Nghiên cứu khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật liệu nano composite của ZnO trên chất mang có nguồn gốc tự nhiên

Nghiên cứu khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật liệu nano composite của ZnO trên chất mang có nguồn gốc tự nhiên Nghiên cứu khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật liệu nano composite của ZnO trên chất mang có nguồn gốc tự nhiên luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - BÙI THỊ THOAN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO COMPOSITE CỦA ZnO TRÊN CHẤT MANG CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - BÙI THỊ THOAN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO COMPOSITE CỦA ZnO TRÊN CHẤT MANG CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN Chun ngành: Hóa mơi trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Đình Bảng Hà Nội - Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Đình Bảng - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Với l ng iết ơn sâu sắ , em xin g i lời ảm ơn hân th nh tới TS Nguyễn Minh Phƣơng nhi t tình gi p đ , ho em nh ng kiến thứ qu u qu trình thự hi n luận văn Em xin hân th nh ảm ơn Trường tận tình h th y, ph ng th nghi m H a M i ảo v hướng ẫn em suốt thời gian l m vi ph ng th nghi m Cuối em xin g i lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn è lu n ên ạnh động viên tơi suốt thời gian hồn thành luận văn n y Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ng y 10 th ng 12 năm 2015 Học viên Bùi Thị Thoan MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật li u nano ZnO 1.1.1 Đặ trưng ấu trúc ZnO 1.1.2 Hoạt tính quang xúc ZnO 1.1.3 Ứng dụng vật li u nano ZnO 1.1.4 Một số phương ph p điều chế ZnO 1.2 Vật li u nano composite ZnO/Bentonit 10 1.2.1 Bentonit 10 1.2.2 Một số phương ph p hế tạo vật li u tổ hợp quang xúc tác chất mang 14 1.3 Tổng quan thực trạng ô nhiễm chất màu d t nhuộm 15 1.4 Tổng quan thực trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu 16 Chƣơng - THỰC NGHIỆM 18 2.1 Dụng cụ hóa chất 18 2.1.1 Dụng cụ 18 2.1.2 Hóa chất 18 2.2 Đối tượng v phương ph p nghiên ứu 18 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 18 2.2.2 Phương ph p tổng hợp vật li u 20 2.2.3.Một số phương ph p x định đặ trưng ấu trúc tính chất vật li u 21 2.2.4 Phương ph p xây ựng đường đẳng nhi t hấp phụ 25 2.2.5 Phương ph p định lượng phẩm màu Direct Blue 71 28 2.2.6 Phương ph p định lượng thuốc trừ sâu Methomyl 30 2.3 Thí nghi m khảo sát khả hấp phụ vật li u 31 2.3.1 Khảo sát khả hấp phụ vật li u phẩm màu DB 71 31 2.3.2 Khảo sát khả hấp phụ vật li u thuốc trừ sâu Methomyl 32 2.4 Thí nghi m khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật li u 32 2.4.1 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật li u phẩm màu DB 71 32 2.4.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật li u thuốc trừ sâu Methomyl 33 Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Đặ trưng ấu trúc vật li u nano ZnO ZnO/Bentonit 34 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X 34 3.1.2 Phổ UV- VIS 36 3.1.3 Đặ trưng hình th i ề mặt vật li u kính hiển vi n t quét .37 3.1.4 pH trung h a n vật li u 38 3.2 Khả hấp phụ quang xúc tác vật li u DB 71 39 3.2.1 Khả hấp phụ DB 71 vật li u 39 3.2.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy phẩm màu DB 71 vật li u 43 3.3 Khả hấp phụ quang xúc tác vật li u Methomyl 49 3.3.1 Khả hấp phụ Methomyl vật li u 49 3.3.