Xúc tác Năng lượng vùng cấm (eV) ZnO/CuO5% 2,85 ZnO/CuO5%/rGO5% 2,76 ZnO/CuO5%/rGO10% 2,66 ZnO/CuO5%/rGO15% 2,62 ZnO/CuO5%/rGO20% 2,86
Mẫu ZnO/CuO5%/rGO15% cho thấy bước sóng hấp thụ tối đa là lớn nhất khoảng 480nm tương ứng với năng lượng vùng cấm thấp nhất Eg = 2,62 eV. Điều này có thể giải thích do khi bổ sung rGO là một chất dẫn điện tốt, các electron sau khi được kích thích di chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn sẽ được truyền qua vật liệu rGO mà khơng quay trở lại vùng hóa trị, từ đó làm giảm khả năng tái tổ hợp gây giảm hoạt tính quang hóa, đồng thời hàm lượng rGO lớn thì độ hấp phụ càng lớn. Tuy nhiên, ZnO-CuO mới là chất thực hiện chức năng quang hóa chính, rGO bản chất là một chất dẫn electron, nếu lượng rGO càng nhiều thì nó sẽ che phủ bề mặt vật liệu ZnO-CuO, ngăn cản khả năng hấp thụ ánh sáng. Việc sử dụng rGO đã giúp cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng của ZnO-CuO, mở rộng bước sóng hấp thụ ánh sáng từ 435 lên đến 473 nm, trong vùng ánh sáng nhìn thấy, từ đó có thể tận dụng tối đa nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời.
Như vậy, xúc tác quang ZnO/CuO5%/rGO15% có hiệu quả cao nhất cho quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu trong nghiên cứu này
3.8 So sánh hiệu quả xử lý nước thải nhiễm dầu trên các tổ hợp xúc tác quang BiOI/rGO/Fe3O4 và ZnO/CuO5%/rGO15% quang BiOI/rGO/Fe3O4 và ZnO/CuO5%/rGO15%
Hiệu quả xử lý nước thải nhiễm dầu trên hai tổ hợp xúc tác quang BiOI/rGO/Fe3O4 và ZnO/CuO/rGO được thể hiện trên hình sau:
67
Hình 3.41 Hiệu suất xử lý nước thải nhiễm dầu trên BiOI/rGO/Fe3O4 và ZnO/CuO5%/rGO15%
Sau 240 phút thực hiện quang dưới điều kiện ánh sáng nhìn thấy, quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu trên tổ hợp BiOI/rGO5%/Fe3O4(5%) đạt hiệu suất 93,2% (COD = 96 mg/L) vượt trội hơn so với tổ hợp ZnO/CuO5%/rGO15% (chỉ đạt hiệu suất 83,6%, COD = 230 mg/L).
Điều này cho thấy khả năng hoạt động của tổ hợp xúc tác quang BiOI/rGO/Fe3O4 vượt trội hơn nhiều so với tổ hợp xúc tác quang ZnO/CuO/rGO, nhờ khả năng hấp thụ rộng vùng ánh sáng khả kiến của BiOI dẫn đến năng lượng vùng cấm của tổ hợp quang xúc tác BiOI/rGO/Fe3O4 thấp hơn nên khả năng hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn so với ZnO/CuO/rGO.
3.9 Thu hồi và tái sử dụng xúc tác
3.9.1 Thu hồi xúc tác quang BiOI/rGO5%/Fe3O4(5%)
Đánh giá khả năng thu hồi của xúc tác quang bằng hai phương pháp:
x Phương pháp 1: Sử dụng từ trường bên ngoài (nam châm) để hút xúc tác quang. Xúc tác quang đã thể hiện khả năng từ tính khi đáp ứng với từ trường bên ngồi một cách rõ ràng. Trong mơi trường phản ứng, mặc dù với không gian phân bố xúc tác rộng hơn nhưng vẫn cho thấy khả năng đáp ứng với từ trường bên ngoài một cách thuận lợi của xúc tác quang từ tính.
Hình 3.42 Hình ảnh xúc tác quang BiOI/rGO5%/Fe3O4(5%) từ tính (a), trong dung dịch
Rhodamin B chưa xử lý quang hóa (b) và sau khi quang hóa (c)
x Phương pháp 2: Sử dụng phương pháp từ trễ mẫu rung (VSM) để đánh giá tính chất từ tính của vật liệu
68
Hình 3.43 Đường cong từ trễ của BiOI/rGO5%/Fe3O4(5%) trước và sau sử dụng
Trong kỹ thuật nghiên cứu trên cho thấy: