3.8.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân
Chúng tơi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 từ 0,2–0,5M ở 20V trong 5h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Kết quả phân tích được trình bày trong Bảng 3.1 và Hình 3.14.
Nhận xét
1. Khi nồng độ dung dịch điện phân tăng từ 0,3M đến 0,5M, mật độ dịng tăng từ 80 lên 120mA, khả năng hấp phụ congo đỏ giảm, thấp nhất là ở 0,5M.
2. Khi giảm nồng độ dung dịch H2C2O4 xuống 0,2 M, mật độ dịng giảm xuống cịn 60mA và khả năng hấp phụ giảm hơn hai lần.
Bảng 3.1 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 từ 0,2–0,5M ở 20V trong 5h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Nồng độ H2C2O4 0,2M 0,3M 0,4M 0,5M
Độ hấp thu quang ban đầu 0,599 0,599 0,599 0,599 Độ hấp thu quang sau 3h 0,521 0,429 0,462 0,469 Hàm lượng congo đỏ hấp thu, g/m2 0,420 0,915 0,737 0,699 Mật độ dịng, mA 60 80 100 120 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.2 0.4 0.6 Nồng độ, M Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.14 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo nồng độ H2C2O4.
3.8.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân
Chúng tơi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M ở 20V với thời gian điện phân là 3, 5 và 7h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Bảng 3.2 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M ở 20V với thời gian điện phân là 3, 5 và 7h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Thời gian điện phân 3h 5h 7h
Độ hấp thu ban đầu 0,599 0,599 0,599
Độ hấp thu sau 3h 0,517 0,429 0,402
Hàm lượng congo đỏ hấp thu g/m2 0,441 0,915 1,060
0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 2 4 6 8
Thời gian điện phân, h
Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.15 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo thời gian điện phân.
Nhận xét
1. Khi tăng thời gian điện phân thì khả năng hấp phụ congo đỏ tăng nhưng sự tăng này khơng tuyến tính. Khi tăng từ 3h lên 5h thì khả năng hấp phụ congo đỏ tăng hơn gấp đơi. Cịn khi tăng thời gian điện phân từ 5h lên 7h thì khả năng hấp phụ congo đỏ chỉ tăng khoảng 10%.
2. Điều này cĩ thể giải thích là do khi tăng thời gian điện phân thì chiều dài ống tăng khiến cho khả năng hấp phụ congo đỏ tăng theo. Khi chiều dài ống lớn thì cản trở khuếch tán khiến cho khả năng hấp phụ congo đỏ tăng chậm.
3.8.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ điện phân
Chúng tơi tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ điện phân đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch
H2C2O4 0,3M ở 20V trong 5h với nhiệt độ điện phân là 10, 15, 20, 25 và 330C. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Kết quả phân tích được trình bày trong Bảng 3.3 và Hình 3.16.
Bảng 3.3 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M ở 20V trong 5h với nhiệt độ điện phân là 10, 15, 20, 25 và 330C. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Nồng độ H2C2O4 100C 150C 200C 250C 330C Độ hấp thu quang ban đầu 0,605 0,605 0,605 0,605 0,599 Độ hấp thu quang sau 3h 0,572 0,564 0,479 0,459 0,429 Hàm lượng congo đỏ hấp thu g/m2 0,178 0,221 0,678 0,786 0,915 Mật độ dịng mA 20 30 50 70 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 10 20 30 40 Nhiệt độ, Độ C Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.16 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo nhiệt độ điện phân.
Nhận xét
1. Ảnh SEM trong Hình 3.12 cho thấy trong khoảng nhiệt độ khảo sát, bề dày thành ống càng lớn khi nhiệt độ càng thấp , khi nhiệt độ càng cao thì bề dày thành ống càng mỏng.
2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ càng lớn khi nhiệt độ điện phân càng cao. Khi nhiệt độ tăng từ 15 lên 200C, khả năng hấp phụ tăng 3 lần.
3. Như vậy, cĩ thể nhận thấy sự hấp phụ congo đỏ xảy ra chủ yếu bên trong lịng ống hơn là trên bề mặt bên ngồi của lớp oxid nhơm.
3.8.4 Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt
Chúng tơi tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt lá nhơm ban đầu đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M ở 20V trong 5h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid, phương pháp baz và phương pháp điện phân.
Kết quả phân tích được trình bày trong Bảng 3.4 và Hình 3.17.