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy Methomyl vật li u 51 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một vài thông số ZnO Bảng 1.2 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy ZnO số chất ô nhiễm h u Bảng 2.1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dung dịch DB 71 29 Bảng 2.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dung dịch thuốc trừ sâu Methomyl 30 Bảng 3.1 Kết x h định pHpzc vật li u ZnO/Bent (3) 39 Bảng 3.2 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ vật li u 40 Bảng 3.3 Kết khảo s t ung lượng hấp phụ vật li u 41 Bảng 3.4 Kết khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật li u vùng ánh sáng khả kiến 43 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nguồn chiếu sáng tới hi u suất x lý DB 71 44 Bảng 3.6 Ảnh hưởng h m lượng x t đến hi u suất x lý DB 71 45 Bảng 3.7 Ảnh hưởng pH đến hi u suất x lý DB 71 48 Bảng 3.8 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ vật li u 49 Bảng 3.9 Kết khảo s t ung lượng hấp phụ vật li u 50 Bảng 3.10 Ảnh hưởng tác nhân chiếu sáng tới hi u suất x lý Methomyl 51 Bảng 3.11 Ảnh hưởng h m lượng x t đến hi u suất x lý Methomyl 53 Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến hi u suất x lý Methomyl 55 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc ô mạng sở tinh ZnO Hình 1.2 Cơ hế tạo gốc hoạt động vật li u bán dẫn Hình 1.3 Cơ hế trình xúc tác quang vật li u bán dẫn Hình 1.4 Một số dạng thù hình ZnO Hình 1.5 Cấu trúc montmorillonit 12 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp ZnO/Bentonit theo phương ph p sol - gel 21 Hình 2.2 Sự nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể 22 Hình 2.3 Đồ thị x định pHpzc vật li u 25 Hình 2.4 Đường hấp phụ đẳng nhi t Langmuir 28 Hình 2.5 Sự phụ thuộc Ct/q vào Ct 28 Hình 2.6 Đường chuẩn x định nồng độ DB 71 30 Hình 2.7 Đường chuẩn x định nồng độ Methomyl 31 Hình 3.1 Giản đồ XRD Bentonit 34 Hình 3.2 Giản đồ XRD ZnO 34 Hình 3.3 Giản đồ XRD ZnO/Bent (1) 35 Hình 3.4 Giản đồ XRD ZnO/Bent (2) 35 Hình 3.5 Giản đồ XRD ZnO/Bent (3) 36 Hình 3.6 Phổ UV-VIS vật li u 37 Hình 3.7 Ảnh SEM mẫu vật li u ZnO/Bent (1) 37 Hình 3.8 Ảnh SEM mẫu vật li u ZnO/Bent (2) 38 Hình 3.9 Ảnh SEM mẫu vật li u ZnO/Bent (3) 38 Hình 3.10 Đồ thị x định pHpzc vật li u ZnO/Bent (3) 39 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ vật li u 40 Hình 3.12 Đường thẳng x định ung lượng hấp phụ cự đại 42 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn hoạt tính quang xúc tác vật li u 43 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nguồn chiếu sáng tới hi u suất x lý DB 71 45 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng h m lượng x t đến hi u suất x lý DB 71 46 Hình 3.16 Phổ UV- VIS DB 71 47 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hi u suất x lý DB 71 48 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ vật li u 50 Hình 3.19 Đường thẳng x định ung lượng hấp phụ cự đại vật li u 51 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tác nhân chiếu sáng tới hi u suất x lý Methomyl 52 Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng h m lượng xúc tác đến hi u suất x lý Methomyl điều ki n chiếu sáng đèn UV 53 Hình 3.22 Phổ hấp thụ ánh sáng vùng t ngoại Methomyl 54 Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hi u suất x lý Methomyl 55 BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Nội