2.3.7. Phương pháp phân tích phổ hấp phụ nguyên tử AAS
Muốn có phổ hấp thụ nguyên tử trước hết phải tạo ra được đám hơi nguyên tử tự do, và sau đó chiếu vào nó một chùm tia sáng có những bước sóng nhất định ứng đúng với các tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nghiên cứu. Dựa vào mối quan hệ giữa cường độ của vạch phổ hấp thụ và nồng độ của nguyên tố đó trong đám hơi ta có thể xác định được nồng độ của nguyên tố cần phân tích.
Dựa vào phương trình cơ sở của phép đo định lượng các nguyên tố theo phổ hấp thụ nguyên tử, để xác định nồng độ chất cần phân tích.
Da = a.Cb
C: Nồng độ của ngun tố phân tích có trong dung dịch mẫu.
b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố,
0<b≤1.
a = K.Ka : Hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.
2.4. Thực nghiệm
2.4.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ
Sử dụng ống nano cacbon do nhóm nghiên cứu của viện Hóa học Vật liệu – Viện Khoa học Công nghệ Quân sự Việt Nam chế tạo, trên cơ sở nhiệt phân khí hidrocacbon sử dụng xúc tác MgFeOx để tiến hành tổ hợp vật liệu hấp phụ.
2.4.1.1. Axit hóa ống nano cacbon
CNT có lẫn xúc tác Mg, Fe, cần rửa axit trước khi hoạt hóa: CNT được pha thêm HCl 20% đến thể tích gấp đơi, đun ở 80oC, khuấy trong 1h, để qua đêm. Sau đó đem lọc rửa trung tính và sấy khơ ở 100oC.
Sơ đồ quy trình biến tính CNT bằng hỗn hợp axit:
Axit hóa CNT: Cân 3g CNT đã rửa sạch cho vào bình cầu 3 cổ, có nhiệt kế, khuấy từ, sinh hàn, thêm vào đó 100ml hỗn hợp axit: HNO3 (68%) và H2SO4 (98%) với tỉ lệ 30:70ml (hình 2.5).
CNT - a
SEM, TEM, IR, TGA, BET 3g CNT + 70ml H2SO4
+ 30ml HNO3
Bình cầu
Cốc thủy tinh có sẵn nước cất
Lắng, lọc, rửa pH=7, sấy khô
Khuấy từ to =90oC, t =3giờ
Để nguội đến nhiệt độ phịng
Hình 2.4. Sơ đồ q trình biến tính CNT bằng hỗn hợp axit
1 – bình cầu; 5 – khuấy từ;
2 – bếp điện có khuấy từ; 6 – đầu đo nhiệt độ;
3 – cốc đựng dung dịch hấp thụ khí; 7 – bộ điều khiển nhiệt.
4 - ống xác định lượng khí thốt ra;
Phản ứng được tiến hành trong 3h ở nhiệt độ 90 – 95oC. Sau khi phản ứng kết thúc, để nguội hỗn hợp phản ứng, pha loãng và để lắng qua đêm (Q trình phản ứng, các nhóm chức được gắn trên bề mặt CNT, làm cho CNT dễ tan trong nước hơn).
Lọc rửa hỗn hợp về trung tính bằng máy lọc hút chân khơng. Ban đầu nước qua giấy lọc có màu vàng đậm, lọc rửa nhiều lần bằng nước cất đến mơi trường trung tính.
Sấy CNT đã hoạt hoá ở 90oC đến khối lượng không đổi trong khoảng 1h. Hiệu suất thu hồi sản phẩm đạt khoảng 70%.
Sản phẩm tạo thành được kiểm tra thơng qua hình ảnh SEM, TEM, phổ IR, giản đồ phân tích nhiệt.
2.4.1.2. Biến tính ống nano cacbon với 8-hydroxyquinoline
Sau khi biến tính với axit, ống nano cacbon được biến tính với 8-HQ theo quy trình dưới đây:
Lấy 3,75g CNT đã được axit hóa (CNT-a) cho vào 375ml dung dịch 8- hydroxyquinoline bão hịa, tiến hành khuấy 2 ngày. Sau đó đem li tâm và rửa sạch bằng nước cất để loại bỏ 8-HQ dư cho đến khi dịch lọc hết màu vàng. Cuối cùng
sấy và thu hồi sản phẩm CNT biến tính với 8-hydroxyquinoline (CNT/8-HQ).
Sản phẩm tạo thành được kiểm tra thơng qua hình ảnh SEM, TEM, phổ IR, giản đồ phân tích nhiệt, để so sánh với CNT-a.
2.4.2. Khảo sát khả năng hấp phụ đồng, chì trong mơi trường nước của vật liệu
2.4.2.1. Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh ion Cu2+, Pb2+ của vật liệu CNT/8-HQ
Khảo sát khả năng hấp phụ Cu2+, Pb2+ trong môi trường nước của vật liệu tổ hợp bằng cách lấy 0,05g vật liệu CNT/8-HQ cho lần lượt vào 50ml dung dịch Cu2+, Pb2+ ở các nồng độ khác nhau (C0), pH khác nhau, tiến hành lắc ở các khoảng thời gian khác nhau (t) và điều chỉnh các khoảng nhiệt độ khác nhau. Sau khi kết thúc, tiến hành lọc, xác định nồng độ Cu2+, Pb2+ còn lại trong dung dịch bằng phương
CNT/8-HQ
SEM, TEM, IR, TGA, BET 1,5(g) 8 – HQ
+ 400ml nước cất
Dung dịch màu và trong (8-HQ bão hòa) 4g CNT-a 40ml 8-HQ bão hòa Khuấy 2 ngày, lọc, rửa Sấy: T= 1100C t = 12 giờ Khuấy 12giờ Lọc
pháp AAS (Ct). Qua tính tốn ta thu đươc hiệu suất hấp phụ (H), dung lượng hấp phụ (Q). Từ đó ta có thể xác định được thời gian đạt cân bằng hấp phụ, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu2+, Pb2+ và xác định dung lượng hấp phụ cực đại.
2.4.2.2. Khảo sát khả năng hấp phụ động ion Pb2+ của vật liệu CNT/8-HQ
Cho dung dịch Pb2+có nồng độ 500 ppb chạy qua cột có đường kính 1cm chứa 1g vật liệu CNT/8-HQ với tốc độ dòng 0,8 ml/phút. Lần lượt lấy mẫu, xác định nồng độ chì đầu ra rồi xây dựng đồ thị sự phụ thuộc giữa nồng độ chì đầu ra và
thể tích dung dịch chạy qua cột.
2.4.2.3. Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu
Lấy 0,05 g vật liệu CNT/8-HQ khuấy trong 50 ml dung dịch Pb2+ có nồng độ ban đầu là 100mg/l. Vật liệu sau khi hấp phụ chì bão hịa được lọc thu lấy vật liệu. Lấy vật liệu thu được lắc với 100 ml dung dịch HCl ở pH khác nhau từ 1 đến 5 trong 2h. Xác định lượng Pb2+ trong dịch lọc.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả chế tạo vật liệu hấp phụ
Vật liệu hấp phụ CNT/8-HQ tổng hợp được là chất rắn, màu đen, mềm, dễ nghiền nhỏ: