1.2.2. Diatomit và các phương pháp đưa TiO2 lên chất mang diatomit
1.2.2.2. Các phương pháp đưa TiO2 lên chất mang diatomit
a. Phương pháp tẩm
Chất mang ở thể rắn hoặc huyền phù, được tẩm lên bởi các dung dịch muối hay phức kim loại; sau đó trộn đều, sấy khơ rồi đem nung. Dung dich muối kim loại thường là những hợp chất dễ bị phân hủy. Dạng hoạt động trên chất mang sau khi nung có thể là kim loại, ơxit, phức,…
Phương pháp này thực hiện tương đối đơn giản, có thể thu được đơn lớp hay đa lớp trên chất mang. Tuy nhiên TiO2 khó có thể phân bố đồng đều lên chất mang.
b. Phương pháp kết tủa
Phương pháp này được thực hiện bằng cách khuấy trộn gel khô của chất mang trong dung dịch muối hoặc phức kim loại, sau đó điều chỉnh pH và thêm các hóa chất cần thiết để kết tủa hydroxit kim loại, rồi lọc rửa, sấy khô và nung.
Với phương pháp kết tủa, cũng có thể thu được đơn lớp hay đa lớp ôxit kim loại trên chất mang. Nhược điểm của phương pháp này là sự phân tán của ôxit kim loại trên chất mang sẽ khó đồng đều. Phương pháp này thường được sử dụng trong chế tạo vật liệu nền.
c. Phương pháp đồng kết tủa
Đồng kết tủa là sự kết tủa song song của một cấu tử tan bình thường với một cấu tử lớn từ cùng một dung dịch bằng sự hình thành các tinh thể hỗn hợp bằng cách hấp thụ, hấp phụ hay cơ học. Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp nhằm thu được nhiều vật liệu có kích thước nanomet dạng bột. Nguyên tắc của phương pháp này là trộn dung dịch đầu lại với nhau, sau đó
tiến hành thủy phân nhằm thu được kết tủa. Tiến hành lọc rửa, đồng thời nung nóng sẽ thu được vật liệu kích thước nanomet.
Vật liệu được tổng hợp theo phương pháp này có kích thước nhỏ (cỡ nanomet), độ đồng đều cao do được trộn lẫn ở cấp độ phân tử. Tuy nhiên nhược điểm của nó là là địi hỏi phải chuẩn bị được hỗn hợp theo tỷ lệ hợp thức, đồng thời cần phải khống chế các điều kiện tổng hợp khá nghiêm ngặt.
d. Phương pháp sol-gel
Phương pháp sol-gel là phương pháp hữu hiệu nhất để chế tạo nhiều loại vật liệu kích thước nanomet dạng bột hoặc màng mỏng với cấu trúc, thành phần mong muốn. Phương pháp này có ưu điểm là dễ điều khiển kích thước hạt và hạt đồng đều, đặc biệt là giá thành hạ.
Quá trình sol-gel là một kỹ thuật đã được phát triển từ lâu và đến nay đã đổi mới nhiều. Điểm đặc biệt về khoa học của phương pháp này hiện nay là sử dụng nguyên liệu đầu có độ tinh khiết cao hơn, q trình chế hóa phức tạp hơn, nhiệt độ nung thường thấp hơn và điều chế được những loại vật liệu có chất lượng cao hơn. Sol là một hệ keo chứa các cấu tử có kích thước từ 1- 100 nm, tồn tại trong dung mơi, đồng thể về mặt hóa học. Gel là một hệ rắn “bán cứng” chứa dung mơi trong mạng lưới sau khi gel hóa tức là ngưng tụ sol đến khi độ nhớt của hệ tăng lên đột ngột. Sol được tạo thành bằng phương pháp phân tán các tiểu phân rắn trong dung mơi hoặc đi từ phản ứng hóa học giữa chất đầu và dung mơi mang bản chất phản ứng thủy phân.