Nhận xét
1. Phương pháp xử lý bề mặt bằng acid hình thành các ống cĩ bề dày thành ống mỏng nhất nên cĩ diện tích bề mặt trong lịng ống lớn nhầt và cĩ độ hấp phụ congo đỏ cao nhất và lớn hơn ~10% so với các phương pháp xử lý bề mặt khác. 2. Phương pháp xử lý bề mặt bằng baz hình thành các ống cĩ kích thước cỡ sub-
micro nhưng cĩ độ hấp phụ congo đỏ khơng cao nhất. Cĩ thể cho rằng trong trường hợp này khơng xuất hiện hiệu ứng nano làm tăng hoạt tính hấp phụ của ống.
Bảng 3.4 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M ở 20V trong 5h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid, phương pháp baz và phương pháp điện phân.
Nồng độ H2C2O4 Acid (1) Baz (2) Điện phân (3)
Độ hấp thu quang ban đầu 0,599 0,600 0,601
Độ hấp thu quang sau 3h 0,429 0,448 0,451
Hàm lượng congo đỏ
hấp thu g/m2 0,915 0,818 0,807
0.8 0.82 0.84 0.86 0.88 0.9 0.92 0.94 0 1 2 3 4 Phương pháp xử lý bề mặt Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.17 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo phương pháp xử lý bề mặt.
3.8.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung mơi hữu cơ (etylenglycol)
Chúng tơi tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung mơi hữu cơ đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch NH4F 0,5% ở nồng độ etylenglycol là 85, 80 và 75% ở 50V trong 5h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Kết quả phân tích được trình bày trong Bảng 3.5 và Hình 3.18.
Nhận xét
1. Ảnh SEM trong Hình 3.11 cho thấy:
• Khi nồng độ etylenglycol là 85% thì lớp oxid nhơm chủ yếu ở dạng đĩa và chưa cĩ sự xuất hiện dạng ống (Hình 3.11.a).
• Ở nồng độ 80% (Hình 3.11.b) đã cĩ các cột và ống với độ đồng nhất khơng cao.
• Ở nồng độ 75% (Hình 3.11.c) thì các ống hình thành cĩ độ đồng nhất và trật tự khá cao.
2. Kết quả thực nghiệm cho thấy mẫu dạng ống cĩ độ hấp phụ congo đỏ cao nhất và giảm nhanh khi chuyển sang dạng cột và đĩa.
3. Điều này phù hợp với các nhận xét về biến thiên độ hấp thu theo hình thái của ống đã được trình bày trong các mục trên.
Bảng 3.5 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch NH4F 0,5% ở nồng độ etylenglycol là 85, 80 và 75% ở 50V trong 5h. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Nồng độ etylenglycol 85% 80% 75%
Độ hấp thu quang ban đầu 0,605 0,605 0,605
Độ hấp thu quang sau 3h 0,532 0,495 0,454
Hàm lượng congo đỏ hấp thu g/m2 0,393 0,592 0,812
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 70 75 80 85 90 Hàm lượng ethylenglycol, % Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.18 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo nồng độ etylenglycol.
3.8.6 Khảo sát ảnh hưởng của điện thế điện phân
3.8.6.1 Xử lý bề mặt bằng phương pháp acid
Chúng tơi tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của điện thế điện phân đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M trong 5h với điện thế điện phân là 15, 18 và 20V. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Kết quả phân tích được trình bày trong Bảng 3.6 và Hình 3.19.
Nhận xét
1. Ảnh SEM trong Hình 3.9 cho thấy:
• Dạng ống hồn tồn chiếm ưu thế khi tăng điện thế điện phân từ 18 lên 20V với bề dày thành ống giảm.
2. Cùng với sự chuyển dạng của oxid nhơm và sự giảm bề dày thành ống, khả năng hấp phụ congo đỏ tăng dần theo đúng các luận giải đã trình bày.
Bảng 3.6 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M trong 5h với điện thế điện phân là 15, 18 và 20V. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp acid.
Điện thế điện phân 15V 18V 20V
Độ hấp thu quang ban đầu 0,604 0,601 0,599
Độ hấp thu quang sau 3h 0,503 0,472 0,429
Hàm lượng congo đỏ hấp thu g/m2 0,543 0,694 0,915
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 10 15 20 25 Thế điện phân, V Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.19 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo điện thế điện phân khi xử lý bề mặt bằng phương pháp acid.
3.8.6.2 Xử lý bề mặt bằng phương pháp điện phân
Chúng tơi tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân đến khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhơm thu được khi anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M trong 5h với điện thế điện phân là 15, 18, 20 và 25V. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp điện phân.
