3 kết quả và thảo luận
3.2. Nghiên cứu hiệu ứng xúc tác của sắt(III)hiđroxit 1 Chứng minh hiệu ứng xúc tác của sắt(III)hiđroxit.
3.2.1 Chứng minh hiệu ứng xúc tác của sắt(III)hiđroxit.
Cách tiến hành
- Chuẩn bị Fe(OH)3: lấy 20ml dung dịch Fe3+ 0,1M vào cốc, thêm 30ml NaOH 0,2M khuấy kỹ. để yên 1 giờ. Lọc hút kết tủa, rửa bằng nớc cất nhiều lần rồi chuyển toàn bộ kết tủa vào cốc, pha đến 50ml bằng nớc cất. Trớc khi hút lấy thể tích cần khuấy kỹ để phân tán kết tủa.
- Cách thí nghiêm: theo sơ đồ tóm tắt sau
Cụ thể gồm các bớc cơ bản:
Bớc 2: sục oxi không khí 1phút;
Bớc 3: để yên t phút rồi làm chết phản ứng bằng 8ml o-phen; Bớc 4: lọc bỏ kết tủa;
Bớc 5: lấy nớc lọc cho thêm 2ml HCl + 1ml hidroxilamin + 10ml dung dịch đệm amoni rồi pha loãng đến 100ml;
Bớc 6: đo mật độ quang
Các mẫu nớc phải đợc tiến hành trong cùng một điều kiện về nhiệt độ, pH, DO và thể tích các mẫu nớc nh nhau, chỉ thay đổi thời gian phản ứng.
Kết quả thực nghiệm đợc biểu diễn qua hai bảng sau:
Bảng 1: Hàm lợng sắt của các mẫu nớc có cho thêm sắt(III) hiđroxit Thời gian phản
ứng (t phút) Mẫu nớc (ml) Hàm lợng Fe(OH)cho vào (ml) 3 ∑ Fe (mg/l)
5 50 1.0 1.8
10 50 1.0 0.5
15 50 1.0 0.125
20 50 1.0 0.05
30 50 1.0 0.00
Bảng 2: Hàm lợng sắt của các mẫu nớc khi không cho thêm Fe(OH)3 : Thời gian phản ứng (t phút) Mẫu nớc (ml) ∑ Fe (mg/l) ___________________________________________________________________30
5 50 5.0
10 50 3.5
15 50 3.25
20 50 2.3
30 50 2.0
Kết quả trên ta có thể dựng đợc đồ thị sự phụ thuộc giữa thời gian và tổng hàm lợng sắt còn lại hoà tan trong nớc ngầm sau khi đã xử lý:
Hình 1: Sự phụ thuộc của hàm lợng sắt trong nớc theo thời gian. Đờng 1: mẫu nớc có thêm Fe(OH)3; Đờng 2: mẫu nớc không thêm Fe(OH)3.
Nhận xét: - So sánh hai đờng trên thấy đối với những mẫu nớc có cho thêm một lợng Fe(OH)3 tốc độ phản ứng oxi hoá Fe2+ thành Fe3+ xảy ra nhanh hơn và việc tách loại sắt khỏi nguồn nớc hiệu quả hơn rất nhiều điều đó chứng tỏ sắt(III) hiđroxit có hiệu ứng xúc tác rất rõ rệt.
1 _ 2 _ _ 3 _ 4 _ 5 _ Hàm lượng Fe (mg/l) | 5 10| 15| 20| | 0 30| đường 2 đường 1 Thời gian t (phút)
3.2.2. ảnh hởng của hàm lợng sắt(III)hiđroxit đến tốc độ phản ứng
oxi hoá sắt(II).
Cách tiến hành:
- Chuẩn bị Fe(OH)3: Tơng tự nh trên (mục 3.2.1).
- Cách thí nghiệm: Theo sơ đồ tóm tắt
Cụ thể gồm các bớc.
Bớc 1: lấy 50ml mẫu nớc và cho thêm a ml Fe(OH)3; Bớc 2: sục oxi không khí 1 phút;
Bớc 3: để sau 5 phút rồi làm chết phản ứng bằng 8ml o-phen; Bớc 4: lọc bỏ kết tủa;
Bớc 5: lấy nớc lọc cho thêm vào 2ml HCl +1ml hiđroxilamin +10ml dung dịch đệm amoni;
Bớc 6; đo mật độ quang;
Các mẫu nớc cũng đợc tiến hành trong điều kiện nhiệt độ, pH, DO, thể tích các mẫu nớc nh nhau, chỉ thay đổi hàm lợng Fe(OH)3 thêm vào
Mẫu 1
50ml Mẫu 250ml Mẫu 350ml Mẫu 450ml Mẫu 550ml Thêm 3,5 ml Fe(OH)3 vào Thêm 3,0 ml Fe(OH)3 vào
Thêm 2,5 ml Fe(OH)3 vào Thêm 2,0 ml Fe(OH)3 vào
Thêm 1,5 ml Fe(OH)3 vào
Mẫu nước ngầm có chứa sắt
Sục ôxi không khí
Tất cả các mẫu trên để sau 5 phút, làm chết phản ứng bằng cách thêm 8ml dung dịch o- phen, rồi lọc bỏ kết tủa, thu lấy nước lọc, cho thêm vào 2ml HCl + 1ml hiđroxilamin +10ml
Bảng 3: Hàm lợng sắt còn lại của các mẫu nớc phụ thuộc lợng sắt(III) hiđroxit làm xúc tác. Thời gian phản ứng (t phút) Mẫu nớc (ml) Hàm lợng Fe(OH) 3 cho vào (ml) ∑ Fe (mg/l) 5 50 1.5 0.5 5 50 2.0 0.2 5 50 2.5 0.1 5 50 3.0 0.05 5 50 3.5 0.00
Từ kết quả trên ta có thể vẽ đồ thị biểu thị sự phụ thuộc giữa hàm l- ợng Fe(OH)3 thêm vào và hàm lợng sắt còn lại hoà tan trong nớc.
