110 100 d=3.349 120 d=36.023 80 d=2.918 70 60 50 d=2.564 d=4.491 90 d=4.249 Lin (Counts) 130 40 30 20 10 10 20 30 2-Theta - Scale File: Huong K49B-mau Bentonit.raw - Start: 2.000 ° - End: 50.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 0.8 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Creation: 07/04/2008 3:03:18 PM 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - WL: 1.5406 00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91340 - b 4.91340 - c 5.40530 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive Hình 16: Giản đồ XRD mẫu Bent.DL- Al 43 40 50 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Mau Bent-Al-CTAB 300 290 280 270 260 250 240 230 220 d=21.178 210 200 180 170 d=39.905 Lin (Counts) 190 160 150 140 130 d=3.349 120 110 100 70 60 d=2.572 80 d=4.262 d=4.491 90 50 40 30 20 10 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: Huong K49B-mau Bent-Al-CTAB.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 16.57 % - d x by: - WL: 1.5406 00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 20.84 % - 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 17: Giản đồ XRD mẫu Bent.DL-Al13-CTAB Qua giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu thu được: peak đặc trưng góc 2 =2-500 cho khoảng khơng gian sở lớp 14.33 A0 Khi xen kẽ polioxocation Nhôm vào, khoảng không gian sở lớp sét tăng lên rõ rệt Như dựa vào kết đo XRD, ta kết luận khoảng cách lớp sét tăng mạnh sau thực việc chống 3.4.3 Kết IR Chúng ghi phổ hồng ngoại vật liệu thu được: Bent.DL, BentDL-Al13 BentDL-Al13-CTAB Kết tóm tắt phụ lục 44 Hà Tiến Dũng 1032.8 Khóa luận tốt nghiệp 0.55 0.50 468 0.45 531 0.40 913 795 0.20 0.15 0.10 695 1639.3 0.25 3437.5 3622.9 0.30 3697.6 Abs orbance 0.35 0.05 0.00 4000 3500 3000 2500 2000 1500 Wavenumbers (cm-1) (a) Bent (b)Bent- Al (c) Bent-Al-CTAB Hình 18: Phổ IR loại vật liệu 45 1000 500 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng 3.4.4 Kết phân tích nhiệt vi sai Thơng thường Montmorillonit, đường DTA có: - Peak nước khoảng nhiệt độ trên100oC Đó nước bị hydrat hóa bề mặt sét - Peak thu nhiệt nhóm OH mạng lưới nhiệt độ 600oC - Peak thu nhiệt khoảng 800oC,tương ứng với vết nước cuối mạng sét - Cuối peak phát nhiệt 9000C thay đổi pha tinh thể Trên 1000oC, Montmorillonit bị phá hủy Hình 19: Phổ phân tích nhiệt mẫu Bent-Al Khi tăng nhiệt độ phòng đến 7000C, ta nhận thấy xuất hiệu ứng với giảm trọng lượng kiểu nước khác Hình ảnh thu gồm hai peak thu nhiệt: - Đỉnh peak thứ nhiệt độ 110.70930C ứng với nước bề mặt giảm khối lượng 18.335% - Đỉnh peak thứ hai nhiệt độ 509.75330C ứng với nước cấu trúc kết tinh lại sét 46 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Như qua hình ảnh chụp mẫu trên, tiến hành phản ứng có mặt xúc tác Bent-Al khoảng làm việc 115-5000C pha hoạt động xúc tác không thay đổi nghĩa nhiệt độ cấu trúc Bent-Al bền 3.4.5 Kết chụp SEM (a) Bent.DL (b) Bent.DL-Al13 Từ ảnh hiển vi điện tử quét SEM ta thấy cấu trúc lớp vật liệu sét Các lớp nhôm silicat chồng lên phù hợp với Mont Từ hình thấy rõ độ hạt sét tập hợp lớp sét hình thành hạt lớn Độ phân giải máy chưa cao nên ta khơng nhìn rõ khe lớp Nhưng từ hình ảnh thấy rõ tính chất lớp hạt sét hình học bề mặt axit rắn thu 3.4.6 Kết xác định bề mặt riêng