-MOR + H2O -MOH + ROH (38) Gel được hình thành tiếp theo bằng phản ứng ngưng tụ:
-MOR + ROM- -MOM- + ROH (39) -MOH + HOM- -MOM- + H2O (40)
Khi đã hình thành gel ta chỉ mới thu được một loại sản phẩm mà trong đó các ngun tử kim loại và ơxi liên kết với nhau thành mạng không gian (không phải là mạng tinh thể) và ở giữa các khoảng trống của mạng không gian sẽ chứa các phân tử dung mơi. Gel được hình thành như vậy sẽ có dạng một khối mềm, cấu trúc của đó dễ dàng bị phá vỡ khi tác động bởi lực bên ngoài. Như vậy gel là một trạng thái không bền. Để thu được cấu trúc bền hay cụ thể là dạng bột có kích thước nano gel hình thành phải được xử lý. Nói chung vật liệu xúc tác điều chế bằng phương pháp này có thể đạt được độ tinh khiết cao, có thể thay đổi các đặc trưng vật lý như phân bố kích thước lỗ xốp và thể tích lỗ xốp cũng như có thể làm thay đổi độ đồng nhất thành phần ở mức độ phân tử. Mặt khác mẫu có thể đưa về các dạng vật lý khác nhau. Trong phương pháp này, tiền chất được sử dụng thường là các ancolat kim loại hoặc có thể là muối hịa tan trong một dung mơi thích hợp hay một dung dịch huyền phù keo của sol đã có sẵn. Các ancolat kim loại được sử dụng nhiều vì chúng có độ tinh khiết cao hơn.
Ngoài ra phương pháp này còn được dử dụng để điều chế các loại vật liệu xúc tác: kim loại xúc tác/chất nền, hỗn hợp các ôxit, …
1.2.3. Inmenit inmenit
Inmenit trong thiên nhiên là một trong những khoáng vật chứa titan, có cơng thức phân tử là FeTiO3 (52,65% TiO2; 47,35% FeO). Inmenit tồn tại ở dạng hạt mịn màu xám đen, khối lượng riêng 4,79g/cm3, inmenit có khả năng hấp phụ bề mặt, bền ở điều kiện thường nhưng ở nhiệt độ cao nó phân huỷ tạo ra TiO2.
Tại Việt Nam quặng titan khá phong phú, chúng thường tồn tại ở hai dạng là: quặng gốc và quặng sa khoáng. Quặng gốc titan thường tập trung chủ yếu trong nội địa và có trữ lượng lớn chủ yếu ở Quang, Thái Nguyên. Quặng titan sa khoáng phân bố dọc bờ biển Việ
ại quặng này có trữ lượng thấp hơn. Nếu so sánh về mặt tiềm năng thì trữ lượng tài nguyên inmenit - zircon của Việt Nam chiếm khoảng 5% trữ lượng toàn thế giới. Hàm lượng các khống vật có ích trong quặng titan Việt Nam là: Inmenit 2 - 200kg/m3, zircon 20 - 50kg/m3, rutil 5 - 10kg/m3 và một lượng đáng kể monazit. Quặng giàu nhất phát hiện được ở tụ khoáng Cây Châm và điểm quặng Nà Hoe. Tụ khoáng Cây Châm nằm ở huyện Phú Lương, cách Thái Nguyên 20 km, được phát hiện từ năm 1963. Quặng tại đây được phân làm ba loại là bậc cao, bậc trung bình và bậc thấp theo hàm lượng inmenit. Quặng bậc cao có thành phần như sau:
TiO2 = 15 – 30%; FeO = 23,25%; Fe2O3 = 2,89%; V2O5 = 0,12 – 0,25%; SiO2 = 16,7%; Al2O3 = 3,8%; MgO = 0,26%; CaO = 1,18%; Cr2O3 = 0,045%. Dự đoán trữ lượng của tụ khoáng này là 4,83 triệu tấn inmenit, số còn lại đánh giá sơ bộ dự báo khoảng 15 triệu tấn inmenit.
inmenit 2 inmenit 2 để chế tạo 2 inmenit - 4 2 ôxi 4 ôxi 2 2. -
TiOSO4 4 2.nH2O, nung TiO2.nH2
2. 2 inmenit 2 1.3. 1. nhuộm. Nó cũng có thể kết hợp với các
Một nghiên cứu mới
màu vàng được tìm thấy trong nhiều sản phẩm gia đình và các mặt hàng có chứa một hóa chất có thể gây hại cho sức khỏe của con người. Hoá chất đó chính là PCB 11, được tìm thấy ng mực in, giấy, sơn và quần áo.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hàng tiêu dùng phổ biến và tìm thấy PCB 11 trong tất cả 16 mảnh quần áo màu vàng mà họ đã thử nghiệm, cũng như tất cả 28 mẫu giấy chứa mực, bao gồm bản đồ, quảng cáo tạp chí bóng lống, bưu thiếp, giấy in báo màu. Nghiên cứu cũng tìm thấy các hóa chất độc hại trong 15 trong tổng số 18 mặt hàng giấy sản xuất tại Mỹ.
PCB11 thuộc nhóm PCBs với độc tính chung của nhóm này là kích ứng, ung thư, dị tật bẩm sinh và các vấn đề phát triển ở trẻ em.
1. ộm vàng axit
ộm axit (acid dye) có cơng thức phân tử giố nhuộm trực tiếp nhưng phân tử nhỏ hơn bao gồm:
- ộm axit thông thường - ộm axit cầm màu - ộm axit chứa kim loại Loại này dễ hòa tan t
trường hợp hòa tan triệt để ngay ở nhiệt độ thường trong môi trường axit, độ bắt màu vào vật liệu đạt 80 – 90 % bằng mối liên kết ion.
sợi và vật liệu có cấu tạo từ protit như len, lụa tơ tằm và sợi tổng hợp dạng polyamit.
Vàng axit 2R
1. ộm vàng hoạt tính
(reactive dye) có chứa trong các phân tử của nó các nhóm nguyên tử có thể tạo thành các liên kết cộng hóa trị với các nhóm định chức của vật liệu nhuộm hoặc in, làm cho nó trở thành một bộ phận của xơ sợi hay các vật liệu khác. Do vậy, chúng có độ bền màu cao với giặt, ma sát và nhiều chỉ tiêu lý hóa khác (nhiệt độ, ánh sáng…).
Tuy khác nhau về phạm vi sử dụng và mức độ hoạt động nhưng chúng đều có dạng tổng quát là: S – R – T – X
Trong đó:
S là nhóm tạ ộ hịa tan cần thiết trong nước, thường là: - SO3Na, -COONa, -SO2CH3;
R là phần mang màu củ ộm, không ảnh huởng đến liên kết giữ ộm và xơ, nó quyết định về màu sắc, độ bền với ánh sáng, có thể là các nhóm mono và diazo, dẫn xuất của ftaloxianin.
T-X là nhóm hoạt tính có cấu tạo khác nhau, được đưa vào các hệ thống màu khác nhau.
X là nguyên tử hay nhóm nguyên tử phản ứng, trong điều kiện nhuộm nó sẽ tách ra khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo khả năng cho ph
màu vào vật liệu đạt đến 60- 65%, trong môi trường kiềm yếu. Phản ứng xảy ra như sau:
S-Ar-T-X + HO-xơ S-Ar-T-O-xơ + HX
tính, làm giảm hiệu suất sử dụng chúng.
S-Ar-T-X + HO-H S-Ar-T-O-H + HX
ngày càng phổ biến để nhuộm, nhất là in hoa lên các vật liệu xenlulô hoặc tơ tằm, len dạ, vải từ tơ nilon.
Vàng hoạt tính 3RS Reactive Yellow 3RS :
Công thức phân tử:C29H21ClN8Na4O16S5; Khối lượng phân tử: 1025.26
o
C là 130 g/L, được ứng dụng chủ yếu để nhuộm lên sợi xenlulô.
1. ộm vàng phân tán
khơng chứa nhóm tạo tính tan, khối lượng phân tử khơng lớn.
có ái lực với axetyl xenlulơ và xơ tổng hợp lớn hơn cả, dạng tổng quát của nó là:
Một số phẩm màu nhóm này thường gặp như: - Phân tán đỏ tía G:
-Phân tán đỏ R bền màu:
Loại này có đủ các gam màu từ vàng đến đen, màu tươi bóng, độ bền màu cao với giặt, ánh sáng khói lị nhưng tan rất nhanh trong nước, độ tan tối đa 0,5g/l ở nhiệt độ 90 - 100°C. Dùng để nhuộm sợi tổng hợp và một số vật liệu cao phân tử.
Vàng phân tán E-3G hay vàng phân tán 54
Công thức phân tử là C18H11NO3; Khối lượng phân tử 289.289.