dung BVTV : Bảo v thực vật Eg : Năng lượng vùng cấm (Band gap Energy) DB 71 : Direct Blue 71 MMT : Montmorillonit SEM : Phương ph p hiển vi n t quét (Scaning Electron Microcopy) UV-VIS : T ngoại – Khả kiến (Ultra Violet – Visible) MMT : Montmorillonit SEM : Phương ph p hiển vi n t quét (Scaning Electron Microcopy) XRD : Phương ph p nhiễu xạ tia X ( X Rays Diffraction) MỞ ĐẦU Với phát triển kinh tế - xã hội, vấn đề ô nhiễm m i trường nước, đặc bi t ô nhiễm chất h u ng y Các nhóm chất h u ng trở nên nghiêm trọng nhiễm đa ạng, tuỳ thuộc vào nguồn thải Trong đ , nhóm hợp chất màu h u từ trình d t nhuộm nhóm hố chất bảo v thực vật từ hoạt động nông nghi p, pha chế cơng nghi p hố chất l nh ng đối tượng quan tâm x lý Trong nh ng năm g n đây, vi c s dụng quang xúc tác bán dẫn để ứng dụng x lý hợp chất h u thu nh ng thành tựu đ ng kể Một số chất bán dẫn dạng nano nghiên cứu s dụng làm chất x t quang như TiO2, ZnO, CdS, Fe2O3,… Vật li u bán dẫn cấu trúc nano có khả tạo gốc tự có tính oxy hóa mạnh thu h t quan tâm lĩnh vực nghiên cứu ản ứng dụng Vật li u ZnO nano hi n nhiều nhà khoa học quan tâm nh ng đặc tính vật lý mà vật li u khối kh ng đượ , đ đặc tính quang xúc tác ZnO chất bán dẫn thuộc loại AIIBVI, có vùng cấm rộng nhi t độ phòng c 3,2 eV, theo số kết nghiên cứu an đ u cho thấy, so với chất xúc tác quang khác, ZnO nano thể hi n ưu điểm vượt trội giá thành thấp, hi u x t quang ao, ễ điều chế thân thi n với m i trường Bentonit khống sét sẵn có rẻ tiền Vi t Nam, có cấu trúc lớp thuộc họ vật li u mao quản trung bình, có khả hấp phụ tốt hợp chất h u thước lớn, cồng kềnh Vi c s k h dụng Bentonit làm pha cho vật li u nano composite ZnO tận dụng khả lưu gi tốt tác nhân ô nhiễm ũng tâm hoạt động xúc tác, từ đ gi p nâng ao hi u xúc tác Chính vậy, đề tài này, nghiên cứu tổng hợp khảo sát khả hấp phụ hoạt tính xúc tác vật li u nano composite ZnO/Bentonit hợp chất h u kh 120 Hiệu suất (%) 100 80 60 Vis 40 UV 20 0 30 60 90 120 150 180 210 t(phút) Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nguồn chiếu sáng tới hiệu suất xử lý DB 71 Ch ng t i ũng khảo sát khả phân hủy DB 71 (s dụng DB 71 20 ppm) tác nhân ánh sáng với lượng vật li u 0g/l kết thu là: khả phân hủy tác nhân ánh sáng vùng UV 20,2 %, tác nhân ánh sáng vùng Vis 0% sau 180 phút chiếu s ng Cũng sau 180 ph t hiếu sáng, với lượng vật li u 0,75 g/l, khả phân hủy tác nhân ánh sáng vùng UV 99,1%; tác nhân ánh sáng vùng Vis 97, % Kết thu hoàn toàn phù hợp với kết đo phổ UV – VIS vật li u (Hình 3.6) Do khả phân hủy phẩm màu nguồn vùng Vis tốt, khả phân hủy DB 71 thấp kh ng nhiều so với nguồn UV nên lựa chọn nguồn ánh sáng vùng Vis để khảo sát yếu tố khác ảnh hưởng tới khả phân hủy DB 71 vật li u c Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng xúc tác Kết qủa khảo sát ảnh hưởng h m lượng x 71 trình bày bảng 3.6 hình 3.15 45 t đến hi u suất x lý DB Bảng 3.6 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất xử lý DB 71 ( DB 71 20ppm) Hiệu suất xử lý DB -71 (%) t (phút) 0,25g/l 0,5g/l 0,75g/l 1g/l 1,5g/l 30 39,1 55,6 70,2 70,9 89,5 60 46,3 65,7 84,0 84,7 94,5 90 50,6 70,5 91,6 92,2 96,2 120 54,2 76,5 92,4 93,2 96,4 150 57,5 81,0 94,8 95,3 98,0 180 59,0 83,0 97,4 97,8 98,6 120 Hiệu suât (%) 100 80 0,25g/l 0,5g/l 60 0,75g/l 40 1g/l 20 1,5g/l 0 30 60 90 120 150 180 210 t (phút) Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất xử lý