-
Hình 2: Sự phụ thuộc của hàm lợng sắt còn lại trong nớc vào lợng Fe(OH)3 đa vào. ___________________________________________________________________34 Hàm lượng Fe(OH)3 ml 0.1 _ 0.2 _ _ 0.3 _ 0.4 _ 0.5 _ Hàm lượng Fe (mg/l) | 1.5 2.0| 2.5| 3.0| 3.5| 0
Nhận xét: Khi lợng của Fe(OH)3 trong mẫu càng lớn thì việc tách loại sắt khỏi mẫu nớc càng nhanh và hiệu quả càng cao.
Sở dĩ hiệu quả tác loại sắt khỏi nguồn nớc càng nhanh và càng có hiệu quả hơn khi sản phẩm tạo thành là Fe(OH)3 đợc tạo ra và tạo ra càng nhiều hoặc thêm vào là vì Fe(OH)3 có khả năng xúc tác. Trong nớc Fe(OH)3 tồn tại dạng keo hiđroxo, oxo. Do sự polime hoá
H2O OH H2O H2O O H2O H2O Fe OH Fe H2O H2O Fe O Fe H2O
H2O OH H2O H2O O H2O
mà tạo thành các hạt keo của hiđroxit. Khi có khối lợng đủ lớn các son keo này lắng xuống. Các hạt keo Fe(OH)3 có khả năng hấp phụ lớn.
Có một số tác giả [12] cho rằng phản ứng oxi hoá Fe2+ thành Fe3+ bằng oxi không khí xảy ra theo cơ chế sau.
Fe(II) + O2 (k) = Fe(III) + HO2.
Fe(II) + HO2. = Fe(III) + H2O2.
Chúng tôi cho rằng vì O2, HO2. đợc hấp phụ lên bề mặt hạt keo, nên các hạt keo có tác dụng xúc tác cho phản ứng oxi hoá Fe(II) thành Fe(III).
Qua đó để tận dụng khả năng xúc tác của Fe(OH)3 trong thực tế xử lý nớc chúng ta có thể thực hiện một số cách. Chẳng hạn tuần hoàn một phần nớc đã có cặn Fe(OH)3, tức là đa một phần nớc chứa cặn Fe(OH)3 sau giàn ma vào nguồn nớc trớc giàn ma. Cách khác ta có thể kéo dài thời gian lu nớc đã bão hoà oxi trong bể lọc.
KếT LUậN
1- Đã phân tích một số chỉ tiêu chất lợng nớc ngầm ở Ký túc xá 1 − ĐH Vinh.
2- Đã nghiên cứu hiệu ứng xúc tác của sắt(III) hiđroxit đến việc tách loại sắt khỏi nguồn nớc ngầm. Kết quả nghiên cứu cho thấy sắt(III) hiđroxit có hiệu ứng xúc tác rõ rệt đối với phản ứng oxi hoá tách sắt khỏi nớc ngầm. 3- Có thể tận dụng hiệu ứng xúc tác của sắt(III) hiđroxit trong thực tế xử lý
nớc nhằm tăng tốc độ oxi hoá Fe(II) và rút ngắn thời gian tách loại sắt khỏi nớc ngầm.
TàI LiệU THAM KHảO
1. Nguyễn Ngọc Dung (1999). Xử lý nớc cấp. NXB Xây dựng, Hà nội.
2. Cao Thế Hà, Nguyễn Hoài Châu (1997). Những nguyên lý cơ bản của công nghệ xử lý nớc sinh hoạt. Hà nội.
3. Trịnh Xuân Lai, Đồng Minh Thu (1998). Xử lý nớc cấp cho sinh hoạt và công nghệ− tập 1,2. NXBKH- Kỹ thuật. Hà nội.
4. Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu (1986). Phân tích nớc. NXBKH-Kỹ thuật. Hà nội.
5. Acmetop (1970). Hoá học vô cơ −phần II. NXBĐH và THCN, Hà nội.
6. Hoàng Nhâm (2000). Hoá học vô cơ − tập 2,3. NXBGD, Hà nội.
7. Nguyễn Tinh Dung (1981). Hoá học phân tích. NXBGD.
8. Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt, Lê Viết Quý, Phạm Văn Thởng (1999). Hoá học công nghệ và môi trờng. NXBGD.
9. Nguyễn Thị Thu Thuỷ (2000). Xử lý nớc cấp sinh hoạt và công nghiệp. NXB KH−KT.
10.Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999). Giáo trình công nghệ và xử lý nớc thải. NXBKH-KT, Hà nội.
11. Nguyễn Hữu Phú (2000). Cơ sở lý thuyết và công nghệ xử lý nớc tự nhiên. NXBKH-KT.
12. Samuel D. faust, Osman M. Aly (1998). Chemistry of water treatment -Ann Arbor Press.