Nguyên tố % khối lượng Nguyên tố % khối lượng Nguyên tố % khối lượng Al 1,3283 Fe 22,7860 Pb 0,0053 B 0,0313 K 0,3024 Sr 0,0057 Ca 1,2089 Mg 0,3313 Ti 6,5671 Cr 0,0815 Mn 0,4791 V 0,0441 Cu 0,0101 Na 0,1089 Zn 0,0333 - inmenit tố, trong
đó theo là . Sau khi
biế = 3,45, điều này cho thấy hiệu quả của việc loại bỏ Fe và một số nguyên tố khác bằng phương pháp sử dụng H2SO4. Với phương pháp này ta cũng làm tăng được tỷ lệ Ti trên toàn khối lượng mẫu.
3.2.2.2. Giản đồ XRD của inmenit biến tính
Giản đồ XRD của inmenit ban đầu và biến tính được thể hiện trên hình 3.21.
Hình 3.21. Giản đồ XRD của inmenit ban đầu (a) và biến tính (b)
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau Ilmenite
00-029-1492 (Q) - Sepiolite - Mg4Si6O15(OH)2·6H2O - Y: 175.43 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 13.50000 - b 26.97000 - c 5.25500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - 01-070-3360 (C) - Calcium Aluminum Oxide - Ca2(Al2O5) - Y: 86.15 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.22800 - b 14.46900 - c 5.40000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-cen 01-089-2811 (C) - Ilmenite, syn - FeTiO3 - Y: 61.27 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.09000 - b 5.09000 - c 14.09000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3 (148) - 01-089-0598 (C) - Hematite, syn - alpha-Fe2O3 - Y: 71.33 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.03800 - b 5.03800 - c 13.77600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c File: Dao K53B mau Ilmenite.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - C
Li n (C ps) 0 100 200 300 400 2-Theta - Scale 20 30 40 50 60 70 d= 3 .3 46 d= 3 .2 56 d =2 .7 5 0d=2.702 d= 2 .6 09 d = 2.5 7 8 d =2 .4 5 7 d = 1 .6 9 5 d =1 .6 6 9 d= 1 .5 74 d = 1.5 4 4 d= 1 .4 55 d = 1 .3 9 8 d = 2.5 1 3 d = 1 .8 7 7
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau Bien tinh Ilmenite
00-024-0072 (D) - Hematite - Fe2O3 - Y: 87.60 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.03800 - b 5.03800 - c 13.77200 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3 (148) - 6 - 3 01-076-1158 (C) - Iron Titanium Oxide - Fe2TiO5 - Y: 55.40 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 3.73900 - b 9.77900 - c 9.97800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Base-centered - C 01-075-1208 (C) - Ilmenite, syn - FeTiO3 - Y: 67.56 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.08890 - b 5.08890 - c 14.09330 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3 (148) - File: Duong NCS mau Bien tinh ilmenite.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 16 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 1
Li n (C ps) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 2-Theta - Scale 20 30 40 50 60 70 d = 3 .5 0 3 d = 2 .9 2 6 d = 2 .9 0 4 d = 2 .8 1 4 d = 2 .7 0 2 d = 2.3 5 1 d=1.69 5 d = 2 .7 5 3 d = 2 .5 5 2 d = 2 .4 8 6 d = 1 .8 6 4 (a) (b)
Giản đồ XRD đối với inmenit ban đầu (Hình 3.21 a
3, Ca2 Al2O5 ; Mg4Si6O15 OH 2.6H2O, ngồi ra inmenit
cịn chứa nhiều kim loại khác như Al, Mg,... được xem là những nguyên tố làm tăng hoạt tính xúc tác của TiO2.
Từ giản đồ XRD (Hình 3.21b) cho thấy sự tồn tại các pic đặc trưng của TiO2 ở dạng anatas tại các vị trí 2 = 25,6o; 32,6o; 35,3o; 37,2o; 48,6o và 60,2o. Điều này chứng tỏ việc biến tính inmenit bằng H2SO4 để tạo TiOSO4 sau đó thủy phân sản phẩm và nung để thu TiO2 là có hiệu quả.
3.2.2.3. Ảnh SEM của inmenit biến tính
Hình 3.22. Ảnh SEM của inmenit ban đầu (a) và của inmenit biến tính (b)
Ảnh SEM của mẫu vật liệu inmenit ban đầu cho thấy vật liệu là các khối hạt, cấu trúc tinh thể tương đối đồng đều. Sau khi biến tính (Hình 3.22 b) cho thấy các hạt vật liệu có dạng các bó sợi, dạng hình cầu và dạng ống nối nhau, hình thái bề mặt mịn, xốp.
3.2.2.4. Phổ EDX của hệ inmenit
Phổ EDX của inmenit ban đầu và inmenit biến tính được chỉ ra trên Hình 3.23 và Hình 3.24.