DB 71 Qua kết khảo sát, ta thấy khối lượng vật li u từ 0,25g/l tới 0,75 g/l hi u suất x l DB 71 tăng từ 59% đến 97,4%; khối lượng vật li u tăng lên từ 0,75 g/l tới 1,5 g/l hi u suất x lý DB 71 tăng lên kh ng đ ng kể từ 97,4% đến 98,6% Điều giải th h sau: Khi lượng chất xúc tác tổng di n tích bề mặt tiếp xúc với thuốc nhuộm t, o đ trung tâm hoạt động phân hủy màu 46 ũng t, kết hi u suất phân hủy chất màu thấp Tuy nhiên, lượng chất xúc tác dung dị h tăng lên hỗn độn dung dị h ũng tăng lên Điều hạn chế ánh sáng xuyên qua giảm chiếu xạ, kết mặ t ù lượng xúc tăng lên đ ng kể hi u suất phân hủy DB 71 tăng lên kh ng đ ng kể Do đ , h ng t i lựa chọn lượng vật li u l 0,75g/l để khảo sát yếu tố d Khảo sát ảnh hưởng pH Ch ng t i tiến hành khảo sát lại ước sóng hấp thụ cự đại dung dịch DB 71 (20ppm, max 587 nm) sau thay đổi pH, kết trình bày hình 3,16 Tại pH = – 10, cấu tạo phân t DB 71 kh ng thay đổi; pH = 2, ường độ hấp thụ dung dịch giảm đ ng kể Trong thí nghi m này, chúng tơi tiến hành khảo sát pH từ 4- 10 Hình 3.16 Phổ UV- VIS DB 71 47 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến hi u suất x lý DB 71 thu bảng 3.7 hình 3.17 Bảng 3.7 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý DB 71 (0,75 g/l vật liệu, DB 71 20 ppm) Hiệu suất xử lý DB 71 (%) t (phút) pH = pH =6 pH =8 pH =10 30 82,9 70,2 45,0 36,8 60 90,6 84,0 59,4 48,7 90 94,6 92,0 69,2 62,2 120 96,9 92,4 80,5 76,5 150 97,7 94,8 84,9 80,1 180 98,9 97,4 88,8 82,8 120 Hiệu suất (%) 100 80 pH = 60 pH =6 40 pH =8 pH =10 20 0 30 60 90 120 150 180 210 t (phút) Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý DB 71 Qua kết khảo sát, ta thấy, pH dung dị h thay đổi từ – 10, hi u suất phân hủy DB 71 giảm d n từ 98,9% xuống 82,8 Điều n y giải th h sau: pH dung dịch < 8,9 bề mặt vật li u mang n ương, DB 71 l phẩm nhuộm anion dễ ng hấp thụ bề mặt vật li u, l m tăng tố độ 48 phân hủy quang xúc tác DB 71 Tuy nhiên, hi u suất phân hủy phẩm màu với pH – vật li u thay đổi không nhiều, o đ thực tế, chọn pH = (pH dung dịch DB 71 20 ppm) 3.3 Khả hấp phụ quang xúc tác vật liệu Methomyl Từ kết khảo sát khả hấp phụ quang xúc tác vật li u DB 71, thấy vật li u ZnO/Bent (3) có khả hấp phụ hoạt tính xúc tác tốt loại vật li u tổ hợp ZnO/Bentonit tổng hợp Trong nghiên cứu này, khảo sát khả hấp phụ quang xúc tác vật li u ZnO/Bent (3) Methomyl 3.3.1 Khả hấp phụ Methomyl vật liệu a Khảo sát thời gian cân hấp phụ vật liệu Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ Methomyl vật li u trình bày bảng 3.8 hình 3.18 Bảng 3.8 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ vật liệu (0,75 g/l vật liệu; Methomyl 10ppm) t (phút) Ct Methomyl (ppm) q (mg/g) 30 9,90 0,40 60 9,74 1,04 90 9,52 1,92 120 9,33 2,68 150 9,16 3,36 180 9,13 3,48 240 9,14 3,44 49 3.5 q (mg/g) 2.5 1.5 0.5 t (phút) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn thời gian cân hấp phụ vật liệu Từ đồ thị , ta thấy thời gian cân hấp phụ vật li u 150 phút b Khảo sát dung lượng hấp phụ vật liệu Kết khảo s t ung lượng hấp phụ Methomyl vật li u trình bày bảng 3.9 hình 3.19 Bảng 3.9 Kết khảo sát dung lượng hấp phụ vật liệu (0,75 g/l vật liệu) C0 (ppm) Ct Methomyl (ppm) q (mg/g) Ct/q 0,5 0,35 0,60 0,58 0,71 1,16 0,61 1,44 2,24 0,64 3,90 4,40 0,89 10 8,12 7,52 1,08 20 17,60 9,60 1,83 50 2.00 1.80 1.60 Ct/q 1.40 y = 0.0716x + 0.5562 R² = 0.9943 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 10 15 20 Ct (ppm) Hình 3.12 Đường thẳng xác định dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu Như vậy, ung lượng hấp phụ cự đại vật li u với Methomyl: qmax =  13,14 mg/g 0, 0716 3.3.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy Methomyl vật liệu a Khảo sát ảnh hưởng tác nhân chiếu sáng Kết khảo sát ảnh hưởng tác nhân chiếu s ng thu bảng 3.10 hình 3.20 Bảng 3.10 Ảnh hưởng tác nhân chiếu sáng tới hiệu suất xử lý Methomyl (0,75 g/l vật liệu, Methomyl 10 ppm) t (phút) Hiệu suất xử lý Methomyl (%) Vis UV 60 4,6 31,1 120 11,9 51,7 300 23,7 85,8 51 Hiệu suất (%0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Vis UV 60 120 180 240 300 360 t (phút) Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tác nhân chiếu sáng tới hiệu suất xử lý Methomyl Ch ng t i ũng khảo sát khả phân hủy Methomyl (s dụng Methomyl 10 ppm) tác nhân ánh sáng với lượng vật li u 0g/l kết thu là: khả phân hủy tác nhân ánh sáng vùng UV 10,5 %, tác nhân ánh sáng vùng Vis 0% sau 300 phút chiếu s ng Cũng sau 300 ph t hiếu sáng, với lượng vật li u 0,75 g/l, khả phân hủy tác nhân ánh sáng vùng UV 85,8%; tác nhân ánh sáng vùng Vis 23,7 % Qua kết khảo sát, ta thấy tác nhân ánh sáng vùng UV có hi u suất x lý Methomyl ao t nhân nh s ng vùng Vis, điều hoàn toàn phù hợp với kết đo phổ UV – VIS vật li u (Hình 3.6) Từ kết khảo sát, lựa chọn t nhân nh s ng vùng UV để khảo sát yếu tố khác ảnh hưởng tới khả phân hủy Methomyl vật li u b Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng xúc tác Kết khảo sát ảnh hưởng h m lượng x Methomyl thu bảng 3.11 hình 3.21 52 t đến hi u suất x lý Bảng 3.11 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất xử lý Methomyl (Methomyl 10 ppm) Hiệu suất xử lý Methomyl (%) t (phút) 0,5g/l 0,75g/l 1g/l 30 0,0 0,5 1,0 3,0 60 7,4 24,7 31,1 36,9 120 14,7 37,3 51,7 61,8 300 20,6 77,0 85,8 87,6 Hiệu suất (%) 0g/l 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0g/l 0,5g/l 0,75g/l 1g/l 100 200 300 400 t (phút) Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất xử lý Methomyl điều kiện chiếu sáng đèn UV Từ bảng kết v đồ thị ta thấy không s dụng xúc tác, ch thực hi n quang phân độ chuyển hóa Methomyl ch đạt khoảng 20,6% sau chiếu sáng Khi s dụng xúc tác ZnO/Bent (3) độ chuyển hóa Methomyl sau chiếu sáng l n lượt 77,0%; 85,8%; 87,6% tương ứng với lượng xúc tác khảo sát 0,5 g/l; 0,75 g/l; g/l Khi khối lượng vật li u tăng lên từ 0,75 g/l tới g/l hi u suất x lý Methomyl tăng lên kh ng đ ng kể từ 85,8% đến 87,6% Như vậy, khối lượng vật li u 0,75 g/l cho hi u suất x lý Methomyl tốt 53 Điều giải th h sau: Khi lượng chất xúc tác tổng di n tích bề mặt tiếp xúc với thuốc trừ sâu t, o đ trung tâm hoạt động phân hủy ũng ít, kết hi u suất phân hủy thuốc trừ sâu thấp Tuy nhiên, lượng chất xúc tác dung dị h tăng lên hỗn độn dung dị h ũng tăng lên Điều hạn chế ánh sáng xuyên qua giảm chiếu xạ, kết mặ t ù lượng xúc tăng lên đ ng kể hi u suất phân hủy thuốc trừ sâu Methomyl tăng lên kh ng đ ng kể c Khảo sát ảnh hưởng pH Ch ng t i tiến hành khảo sát lại ước sóng hấp thụ cự đại dung dịch Methomyl (10ppm) sau thay đổi pH, max = 234 nm, vậy, thay đổi pH dung dị h, ường độ hấp thụ quang Methomyl h u kh ng thay đổi Hình 3.22 Phổ hấp thụ ánh sáng vùng tử ngoại Methomyl Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến hi u suất x lý Methomyl thu bảng 3.12 hình 3.23 54 Bảng 3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Methomyl