Nghiên cứu tính chất của băng và dây vô định hình từ mềm nền Coban nhằm ứng dụng làm cảm biến từ tổng trở GMI đo từ trường yếu của các hạt Nano từ

Nghiên cứu tính chất của băng và dây vô định hình từ mềm nền Coban nhằm ứng dụng làm cảm biến từ tổng trở GMI đo từ trường yếu của các hạt Nano từ Nghiên cứu tính chất của băng và dây vô định hình từ mềm nền Coban nhằm ứng dụng làm cảm biến từ tổng trở GMI đo từ trường yếu của các hạt Nano từ luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGƠ THỊ MAI VIỆT NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HẤP THU CỦA ĐÁ ONG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH CÁC KIM LOẠI NẶNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Phần I: MỞ ĐẦU Phần II: NỘI DUNG LUẬN ÁN………………………… …… .…3 Chƣơng 1: TỔNG QUA TÀI LIỆU………………………… … ….3 1.1 Giới thiệu chung chất hấp phụ 1.1.1 Chất hấp phụ Cơ sở ứng dụng……………………… .… 1.1.2 Giới thiệu số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên 1.2 Giới thiệu vật liệu đá ong………………………… … 11 1.3 Giới thiệu số kim loại nặng………….…………… 13 1.3.1 Giới thiệu chung……… ………………………… …… …13 1.3.2 Độc tính sinh học đồng, chì, cadimi, coban niken… 15 1.4 Một số phƣơng pháp xác định lƣợng vết ion kim loại nặng 21 1.4.1 Các phương pháp quang phổ……………………… … …21 1.4.2 Các phương pháp sắc kí………………………………… 25 1.5 Một số phƣơng pháp tách làm giàu lƣợng vết ion kim loại nặng 27 1.5.1 Phương pháp cộng kết………………………………… … … 27 1.5.2 Phương pháp chiết lỏng - lỏng……………………………… ….28 1.5.3 Phương pháp chiết pha rắn…………………………………… 28 Chƣơng 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU… 33 2.1 Mục tiêu nghiên cứu………………………………… … … …33 2.2 Nội dung nghiên cứu………………………………… … 33 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu………………………… … …… … 34 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu thành phần hoá học……………….… 34 2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc……………… …… 34 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu trình hấp thu 35 2.3.4 Các phương pháp nghiên cứu khả hấp thu 35 2.4 Hoá chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm .36 2.4.1 Hố chất 36 2.4.2 Thiết bị 37 2.4.3 Dụng cụ 38 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Khảo sát đá ong tự nhiên 39 3.1.1 Chuẩn bị đá ong 39 3.1.2 Phân tích thành phần hố học đá ong .39 3.1.3 Các tính chất hố lý khả hấp thu đá ong 39 3.2 Biến tính đá ong tự nhiên thành vật liệu hấp thu .39 3.2.1 Biến tính đá ong cách sử dụng chất hoạt động bề mặt 40 3.2.2 Biến tính đá ong cách sử dụng đồng thời dung dịch muối: sắt (III) nitrat, natri silicat natri photpha……………………….…….41 3.2.3 Biến tính đá ong cách sử dụng đồng thời dung dịch muối: sắt (III) nitrat, natri silicat, natri photphat đất xeri…………… 43 3.3 Nghiên cứu thành phần cấu trúc đá ong tự nhiên đá ong biến tính 45 3.3.1 Nghiên cứu thành phần đá ong tự nhiên đá ong biến tính 45 3.3.2 Nghiên cứu cấu trúc đá ong tự nhiên đá ong biến tính … 47 3.4 Nghiên cứu khả hấp thu đá ong tự nhiên đá ong biến tính 60 3.4.1 Nghiên cứu khả hấp thu nước……… .… 60 3.4.2 Nghiên cứu khả hấp thu xanh – metylen .61 3.4.3 Nghiên cứu khả hấp thu ion kim loại nặng vật liệu phương pháp tĩnh………… .……………….…………… .62 3.4.4 Nghiên cứu khả hấp thu ion kim loại nặng vật liệu M6 theo phương pháp động……… .