Bảng 3.7 Khả năng hấp phụ congo đỏ của mẫu oxid nhơm được anod hĩa trong dung dịch H2C2O4 0,3M trong 5h với điện thế điện phân là 15, 18, 20 và 25V. Lá nhơm được xử lý bề mặt ban đầu bằng phương pháp điện phân.
Điện thế điện phân 15V 18V 20V 25V
Độ hấp thu quang ban đầu 0,601 0,601 0,601 0,601 Độ hấp thu quang sau 3h 0,519 0,512 0,451 0,439 Hàm lượng congo đỏ hấp thu g/m2 0,441 0,479 0,807 0,872
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10 15 20 25 30 Thế điện phân, V Đ ộ h ấ p thu Series1
Hình 3.20 Đường biểu diễn khả năng hấp phụ congo đỏ theo điện thế điện phân khi xử lý bề mặt bằng phương pháp điện phân.
Nhận xét
1. Ảnh SEM trong Hình 3.10 cho thấy khi tăng điện thế điện phân từ 18 lên 25V thì bề dày thành ống giảm.
2. Cùng với sự giảm bề dày thành ống, khả năng hấp phụ congo đỏ tăng dần theo tương tự Mục 3.8.6.1.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]Thái Thị Thu Hiền, Phạm Ánh Nguyệt. Khố Luận tốt nghiệp, Khảo sát quá trình điều chế γ-Al2O3 bằng phương pháp khuếch tán, Bộ Mơn Hĩa Vơ Cơ Và Ứng Dụng, Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, 2004.
[2]Lê Thị Hồng Vân, Đặng Thị Hà Quyên. Khố Luận tốt nghiệp, Khảo sát quá trình điều chế γ -Al2O3 từ dung dịch Aluminat bằng phương pháp khấy trộn,Bộ Mơn Hĩa Vơ Cơ Và Ứng Dụng, Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, 2004.
[3]Võ Viết Thắng, Lê Hữu Lộc, Seminar tốt nghiệp, Khảo sát quá trình điều chế γ - Al2O3 từ dung dịch Al2(SO4)3 băng phương pháp khấy trộn, Bộ Mơn Hĩa Vơ Cơ Và Ứng Dụng, Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, 2004. [4]Nguyễn Hữu Trịnh, Đào Văn Tường, Hồng Trọng Yên. Nghiên cứu điều chế
nhơm oxit dạng bơmit và γ -Al2O3, Tạp chí hĩa học, T40, Số 1, Tr 91-97, 2002, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
[5]N.G. Papayannakos, AM. Thanos and V.E. Kaloidas. Effect of seeding precusor preparation on the pore structure of alumina catalysis support, Micro material, 1(1993), pp 413-422, Elsevier science publisher S.V, Amsterdam.
[6]Yukel Sarikaya, Ismet Sevinc, Mufit Akinc. The effect of calnication temperrature on some of the adsorptive properties of fine alumina powders obtainedby emulsion evaporation technique. Powder Technology 116 (2001) 109 -114.
[7] Craig A. Grimes, Gopal K. Mor, TiO2 Nanotube Arrays, Synthesis, Properties, and Applications, Springer. 2009.
[8] H. Chik, J.M. Xu, Nanometric Superlattices: non-lithographic fabrication, materials, and prospects. Materials Science and EngineeringR 43 (2004) 103- 138.
[9] http://en.wikipedia.org//wiki/Anodizing
[10] Olga Kopp, Monika Lelonek, Meinhard Knoll, Influence of surface morphology on oxide growth in porous alumina, Eloctrochimica Acta 54 (2009) 6594-6597.
[11] Tim Aerts, JeanBaptiste Jorcin, Iris De Graeve, Herman Terryn, Comparision between the influence of applied electrode and electrolyte temperatures on porous anodizing of aluminium, Electrochimica Acta 55 (2010) 3957-3965. [12] Leszek Zaraska, Grzegorz D.Sulka, Janusz Szeremeta, Marian Jaskula, Porous
anodic alumina formed by anodization of aluminum alloy (AA1050) and high purity aluminum, Electrochimica Acta 55 (2010) 4377-4386.
[13] Patrizia Bocchetta, Carmelo Sunseri, Giovanni Chiavarotti, Microporous alumina membranes electrochemically grown, Electrochimica Acta 48 (2003) 3175-3183
[14] A.P.Li, F. Muller, A. Birner, K. Nielsch, U. Gosele, J. Appl. Phys 84 (1998) 6023.
[15] S. Sigurdson, V. Sundaramurthy, A.K. Dalai, J. Adjaye, Effect of anodic alumina pore diameter variation on template-initiated synthesis of carbon nanotube catalyst supports, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 306 (2009) 23-32