2.4.2. Phương pháp xác định nhu cầu ơxi hóa học COD
Để xác định COD của dung dịch phẩm màu pha và mẫu nước thải thực tế lấy tại làng nghề Dương Nội, chúng tôi tiến hành phân tích COD theo phương pháp chuẩn độ hồi lưu kín SMEWW 5220 (C):2012 .
2.4.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
Để đánh giá sự chuyển hóa của phẩm màu, nghiên cứu còn sử dụng phương pháp HPLC. HPLC dựa trên hệ thống bơm để đẩy chất lỏng đã bị nén
và hỗn hợp mẫu qua một cột đổ bằng một chất hấp phụ, dẫn tới sự phân tách của các thành phần trong mẫu. Thành phần hoạt động của cột, chất hấp phụ,
y = 0.0049x + 0.0591 R² = 0.996 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 A b s Nồng độ 2R mg/l y = 0.005x + 0.0521 R² = 0.995 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 Ab s Nồng độ 3RS mg/l
tiêu biểu là một vật liệu cấu trúc hạt làm từ những hạt rắn như silica hay polymers, có kích thước trong khoảng 2-50 micro mét. Những thành phần của hỗn hợp mẫu được tách ra khỏi nhau bởi mức độ tương tác khác nhau với các hạt hấp phụ. Chất lỏng bị nén là hỗn hợp dung môi nước, acetonitril và được gọi là "pha động". Thành phần và nhiệt độ của pha động đóng vai trị chính trong q trình phân tách bằng cách tác động lên nhưng tương tác xảy ra giữa những thành phần trong mẫu và chất hấp phụ ở cột. Lượng mẫu bơm 2 L, tốc độ dịng 0,5 mL/phút, các mẫu phân tích đều được lọc qua màng lọc 0,45 L trước khi bơm vào hệ thống. Áp suất hoạt động của HPLC cao, khoảng từ 50- 350 bar, hiệu quả phân giải của phương pháp cao.
Thực nghiệm: Phương pháp HPLC được xác định trên thiết bị LC-MS
Agilent 1260 Series Single Quadrupole LC/MS Systems tại Viện hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT SƠ BỘ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO
inmenit
Vật liệu inmenit biến tính được chế tạo bằng cách phân hủy một phần quặng inmenit bằng H2SO4, lọc rửa, sấy khô rồi nung ở các nhiệt độ 400oC, 500oC, 600oC, 700oC.
Khảo sát sơ bộ hoạt tính xúc tác của các mẫu vật liệu trên cơ sở phân hủy phẩm vàng axit 2R.
2R ; nồng độ H2O2 0,97.10-3M .
Bảng 3.1.
inmenit trong bóng tối 30 phút
Mẫu vật liệu % phẩm màu vàng axit
2R phân hủy
Ban đầu I-0 5,5
Nung ở 400oC I-400 6,4 Nung ở 500oC I-500 8,5
Nung ở 600oC I-600 5,8 Nung ở 700oC I-700 5,9
Bả
inmenit ối 30 phút, chiếu sáng 15 phút
Mẫu vật liệu ẩ
(mg/l)
% phẩm màu vàng axit 2R
phân hủy
Ban đầu I-0 176,82 11,6 Nung ở 400oC I-400 146,72 26,6 Nung ở 500oC I-500 142,32 28,8
Nung ở 600oC I-600 160,85 19,6 Nung ở 700oC I-700 168,18 15,9
Kết quả khảo sát sơ bộ (Bảng 3.1) cho thấy inmenit cả trước và sau biến tính đều có khả năng hấp phụ rất kém, sau 30 phút trong bóng tối, hiệu suất hấp phụ 2R chỉ đạt từ 5,5% đến 8,5%. Kết quả này có thể lý giải do diện tích bề mặt của inmenit ban đầu và sau khi biến tính đều nhỏ (kết quả BET phần 3.2.3.5). Tiến hành chiếu sáng 15 phút dưới ánh sáng đèn compact hiệu suất xử lý tăng đáng kể trên các mẫu sau biến tính (Bảng 3.2). Điều này chứng tỏ hoạt tính quang xúc tác của vật liệu sau biến tính.