… 85 PHẦN III : KẾT LUẬN…………………… … … 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS: Atomic Absorption Spectrocopy AES: Atomic Emission Spectrocopy BET: Brunaur – Emmetle – Teller EDTA: Ethylene Diamine Tetra Aceticacid F-AAS: Flame Atomic Absorption Spectrocopy GF-AAS: Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrocopy HPLC: High Performance Liquid Chromatography ICP-MS: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrocopy IR: Infrared Spectroscopy PE : Polietilen SEM: Scanning Electron Microscopy SPE: Solid Phase Extraction UV-Vis: Ultraviolet Visble XRD: X-ray Diffration DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ứng dụng chất hấp phụ…………… ……… Bảng 1.2 Dung lượng hấp phụ ion kim loại zeolit… … 10 Bảng 1.3 Dung lượng hấp phụ số ion kim loại đất sét … .10 Bảng 1.4 Bảng giới thiệu số vật liệu pha tĩnh SPE… 29 Bảng 3.1 Thành phần số nguyên tố mẫu vật liệu… .46 Bảng 3.2 Kết xác định điện tích bề mặt vật liệu… 56 Bảng 3.3 Diện tích bề mặt vật liệu……… ……………… 59 Bảng 3.4 Khả hấp phụ nước đá ong biến tính… … .60 Bảng 3.5 Dung lượng hấp phụ xanh – metylen vật liệu .…62 Bảng 3.6 Các điều kiện đo phổ F-AAS xác định Cu, Pb, Cd, Co Ni 63 Bảng 3.7 Dung lượng hấp phụ Pb2+ M1 M2 ……… .67 Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M3 68 Bảng 3.9 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M4 69 Bảng 3.10 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M6 70 Bảng 3.11 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M5(0) 71 Bảng 3.12 Giá trị qmax tỷ số Mi/M0 mẫu đá ong biến tính 72 Bảng 3.13 Các thơng số hấp phụ theo mơ hình Langmuir M3 .75 Bảng 3.14 Các thơng số hấp phụ theo mơ hình Langmuir M4 .76 Bảng 3.15 Các thông số hấp phụ theo mơ hình Langmuir M6 .77 Bảng 3.16 Các thơng số hấp phụ theo mơ hình Langmuir M5(0) 78 Bảng 3.17 Các thông số hấp phụ theo mơ hình Freundlich M3 .80 Bảng 3.18 Các thơng số hấp phụ theo mơ hình Freundlich M4… 81 Bảng 3.19 Các thơng số hấp phụ theo mơ hình Freundlich M6… 82 Bảng 3.20 Các thông số hấp phụ theo mơ hình Freundlich M5(0) 83 Bảng 3.21 Phương trình Langmuir phương trình Freundlich số vật liệu đá ong biến tính…………………… .…………… 84 Bảng 3.22 Hàm lượng ion Cu2+ phân đoạn thể tích 88 Bảng 3.23 Hàm lượng ion Pb2+ phân đoạn thể tích 90 Bảng 3.24 Hàm lượng ion Cd2+ phân đoạn thể tích 91 Bảng 3.25 Hàm lượng ion Co2+ phân đoạn thể tích 92 Bảng 3.26 Hàm lượng ion Ni2+ phân đoạn thể tích 93 Bảng 3.27 Dung lượng hấp phụ động Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ .93 Bảng 3.28 Dung lượng hấp phụ động thực Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ .96 Bảng 3.29 Kết phân tích mẫu giả hiệu suất thu hồi…… 97 Bảng 3.30 Khả tái sử dụng vật liệu lần một…………… .98 Bảng 3.31 Khả tái sử dụng vật liệu lần hai 99 Bảng 3.32 Kết xác định mẫu thực sau làm giàu SPE .101 Bảng 3.33 So sánh hai phương pháp phân tích mẫu thực .… .…102 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mặt lớp cắt đá ong tự nhiên…………… …… .……….11 Hình 2.1 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800, Shimadzu .37 Hình 3.1 Bề mặt laterite tự nhiên…………………………… 47 Hình 3.2 Bề mặt vật liệu M5(0)……………… ……… 47 Hình 3.3 Bề mặt vật liệu M4…………………………… … .47 Hình 3.4 Bề mặt vật liệu M6…………………………… ……… .47 Hình 3.5 Bề mặt vật liệu M8………………………………… .… 47 Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt M5(0), M4 M6…… … 49 Hình 3.7 Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen M0, M4 M6….