Bản thân vật liệu bê tông nhẹ có độ xốp nhiều khe hổng. Khi quét xúc tác lên, các lỗ hổng này có vai trò giúp cho vật liệu mang tăng thêm diện tích tiếp xúc với dung dịch Mặc dù vậy, khi quét xúc tác thành nhiều lớp khác nhau có ảnh hưởng tới hiệu quả phản ứng hay không? Quá trình phân hủy MB thích hợp nhất trong điều kiện sơn xúc tác ra sao?
Vì đây là dung dịch hữu cơ màu đơn sắc xanh, quá trình so màu được tiến hành đo đạc ở bước sóng 650nm, và để xây dựng được phương trình phân hủy MB theo thời gian thì dung dịch được đo độ hấp phụ quang A liên tục trong suốt quá trình xử lý cứ 45 phút/lần.
Mô hình bố trí thí nghiệm được thể hiện như trong hình 4.1
Hình 4.2. Mô hình bố trí thí nghiệm phân hủy MB có sục khí, trong điều kiện chiếu sáng 2 bóng UV 45W. Các bình sử dụng xúc tác là tấm bê tông
nhẹ quét số lớp sơn FN2 khác nhau
Kết quả đo độ hấp phụ quang A của dung dịch được trình bày chi tiết trong
Từ kết quả đo được, xây dựng đồ thị quá trình phân hủy MB theo thời gian tại các điều kiện phủ xúc tác khác nhau như trong hình 4.2.
Hình 4.3. Ảnh hưởng của số lớp sơn xúc tác đến quá trình phân hủy MB theo thời gian
Quá trình phân hủy MB khi sử dụng tấm mang chỉ phủ 1 lớp xúc tác cho kết quả kém hơn so với việc phủ nhiều lớp xúc tác. Khi phủ nhiều số lớp xúc tác lên từ 2, 3, 4 lớp cho kết quả có tính tương đồng nhau, sự sai khác là không đáng kể.
Bảng 4.2. Hiệu suất xử lý MB sau 6 giờ của các bình phản ứng với số lớp sơn xúc tác khác nhau
Số lớp sơn xúc tác 1 2 3 4 Hiệu suất xử lý sau
Từ kết quả bảng 4.2 ta thấy: khi số lớp sơn xúc tác tăng từ 1 lớp đến 3 lớp, hiệu suất xử lý MB tăng từ 50,57% đến 57,33%. Khi số lớp sơn xúc tác tiếp tục tăng từ 3 lớp đến 4 lớp thì hiệu suất xử lý MB lại giảm xuống còn 55,37%. Vậy số lớp sơn xúc tác cho hiệu quả cao nhất là 3 lớp. Tuy nhiên, sau khi tính toán tới các sai số thống kê cho phép trong toán học thì kết quả giữa việc sơn 2, 3, 4 lớp xúc tác là cho hiệu quả như nhau.
Xây dựng phương trình phân hủy MB theo thời gian bằng bảng giá trị độ hấp phụ quang A đo được. Ta thấy, dung dịch ban đầu trước khi xử lý có nồng độ 5.10-6M và có độ hấp phụ quang A là 0,35. Quá trình so màu chỉ có ý nghĩa khi giá trị A lớn hơn giới hạn đo của máy, tức là A= 0,01. Khi đó, xử lý màu trong nước xem như hoàn tất. Vì vậy, tất cả các thí nghiệm đều được xây dựng phương trình phân hủy theo thời gian và từ đó, dự đoán thời gian xử lý đạt A= 0,01.
Kết quả phương trình toán thu được và dự báo thời gian cần xử lý của dung dịch được thể hiện trong bảng 4.3
Bảng 4.3. Quan hệ giữa thời gian xử lý với số lớp xúc tác
Số lớp xúc tác
Biểu diễn phương trình phản ứng theo thời gian Hàm tương quan ( R2) Dự báo thời gian xử lý đạt A= 0,01 (giờ) 1 lớp 0,3467e-(0,117±0,002)t 0,9879 30,31 ± 0,52 2 lớp 0,3438e-(0,135±0,003)t 0,9775 26,2 ± 0,6 3 lớp 0,3438e-(0,139±0,003)t 0,9923 25,45 ± 0,56 4 lớp 0,3428e-(0,131±0,004)t 0,9765 26,98 ± 0,85 Từ kết quả bảng 4.3 hoàn toàn có thể nhận định: khi sơn xúc tác 2, 3, 4 cho kết quả tương đồng nhau. Chứng tỏ với 2 lớp sơn hoàn toàn đủ cho phản ứng đạt được tối ưu. Thời gian để MB phân hủy tới A= 0,01 khi sơn 2 lớp xúc tác là 26,8 giờ.
Nhận xét, khi sơn 2, 3, 4 lớp xúc tác cho hiệu quả tốt hơn khi sơn 1 lớp xúc tác là có ý nghĩa thống kê. Còn sự sai khác giữa việc sơn 2, 3, 4 lớp xúc
tác là không có ý nghĩa thống kê. Điều này có thể giải thích như sau: khi sơn 1 lớp sơn xúc tác, có thể số phân tử xúc tác chưa đủ để phủ kín bề mặt chất mang nên hiệu quả kém hơn so với 3 bình phản ứng còn lại. Nhận thấy kết quả của việc sơn xúc tác với số lớp 2, 3, 4 thì kết quả không có sự chênh lệch nhiều. Điều này cho thấy sự phân bố của các lớp sơn đồng đều trên bề mặt chất mang là khá tốt. Trong thực tế, khi sơn 4 lớp xúc tác thì lớp ngoài cùng rất dễ bị bong tróc. Hơn nữa với chất mang được lựa chọn là bê tông nhẹ, thì một ưu điểm của chúng là có cấu trúc xốp, bề mặt có nhiều lỗ khí, khi sơn nhiều lớp xúc tác sẽ làm cho các lỗ khí bị đầy, giảm diện tích bề mặt cho tấm xúc tác.
Vì vậy, để đảm bảo về độ bền cho lớp sơn và đánh giá về mặt kinh tế cho thấy nên sử dụng tấm mang có sơn 2 lớp xúc tác để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.