ố 04 mẫu vật liệu biến tính được nung ở các nhiệt độ khác nhau từ 400oC đến 700o
C thì mẫu vật liệu nung ở 500o
ốt hơn cả cho thấy
TiO2 500oC ta thu được TiO2 dạng anatas, dạng cấu trúc này có hoạt tính xúc tác ca o
2 rutil. Anatas và rutil đều là dạng tetragonal, tuy nhiên do sự gắn kết khác nhau của các đa diện phối trí mà tính chất của anatas và rutil cũng có sự khác nhau. Trong hai dạng thù hình này, anatas được cho là có hoạt tính xúc tác quang hóa tốt hơn do thời gian sống ở trạng thái kích thích dài hơn, diện tích bề mặt lớn hơn, do đó sự hấp phụ ơxi ở dạng anion xảy ra
trên bề mặt anatas lớn hơn. Do vậy, chúng tôi lựa chọn vật liệu inmenit nung ở 500oC cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.1.2 -
TiO2/diatomit
2
nồng độ H2O2 0,97.10-3 M; pH = 4,0; 0,2 . Tiến hành khấy trộn liên tục trong bóng tối 30 phút, sau đó tiếp tục chiếu sáng 15 phút dưới ánh sáng đèn compact. Hiệu suất phân hủy 2R được trình bày trong Bảng 3.3 và 3.4.
Bả
-TiO2/diatomit trong bóng tối 30 phút
ẩ % phẩm màu vàng
axit 2R phân hủy
D0 (diatomit thô) 138,8 30,6 Fe/diatomit 137,0 31,5 TiO2/diatomit 140,4 29,8 D1-400 137,0 31,5 D2-400 131,2 34,4 D3-400 136,0 32,0 D4-400 134,8 32,6 D1-500 131,0 34,5 D2-500 135,3 32,6 D3-500 138,0 31,0 D4-500 136,5 31,8
Bảng 3.4 Fe- TiO2/diatomit trong bóng tối 30 phút, chiếu sáng 15 phút
M ẩ % phẩm màu vàng
axit 2R phân hủy
D0 (diatomit thô) 138,0 31,0 Fe/diatomit 122,2 38,9 TiO2/diatomit 125,0 37,5 D1-400 104,2 47,9 D2-400 101,6 49,2 D3-400 102,0 49,0 D4-400 104,5 47,8 D1-500 101,7 49,1 D2-500 105,3 47,4 D3-500 108,0 46,0 D4-500 106,5 46,8
Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy diatomit thơ có khả năng hấp phụ phẩm màu 2R do diện tích bề mặt BET tương đối lớn (kết quả BET phần 3.2.1.6). So sánh kết quả khảo sát ở mẫu D0 (diatomit thô) sau 30 phút trong tối và mẫu chiếu sáng thêm 15 phút cho thấy, diatomit thơ khơng có hoạt tính quang xúc tác. Đối với mẫu Fe/diatomit, sau khi chiếu sáng thêm 15 phút, hiệu suất phân hủy tăng từ 31,5% lên 38,9%, chứng tỏ vai trò quang Fenton của vật liệu. Đối với mẫu TiO2/diatomit, sau khi chiếu sáng thêm 15 phút,
hiệu suất phân hủy tăng từ 29,8% lên 37,5%, chứng tỏ vai trò quang xúc tác của vật liệu. Tuy nhiên so sánh D0, Fe/diatomit, TiO2/diatomit với các vật liệu Fe-TiO2/diatomit thì vật liệu D1,2,3,4-400; D1,2,3,4-500 cho hiệu quả xử lý tốt hơn hẳn (từ 46% đến 49,2%). Như vậy bước đầu có thể nhận định Fe- TiO2/diatomit có hoạt tính quang xúc tác cho q trình Fenton.
Trên cơ sở đó, các nghiên cứu tiếp theo lựa chọn các hệ vật liệu đặc trưng cho mỗi nhóm này.
3.2. ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC HỆ VẬT LIỆU
3.2.1. Đặc trưng vật liệu Fe-TiO2/diatomit
3.2.1.1. Kết quả phân tích phổ UV-Vis pha rắn của vật liệu TiO2, Fe-TiO2/diatomit TiO2/diatomit
Phổ hấp thụ UV-Vis pha rắn của TiO2 tinh khiết và của các mẫu vật liệu Fe-TiO2/diatomit D1-400, D2-400, D3-400, D4-400, D1-500, D2-500, D3-500, D4-500 được thể hiện trên các Hình 3.1, 3.2, 3.3.