…… 51 Hình 3.8 Phổ hồng ngoại M0 M5(0)…………………… 53 Hình 3.9 Phổ hồng ngoại M0 M4…………………… .53 Hình 3.10 Phổ hồng ngoại M0 M6………………… …… 54 Hình 3.11 Đồ thị xác định điện tích bề mặt vật liệu M4…….… … 57 Hình 3.12 Đồ thị xác định điện tích bề mặt vật liệu M6…… … 57 Hình 3.13 Đồ thị xác định điện tích bề mặt vật liệu M5(0)… … 58 Hình 3.14 Đường chuẩn xác định Cu…………………… … 63 Hình 3.15 Đường chuẩn xác định Pb…………………………… .64 Hình 3.16 Đường chuẩn xác định Cd……………………… … .64 Hình 3.17 Đường chuẩn xác định Co……………………………… 65 Hình 3.18 Đường chuẩn xác định Ni…………………………… .65 Hình 3.19 Phương trình tuyến tính Langmuir M3………… 74 Hình 3.20 Phương trình tuyến tính Langmuir M4……………… 75 Hình 3.21 Phương trình tuyến tính Langmuir M6…………… 77 Hình 3.22 Phương trình tuyến tính Langmuir M5(0)… ……… 78 Hình 3.23 Phương trình tuyến tính Freundlich M3………………80 Hình 3.24 Phương trình tuyến tính Freundlich M4……… 81 Hình 3.25 Phương trình tuyến tính Freundlich M6… ………….82 Hình 3.26 Phương trình tuyến tính Freundlich M5(0)………… 83 Hình 3.27 Quy trình biến tính đá ong thành vật liệu hấp thu M6 .86 Hình 3.28 Cột chiết pha rắn chế tạo từ M6…………………… …….87 Hình 3.29 Đồ thị giải hấp ion kim loại dạng riêng lẻ………… 95 Hình 3.30 Đồ thị giải hấp ion kim loại dạng hỗn hợp……… 95 10 PHẦN I: MỞ ĐẦU Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ không ngừng sản xuất công nghiệp nông nghiệp, sống người ngày nâng cao T heo đó, mơi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, có nhiễm kim loại nặng Các kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Co, Hg…) xâm nhập vào thể gây độc hại cho sức khoẻ người [4, 15, 34, 50, 62, 78] Bởi vậy, việc phân tích hàm lượng chúng đối tượng mơi trường, để từ đánh giá chất lượng môi trường việc làm cần thiết Hàm lượng kim loại nặng có nước thường nhỏ, khó xác định trực tiếp chúng thiết bị phân tích đại, phí phân tích tốn Vì lẽ đó, cần nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích kim loại nặng phương pháp làm giàu sử dụng nguồn vật liệu đạt hiệu cao, đơn giản, dễ thực đặc biệt phải kinh tế [22] Bởi vậy, vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên với giá thành rẻ thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học [37, 38, 39, 46, 54, 64, 68, 91] Đá tổ ong (thường gọi đá ong, tên tiếng Anh laterite) nguồn khoáng liệu phổ biến Việt Nam có tính hấp phụ vì: độ xốp tương đối cao, bề mặt riêng lớn, việc nghiên cứu, ứng dụng chuyển hoá đá ong thành vật liệu hấp phụ chưa nghiên cứu nhiều Chính vậy, việc chuyển hố đá ong thành chất hấp phụ có ý nghĩa đặc biệt khoa học kinh tế, vừa tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên sẵn có, vừa tạo vật liệu có ứng dụng phân tích xử lí mơi trường ... PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu chung luận án là: Nghiên cứu tính chất hấp thu đá ong biến tính đá ong để tạo vật liệu có tính hấp thu tốt, ứng dụng vật liệu đá ong biến tính. .. tự nhiên mẫu đá ong biến tính 3, Xác định dung lượng hấp thu ion kim loại nặng đá ong trước sau biến tính 4, Nghiên cứu khả ứng dụng đá ong biến tính sử dụng để: làm giàu xác định ion kim loại... 3.1.3 Các tính chất hố lý khả hấp thu đá ong 39 3.2 Biến tính đá ong tự nhiên thành vật liệu hấp thu .39 3.2.1 Biến tính đá ong cách sử dụng chất hoạt động bề mặt 40 3.2.2 Biến tính đá ong cách