Hiệu suất xử lý Methomyl (%) t (phút) pH =2 pH = pH =6 pH =8 pH =10 60 42,6 38 31,14 29,8 25,4 120 63,8 58,8 51,7 47,7 37,2 300 93,0 88,2 85,8 70,3 56,9 100 90 Hiệu suất (%) 80 70 pH =2 60 pH = 50 pH =6 40 pH =8 30 pH =10 20 10 0 100 200 300 400 t (phút) Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Methomyl Từ bảng kết v đồ thị ta thấy pH dung dị h tăng từ đến 10, hi u suất x lý Methomyl giảm xuống từ 93% tới 56,9% Như với pH = 2, hi u suất x lý Methomyl tốt Điều n y giải th sau: Khi pH dung dịch < 8,9 bề mặt vật li u mang n ương, phân t Methomyl chứa nguyên t Nitơ n ặp electron hóa trị, dễ ng hấp thụ bề mặt vật li u, l m tăng tố độ phân hủy quang xúc tác Methomyl Như vậy, với pH thay đổi từ – 10 , giá trị pH = 2, hi u suất phân hủy Methomyl cao Kết n y ũng phù hợp với số nghiên cứu công bố [24] 55 KẾT LUẬN Đã tổng hợp vật li u nano composite ZnO/Bentonit với t l khác theo phương ph p sol – gel Vật li u thu đượ đặ trưng sau: Th nh ph n pha chủ yếu wurtzit, khả hấp thụ ánh sáng vùng khả kiến nâng cao rõ r t, bề mặt vật li u tương đối đồng Đã khảo sát khả hấp phụ hoạt tính quang xúc tác vật li u phẩm màu DB 71 thuốc trừ sâu Methomyl vật li u có t l ZnO/Bentonit 70% - Dung lượng hấp phụ vật li u DB71 Methomyl l n lượt 49,75 13,14 mg/g - Vật li u thể hi n hoạt tính quang phân hủy tốt DB 71 ánh sáng UV v Vis, đạt 97% sau 180 phút chiếu sáng Khả quang phân huỷ vật li u Methomyl đạt 85,8% sau 300 phút chiếu sáng đèn UV 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Vũ Xuân B h & nh m nghiên ứu (2003), Đánh giá tiềm giá trị sử dụng số khống chất cơng nghiệp diatomit, bentonit, zeolit, kaolin Nam Trung Bộ Tây Nguyên phục vụ sản xuất công nghiệp - nông nghiệp xử lý môi trường, Lưu tr địa chất, Hà Nội Nguyễn Mạnh Chinh (2012), Cẩm nang thuốc bảo vệ thực vật, NXB Nông nghi p, Hà Nội Nguyễn Tuấn Khanh (2010), Đánh giá ảnh hưởng sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đến sức khỏe người chuyên canh chè Thái Nguyên hiệu biện pháp can thiệp, Luận án tiến sỹ y họ , Trường ĐH Th i Nguyên Hoàng Nhâm (1994), Hóa học vơ (tập 1, 2, 3), NXB Giáo dục, Hà Nội Tr n Văn Nhân, Ng Thị Nga (2006), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đặng Tuyết Phương (1995), Nghiên cứu cấu trúc, tính chất hóa lý số ứng dụng bentonit Thuận Hải Việt Nam, Luận án Phó Tiến sĩ khoa học, Vi n Hóa học, Hà Nội Bùi Văn Thắng nhóm nghiên cứu (2011), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng dụng hấp phụ photpho nước, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công ngh cấp bộ, Bộ giáo dụ v đ o tạo – Trường đại họ Đồng Tháp Tr n Mạnh Trí, Tr n Mạnh Trung (2005), Các trình oxi hóa nâng cao xử lý nước nước thải - Cơ sở khoa học ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh Agnieszka Koło ziej zak-Ra zimska an Teofil Jesionowski (2014), “Zin Oxide - From Synthesis to Appli ation: A Review”, Materials, 7, pp 2833 2881 57 10 C Bar arian (2006), “Photocatalytic degradation of organic contaminants in water y ZnO nanoparti les: Revisite ”, Applied Catalysis A: General, 304, pp 55 - 61 11 Cerovic Lj.S et al (2007), “Point of zero charge of different ar i es”, Colloids and surfaces A, 297, pp – 12 V A Coleman an C Jaga ish (2006), “Basi Properties and Applications of ZnO”, Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures, Chapter 1, Elsevier Limited 13 N.Daneshvar, D.Salari ,A.R.Khataee (2004), “Photo atalyti egra ation of azo dye acid red14 in water on ZnO as an alternative catalyst toTiO2”, Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry, 162, pp 317 – 322 14 N Daneshvar, M.H Rasoulifard, A.R Instead, F Modernization (2007), “Removal of C.I Acid Orange from aqueous solution by UV irradiation in the presence of ZnO manpower”, Journal of Hazardous Materials, 143, pp 95 - 101 15 L.N Dem'yanets, L.E Li, T.G Uvarova (2006), “Zinc oxide: Hydrothermal growth of nano- and bulk crystals an their lumines ent properties”, Journal of Materials Science, 41(5), pp 1439 - 1444 16 Hadj Benhemal, Messaoud Chaib, Thierry Salmon, Je´re´my Geens, Ange´lique Leonar , Ste´phanie D Lam ert, Mi hel Crine, Benoıˆt Heinri hs (2013), “Photocatalytic degradation of phenol and benzoic acid using zinc oxide powders prepared by the sol – gel pro ess”, Alexandria Engineering Journal, 52, pp 517 – 523 17 Is Fatimah, Shaobin Wang, Dessy Wulan ari (2011), “ZnO/montmorillonite for photocatalytic and photochemical degradation of methylene blue”, Applied Clay Science, 53, pp 553 - 560 18 Katerˇina Mamulová Kutláková, Jonásˇ Tokarsky´, Pavlína Peikertová (2 01 ), “ Functional and eco-friendly nanocomposite kaolinite/ZnO 58 with high photocatalytic a tivity”, Applied Catalysis B: Environmental, 162, pp 392–400 19 Kian Mun Lee, Chin Wei Lai, Koh Sing Ngai, Joon Ching Juan (2015), “Recent Developments of Zinc Oxide Based Photocatalyst in Water Treatment Te hnology: A Review”, Water Research, 88, pp 428 – 448 20 Li, P., Wei, Y., Liu, H., Wang, X.K (2005), “Growth of well-defined ZnO mi roparti les with a itives from aqqueous solution”, J Solid State Chem, 178, pp 855 – 860 21 SamuelHongShenChan, TaYeongWu, JoonChingJuan and CheeYangTeh (2011), “Re ent evelopments of metal oxi e semi on u tors as photocatalysts in advanced oxidation processes (AOPs) fo rtreatment of dye waste-water”, J Chem Technol Biotechnol, 86, pp 1130 – 1158 22 Satish Meshram, Rohan Limaye, Shailesh Ghodke, Shachi Nigam, Shirish Sonawane, Rajeev Chikate (2011), “Continuous flow photocatalys reactor using ZnO – Bentonit nanocomposite for egra ation of phenol”, Chemical Engineering Journal, 172, pp 1008 – 1015 23 Shiding Miao, Zhimin Liu, Buxing Han, Haowen Yang, Zhenjiang Miao, Zhenyu Sun (2006), “Synthesis and characterization of ZnS-montmoiollonite nanocomposites an their appli ation for egra ing eosin B”, Journal of Colloid and Interface Science, 301, pp 116 – 122 24 Tomašević Anđelka, Đaja Jelena, Petrović Slo o an, Kiss Ernő E., Mijin Dušan (2009), “A study of the photocatalytic degradation of Methomyl by UV light”, Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly , 15(1), pp 17 – 19 59 ... TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - BÙI THỊ THOAN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO COMPOSITE CỦA ZnO TRÊN CHẤT MANG CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN Chun ngành: Hóa... trình hấp phụ gọi trình giải hấp Đ l qu trình chất hấp phụ khỏi lớp bề mặt +) Hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Tuỳ theo chất lự tương t gi a chất hấp phụ chất bị hấp phụ mà người ta chia hấp phụ vật. .. pha Phản ứng xúc tác quang xảy pha hấp phụ Q trình quang hóa xúc tác ch khác trình xúc tác dị thể truyền thống kiểu hoạt hóa xúc tác Trong quang hóa xúc tác quang hoạt hóa cịn xúc tác dị thể truyền