3.1. Khảo sát điều kiện tổng hợp vật liệu
Để thu đƣợc vật liệu xúc tác có hiệu suất xử lý tốt, ta cần khảo sát các yếu tố, điều kiện trong quá trình tổng hợp vật liệu.
3.1.1. Nghiên cứu q trình hoạt hố than hoạt tính
Trƣớc khi sử dụng than hoạt tính Trà Bắc làm chất mang vật liệu xúc tác TiO2, than hoạt tính đƣợc hoạt hóa, việc này sẽ giúp gắn kết tốt các hạt TiO2 lên bề mặt than hoạt tính.
Để chọn đƣợc chất dùng để hoạt hóa AC tốt nhất, ta khảo sát vật liệu đƣa lên AC đƣợc hoạt hóa với Sodium Polystyrene Sulfonate (PSS) và Axit Nitric (HNO3).
Bảng 3.1. Hiệu suất xử lý RhB của N-C-TiO2/ACHNO3 và N-C-TiO2/ACPSS
Thời gian chiếu sáng (phút) Hiệu suất xử lý RhB (%) N-C-TiO2/ACHNO3 N-C-TiO2/ACPSS 30 32.7 39.4 60 50.2 55.9 90 68.8 79.2 120 74.1 85.1 150 80.7 91.8 180 90.1 96.5
Kết quả cho thấy AC đƣợc hoạt hóa bằng PSS cho hiệu suất xử lý cao hơn so với AC hoạt hóa bằng HNO3.
Việc hoạt hóa bề mặt AC bằng HNO3 đã cải thiện đƣợc hiệu quả xử lý của vật liệu. Than hoạt tính đƣợc hoạt hóa trƣớc bằng HNO3 làm tăng số lƣợng nhóm chức có chứa oxi, do đó tăng cƣờng khả năng liên kết với TiO2 trên bề mặt của than.
của AC, làm tăng khả năng phân tán của các hạt keo nano TiO2 mang điện tích dƣơng lên trên bề mặt than hoạt tính. Kết quả cũng cho thấy hiệu quả xử lý của N-C-TiO2/ACPSS tốt hơn N- C-TiO2/ACHNO3.
Hình 3.1. Mơ hình mơ phỏng q trình tạo điện tích bề mặt – tự lắp ghép của TiO2/AC
Kết quả này cho thấy vai trò quan trọng của PSS trong việc nâng cao khả năng phân tán của các hạt xúc tác nano trên bề mặt vật liệu.
3.1.2. Khảo sát tỉ lệ AC đƣa vào
Tiến hành khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu N-C-TiO2/ACPSS với lƣợng AC đƣa vào là 6%, 12% và 18% về khối lƣợng so với TiO2, trong thời gian thủy nhiệt là 10h tại 180oC. Ta thu đƣợc bảng kết quả sau:
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của lượng AC đưa vào tới hiệu suất xử lý RhB
Thời gian chiếu sáng (phút) Hiệu suất xử lý RhB (%) 6% AC 12% AC 18% AC 30 32.1 24.8 35.8 60 50.2 36.8 45.5 Amoniclorua
90 59.4 45.8 53.9 120 70.7 69.9 65.5 150 80.9 76.4 69.9 180 91.9 84.8 74.8 210 93.4 88.7 84.2 240 97.5 89.1 89.1
Hình 3.2. Ảnh hưởng của lượng AC đưa vào tới hiệu suất xử lý RhB
Kết quả cho thấy lƣợng AC đƣa vào tốt nhất là 6% AC về khối lƣợng so với TiO2. Tỉ lệ AC/TiO2 phù hợp sẽ tạo cho vật liệu thu đƣợc có kích thƣớc đồng nhất và khơng làm giảm hoạt tính xúc tác của vật liệu.