Hình 3.23. Phổ EDX của inmenit ban đầu
Kết quả phân tích phổ EDX cho thấy thành phần nguyên tố chủ yếu là Ti và Fe. Đối với mẫu inmenit biến tính cho tỷ lệ Fe/Ti là 3,4. Kết quả này phù hợp với kết quả phân tích ICP-MS về tỷ lệ khối lượng Fe/Ti với mẫu vật liệu inmenit biến tính. Ngồi ra phổ EDX cũng chỉ ra sự xuất hiện của nguyên tố S chứng tỏ sự tồn tại của TiOSO4, là sản phẩm chính của q trình phân hủy quặng inmenit bằng H2SO4 và chưa được thủy phân hồn tồn trong q trình điều chế TiO2.
3.2.2.5. Kết quả phân tích đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ (BET) của hệ inmenit
Kết quả phân tích BET của inmenit ban đầu và inmenit biến tính được thể hiện trên Hình 3.25 và 3.26.
Hình 3.25. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 (a), đường phân bố kích thước lỗ (b) của inmenit ban đầu
BET Surface Area: 2,12 m2/g
Pore Volume: 0,005 cm3/g
Hình 3.26. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 (a), đường phân bố kích thước lỗ (b) của inmenit biến tính
Kết quả BET cho thấy inmenit có diện tích bề mặt riêng bề mặt BET tương đối nhỏ (2,12m2/g), cũng là vật liệu mao quản trung bình với kích thước lỗ 9,5 nm. Sau biến tính vật liệu có xu hướng giảm diện tích bề mặt (1,85 m2/g) đồng thời tăng kích thước lỗ (19,47 nm). Với diện tích bề mặt như vậy cho thấy vật liệu có khả năng hấp phụ kém. Tuy nhiên sự có mặt của đồng thời cả Fe và TiO2 trên vật liệu hứa hẹn khả năng quang xúc tác cho
phản ứng quang Fenton dị thể. Kích thước hạt khơng quá nhỏ cũng thuận lợi cho việc tách xúc tác ra khỏi dung dịch sau khi xử lý và tái sử dụng xúc tác.
Kết quả cũng chỉ ra thể tích riêng lỗ mao quản (Pore volume) của vật liệu sau biến tính là 0,0098 cm3/g tăng so với trước biến tính 0,005cm3
/g . Như vậy, sau biến tính inmenit thơ bằng dung dịch H2SO4 kết hợp với nung, tập hợp hạt inmenit biến tính đã bị thay đổi cả về cấu trúc và thành phần nguyên tố. Cụ thể hỗn hợp giàu anatas hơn, hàm lượng Fe giảm, các hạt có xu hướng kết hợp với nhau thành hạt lớn hơn (ảnh SEM Hình 3.22) làm diện tích
BET Surface Area: 1,85 m2/g
Pore Volume: 0,0098 cm3/g
bề mặt riêng của vật liệu bị giảm. Ngược lại, tại các lỗ mao quản kích thước lỗ tăng làm thể tích riêng lỗ mao quản của inmenit biến tính tăng. Điều này giúp cho q trình hấp phụ - ơxi hóa phẩm màu 2R trong bóng tối cũng như ở chế độ chiếu sáng của inmenit biến tính cao hơn inmenit thơ (xem Bảng 3.1 và 3.2).
3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG PHÂN HỦY PHẨM MÀU VÀNG HỮU CƠ SỬ DỤNG CÁC HỆ XÚC TÁC TỔNG HỢP ĐƯỢC VÀNG HỮU CƠ SỬ DỤNG CÁC HỆ XÚC TÁC TỔNG HỢP ĐƯỢC
3.3.1. Kết quả nghiên cứu quá trình phân hủy phẩm màu vàng phân tán E-3G, vàng axit 2R và vàng hoạt tính 3RS sử dụng hệ xúc tác Fe- E-3G, vàng axit 2R và vàng hoạt tính 3RS sử dụng hệ xúc tác Fe- TiO2/diatomit
Qua kết quả khảo sát sơ bộ hoạt tính xúc tác (phần 3.1) thì mẫu vật liệu D2-400 và mẫu vật liệu D1-500 cho hiệu quả xử lý tốt như nhau. Kết quả khảo sát sơ bộ này phù hợp với kết quả nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu thông qua XRD, SEM, EDX, UV-Vis pha rắn, BET và IR. Chính vì vậy, lựa chọn tiếp theo là tiến hành nghiên cứu các phản ứng quang Fenton trên mẫu D1-500 (Fe-TiO2/diatomit nung ở 500oC).
3.3.1.1. Ảnh hưởng của pH
Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý ở các pH: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 trong điều kiện nồng độ các phẩm màu ban đầu là 200 mg/l, lượng xúc tác 9g/l, nồng độ H2O2 0,97.10-3M, thời gian chiếu UV là 120 phút. Kết quả chỉ ra trên Bảng 3.8 và Hình 3.27.