BET Các đường cong đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp nitơ -1960C trình bày hình 20 - Đường cong phía đường hấp phụ N2, đường cong phía đường giải hấp N2 - Hai đường cong không trùng tạo đoạn đường cong gọi đường cong trễ khoảng áp suất tương đối 0.45 đến khoảng tương đối rộng Sự xuất vòng trễ áp suất mao quản cản trở giải hấp ngưng áp suất áp suất hấp phụ, áp suất 47 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng mao quản lớn bề rộng vịng trễ lớn - Điều chứng tỏ rằng: + Hình dạng vòng trễ đặc trưng cho loại vật liệu có đường kính mao quản trung bình + Xảy ngưng tụ lỗ xốp vật liệu + Các lỗ khơng Hình 20: Đường cong trễ hấp phụ đẳng nhiệt nitơ -1960C Bent-Al (b) (a) Hình 21: Sự phụ thuộc (a) thể tích (b) diện tích vào đường kính mao quản 48 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Kết cho thấy lỗ xốp không lỗ xốp có đường kính ~ 40 A0 3.4.7 Kết hấp phụ màu mẫu thực tế 3.4.7.1 Đường chuẩn phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ phẩm Đường chuẩn UV-VIS Methyl orange G y = 0.0516x - 0.0188 R = 0.9985 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 20 Nồng độ (mg/l) Hình 22: Đường chuẩn xác định nồng độ phẩm 3.4.7.2 Kết hấp phụ màu Bảng 4: Nồng độ màu (ppm) bị hấp phụ theo thời gian mẫu sét Thời gian (phút) STT 15 30 60 90 150 210 270 Mẫu Bent thô 1.6 4.93 11.23 20.68 25.71 30.32 34.06 34.06 Bent - Al13 68 72.64 74.76 76.64 78.63 78.86 78.95 78.95 Bent - Al13 CTAB 5mmol/g 88.08 90.75 91.96 92.5 93.4 93.48 93.65 93.65 49 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Nồng độ (ppm) Thời gian (phút) Hình 23: Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ bị hấp phụ theo thời gian mẫu Nhận xét: Từ đồ thị thu ta thấykhả hấp phụ Bent-Al-CTAB tốt rõ rệt so với Bent-Al đặc biệt Bent thô Trong khoang15 phút đầu nồng độ dung dịch giảm nhanh, sau trình hấp phụ dần đạt tới trạng thái cân Thời gian trình hấp phụ đạt trạng thái cân 180 phút Dựa vào bảng ta thấy mẫu Bent-Al-CTAB hấp phụ nhanh, sau phút hấp phụ 88% lượng màu dung dịch 50 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng KếT LUậN Qua q trình nghiên cưu, tơi rút kết luận sau: Đã xử lý sét tự nhiên Di Linh Việt Nam để nâng cao hàm lượng Montmorillonite phương pháp hóa học Từ Bent- Na tổng hợp sét chống polioxocation nhôm Đã đặc trưng cấu trúc vật liệu thu phương pháp vật lý: XRD, BET, SEM, phân tích nhiệt vi sai DTA - DTG Từ Bent Di Linh chống polioxocation nhôm tổng hợp thành công sét chống ưa dầu Bent-Al-CTAB Đã khảo sát khả hấp phụ phẩm màu vật liệu trên, kết cho thấy Bent- Al/CTAB có khả hấp phụ tốt so với Bent thơ Kết mở hướng dùng vật liệu sét chống ưa dầu để xử lý nước bị ô nhiễm hợp chất hữu 51 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Tài liệu tham khảo Nguyễn Văn Bình, (1999), Nghiên cứu hoạt tính xúc tác Bentonit Thuận Hải đƣợc biến tính phản ứng chuyển hố số hợp chất hữu cơ, Luận án tiến sĩ, Trường ĐHKHTN-ĐHQG Hà Nội B Velde, (1992),Introduction to clay minerals: Chemistry, Uses and Environmental Significance, Chapman and Hall, London - Glasgow New York - Tokyo - Melbourne - Medras Nguyễn Đức Châu, Sử dụng sét Montmorillonit làm chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ, Hội thảo công nghệ tổng hợp hữu ứng dụng công nghiệp đời sống, Tạp chí Viện Hố Cơng Nghiệp, 10 - 1995, 33 - 36 Dongyuan Zhao, Yashu Yang, and Xiexian Guo, Zeolite, 15, 1995, 58 - 66 G Ertl, H Knozinger, J Weitkamp, (1999), preparation of solid catalysts, Wiley VCH G.W Birkland, (1984), Solids and Geomorpholory, Oxoford University Press Đỗ Quan Huy, Trần Ngọc Mai, Nguyễn Xuân Dũng, Nguyễn Đức Huệ, (1990), Nghiên cứu dùng Bentonit Di Linh để loại đioxit khỏi nƣớc, Tạp chí Hố học, tập 3, trang -7 J.J Faripiat, (1982), Advanced Techniques for Clay Mineral Analysis, Elsevier, Ansterdam Tử Văn Mạc, Phân tích hố lý, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1995 10 Trần Thị Như Mai, (1993), Xúc tác Nhơmsilicat biến tính số ion kim loại chuyển tiếp phản ứng chuyển hoá toluen etylbenzen, Luận án phó tiến sĩ, Trường Đại Học Tổng Hợp Hà Nội 11 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, (1997), Hóa Lý, Tập 2, NXB Giáo Dục 12 Nguyễn Hữu Phú, (1999),Vật liệu vô mao quản trung bình hấp phụ xúc tác, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 52 Khóa luận tốt nghiệp 13 Hà Tiến Dũng Trần Kim Phương, (1992), Ngun liệu khống phục vụ cơng nghiệp dầu khí, Tạp chí hoạt động khoa học, tập 5, trang 17 - 19 14 P Salerno, S Mendioroz, Applied Clay Science, 22 (2002), 115-123 15 P.Salermo, S.Mendioroz, (2002), Preparation of Al-Pillared Montmorillonite from concentrated dispersion, Applied Clay Scien, 115123 16 R E Grim, (1968), Clay Mineralogy, Mc Graw-Hill, New York 17 S Yamanaka, M Hattori, (1988), Iron oxide pillared clay, Catal Today, 2, 261-270 18 Vũ Đào Thắng, (1997),Nghiên cứu trình tổng hợp anđehit phản ứng oxi hoá ancol chất xúc tác bentonit tẩm natri kim loại, Luận án tiến sĩ, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 19 T Masuda, T Fure, E Kikuchi, (1987), The effect of spilled-over hyđrogen on the activity ò Montmorillonite pillared by aluminum oxide for conversion of trimethylbenzene, J Catal., 106, Trang 38 - 46 20 Nguyễn Đình Triệu, (2001), Các phƣơng pháp phân tích vật lí hố lí, tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 53 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng PHỤ LỤC Bảng 3: Các vùng hấp thu đặc trưng phổ hồng ngoại BentDL, BentDL-TiO2, BentDL-Al13 BentDL-Al13-CTAB, cm-1 STT Vật liệu HOH OH Si-O (CT) Nhóm cấu trúc Si-O- Si-O AlBd- MgBd- TiBd Bd Al Mg OH OH OH CH2- Bent DL 3622- 1639 1032 3427 Bent DLAl13 3624- 1638 1036 528.3 468.7 918.0 3443 Bent 3623- 1638 1033 527.7 468.8 919.0 695 DL3448 Al13CTAB H-OH 913.8 615 769 : Dao động hóa trị nhóm OH nước bị hấp phụ OH (CT) : Nhóm OH cấu trúc MBd C-N : Kim loại vị trí bát diện 54 2924- 1476 2852 ... vậy, tơi chọn đề tài ? ?Nghiên cứu tổng hợp đặc trƣng cấu trúc Bent DL chống Al137+ dùng để xử lý nƣớc bị ô nhiễm màu công nghiệp? ?? Khóa luận tốt nghiệp Hà Tiến Dũng CHƢƠNG 1: TổNG QUAN 1.1 Sét tự... đa dạng nghiên cứu khoa học công nghiệp Bentonit (Bent) Bent tìm thấy núi Bentox, vùng Rok-krik bang Uaioming (Mỹ) Đó loại sét dẻo, màu nâu hay xanh xám, trương nở mạnh nước Do tính đặc thù khả... tốt nghiệp Hà Tiến Dũng Đây xu hướng nghiên cứu tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên chỗ để chế tạo vật liệu xúc tác, hấp phụ cho cơng nghiệp lọc hố dầu, xử lý môi trường công nghiệp khác, đặc