Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Biến tính sét Di Linh dùng cho phản ứng phân hủy một số dung môi hữu cơ ô nhiễm

Luận văn Biến tính sét Di Linh dùng cho phản ứng phân hủy một số dung môi hữu cơ ô nhiễm tiến hành nhằm 2 mục tiêu: Hấp phụ được các ion kim loại Zn, Cu, Fe; xử lý metylen blue bằng các xúc tác đã điều chế được theo phương pháp quang hóa. Mời các bạn cùng tham khảo.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  VŨ DUY HÙNG BIẾN TÍNH SÉT DI LINH DÙNG CHO PHẢN ỨNG PHÂN HỦY MỘT SỐ DUNG MÔI HỮU CƠ Ô NHIỄM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  VŨ DUY HÙNG BIẾN TÍNH SÉT DI LINH DÙNG CHO PHẢN ỨNG PHÂN HỦY MỘT SỐ DUNG MÔI HỮU CƠ Ô NHIỄM Chuyên ngành : Hóa Dầu Mã số: 60 44 0115 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thanh Bình Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thanh Bình, người giao đề tài, tận tình hướng dẫn em suốt trình học tập nghiên cứu để hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo mơn Hóa Dầu Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình giảng dạy dìu dắt em suốt năm qua trình nghiên cứu, đặc biệt q trình làm thí nghiệm Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, anh chị bạn phịng Hóa Dầu ln quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Vũ Duy Hùng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG – TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Bentonit 1.1.1 Sự hình thành bentonit tự nhiên 1.1.2 Thành phần hóa học cấu trúc montmorillonit 1.1.3 Tính chất hóa lý bentonit 1.1.3.1 Tính chất vật lý bentonit 1.1.3.2 Khả hấp phụ bentonit 1.1.4 Bentonit Việt Nam 1.1.5 Ứng dụng bentonit 1.1.6 Phƣơng pháp biến tính Bentonit 1.2 Phƣơng pháp hấp phụ 1.2.1 Lý thuyết phƣơng pháp hấp phụ 1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ 11 1.2.3 Một số đại lƣợng đánh giá hấp phụ 13 1.3 Quá trình quang xúc tác 14 1.3.1 Xúc tác quang dị thể [11] 14 1.3.2 Hệ xúc tác Fenton dị thể 19 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 THỰC NGHIỆM 20 2.1.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 20 2.1.2 Xử lý sét thô thành bentonit – Na (Bent – Na) 20 2.1.3 Quá trình hấp phụ ion kim loại (Fe3+, Zn2+, Cu2+) 21 2.1.3.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 21 2.1.3.2 Ảnh hƣởng pH tới trình hấp phụ ion kim loại 22 2.1.3.3 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ bentonit – Na vào nồng độ cân Fe (III), Cu(II) Zn(II) 22 2.1.4 Các xúc tác BentH – FexOy , BentH – Cu2/xO, BentH – ZnO đƣợc điều chế điều kiện tối ƣu hấp phụ kim loại 22 2.1.5 Hoạt tính quang hóa q trình phân hủy chất nhiễm hữu 22 2.1.6 Xây dựng đƣờng chuẩn cho Metyelen blue (MB) 23 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X 24 2.2.2 Phƣơng pháp UV – VIS 25 2.2.3 Phƣơng pháp phổ tia X có lƣợng phân tán (EDS hay EDX) 26 2.2.4 Phương pháp xác định phổ phản xạ khuếch tán Uv – Vis (UV-Vis DRS) 27 2.2.5 Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử F – AAS 28 CHƢƠNG – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Các đặc trƣng vật lý mẫu xúc tác: 31 3.1.1 Kết phổ nhiễu xạ tia X – XRD 31 3.1.2 Kết phổ tia X có lƣợng phân tán - EDS 33 3.1.3 Kết phổ phản xạ khuếch tán UV – Vis (UV-Vis DRS) 36 3.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 36 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH 38 3.4 Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ bentonit – Na vào nồng độ cân Fe (III), Cu(II) Zn(II) 39 3.4.1 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ ion Fe3+ 40 3.4.2 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ ion Zn2+ 42 3.4.3 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ ion Cu2+ 44 3.5 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác oxi hóa chất hữu gây ô nhiễm Metylen blue BentH – Cu2/xO, BentH – FexOy, BentH – ZnO 46 3.5.1 Khả quang xúc tác BentH – Cu2/xO 46 3.5.2 Khả quang xúc tác BentH - FexOy 47 3.5.3 Khả quang xúc tác BentH – ZnO 49 3.6 So sánh hiệu suất quang hóa BentH –Cu2/xO , BentH –FexOy, BentH – ZnO 50 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 57 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2 – Cấu trúc không gian mạng lưới cấu trúc montmorillonit Hình 1.3 – Cơ chế hấp phụ Hình 1.4 – Đồ thị để tìm số phương trình Langmuir 14 Hình 1.5 – Phổ lượng chất bán dẫn 15 Hình 1.6 – Sơ đồ chế tác dụng quang xúc tác phân huỷ hợp chất hữu 15 Hình 1.7 – Mơ tả hệ quang xúc tác dị thể 17 Hình 1.8 – Quá trình quang xúc tác hệ Fenton 19 Hình 2.3– Phổ UV – VIS metylen blue 23 Hình 2.4– Đường chuẩn thể phụ thuộc Abs vào nồng độ metylen blue 24 Hình 2.1 – Sơ đồ nhiễu xạ tia X 24 Hình 2.2 – Nguyên lý phép phân tích EDS 26 Hình 3.1 – Phổ XRD bent – Na 31 Hình 3.2– Phổ XRD bentH – Cu2/xO 31 Hình 3.3– Phổ XRD bentH – FexOy 32 Hình 3.4– Phổ XRD bentH – ZnO 32 Hình 3.5 – Phổ EDS Bent – Na 33 Hình 3.6– Phổ EDS BentH – Cu2/xO 34 Hình 3.7– Phổ EDS BentH – FexOy 34 Hình 3.8– Phổ EDS BentH – ZnO 35 Hình 3.9– Phổ UV rắn Bent – Na, BentH – FexOy, BentH – CuO, BentH – ZnO 36 Hình 3.10– Mối quan hệ qt ion kim loại Cu2+, Zn2+, Fe3+ vào thời gian 37 Hình 3.11– Ảnh hưởng pH tới trình hấp phụ ion Cu, Fe, Zn Bent – Na 39 Hình 3.12– Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ Bent – Na vào nồng độ cân Fe3+ 41 Hình 3.13– Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ion Fe3+ 41 Hình 3.14– Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ Bent – Na vào nồng độ cân Zn2+ 42 Hình 3.15 – Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Zn2+ 43 Hình 3.16– Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ Bent – Na vào nồng độ cân Cu2+ 45 Hình 3.17– Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Cu2+ 45 Hình 3.18 – Mối quan hệ nồng độ MB vào thời gian BentH – Cu2/xO 47 Hình 3.19– Mối quan hệ nồng độ MB vào thời gian BentH – FexOy 48 Hình 3.11– Mối quan hệ nồng độ MB vào thời gian BentH – ZnO 50 Hình 3.21– Hiệu suất xử lý metylen blue xúc tác khác 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 – Bảng phân loại loại sét [9] Bảng 1.2: Đặc trưng thành phần hóa học bentonit Di Linh [13] Bảng 3.1 – Kết phân tích nguyên tố mẫu Bent – Na, BentH – Cu2/xO, BentH – FexOy, BentH - ZnO phương pháp phổ EDS .35 Bảng 3.2 – Ảnh hưởng thời gian đến cân cân hấp phụ ion Cu2+, Fe3+, Zn2+ .37 Bảng 3.3 – Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ ion Cu2+, Fe3+, Zn2+ 38 Bảng 3.4– Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ Bent – Na vào nồng độ cân ion Fe3+ .40 Bảng 3.5 - Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ Bent – Na vào nồng độ cân ion Zn2+ .43 Bảng 3.6– Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ Bent – Na vào nồng độ cân ion Cu2+ .44 Bảng 3.7– Kết xử lý metylen blue BentH – Cu2/xO với điều kiện khác 46 Bảng 3.8– Kết xử lý metylen blue BentH – FexOy với điều kiện khác 48 Bảng 3.9– Kết xử lý metylen blue BentH – ZnO với điều kiện khác 49 MỞ ĐẦU Ngày nay, ô nhiễm môi trường vấn đề thời mang tính tồn cầu Chúng để lại hậu nghiêm trọng cho môi trường làm mỹ quan, nhiễm khơng khí, có tác động xấu đến sức khỏe người chí cịn tác nhân gây nên ung thư hay biến đổi gen Do có ảnh hưởng trực tiếp lâu dài chúng đến sức khỏe người nên việc xử lý ô nhiễm nhận quan tâm ngày lớn Để giảm thiểu nhiễm có nhiều biện pháp cơng nghệ đưa Có thể sử dụng biện pháp truyền thống như: hấp phụ, thẩm thấu ngược, lọc qua máy siêu lọc Đối với nguồn nước bị ô nhiễm ion kim loại nặng gây phương pháp hấp phụ tỏ hiệu trình xử lý nước thải phương pháp dễ áp dụng vào thực tế, chi phí khơng q đắt có khả tái sử dụng lại chất hấp phụ Phương pháp hiệu vật liệu sử dụng để hấp phụ có diện tích bề mặt số tâm hấp phụ lớn than hoạt tính, sét,… Theo phương pháp dễ dàng thu hồi lại kim loại để phục vụ cho nhu cầu khác làm xúc tác thứ cấp, tạo vật liệu từ trình Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ không làm cho hợp chất hữu bị phá hủy, mà chuyển chúng từ trạng thái sang trạng thái khác xử lý tạm thời, chúng gây nên nhiễm mơi trường Sử dụng q trình oxi hóa tăng cường (Advanced Oxidation Processes: AOPs) nhằm phân hủy hoàn toàn chất hữu ô nhiễm giải pháp tập trung nghiên cứu thời gian gần xu hướng phát triển khoa học xúc tác nói chung xúc tác mơi trường nói riêng AOPs oxi hóa hợp chất hữu khó phân hủy sinh học gây nhiễm cách nhanh chóng Trong số AOPs, xúc tác quang dị thể thường sử dụng TiO2, ZnO, CuO, FexOy,… làm chất xúc tác quang Bên ... ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  VŨ DUY HÙNG BIẾN TÍNH SÉT DI LINH DÙNG CHO PHẢN ỨNG PHÂN HỦY MỘT SỐ DUNG MÔI HỮU CƠ Ô NHIỄM Chuyên ngành : Hóa Dầu Mã số: 60 44 0115 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC... cho thêm H2O2, coi hệ Fenton dị thể Và với mục tiêu vậy, đề tài ? ?Biến tính sét Di Linh dùng cho phản ứng phân hủy số dung môi hữu ô nhiễm? ?? tiến hành để hướng tới việc sử dụng nguồn xúc tác thứ cấp... biến thực phẩm, chăn ni gia súc, gia cầm 1.1.6 Phƣơng pháp biến tính Bentonit [9] Bentonit biến tính theo nhiều phương pháp khác như: biến tính axit, biến tính kiềm, biến tính thành sét hữu cơ,